CN103456853A - 一种白光led芯片及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种白光LED的芯片及生产方法，涉及半导体光电技术领域。包括P型氮化物出光面，位于透明导电层和P型氮化物出光面之间的金属扩展层。具体方法包括：提供完整的具有P型氮化物层、有源层、N型氮化物层的外延基片，刻蚀裸露N型层，并在必要区域，沉积包括电流阻挡层和金属扩展层，再生长透明导电层；并旋涂荧光层在P型出光面，最后利用剥离工艺制作打线焊盘。此芯片结构和制备方法利于提高荧光粉涂覆均匀性，有效降低白光芯片成本。
Description
技术领域
本发明涉及半导体光电技术领域，更具体的是一种白光LED的芯片生产技术领域。
背景技术
白光LED作为固态照明的光源，因其低压驱动，低功耗，高可靠性已广泛应用于室内外的照明、景观照明及汽车车灯，LED发白光是基于红蓝绿三基色的按比例混合来实现。而现有技术主流是利用发蓝光的氮化物系列LED芯片激发表面的黄色荧光粉，通过蓝光和黄光混合形成白光。在封装的工艺制程中，需要将单颗蓝光芯片固定到支架中，再对单颗芯片进行荧光粉胶体点胶。单颗的重复工艺，很难保证点胶的一致性，且生产效率较低，不利于LED光源的降低成本。
现阶段为满足大功率照明的亮度需求，在白光LED芯片生产中，需要用大尺寸芯片来达到要求；而P型GaN层的横向导电性能远不如垂直导电性能，所以在大功率的芯片版图设计中都会引入密集的扩展电极；芯片的焊盘因封装时需要满足机械打线及合金的要求，都要将焊盘金属层做的很厚，大于1.5um以上。而芯片工艺中在实现扩展电极时都是将打线焊盘和扩展电极一起制作，从而在芯片表面形成一道道金属栏栅。扩展电极采用如此厚的金属层极大浪费了材料成本，特别是在使用贵重金属的时候，同时P型GaN出光面的一道道厚的金属扩展电极影响荧光粉的均匀涂覆。
以上两点已是本领域亟待解决的问题。
发明内容
本发明目的是从产业链降成本和提高白光LED光源的生产一致性角度，提出一种新型的大功率白光LED芯片。
本发明的技术方案为：一种白光LED芯片包括特征在于：包括具有N型氮化物层、有源层和P型氮化物层的外延片基片，其特征在于：在所述P型氮化物层上覆盖透明导电层，在透明导电层和P型氮化物层之间分布电流阻挡层，在电流阻挡层和透明导电层之间沉积金属扩展层；在透明导电层外覆盖绝缘钝化层，在绝缘钝化层外覆盖荧光粉层。
本发明的白光LED芯片的结构有以下优点：下埋式的金属扩展层，即金属扩展层位于P型氮化物出光面与透明导电层之间；同时更薄的金属扩展层为P型出光面的荧光粉旋涂工艺提供了一个更平缓的旋涂面，利于荧光粉涂覆的均匀性。打线焊盘与金属扩展层的分离式工艺，有利于整合荧光粉旋涂工艺，提升白光LED芯片的生产效率及产品的光一致性。
本发明所述金属扩展层的厚度≥500 A，电流阻挡层和金属扩展层的总厚度≤5000A。可降低单颗芯片的贵金属材料使用量，减少芯片的材料成本。
本发明另一目的是提出上述白光LED芯片的生产方法。
包括以下步骤：
1）在具有N型氮化物层，有源层、P型氮化物层的外延片基片表面刻蚀裸露的N型氮化物层区；
2）在P型氮化物层表面形成电流阻挡区；
3）在电流阻挡区表面沉积金属扩展层；
4）在P型氮化物层表面和沉积有金属扩展层的表面覆盖透明导电层；
5）在透明导电层外制作绝缘钝化层；
6）在绝缘钝化层外旋涂荧光粉层；
7）制作打线焊盘。
本发明工艺合理、简单，方便生产，产品的稳定性好，成品率高。
另外，沉积金属扩展层所用的金属为Al、Au、Cr、Ti、Pt、Rh、Pt/Au、Rh/Au、Pt/Al/Ti、Ti/Pt/Au、Cr/Pt/Au或Cr/Al/Ti。
制作电流阻挡层和金属扩展层时，控制总厚度≤5000A。
