高压LED芯片及其制备方法技术

高压LED芯片及其制备方法，所述高压LED芯片包括衬底以及位于衬底表面上彼此相互绝缘独立的M个芯片，形成于每个芯片的P型氮化镓层上的反射层；覆盖所述每个芯片的外延层及反射层表面的绝缘层；P引线电极，N引线电极及PN引线连接电极；平坦化层覆盖于P引线电极、PN引线连接电极和N引线电极的表面上及P引线电极、PN引线连接电极和N引线电极之间的绝缘层表面上，所述平坦化层上设置和所述N引线电极接触孔内的与所述N引线电极连接的N焊盘及和所述P引线电极接触孔内的与所述P引线电极连接的P焊盘。

【技术实现步骤摘要】
高压LED芯片及其制备方法
本专利技术属于半导体光电芯片
，尤其涉及一种高压LED芯片及其制备方法。
技术介绍
随着LED(发光二极管)发光效率的不断提高，LED已成为近年来最受重视的光源之一。随着LED工艺的发展，直接采用高压驱动的LED已经实现。高压LED的效率优于一般传统低压LED，主要归因于小电流、多单元的设计能均匀的将电流扩散开，而且高压LED可以实现直接高压驱动，从而节省LED驱动的成本。现有的高压LED芯片存在着功率增加、散热难及可靠性降低的问题，针对这些问题，业界对高压LED芯片的结构出了进一步的改进。例如，专利申请号为201410123492.3的中国专利技术专利申请公开了一种高压LED芯片及其制作方法，该LED芯片包括多个LED芯片单元，各个LED芯片单元之间设置切割沟槽相隔离，每个LED芯片单元包括一个独立的LED芯片器件，该LED芯片器件包括依次设置的蓝宝石衬底、n-GaN层、多层量子阱层、p-GaN层，n-GaN层上形成有n型电极，p-GaN层上形成有p型电极，外延片的顶部覆盖有绝缘荧光层，绝缘荧光层填充于切割沟槽内、仅将用于与外部电连接的n型电极与p型电极露出。但其还是采用传统的金属凸点导热，LED高压芯片的导热及可靠性问题仍然没有得以解决。对于高压LED芯片来说，要解决散热问题，就必须加大芯片散热面积，这只能通过芯片上的设计来形成两个大焊盘，然后通过锡膏焊接把热量从焊盘扩散到基板。由于高压芯片是由多个芯片组成，要形成两个大焊盘需要新方法。另外芯片之间由于相互在外延层被隔开，芯片之间有大于7um的台阶，使得芯片表面不处于同等水平线，这会对回流焊工艺造成影响。同时，LED芯片工作时产生的热量会使LED芯片温度升高，由于固定高压LED芯片的导热基板一般采用FR4线路板、铝基或者铜基PCB，高压LED芯片与导热基板的热膨胀系数不同而产生的热应力，可能会导致LED芯片开裂或者金属凸点剥离，影响高压LED芯片的发光效率及其工作可靠性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有自身吸收内部产生的热应力、提高产品可靠性的高压LED芯片及其制备方法。为了实现上述目的，本专利技术采取如下的技术解决方案：高压LED芯片，包括衬底以及位于所述衬底表面上彼此相互独立的M个芯片，M≥2，所述每个芯片包括依次生长于所述衬底表面上的N型氮化镓层、发光层及P型氮化镓层，所述N型氮化镓层、发光层及P型氮化镓层构成芯片的外延层，所述每个芯片的P型氮化镓层上形成有反射层；覆盖所述每个芯片的外延层及反射层表面的绝缘层，所述绝缘层沿芯片周边侧壁与衬底贴合；与第一芯片的反射层电连接的P引线电极；与第M芯片的N型氮化镓层电连接的N引线电极；依次将第i芯片的N型氮化镓层和第i+1芯片的反射层进行串联电连接的PN引线连接电极，i＝1，…，M-1，每两个相互串联的芯片的PN引线连接电极彼此相互独立；平坦化层，所述平坦化层为有机硅胶层，平坦化层覆盖于P引线电极、PN引线连接电极和N引线电极的表面上及P引线电极、PN引线连接电极和N引线电极之间的绝缘层表面上；沉积于所述平坦化层上并与所述N引线电极连接的N焊盘；沉积于所述平坦化层上并与所述P引线电极连接的P焊盘。