[实用新型]具有深沟槽隔离的多个发光单元的大尺寸LED芯片

说明书

技术领域

本实用新型涉及具有深沟槽隔离的多个发光单元的大尺寸LED芯片领域，具体涉及具有深沟槽隔离的多个发光单元的大尺寸LED芯片。

背景技术

随着半导体照明产业的发展，大功率LED芯片成为技术研发的主流。为了避免大功率LED芯片发光层的电流密度过大，可采用增加芯片发光层面积的办法，亦即使用大尺寸LED芯片。但是，单个LED芯片的尺寸越大，发光层电流密度就越难以均匀分布，这使得未优化设计的大尺寸LED芯片的有效发光面积变小，降低了芯片的电流注入效率。此外，单个LED芯片的尺寸越大，光线从芯片内部出射时的逃逸路径越长，由于半导体材料的吸收，损耗也就越大，降低了芯片的出光效率。为提高大尺寸LED芯片的发光效率，包括电流注入效率和出光效率，一个有效的办法就是将大尺寸的LED芯片划分为多个小尺寸的发光单元。

对于具备多个发光单元的大尺寸LED芯片，发光单元与发光单元之间是刻蚀至衬底的深沟槽，以实现电学上的绝缘。沟槽的深度是整个外延层的厚度，一般是5μm~8μm。各发光单元之间通过电极桥接以串联或者并联的形式组成单个的大功率LED芯片。如图1和图3所示是大尺寸LED芯片的发光单元串联或者并联的一种传统型电极桥接结构，电极连接桥要跨越较深的隔离沟槽。因为LED芯片工艺中的金属电极通常采用电子束蒸发技术来沉积，台阶侧壁的覆盖能力较差，所以深隔离沟槽侧壁的金属电极容易断裂，使得串联或者并联的发光单元断路，导致产品良率较低。

为提高电极连接桥跨越深隔离沟槽的良率，已有文献报道的解决方案主要有两种。一种方案是制备横截面为正梯形的发光单元结构，隔离沟槽侧壁的坡度较为平缓，金属薄膜可实现良好的覆盖，从而提高电极连接桥的稳定性与可靠性。这种方案将降低大尺寸LED芯片的发光层面积。另一种方案是采用化学机械抛光（CMP）技术。首先采用等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）沉积SiO₂，较厚的SiO₂层覆盖整个芯片表面将隔离沟槽填满，但在隔离沟槽上面出现凹陷。然后采用CMP技术对凹凸不平的SiO₂表面进行抛光，使得发光单元表面的半导体材料暴露，而隔离沟槽处的SiO₂的表面与发光单元的表面齐平。由于CMP不可避免地对发光单元表面的半导体材料造成物理损伤，LED芯片的电学性能和光学性能都有一定程度的下降。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供具有深沟槽隔离的多个发光单元的大尺寸LED芯片。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

具有深沟槽隔离的多个发光单元的大尺寸LED芯片，每个发光单元从下至上顺次包括衬底、缓冲层、n型半导体材料、多量子阱发光层、p型半导体材料、电流扩展层和钝化层，覆盖于发光单元除电极外的表面，发光单元之间的隔离沟槽填充有绝缘材料，发光单元之间的连接桥位于所述绝缘材料上方。

进一步优化的，所述钝化层包括第一层钝化层和第二层钝化层，所述绝缘材料封闭在第一层钝化层和第二层钝化层之间；除绝缘材料处的第一层钝化层和第二层钝化层外，其他地方的第一层钝化层和第二层钝化层层叠在一起。

进一步优化的，第一层钝化层的厚度为200nm-700nm，第二层钝化层的厚度为500nm-1000nm。

进一步优化的，绝缘材料的上表面与第一钝化层的上表面齐平。

上述具有深沟槽隔离的多个发光单元的大尺寸LED芯片可以通过如下步骤制得：

（A）在发光单元的上表面、隔离沟槽的侧壁和底部沉积第一层钝化层；

（B）旋涂液态绝缘材料，发光单元之间的隔离沟槽被液态绝缘材料填满，并在整个芯片表面形成平整的绝缘材料薄膜；

（C）在高温下，液态绝缘材料转变为固态；

（D）干法刻蚀或湿法腐蚀绝缘材料薄膜，使得发光单元表面上方的第一层钝化层暴露，而隔离沟槽处绝缘材料的表面与发光单元表面上方的第一层钝化层的表面齐平；

（E）沉积第二层钝化层，将隔离沟槽处的绝缘材料封闭在第一层钝化层和第二层钝化层之间；

（F）对于多个发光单元串联或并联的绝缘型衬底大尺寸LED芯片，在p型电极和n型电极所在的位置上方，采用光刻工艺并干法刻蚀或湿法腐蚀第一层钝化层和第二层钝化层，制备容纳p型电极和n型电极的电极槽；对于多个发光单元并联的导电型衬底大尺寸LED芯片，在p型电极所在的位置上方，采用光刻工艺并干法刻蚀或湿法腐蚀第一层钝化层和第二层钝化层，制备容纳p型电极的电极槽；