高压发光二极管芯片及其制作方法技术

本发明专利技术公开一种高压发光二极管及其制作方法，其通过引入液态绝缘材料层/液态导电材料层，固化后用于绝缘/桥接，可以使得各发光单元之间的隔离沟槽宽度做成超窄状（开口宽度小于或等于0.3μm），从而提高单片产出，扩大有效发光区面积，提升发光效率；避免了传统高压发光二极管金属线跨过落差极大的沟渠容易断线问题，提升串/并联跨接良率；此外，在芯片制作端即可实现，制作成本较低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
发光二极管(英文为Light Emitting Diode,简称LED)是半导体二极管的一种， 它能将电能转化为光能，发出黄、绿、蓝等各种颜色的可见光及红外和紫外不可见光。与白 炽灯泡及氖灯相比，具有工作电压和电流低、可靠性高、寿命长且可方便调节发光亮度等优 点。自LED开发成功以来，随着研究不断进展，其发光亮度也不断提高，应用领域也越来越 广。 近年来，因应照明需求，大功率LED已成为各厂开发的重点。传统正装大功率LED 多以高电流低电压单颗芯片为发光单元，大电流注入下芯片的结温上升进而影响发光效 率，近年来国际大厂相继推出集成的高压LED，这种LED特性为多个小功率LED经过开沟槽， 绝缘层填入沟槽内再镀上金属连接方式串或并联成一颗集成的发光二极管，在串联模式下 各个LED小单元通以相对低的电流，因串联时电压会相加，成为高电压低电流发光二极管。 高压发光二极管相较于一般将多颗发光二极管以打线方式串接实现的高压二极管可得到 较低的热阻，在灯具的制作上可采用较小的散热模块。 中国专利CN03820622. 6公开了一种集成式的发光装置，在蓝宝石等绝缘基板上， 以二维单片式形成多个LED组成阵列，单个LED之间及LED与电极之间为架空桥式布线。通 过曲折状配置LED阵列，获得高驱动电压和低驱动电流。此种集成式的发光装置存在多种 问题：包括发光效率低，不易散热，功率低，及可靠性方面的问题。每一个独立的LED与其相 邻LED的隔离是通过刻蚀N型半导体层到绝缘衬底的表面来实现的。串联金属线需跨过高 度落差极大的沟渠，在制作上容易发生金属线断接的问题，造成整体二极管无法连接的问 题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种高压发光二极管芯片结构及其制 作方法，其可以减少沟槽面积，增加有效发光区面积，增加单片晶圆芯片产出量，提升串/ 并联跨接良率，提升发光效率。 根据专利技术的第一个方面，一种高压发光二极管芯片，包括： 衬底和在所述衬底上的发光外延叠层； 所述发光外延叠层具有多个发光单元，该发光单元从下至上依次包含N型半导体层、 发光层和P型半导体层，各发光单元之间通过所述衬底上方的超窄沟槽相互隔离，其中所 述超窄沟槽的开口宽度小于或等于〇. 4 μ m ; 液态绝缘材料固化形成的绝缘材料层，横跨于所述超窄沟槽的开口端之上且不附着于 超窄沟槽内的侧壁； 电极互联线，位于所述绝缘材料层之上，其通过相邻单元的P电极或/和N电极，将相 邻发光单元电性连接起来。 根据专利技术的第二个方面，一种高压发光二极管芯片，包括： 衬底和在所述衬底上的发光外延叠层； 所述发光外延叠层具有多个发光单元，该发光单元从下至上依次包含N型半导体层、 发光层和P型半导体层，各发光单元之间通过所述衬底上方的超窄沟槽相互隔离，其中所 述超窄沟槽的开口宽度小于或等于〇. 4 μ m ; 液态导电材料固化形成的电极互联线，横跨于所述超窄沟槽的开口端之上且不附着于 超窄沟槽内的侧壁，其通过相邻单元的P电极或/和N电极，将相邻发光单元电性连接起 来。 根据专利技术的第三个方面，一种高压发光二极管芯片的制作方法，包括： 提供衬底； 在所述衬底上形成发光外延叠层； 图形化所述发光外延叠层并形成超窄沟槽直至裸露出衬底表面，从而将发光外延叠层 分隔为多个发光单元，如此形成发光二极管晶圆，其中所述发光单元从下至上依次包含N 型半导体层、发光层和P型半导体层，所述超窄沟槽的开口宽度小于或等于0. 4μ m ; 涂布液态绝缘材料层于发光二极管晶圆表面； 加热固化所述液态绝缘材料层； 图形化固化后的液态绝缘材料层，使得绝缘材料层横跨于所述超窄沟槽的开口端之上 且不附着于超窄沟槽内的侧壁； 在所述绝缘材料层之上形成电极互联线，将相邻发光单元电性连接起来。 根据专利技术的第四个方面，一种高压发光二极管芯片的制作方法，包括： 提供衬底； 在所述衬底上形成发光外延叠层； 图形化所述发光外延叠层并形成超窄沟槽直至裸露出衬底表面，从而将发光外延叠层 分隔为多个发光单元，如此形成发光二极管晶圆，其中所述发光单元从下至上依次包含N 型半导体层、发光层和P型半导体层，所述超窄沟槽的开口宽度小于或等于0. 4 μ m ; 涂布液态导电材料层于发光二极管晶圆表面； 加热固化所述液态导电材料层； 图形化固化后的液态导电材料层作为电极互联线，其横跨于所述超窄沟槽的开口端之 上且不附着于超窄沟槽内的侧壁，将相邻发光单元电性连接起来。 在本专利技术中，优选地，所述衬底为绝缘衬底，可选择蓝宝石或氮化铝或其它不导电 衬底。 优选地，所述发光外延叠层是采用金属有机化合物化学气相沉积工艺形成的。 优选地，所述发光单元形成可为平行四边形或矩形或正方形或圆形或椭圆形。 优选地，所述液态绝缘材料层可为旋转涂布玻璃（S0G)或聚合物（polymer)或硅 胶或前述任意组合之一。 优选地，所述液态导电材料层可为液态ΙΤ0或液态金属或银胶或导电硅胶或前述 任意组合之一。 优选地，所述超窄沟槽是采用湿法蚀刻或干法蚀刻或激光蚀刻或前述任意组合之 一形成。 优选地，所述图形化固化后的液态绝缘材料层，除了横跨于所述超窄沟槽的开口 端之上且不附着于超窄沟槽内的侧壁，还延伸至相邻发光单元之一的部分发光外延叠层侧 壁上。 优选地，所述图形化固化后的液态绝缘材料层，除了横跨于所述超窄沟槽的开口 端之上且不附着于超窄沟槽内的侧壁，还延伸至相邻发光单元的部分发光外延叠层侧壁 上。 优选地，在涂布液态导电材料层于发光二极管晶圆表面之前，还形成一绝缘材料 层，其除了横跨于所述超窄沟槽的开口端之上且不附着于超窄沟槽内的侧壁，还延伸至相 邻发光单元(或相邻发光单元之一）的部分发光外延叠层侧壁上。 优选地，所述图形化固化后的液态导电材料层，除了横跨于所述超窄沟槽的开口 端之上且不附着于超窄沟槽内的侧壁，还延伸至相邻发光单元(或相邻发光单元之一）的部 分发光外延叠层侧壁的绝缘材料层上。 相较于现有技术，本专利技术至少具有以下技术效果： 通过液态绝缘材料层/液态导电材料层固化后，用于绝缘/桥接，可以使得各发光单元 之间的隔离沟槽做成超窄(开口宽度< 〇. 4 μ m)，从而增加单片产出，扩大有效发光区面积， 提升发光效率；避免了传统高压发光二极管金属线跨过落差极大的沟渠容易断线问题，提 升串/并联跨接良率；此外，在芯片制作端即可实现，制作成本较低。 本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变 得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利 要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。 【附图说明】 附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实 施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按 比例绘制。 图1飞为本专利技术实施例1制作高压发光二极管芯片的流程示意图。 图疒12为本专利技术实施例2制作高压发光二极管芯片的流程示意图。 图13为本专利技术实施例3的高压发光二极管芯片本文档来自技高网...

