[发明专利]一种金属反射镜电极高压LED芯片的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体照明技术领域。

背景技术

为了满足照明市场的需求，LED芯片工作电流从过去的20mA增加到1A的程度，在这个LED朝着大功率方向的发展中，传统的单个大功率芯片在应用上遇到了很多问题。首先由于单个芯片是采用高电流低电压的驱动方式，这种方式容易使得控制电路负载过大，造成电子零件因过热而产生损坏的现象。在故障检测中时常发现单个高功率LED芯片本身并未故障，单模组中的电源控制电路却更容易出现问题。此外，单个大功率芯片还面临着封装难度高，工艺复杂，成本高等一系列问题。由此以低电流高电压驱动的集成芯片便成为了市场上解决大功率LED的重要方案之一。高压LED给LED照明带来成本和重量的有效降低，特别是大幅降低了对散热系统的设计要求，而且相对于点光源的单颗大功率芯片，集成式芯片由于是面光源，配光也相对容易。

高压LED芯片是通过一系列特定的工艺，将大量微晶粒按照一定的电路互连关系，集成在一块单晶片上，封装在一个外壳内，执行特定的系统功能，实现元器件、电路和系统的完美结合。它具有体积更小、性能更稳定、散热更好、封装成本更低等优势，在高端芯片领域得到了越来越多地实际应用。

目前高压芯片一般是在一个芯片上制备大量微晶粒单元，然后各个单元之间再通过在芯片上用金属连线进行电性连接。该工艺的最大的难点是金属布线需要跨越深沟槽进行各微晶粒单元间的串联，而此沟槽深度在4μm以上，要做到金属连线的连贯均匀较难。虽然已有 以上两个问题导致现有工艺复杂繁琐，良率不高。

针对上述问题，已提出了一些解决方法。例如，有一些专利公布了用绝缘材料将深沟槽填充为较为平坦的表面，在此基础上做金属布线。此类平坦化工艺复杂繁琐，良率不高。另外如晶科电子（广州）有限公司公开的专利号为201020520114.6的 “一种由倒装发光单元阵列组成的发光器件”专利，虽然解决了金属布线的难题，但由于没有反射镜结构导致出光率低等新的问题。再如申请号201210564002.4的专利，其公布的方法中有提到金属反射镜结构，但因其结构特点导致金属反射镜面积不够大，因此出光率还有较大的提高空间。

发明内容

本发明目的是克服现有工艺复杂、良率不高、出光效率低的一种金属反射镜电极高压LED芯片的制备方法。

本发明包括以下步骤：

1）在蓝宝石或Si或SiC为衬底的GaN基材料上阵列式布置的若干个电性隔离的微晶粒；

2）在每个微晶粒上制备出N台阶；

3）在完成N台阶制备的衬底上淀积绝缘层；

4）在每个微晶粒单元上制备出P电极和N电极；

5）在Si基板上淀积一层绝缘层，并在绝缘层上蒸镀金属连线及用来倒装键合的凸点；

6）采用热超声键合法，将步骤5）制得的GaN芯片倒装在以上Si基板上，其中阵列式布置的微晶粒与Si基板上的金属连线和凸点电性连接。

本发明的特点：所述步骤3）淀积的绝缘层为透明绝缘层；所述步骤4）中，用于制备P电极的金属蒸镀层覆盖至绝缘层的边缘和微晶粒的侧面。

本发明的P电极既具有电极功能，又具有反射镜的功能，因此采用在透明的绝缘层上进行的P电极上蒸镀的金属面积需要做到尽量大，可使金属反射镜面积可达到芯片发光面积的90% 以上，将芯片发光几乎全部反射至底面，可有效控制发光方向，避免倒装基底的吸收以及提高出光效率。

本发明结构简单，工艺稳定，操作容易，生产的产品良率高，制备出的高压LED芯片出光率高，因发热少且散热好由此使用寿命也提高。

另外，本发明步骤1）是在GaN基材料上采用干法刻蚀的方法利用金属掩膜进行刻蚀，刻蚀后形成的每个相邻的微晶粒之间形成底部在衬底层表面上方且深度>4μm的沟槽。此处刻蚀的沟槽足够深是使得相邻的微晶粒之间达到电学隔离目的，只有深沟槽足够深达到电学隔离才能进行微晶粒之间的串联。这样也利于生产加工工艺控制。

为了方便后续的大面积P电极的制作，在仅留出P电极和N电极窗口的前题下，所述步骤3）中，淀积的绝缘层覆盖至每个微晶粒的侧面和底部并扩展到每个微晶粒单元的上表面。

为抑制漏电流，也为了有利于光的透射，所述步骤3）中，淀积的绝缘层厚度为50～1000nm。

附图说明

图1为本发明制成的产品的一种结构示意图。

图2为本发明制成的产品的另种结构示意图。

具体实施方式

一、实施例1：