本发明专利技术涉及一种LED芯片，在具有较高的深宽比的沟槽内填充具有高绝缘性能、高韧性、与GaN层具有高粘结性的绝缘有机硅胶，通过降低沟槽的深度以降低后续在绝缘层沉积和金属蒸镀时因为高度差太大而引起的绝缘物和金属断裂的风险，增加LED倒装高压芯片在制备过程中的良率，以及日后在使用过程中的可靠性。本发明专利技术还涉及一种具有同侧P/N电极的LED芯片，在同侧P电极与N电极间的沟槽内填充具有高绝缘性能、高韧性的绝缘有机硅胶，有效避免和防止在后续封装过程中由于锡膏连通P/N电极而造成的漏电异常和风险。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高可靠性的LED芯片，特别涉及LED高压芯片以及具有同侧P/N电极的LED芯片，属于半导体领域。
技术介绍
发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)是一种半导体固态发光器件，利用半导体P-N结电致发光原理制成。LED器件具有开启电压低、体积小、响应快、稳定性好、寿命长、无污染等良好光电性能，因此在室外室内照明、背光、显示、交通指示等领域具有越来越广泛的应用。LED芯片结构有三种类型，分别为水平结构(正装芯片)、垂直结构(垂直结构芯片)和倒装结构(倒装芯片)，在这三种芯片结构的接触上都可以制作高压芯片，即正装高压芯片、垂直高压芯片和倒装高压芯片。高压芯片相比于低压芯片或常压芯片具有一些优势，最主要的优势在于相同尺寸的芯片在光效不降低的前提下在封装过程中可以使用多颗高压芯片串联成220V继而省略掉变压器这一部件，既能降低成本又能更容易集成化制作灯具。高压芯片相对于低压芯片或常压芯片在制备上具有更多的工序，在深刻蚀到PSS(Patterned Sapphire Substrate，图形化衬底)工序、PA绝缘物对PSS的包覆、金属桥连的蒸镀等一些工艺点上还不够成熟，导致高压芯片的可靠性能较差，进而导致市场上高压芯片的普及率较低。具体的，倒装高压芯片相比于倒装芯片，在制备过程中需要增加一道桥连的工序，即将一颗芯片的P电极(或N电极)与另外一颗芯片的N电极(或P电极)相连，在桥连的过程中需要跨越一个深约6～8μm的沟槽，若沟槽内的PA绝缘物或金属因各种原因造成断裂则在后续的芯片使用过程中可靠性能会急剧降低。目前在高压芯片制备过程中，一般都是PA绝缘物和金属沉积在刻蚀出的深沟槽里，这样会因为刻蚀出的沟槽深并且陡，从而造成PA绝缘物和金属的断裂，进而造成芯片短路或者可靠性能变差。如图1A所示，对于具有同侧P/N电极的LED倒装芯片，在后续的封装过程中会使用锡膏回流焊的方式将芯片固定在封装基板80’上，一般情况下P电极30’和N电极40’之间的沟槽50’内是没有设置高于电极面的绝缘保护结构的；如图1B所示，在锡膏回流焊的过程中，锡膏70’会溢流到P电极30’和N电极40’之间的沟槽50’内，从而造成P电极30’和N电极40’之间连通，引起漏电风险。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是在LED芯片的具有较高的深宽比的沟槽内填充绝缘有机硅胶，通过降低沟槽深度以降低后续在绝缘层沉积和金属蒸镀时因为高度差太大而引起的绝缘物和金属断裂的风险。本专利技术的另一个目的是在具有同侧P/N电极的LED芯片的P电极与N电极间的沟槽内填充绝缘有机硅胶，有效避免和防止在后续封装过程中由于锡膏连通P/N电极而造成的漏电异常和风险。为了达到上述目的，本专利技术的一个技术方案是提供一种LED芯片，由多个芯片单元依次串联组成，且相邻两个芯片单元之间设置有外沟槽，其中，在所述的外沟槽内填充有绝缘有机硅胶，以降低外沟槽与位于其两侧的芯片单元的台面之间的高度。所述的外沟槽的侧壁与水平面之间的角度α为20°到60°，优选α为20°到40°。所述的绝缘有机硅胶采用光刻方式进行填充，并采用烘烤方式进行固化，烘烤温度为200℃～500℃。在本专利技术的一个优选实施例中，所述的绝缘有机硅胶填充在外沟槽的底部表面上；在所述的绝缘有机硅胶的顶端、外沟槽的侧壁以及位于外沟槽两侧的芯片单元的台面边缘上还覆盖设置有第一绝缘层；该第一绝缘层的剖面呈倒Ω形。在本专利技术的又一个优选实施例中，所述的绝缘有机硅胶填充在外沟槽的底部表面上，外沟槽的侧壁表面上以及位于外沟槽两侧的芯片单元的台面边缘上，填充后的绝缘有机硅胶的剖面呈倒Ω形；在所述的绝缘有机硅胶外部覆盖并包围设置有第一绝缘层；该第一绝缘层的剖面呈倒Ω形。本专利技术的另一个技术方案是提供一种LED高压芯片，采用所述的LED芯片制成，其特征在于，每个所述的芯片单元包含：衬底；GaN层，沉积设置在衬底上，包含第一导电类型的GaN薄膜层和第二导电类型的GaN薄膜层；内沟槽，开设在每个芯片单元上，底部露出第一导电类型的GaN薄膜层，并由该内沟槽分隔形成两个第二导电类型的GaN台面；金属势垒层，沉积设置在两个第二导电类型的GaN台面上；第二绝缘层，沉积设置在两个第二导电类型的GaN台面上以及内沟槽内，该第二绝缘层在每个内沟槽内形成第一导电类型的GaN开孔，露出第一导电类型的GaN薄膜层，以及在每个芯片单元的其中一个第二导电类型的GaN台面上形成第二导电类型的GaN开孔，露出金属势垒层；第一导电类型连接层和第二导电类型连接层，沉积设置在第二绝缘层上，第一导电类型连接层通过第一导电类型的GaN开孔与第一导电类型的GaN薄膜层连接，第二导电类型连接层通过第二导电类型的GaN开孔与金属势垒层连接。