[發明專利]基于硅基板通孔技術倒裝芯片的發光二極管及其制造工藝

有效

• 申請號: 201210234808.7
• 申請日: 2012-07-09
• 公開（公告）號: CN102769086A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: 殷錄橋;付美娟;張建華;翁菲
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: H01L33/36
• 分類號: H01L33/36;H01L33/62;H01L33/00
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術領域

本發明涉及一種基于硅基板通孔技術倒裝芯片的發光二極管及其制造工藝，該發明將倒裝發光二極管芯片與有通孔的硅基板直接通過共晶鍵合在一起，無需金絲鍵合，工藝簡單，可靠性高。

背景技術

LED作為新一代照明光源，具有發光效率高、壽命長、綠色環保三大優勢，伴隨著外延、封裝技術的不斷提高，已經逐步應用于普通照明領域。目前大部分的LED失效并不是LED芯片本身失效，而是封裝的金絲焊點接觸不良、脫落、冷熱膨脹斷裂等原因造成的，伴隨著高集成封裝趨勢的發展，對可靠性的要求也越來越高，因此如何提高LED封裝器件的可靠性是一個非常困難但是又必須去接軍的瓶頸。

發明內容

本發明的目的在于針對已有技術存在的缺陷，提供一種基于硅基板通孔技術倒裝芯片的發光二極管及其制造工藝，本發光二極管芯片提高了大功率發光二極管（LED）無需金絲鍵合，直接通過固晶焊接就可以完成電極的連接，無需再進行金絲鍵合，此技術有利于在大規模晶片級封裝的開展，而且此技術不僅通過通孔提高了散熱性能，而且提高了LED芯片封裝的可靠性。

為達到上述目的，本發明的構思是：針對當前大功率LED存在的結構缺陷，通過通孔技術，將n型電極引至與p型電極共面，然后通過共晶技術與帶有通孔的硅基板直接鍵合，無須金絲；可以直接把熒光層（陶瓷熒光晶片）與芯片表面粘結在一起，提高出光均勻性；而且硅基板有通孔，因此可以直接把電極引至硅基板背面。

根據上述的發明構思，本發明采用下述技術方案：

一種基于硅基板通孔技術倒裝芯片的發光二極管，包括：熒光層、n型電流擴展層、發光層、p型電流擴展層、金屬反光層、p型電極焊盤、金屬通孔、絕緣層、n型電極焊盤、硅基板線路層、硅基板絕緣層、硅基板負電極焊盤、硅基板電極金屬通孔、硅基板正電極焊盤、硅基板通孔絕緣層、芯片藍寶石襯底、硅基板；其特征在于在藍寶石襯底上依次生長有n型電流擴展層、發光層、p型電流擴展層、金屬反光層、p型電極焊盤；通過金屬通孔將n型電流擴展層與n型電極焊盤相連接，n型電極焊盤與硅基板線路層通過共晶連接在一起，并通過硅基板電極金屬通孔連接到硅基板背面的硅基板負電極焊盤，p型電流擴展層依次通過p型電極焊盤、硅基板線路層、硅基板電極金屬通孔與硅基板正電極焊盤相連接。

一種制造上述的基于硅基板通孔技術倒裝芯片的發光二極管及其制造工藝，其特征在于工藝步驟如下：

1）在在藍寶石襯底上依次制作n型電流擴展層、發光層、p型電流擴展層、金屬反光層、p型電極焊盤，制作成發光二極管芯片；

2）通過刻蝕技術或者激光技術在發光二極管芯片、硅基板上進行通孔制作，并在通孔周壁分別制作絕緣層、硅基板通孔絕緣層后進行金屬通孔、電極金屬通孔的制作；

3）分別在芯片電極表面、硅基板表面進行金屬層n型電極焊盤、硅基板線路層、硅基板負電極焊盤、硅基板正電極焊盤的制作；

4）將發光二極管芯片、硅基板進行切割，并通過共晶技術將發光二級管芯片與硅基板進行焊接；

5）將熒光層與藍寶石襯底粘結在一起；

6）灌封膠灌封完成整個發光二極管器件的封裝。

根據上述基于硅基板通孔技術倒裝芯片的發光二極管的制造工藝，其特征在于所述的n型電流擴展層通過金屬通孔連接到n型電極焊盤；所述的發光二級管芯片為倒裝芯片直接與硅基板通過金錫共晶連接，無須金絲鍵合；上述藍寶石襯底通過減薄并進行表面微結構制作直徑20-500nm、間距100-1500nm、高度20-200nm的微結構（或者激光剝離）；上述硅基板通過刻蝕技術或者激光技術制作有電極金屬通孔，將n型電極焊盤與p型電極焊盤引至硅基板底面；上述熒光層是采用預先用模具制作好的相應尺寸的熒光膠、或者采用透明陶瓷技術，制作的陶瓷熒光晶片技術制作的熒光層，并在熒光晶片或者熒光膠片上表面進行粗化處理（表面微結構制作如直徑20-500nm、間距100-1500nm、高度20-200nm的微結構），然后直接覆蓋于發光二極管發光面上；上述n型電極焊盤、p型電極焊盤通過共晶技術與硅基板線路層）進行連接；所述的p型電極焊盤、n型電極焊盤表面鍍有待金錫共晶的金錫層(厚度為1~6微米)；其中上述金屬通孔、絕緣層制作之前首先通過刻蝕技術或者激光技術進行制孔。

本發明的基于硅基板通孔技術的倒裝發光二極管芯片與傳統芯片結構相比具有顯而易見的突出實質性特點和進步：無須金絲鍵合、熒光層均勻、尺寸結構緊湊，提高了發光二級管的可靠性和出光均勻性。

附圖說明

圖1是本發明發光二極管器件截面圖