本专利技术的高压LED芯片，还包括：贯穿所述外延层、露出所述衬底表面的沟槽，所述沟槽将每个芯片相隔离；贯穿每个芯片的P型氮化镓、发光层直到N型氮化镓层表面的N电极孔；所述绝缘层填充所述沟槽和N电极孔，每个芯片的绝缘层上形成有与所述反射层表面相连的P型接触孔和与所述N型氮化镓层表面相连的N型接触孔；所述P引线电极沉积在第一芯片表面的部分绝缘层上及P型接触孔内、通过第一芯片上的P型接触孔与第一芯片的反射层电连接；所述N引线电极沉积在第M芯片表面的部分绝缘层上及N型接触孔内、通过第M芯片上的N型接触孔与第M芯片的N型氮化镓层电连接；所述PN引线连接电极沉积在相邻芯片的部分绝缘层上及N型接触孔、P型接触孔内；所述平坦化层上形成有与第M芯片上的N引线电极表面连接的N引线电极接触孔以及与第一芯片上的P引线电极表面连接的P引线电极接触孔；所述N焊盘沉积于所述平坦化层上和所述N引线电极接触孔内与所述N引线电极连接；所述P焊盘沉积于所述平坦化层上和所述P引线电极接触孔内与所述P引线电极连接。本专利技术的绝缘层为氮化铝或二氧化硅或氮化硅或三氧化二铝或布拉格反射层或有机硅胶层。本专利技术的平坦化层为粘度大于400mPa.s、厚度大于6um的有机硅胶层。本专利技术的N焊盘与P焊盘表面上覆盖有锡膏层。本专利技术的锡膏层的厚度为50～100um。本专利技术的锡膏层由Sn、Ag、Cu组成，其中Sn的质量百分比为96.5，Ag的质量百分比为3.0，余量为Cu。本专利技术的N焊盘与P焊盘表面上覆盖有共晶焊层。本专利技术的共晶焊层的厚度为4～20um。本专利技术的平坦化层沿芯片周边侧壁与绝缘层贴合，每个芯片依次被所述绝缘层和平坦化层完全包裹。本专利技术的N焊盘与P焊盘对称分布，所述P焊盘和N焊盘厚度为1um～2um，P焊盘和N焊盘之间间隔≥150um。本专利技术的P焊盘和N焊盘由铝、镍、钛、铂金、金层叠形成。高压LED芯片的制备方法，包括以下步骤：步骤一、提供衬底，在所述衬底表面上生长N型氮化镓层，在N型氮化镓层上生长发光层，在发光层上生长P型氮化镓层，所述N型氮化镓层、发光层及P型氮化镓层构成每个芯片的外延层；步骤二、在P型氮化镓层上覆盖反射层；步骤三、在外延层上形成沟槽，沟槽的深度至衬底表面、露出衬底；形成贯穿P型氮化镓层、发光层直到N型氮化镓层表面的N电极孔；步骤四、在外延层和反射层的表面覆盖绝缘层，绝缘层同时填充沟槽和N电极孔；步骤五、在绝缘层表面打孔，刻蚀出与反射层表面相连的P型接触孔和与N型氮化镓层表面相连的N型接触孔；步骤六、在绝缘层上形成具有布线图案的P引线电极、N引线电极和PN引线连接电极，在第一芯片表面上的部分绝缘层上以及P型接触孔内沉积P引线电极，在第M芯片表面上的部分绝缘层上以及N型接触孔内沉积N引线电极，在相邻芯片的部分绝缘层上以及N型接触孔、P型接触孔内沉积PN引线连接电极，PN引线连接电极依次将第i芯片的N型氮化镓层和第i+1芯片的反射层进行串联电连接，i＝1，…，M，其中每两个相互串联的芯片的PN引线连接电极彼此相互独立；步骤七，形成平坦化层，平坦化层覆盖P引线电极、N引线电极及PN引线连接电极的表面以及位于P引线电极、N引线电极和PN引线连接电极彼此之间的绝缘层的表面；步骤八、在平坦化层光刻形成与第M芯片上的N引线电极表面连接的N引线电极接触孔和与第一芯片上的P引线电极表面连接的P引线电极接触孔；步骤九、在部分平坦化层表面上及N引线电极接触孔内形成N焊盘，在部分平坦化层表面上及P引线电极接触孔内形成P焊盘，N焊盘通过N引线电极接触孔与和N引线电极相接触，P焊盘通过P引线电极接触孔和P引线电极相接触。本专利技术形成所述平坦化层的步骤如下：采用喷涂工艺形成厚度为6～10um的平坦化层，在110℃的温度下烤2分钟，然后曝光、显影，并在180℃的温度下烘烤2小时进行固化，平坦化层沿芯片周边侧壁与绝缘层贴合。由以上技术方案可知，本专利技术采用具备一定弹性的有机硅胶形成平坦化层，能够吸收导致高压芯片内部损害的热应力，从而保证LED高本文档来自技高网...