进一步，其中每个芯片单元内的第一导电类型连接层与相邻另一个芯片单元内的第二导电类型连接层之间形成桥连；其中第一个芯片单元内的第二导电类型连接层通过第二导电类型金属垫层与封装基板粘合，以及最后一个芯片单元内的第一导电类型连接层通过第一导电类型金属垫层与封装基板粘合。本专利技术的又一个技术方案是提供一种具有同侧P/N电极的LED芯片，其中，在位于P电极与N电极之间的沟槽内，填充有绝缘有机硅胶；且所述的绝缘有机硅胶的高度高于P电极以及N电极的高度。所述的绝缘有机硅胶与封装基板相接触；所述的P电极以及N电极通过锡膏与封装基板粘合。综上所述，本专利技术所提供的具有高可靠性的LED芯片，对于LED芯片，在具有较高的深宽比(n>0.5)的沟槽内填充具有高绝缘性能、高韧性、与GaN层具有高粘结性的绝缘有机硅胶，用以降低沟槽的深度，降低了后续在绝缘层沉积和金属蒸镀时因为高度差太大(沟槽陡且深)而引起的绝缘物和金属断裂的风险，增加LED倒装高压芯片在制备过程中的良率，以及日后在使用过程中的可靠性。对于具有同侧P/N电极的LED芯片，在同侧P电极与N电极间的沟槽内填充具有高绝缘性能、高韧性的绝缘有机硅胶，有效避免和防止在后续封装过程中由于锡膏连通P/N电极而造成的漏电异常和风险。附图说明图1A和图1B所示为现有技术中的具有同侧P/N电极的LED倒装芯片的封装方法的示意图；图1C和图1D所示为本专利技术中的具有同侧P/N电极的LED倒装芯片的封装方法的示意图；图2～图14所示为本专利技术中的LED倒装高压芯片制备方法中对应各个步骤的结构示意图。具体实施方式以下结合附图说明本专利技术的LED芯片及其制备方法的具体实施方式。本专利技术以由两个芯片单元串联组成的LED倒装高压芯片为例，详细介绍其结构以及制备方法，但并不以此为限。本专利技术同样适用于由多个芯片单元串联组成的其他类型的LED芯片，包括LED正装高压芯片、LED垂直高压芯片等。以由两个芯片单元串联组成的LED倒装高压芯片为例，其制备方法包含以下步骤：S1、在晶圆的衬底1上沉积包含N-GaN(N-氮化镓)薄膜层2和P-GaN(P-氮化镓)薄膜层4的GaN层，通过刻蚀在晶圆上形成若干外沟槽5，并由该外沟槽5的分隔在晶圆上形成若干芯片单元，并通过刻蚀在每个芯片单元上形成内沟槽6，并由该内沟槽6的分隔形成两个P-GaN台面(Mesa)。所述的S1中，具体包含以下步骤：S11、如图2所示，在晶圆的蓝宝石(S本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种LED芯片，由多个芯片单元依次串联组成，且相邻两个芯片单元之间设置有外沟槽(5)，其特征在于，在所述的外沟槽(5)内填充有绝缘有机硅胶(7)，以降低外沟槽(5)与位于其两侧的芯片单元的台面之间的高度。
【技术特征摘要】
1.一种LED芯片，由多个芯片单元依次串联组成，且相邻两个芯片单元之间设置有外沟槽(5)，其特征在于，在所述的外沟槽(5)内填充有绝缘有机硅胶(7)，以降低外沟槽(5)与位于其两侧的芯片单元的台面之间的高度。2.如权利要求1所述的LED芯片，其特征在于，所述的外沟槽(5)的侧壁与水平面之间的角度α为20°到60°，优选α为20°到40°。3.如权利要求1所述的LED芯片，其特征在于，所述的绝缘有机硅胶(7)采用光刻方式进行填充，并采用烘烤方式进行固化，烘烤温度为200℃～500℃。4.如权利要求1所述的LED芯片，其特征在于，所述的绝缘有机硅胶(7)填充在外沟槽(5)的底部表面上；在所述的绝缘有机硅胶(7)的顶端、外沟槽(5)的侧壁以及位于外沟槽(5)两侧的芯片单元的台面边缘上还覆盖设置有第一绝缘层(8)；该第一绝缘层(8)的剖面呈倒Ω形。5.如权利要求1所述的LED芯片，其特征在于，所述的绝缘有机硅胶(7)填充在外沟槽(5)的底部表面上，外沟槽(5)的侧壁表面上以及位于外沟槽(5)两侧的芯片单元的台面边缘上，填充后的绝缘有机硅胶(7)的剖面呈倒Ω形；在所述的绝缘有机硅胶(7)外部覆盖并包围设置有第一绝缘层(8)；该第一绝缘层(8)的剖面呈倒Ω形。6.一种LED高压芯片，采用如权利要求1～5中任一所述的LED芯片制成，其特征在于，每个所述的芯片单元包含：衬底(1)；GaN层，沉积设置在衬底(1)上，包含第一导电类型的GaN薄膜层(2)和第二导电类型的GaN薄膜层(4)；内沟槽(6)，开设在每个芯片单元上，底部露出第一导电类型的Ga...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱秀山，徐慧文，
申请(专利权)人：映瑞光电科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
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