LED芯片封装结构及其封装方法技术

一种LED芯片封装结构及其封装方法，其中LED芯片封装方法包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底具有第一表面和与第一表面相对的第二表面；在所述半导体衬底的第一表面形成超晶格薄膜；在所述超晶格薄膜表面形成与超晶格薄膜对应的n型薄膜、p型薄膜，以及位于n型薄膜、p型薄膜之间的隔离层；沿所述半导体衬底的第二表面在所述半导体衬底内形成暴露出超晶格薄膜的开口，所述开口用于容纳LED单元。本发明专利技术的LED芯片封装方法与半导体工艺兼容。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光电
，特别涉及LED芯片封装结构及其封装方法。
技术介绍
发光二极管(Light Emitting Diode, LED)是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电信号转化为光信号。发光二极管主要由两部分组成，发光二极管的一端是P型半导体，为P区，在P型半导体以空穴为主要载流子，另一端是η型半导体，为η区，在N型半导体以电子为主要载流子，将这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个“ρ-η结”。当电流通过导线作用于这个发光二极管的时候，电子就会从η区流向P区，在P区里跟空穴复合，以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而LED发光的颜色，是由形成ρ-η结的材料决定的。由LED构成的LED芯片的光源耗电少，寿命长、且不含有毒物质，使得LED得到广泛的应用，例如应用在背光源、显示屏、汽车灯及各种景观照明场所。但是LED芯片封装成为现在具有挑战性的研究热点，LED芯片封装关键问题在于散热和与集成电路结合，在申请号为200810002321. X的中国专利中给出一种LED芯片封装，请参考图1，包括LED芯片21 ；封装件主体22;第一引线框23a和第二引线框23b;形成在封装件主体22的凹陷部的密封物M。现有的LED芯片封装都无法直接对芯片级的LED芯片进行散热，需要额外连接散热的元件，例如将风扇或者散热铜片粘附在LED芯片表面，或者采用额外的连线连接散热源极，上述的散热元件都无法与芯片工艺集成。
技术实现思路
本专利技术提供一种与芯片工艺集成的LED芯片封装结构及其封装方法。为解决上述问题，本专利技术提供一种LED芯片封装方法提供半导体衬底，所述半导体衬底具有第一表面和与第一表面相对的第二表面；在所述半导体衬底的第一表面形成超晶格薄膜；在所述超晶格薄膜表面形成与超晶格薄膜对应的η型薄膜、P型薄膜，以及位于 η型薄膜、ρ型薄膜之间的隔离层；沿所述半导体衬底的第二表面在所述半导体衬底内形成暴露出超晶格薄膜的开口，所述开口用于容纳LED单元。本专利技术还提供一种LED芯片封装结构，包括半导体衬底，所述半导体衬底具有第一表面和与第一表面相对的第二表面；形成在半导体衬底第一表面的超晶格薄膜；形成在所述超晶格薄膜表面并与超晶格薄膜对应的η型薄膜、ρ型薄膜，以及位于η型薄膜、ρ型薄膜之间的隔离层；开口，所述开口沿所述半导体衬底的第二表面暴露出超晶格薄膜，所述开口用于容纳LED单元。本专利技术提供一种LED芯片封装结构及其封装方法，其中LED芯片的封装方法与半导体工艺兼容，采用本专利技术形成LED芯片封装结构不需要额外的额外连接散热的元件就能够对LED芯片进行冷却，进一步的，本专利技术采用超晶格薄膜和与超晶格薄膜匹配的η型薄膜和P型薄膜，冷却效果更佳。 附图说明通过附图中所示的本专利技术的优选实施例的更具体说明，本专利技术的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本专利技术的主旨。图1是现有的LED芯片封装结构；图2是本专利技术提供的LED芯片封装方法流程图；图3至图7是本专利技术提供的LED芯片封装方法过程示意图。具体实施例方式由
技术介绍
