[發明專利]一種具有雙絕緣層的發光二極管陣列及其生產方法

有效

• 申請號: 201510095436.8
• 申請日: 2015-03-04
• 公開（公告）號: CN104681576B
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發明（設計）人: 馮亞萍;張溢;金豫浙;李志聰;孫一軍;王國宏
• 申請（專利權）人: 揚州中科半導體照明有限公司
• 主分類號: H01L27/15
• 分類號: H01L27/15;H01L33/00
• 代理公司: 揚州市錦江專利事務所32106
• 代理人: 江平

技術領域

本發明涉及發光二極管芯片的生產技術領域。

技術背景

近年來，氮化物基底LED芯片被廣泛地應用于顯示屏、背光、照明以及路燈等眾多領域，這些較高功率LED的應用大多需要同時驅動多個通過串并聯組合的LED芯片形成的模組來實現，目前主要封裝技術是多顆芯片金線串并聯的方式。這種方式需要芯片之間的光電參數必須具有較高的匹配性，后續的光學設計困難，且芯片之間通過金線串并聯，工藝的可靠性較低。

發明內容

本發明目的是提出一種絕緣性和透光性好、穩定可靠，能適合大規模量產的具有雙絕緣層的發光二極管陣列。

本發明技術方案是：在同一透明基板同一側間隔地陣列式設置至少兩個由N型半導體層、有源層、P型半導體層、電流阻擋層和透明導電層組成的發光單元，各發光單元的N型半導體層外延設置在透明基板上，有源層設置在N型半導體層上，P型半導體層設置在有源層上，電流阻擋層設置在部分P型半導體層上，在部分的P型半導體層和電流阻擋層上設置透明導電層；相鄰的兩個發光單元之間設置隔離深槽，在隔離深槽的底部和側壁設置內、外兩層透明絕緣層；在相鄰的兩個發光單元中的一個發光單元的N型半導體層和另一個發光單元的透明導電層之間設置金屬導電層；在陣列中一個發光單元的N型半導體層上設置N焊線電極，在陣列另一個發光單元的透明導電層上設置P焊線電極。

本發明以陣列將各發光單元布置在同一透明基板上，相鄰的發光單元通過金屬導電層使微晶粒實現串并聯，大大簡化了芯片模組中的固晶、鍵合數量，提升了封裝產品良率，降低了封裝成本；單位面積內形成的多顆芯片集成，避免了芯片間BIN內如波長、電壓、亮度跨度帶來的一致性問題。同時這種發光二極管陣列還可以作為單元，再次進行串并聯拼接，形成更大功率的模組。特別是本發明采用在隔離深槽內設置兩層透明絕緣層的方式，能夠得到性能穩定、可靠性高、適合大規模量產的發光二極管陣列。

本發明內、外兩層透明絕緣層的材料不同：在隔離深槽底部和側壁的內層透明絕緣層材料為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中的任意一種，在隔離深槽底部和側壁的外層透明絕緣層材料為氧化鋁、氮化鋁、氧化鈦、玻璃、硅膠、樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯中的任意一種。

本發明中使用的雙層絕緣層材料絕緣性能好、透光性性能好、有效改善發光二極管陣列的漏電特性和可靠性，主要特點有：（1）絕緣性能好。絕緣層由兩種不同絕緣材料組成，保證發光二極管陣列的開啟電壓穩定均勻，有效改善發光二極管陣列的漏電情況，提高產品良率。（2）可靠性好。第一層絕緣材料的延展性和覆蓋性好，第二層絕緣材料的絕緣性好，雙重絕緣，保證絕緣材料在隔離深槽覆蓋良好，確保發光二極管陣列即使在高溫大電流下工作也不會因為絕緣層材料斷裂導致陣列失效。（3）穩定性好。兩種絕緣材料均可以填充到隔離深槽中，減少導電薄膜、雜質殘留在隔離深槽中或側壁影響管芯的穩定性。（4）容易腐蝕，適合大規模量產。第一層選用的是生長工藝成熟、腐蝕工藝穩定的絕緣材料，易于返工，適合在大規模量產中使用。

綜上所述，本發明可以大大提高LED陣列的穩定性和可靠性，減少發光二極管陣列的漏電情況，大幅提高大規模量產的良品率。

本發明另一目的是提出生產以上發光二極管芯片陣列的生產方法。

本發明包括以下步驟：

1）在透明基板的上表面依次生長N型半導體層、有源層和P型半導體層；

2）在透明基板上刻蝕形成陣列布置的至少兩個獨立的發光單元：

刻蝕去除部分區域的P型半導體層和有源層，以及部分N型半導體層，裸露N型半導體層；再刻蝕去除部分區域的N型半導體層，暴露出透明基板，以使相鄰的發光單元之間形成隔離深槽；

3）在刻蝕形成具有獨立的發光單元的透明基板的上表面用等離子增強化學氣相的方式沉積氧化硅或氮化硅或氮氧化硅薄膜；

4）采用光刻的方式在氧化硅或氮化硅或氮氧化硅薄膜表面制作掩膜后，利用化學腐蝕或者感應耦合等離子體刻蝕方法保留隔離深槽內部、隔離深槽側壁和隔離深槽邊緣的所述氧化硅或氮化硅或氮氧化硅薄膜，以形成第一絕緣層，并保留位于陣列發光單元P焊線電極及叉指區域的氧化硅或氮化硅或氮氧化硅薄膜，作為電流阻擋層；

5）采用光刻的方式在表面制作掩膜并在表面采用電子束蒸鍍，或者等離子體輔助電子束蒸鍍氧化鋁或氮化鋁或氧化鈦，或旋涂玻璃或硅膠或樹脂或聚甲基丙烯酸甲酯薄膜；

6）使用剝離的方式僅保留隔離深槽內部、隔離深槽側壁和隔離深槽邊緣的氧化鋁或氮化鋁或氧化鈦，或旋涂玻璃或硅膠或樹脂或聚甲基丙烯酸甲酯薄膜，以形成第二絕緣層；