【技术保护点】
高压发光二极管芯片，包括：衬底和在所述衬底上的发光外延叠层；所述发光外延叠层具有多个发光单元，该发光单元从下至上依次包含N型半导体层、发光层和P型半导体层，各发光单元之间通过所述衬底上方的超窄沟槽相互隔离，其中所述超窄沟槽的开口宽度小于或等于0.4μm；液态绝缘材料固化形成的绝缘材料层，横跨于所述超窄沟槽的开口端之上且不附着于超窄沟槽内的侧壁；电极互联线，位于所述绝缘材料层之上，其通过相邻单元的P电极或/和N电极，将相邻发光单元电性连接起来。

【技术特征摘要】
1. 高压发光二极管芯片，包括： 衬底和在所述衬底上的发光外延叠层； 所述发光外延叠层具有多个发光单元，该发光单元从下至上依次包含N型半导体层、 发光层和P型半导体层，各发光单元之间通过所述衬底上方的超窄沟槽相互隔离，其中所 述超窄沟槽的开口宽度小于或等于〇. 4 μ m ; 液态绝缘材料固化形成的绝缘材料层，横跨于所述超窄沟槽的开口端之上且不附着于 超窄沟槽内的侧壁； 电极互联线，位于所述绝缘材料层之上，其通过相邻单元的P电极或/和N电极，将相 邻发光单元电性连接起来。2. 根据权利要求1所述的高压发光二极管芯片，其特征在于：所述液态绝缘材料层为 旋转涂布玻璃（SOG)或聚合物（polymer)或硅胶或前述任意组合之一。3. 高压发光二极管芯片，包括： 衬底和在所述衬底上的发光外延叠层； 所述发光外延叠层具有多个发光单元，该发光单元从下至上依次包含N型半导体层、 发光层和P型半导体层，各发光单元之间通过所述衬底上方的超窄沟槽相互隔离，其中所 述超窄沟槽的开口宽度小于或等于〇. 4 μ m ; 液态导电材料固化形成的电极互联线，横跨于所述超窄沟槽的开口端之上且不附着于 超窄沟槽内的侧壁，其通过相邻单元的P电极或/和N电极，将相邻发光单元电性连接起 来。4. 根据权利要求3所述的高压发光二极管芯片，其特征在于：所述液态导电材料层为 液态IT0或液态金属或银胶或导电硅胶或前述任意组合之一。5. 根据权利要求1或3所述的高压发光二极管芯片，其特征在于：所述超窄沟槽是采 用湿法蚀刻或干法蚀刻或激光蚀刻或前述任意组合之一形成。6. 高压发光二极管芯片的制作方法，包括： 提供衬底； 在所述衬底上形成发光外延叠层； 图形化所述发光外延叠层并形成超窄沟槽直至裸露出衬底表面，从而将发光外延叠层 分隔为多个发光单元，如此形成发光二极管晶圆，其中所述发光单元从下至上依次包含N 型半导体层、发光层和P型半导体层，所述超窄沟槽的开口宽度小于或等于0. 4μ m ; 涂布液态绝缘材料层于发光二极管晶圆...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴厚润，郑建森，徐宸科，何安和，李佳恩，
申请(专利权)人：厦门市三安光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35