可知，现有的LED芯片封装结构都无法直接对芯片级的LED芯片进行散热，需要额外连接散热的元件，连接散热元件无法与芯片工艺集成，散热元件需要额外的粘附连接方法或者额外的连线，增加LED芯片封装难度。对此，本专利技术的专利技术人经过大量的实验，提供优化的LED芯片封装结构，散热元件直接形成在LED芯片背面，能够与芯片工艺结合，避免额外的连线和额外的连接方法。以下依据附图详细地描述具体实施例，上述的目的和本专利技术的优点将更加清楚。本专利技术的专利技术人还提出一种LED芯片封装方法，其具体流程请参照图2所示，包括步骤S101，提供半导体衬底，所述半导体衬底具有第一表面和与第一表面相对的第二表面；步骤S102，在所述半导体衬底的第一表面形成超晶格薄膜；步骤S103，在所述超晶格薄膜表面形成与超晶格薄膜对应的η型薄膜、ρ型薄膜， 以及位于η型薄膜、ρ型薄膜之间的隔离层；步骤S104，沿所述半导体衬底的第二表面在所述半导体衬底内形成暴露出超晶格薄膜的开口，所述开口用于容纳LED单元。下面参照附图，对上述LED芯片封装方法加以详细阐述。首先参照图3，所述半导体衬底200为硅基衬底，例如为η型硅衬底或者P型硅衬底。所述半导体衬底200形状优选为圆盘状，基于半导体业界标准，半导体衬底200的直径可以为450毫米、300毫米、200毫米。所述半导体衬底200具有上表面和下表面，具体地， 所述半导体衬底200的上表面为半导体器件的生长面，半导体衬底200的下表面为与生长面相对的基地面，所述半导体200的上表面定义为第一表面I，所述半导体200的下表面定义为第二表面II。参考图4，在所述半导体衬底200的第一表面I形成超晶格薄膜210。所述超晶格薄膜210为两种晶格匹配很好的半导体材料交替地生长周期性结构， 所述半导体材料的厚度小于lOOnm，在本实施例中，以η型SiGe薄膜和ρ型SiGe薄膜交替地生长周期性结构为例做示范性说明，以超晶格薄膜210包括一层η型SiGe薄膜和一层ρ型SiGe薄膜为例，所述超晶格薄膜210的具体形成步骤包括在所述半导体衬底200的第一表面I形采用原子层堆积工艺形成一层η型SiGe薄膜，所述η型SiGe薄膜厚度为小于100纳米，优选为20纳米，采用原子层堆积工艺形成的η型SiGe薄膜膜层致密且与后续形成的ρ型薄膜匹配性高；在所述η型SiGe薄膜表面采用原子层堆积工艺形成一层ρ型SiGe薄膜，所述ρ型SiGe薄膜厚度为小于100纳米，优选为20纳米。在其他实施例中，所述超晶格薄膜210包括两层或者两层以上的交替地生长周期性η型SiGe薄膜和ρ型SiGe薄膜，具体形成步骤可以参考一层η型SiGe薄膜和一层ρ型 SiGe薄膜的实施例，在这里不再赘述。所述超晶格薄膜210的作用为多层堆叠结构的η型SiGe薄膜和ρ型SiGe超晶格薄膜具有较高的电子迁移率，能够提高后续形成的封装结构的散热效率，并且超晶格薄膜210还可以作为后续的工艺中开口的刻蚀停止层，不需要额外的工艺步骤形成刻蚀停止层，节约半导体体工艺步骤。参考图5，在所述超晶格薄膜210表面形成与超晶格薄膜210对应的η型薄膜212、 P型薄膜211，以及位于η型薄膜212、ρ型薄膜211之间的隔离层213，所述隔离层213用于电隔离η型薄膜212和ρ型薄膜211。在本实施例中，由于超晶格薄膜210选择的是η型SiGe薄膜和ρ型SiGe薄膜，为了与超晶格薄膜210匹配，所述η型薄膜212选择η型SiGe层，所述ρ型薄膜211选择ρ 型SiGe层。具体的，在所述SiGe超晶格薄膜210表面形成隔离薄膜。所述隔离薄膜用于形成散热元件中的隔离层，所述隔离薄膜材料选自氧化铝、氧化硅或者氮化硅，所述隔离薄膜的形成工艺为化学气相沉积工艺。然后，在所述隔离薄膜表面形成与所述ρ型SiGe层211对应的光刻胶图形(未图示)；以所述光刻胶图形为掩膜，去除隔离薄膜，直至暴露出所述SiGe超晶格薄膜210表面；在光刻胶图形暴露出所述SiGe超晶格薄膜210表面形成ρ型SiGe层本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种ＬＥＤ芯片封装方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底具有第一表面和与第一表面相对的第二表面；在所述半导体衬底的第一表面形成超晶格薄膜；在所述超晶格薄膜表面形成与超晶格薄膜对应的ｎ型薄膜、ｐ型薄膜，以及位于ｎ型薄膜、ｐ型薄膜之间的隔离层；沿所述半导体衬底的第二表面在所述半导体衬底内形成暴露出超晶格薄膜的开口，所述开口用于容纳ＬＥＤ单元。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：三重野文健，郭景宗，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31