【技术保护点】
高压LED芯片，包括衬底以及位于所述衬底表面上彼此相互独立的M个芯片，M≥2，所述每个芯片包括依次生长于所述衬底表面上的N型氮化镓层、发光层及P型氮化镓层，所述N型氮化镓层、发光层及P型氮化镓层构成芯片的外延层，所述每个芯片的P型氮化镓层上形成有反射层；其特征在于，还包括：覆盖所述每个芯片的外延层及反射层表面的绝缘层，所述绝缘层沿芯片周边侧壁与衬底贴合；与第一芯片的反射层电连接的P引线电极；与第M芯片的N型氮化镓层电连接的N引线电极；依次将第i芯片的N型氮化镓层和第i+1芯片的反射层进行串联电连接的PN引线连接电极，i＝1，…，M‑1，每两个相互串联的芯片的PN引线连接电极彼此相互独立；平坦化层，所述平坦化层为有机硅胶层，平坦化层覆盖于P引线电极、PN引线连接电极和N引线电极的表面上及P引线电极、PN引线连接电极和N引线电极之间的绝缘层表面上；沉积于所述平坦化层上并与所述N引线电极连接的N焊盘；沉积于所述平坦化层上并与所述P引线电极连接的P焊盘。

【技术特征摘要】
1.高压LED芯片，包括衬底以及位于所述衬底表面上彼此相互独立的M个芯片，M≥2，所述每个芯片包括依次生长于所述衬底表面上的N型氮化镓层、发光层及P型氮化镓层，所述N型氮化镓层、发光层及P型氮化镓层构成芯片的外延层，所述每个芯片的P型氮化镓层上形成有反射层；其特征在于，还包括：覆盖所述每个芯片的外延层及反射层表面的绝缘层，所述绝缘层沿芯片周边侧壁与衬底贴合；与第一芯片的反射层电连接的P引线电极；与第M芯片的N型氮化镓层电连接的N引线电极；依次将第i芯片的N型氮化镓层和第i+1芯片的反射层进行串联电连接的PN引线连接电极，i＝1，…，M-1，每两个相互串联的芯片的PN引线连接电极彼此相互独立；平坦化层，所述平坦化层为有机硅胶层，所述有机硅胶层采用固化温度小于200℃、粘度大于400mPa.s的有机硅胶喷涂而成，所述有机硅胶层的厚度为6～10μm，平坦化层覆盖于P引线电极、PN引线连接电极和N引线电极的表面上及P引线电极、PN引线连接电极和N引线电极之间的绝缘层表面上，所述平坦化层沿芯片周边侧壁与绝缘层贴合，每个芯片依次被所述绝缘层和平坦化层完全包裹；沉积于所述平坦化层上并与所述N引线电极连接的N焊盘；沉积于所述平坦化层上并与所述P引线电极连接的P焊盘。2.如权利要求1所述的高压LED芯片，其特征在于：还包括贯穿所述外延层、露出所述衬底表面的沟槽，所述沟槽将每个芯片相隔离；贯穿每个芯片的P型氮化镓、发光层直到N型氮化镓层表面的N电极孔；所述绝缘层填充所述沟槽和N电极孔，每个芯片的绝缘层上形成有与所述反射层表面相连的P型接触孔和与所述N型氮化镓层表面相连的N型接触孔；所述P引线电极沉积在第一芯片表面的部分绝缘层上及P型接触孔内、通过第一芯片上的P型接触孔与第一芯片的反射层电连接；所述N引线电极沉积在第M芯片表面的部分绝缘层上及N型接触孔内、通过第M芯片上的N型接触孔与第M芯片的N型氮化镓层电连接；所述PN引线连接电极沉积在相邻芯片的部分绝缘层上及N型接触孔、P型接触孔内；所述平坦化层上形成有与第M芯片上的N引线电极表面连接的N引线电极接触孔以及与第一芯片上的P引线电极表面连接的P引线电极接触孔；所述N焊盘沉积于所述平坦化层上和所述N引线电极接触孔内与所述N引线电极连接；所述P焊盘沉积于所述平坦化层上和所述P引线电极接触孔内与所述P引线电极连接。3.如权利要求1所述的高压LED芯片，其特征在于：所述绝缘层为氮化铝或二氧化硅或氮化硅或三氧化二铝或布拉格反射层或有机硅胶层。4.如权利要求1所述的高压LED芯片，其特征在于：所述N焊盘与P焊盘表面上覆盖有锡膏层或共晶焊层。5.如权利要求4所述的高压LED芯片，其特征在于：所述锡膏层的厚度为50～100um，或者所述共晶焊层的厚度为4～20um。6.如权利要求4或5所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王冬雷，陈顺利，
申请(专利权)人：大连德豪光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21