[發明專利]LED芯片及LED芯片的制造方法

有效

• 申請號: 201210457469.9
• 申請日: 2012-11-14
• 公開（公告）號: CN103000776A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 柴廣躍;馮丹華;劉文;李倩珊;徐健;闞皞;胡永恒;張菲菲;李耀東
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: H01L33/02
• 分類號: H01L33/02;H01L33/00;H01L33/64
• 代理公司: 深圳市威世博知識產權代理事務所(普通合伙) 44280
• 代理人: 何青瓦

技術領域

本發明涉及一種半導體器件，尤其涉及一種LED芯片及LED芯片的制造方法。

背景技術

由于發光二極管具有低耗電量、低發熱量、壽命長等優點；因此，在電子顯示及照明等領域，發光二極管正在逐漸取代能耗高、壽命短的傳統照明燈具。

一種現有發光二極管光源主要由導熱基板、LED芯片、固晶膠、熒光粉、封裝膠等組成。先將LED芯片利用固晶膠黏貼于導熱基板上，接著采用引線將LED芯片信號引出，然后將熒光粉與封裝膠混合，最后將熒光粉與封裝膠的混合體灌入導熱基板中，加熱烘烤使膠材固化后即完成最基本的LED芯片封裝。

在LED芯片的應用中，有數據表明，當LED芯片的溫度每升高20℃，發光二極管光源發光效能就要降低5%。可見，為了提升發光二極管光源發光能效，必須要使LED芯片在較低的溫度下進行工作。

研究表明，LED芯片產生的90%的熱量都是向下傳導，因此封裝技術中，導熱基板的散熱十分重要。然前述發光二極管光源采用的LED芯片采用固晶膠粘結至導熱基板，固晶膠往往具有較低的導熱性，因此散熱效果很差。

為了改善LED芯片的散熱問題，有人提出將LED芯片與導熱基板直接鍵合。眾所周知，LED芯片包括藍寶石或碳化硅襯底和生長于襯底上的外延發光體。相對于前述采用固晶膠粘接方式，發光二極管的散熱不會受到固晶膠的制約，散熱效果有了一定程度的改善，然，藍寶石或碳化硅襯底的導熱能力依然不夠突出。

一種改進的LED芯片將外延發光體通過分子鍵合和的方式直接連接至導熱基板上。如此以來，LED芯片的散熱能力得到了大大提高。然而，由于外延發光體和導熱基板的熱膨脹系數存在巨大差異，鍵合至導熱基板的外延發光體和導熱基板二者膨脹和收縮的過程極不匹配，因此極易發生外延發光體裂片的現象。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是提供一種散熱效果好且使用狀態穩定的LED芯片及LED芯片的制造方法。

為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：提供一種LED芯片，包括外延發光體、導熱基板和導熱緩沖層，導熱緩沖層設置于導熱基板的一側，外延發光體鍵合至導熱緩沖層，導熱緩沖層的平均熱膨脹系數介于導熱基板和外延發光體之間。

其中，導熱緩沖層包括形成于導熱基板上的導熱絕緣層，導熱絕緣層的熱膨脹系數介于導熱基板和外延發光體之間；導熱絕緣層上設置至少一個通孔以使外延發光體與導熱基板電連接。

其中，導熱緩沖層進一步包括第一金屬層，第一金屬層填充于至少一個通孔中且與導熱基板連通，以使外延發光體鍵合于第一金屬層上且與導熱基板電連接。

其中，導熱緩沖層進一步包括第一金屬層，第一金屬層設置于導熱絕緣層上且填充至少一個通孔以使外延發光體與導熱基板電連接。

其中，外延發光體外鍍設第二金屬層，第二金屬層鍵合至第一金屬層。

其中，導熱基板具有與至少一個通孔對應設置的凸臺，凸臺位于通孔中以使外延發光體鍵合于凸起上且與導熱基板電連接。

其中，外延發光體外鍍設第二金屬層，第二金屬層鍵合至導熱基板。

其中，導熱絕緣層為類金剛石、金剛石、氮化鋁、氧化鋁、氧化硅、氮化硅中任意一種膜層或以上膜層任意組合的復合膜層。

其中，第一金屬層為鎳、鈦、鉻、銅、金、銀中的任意一種膜層或以上膜層任意組合的復合膜層。

為解決上述技術問題，本發明采用的另一個技術方案是：提供一種LED芯片的制造方法，該制造方法包括：于第一基板上形成外延發光體；將外延發光體自第一基板上剝離；于第二基板上形成導熱緩沖層；將剝離第一基板的外延發光體與導熱緩沖層鍵合以形成LED芯片；其中導熱緩沖層的平均熱膨脹系數介于外延發光體和第二基板之間，第二基板的導熱性能優于第一基板。

本發明的有益效果是：區別于現有技術的情況，本發明LED芯片的外延發光體通過導熱緩沖層固定至導熱基板，且導熱緩沖層的平均熱膨脹系數介于導熱基板和外延發光體之間，能有效改善導熱基板與外延發光體之間因熱膨脹系數相差過大而出現的熱失配問題；因此，能夠有效改善LED芯片的裂片問題，提高成品率、延長LED芯片的使用壽命。

附圖說明

圖1是本發明LED芯片第一實施例的結構示意圖；

圖2是本發明LED芯片第二實施例的結構示意圖；

圖3是本發明LED芯片第三實施例的結構示意圖；

圖4是本發明LED芯片第四實施例的結構示意圖；

圖5是本發明LED芯片制造方法的流程圖。

具體實施方式