采用硅的氮化物或铝的氧化物作为绝缘钝化层。硅的氮化物和铝的氧化物折射率n介于1.5~2.0,更好的匹配绝缘钝化层下层的高折射率材料（透明导电膜、淡化物）及上层的低折射率材料（硅胶、空气），提高光的抽取效率。
打线焊盘的厚度大于2μm。更有利的保护芯片在打线时不被外力损伤，保证打线焊接处的可靠性。
以电镀、溅射或电子束蒸发的方法制作打线焊盘。
打线焊盘材料的材料为Cu或Al。保证更好导电率的同时，降低厚焊盘的材料成本，Cu和Al较Au更廉价。
附图说明
图1为本发明产品的剖面结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，产品结构特点：
外延片基片的准备：在蓝宝石衬底100依次设置有N型氮化物层101、多量子阱层有源层102和P型氮化物层103。
在P型氮化物层103上覆盖透明导电层203，在透明导电层203和P型氮化物层103之间分布电流阻挡层201，在电流阻挡层201和透明导电层203之间沉积金属扩展层202。
在透明导电层203外覆盖绝缘钝化层204，在绝缘钝化层204外覆盖荧光粉层205。
一、生产工艺：
准备外延片基片：在蓝宝石衬底100上制备有N型氮化物层101、多量子阱层有源层102和P型氮化物层103。
实施例1
在外延片基片的蓝宝石衬底100上刻蚀出局部裸露的N型氮化物层101，并在P型氮化物层103表面沉积电流阻挡层201，再在电流阻挡层201上沉积202金属扩展层Cr/Pt/Au，其中电流阻挡层厚度为1000埃，Cr厚度60埃，Pt厚度200埃，Au的厚度2000埃，电流阻挡层与金属扩展层总厚度为3260埃，小于5000埃。
再沉积透明导电层203覆盖于表面。
再沉积绝缘钝化层203，沉积的204用电子束蒸发的Al2O3薄膜层，折射率为1.7~1.8。
再用旋涂的方式将荧光粉与光敏性胶体的混合体均匀的涂覆在元件表面，利用紫外光曝光将荧光粉混合体固化在表面，形成荧光粉层205，并预留出打线焊盘点。
将以上晶圆片在荧光粉层表面预镀一层导电薄层Ni，并置于CuSO4的电解液中进行电镀沉积Cu，以形成打线焊盘206，打线焊盘205的厚度为5μm。
实施例2
在1000埃的电流值阻挡层201上沉积202金属扩展层Pt/Al/Ti,厚度分别是200埃/3000埃/200埃，这样的电流阻挡层和金属扩展层总厚度为4400埃，小于5000埃，再沉积透明导电层203覆盖于表面。
用PECVD沉积Si3N4层，折射率为1.7~2.0，沉积绝缘钝化层204。
用旋涂的方式将荧光粉与光敏性胶体的混合体均匀的涂覆在元件表面，利用紫外光曝光将荧光粉混合体固化在表面，形成荧光粉层205，并预留出打线焊盘点。
并用负胶剥离的方法制作打线焊盘206，打线焊盘206用电子束蒸发铝5um，打线焊盘205的厚度为5μm。
Claims (9)
1.一种白光LED芯片，包括具有N型氮化物层、有源层和P型氮化物层的外延片基片，其特征在于：在所述P型氮化物层上覆盖透明导电层，在透明导电层和P型氮化物层之间分布电流阻挡层，在电流阻挡层和透明导电层之间沉积金属扩展层；在透明导电层外覆盖绝缘钝化层，在绝缘钝化层外覆盖荧光粉层。
2.根据权利要求1所述白光LED芯片，其特征在于所述金属扩展层的厚度≥500 A，电流阻挡层和金属扩展层的总厚度≤5000A。
3.如权利要求1所述白光LED芯片的生产方法，其特征在于包括以下步骤：
1）在具有N型氮化物层，有源层、P型氮化物层的外延片基片表面刻蚀裸露的N型氮化物层区；
2）在P型氮化物层表面形成电流阻挡区；
3）在电流阻挡区表面沉积金属扩展层；
4）在P型氮化物层表面和沉积有金属扩展层的表面覆盖透明导电层；
5）在透明导电层外制作绝缘钝化层；
6）在绝缘钝化层外旋涂荧光粉层；
7）制作打线焊盘。
4.根据权利要求3所述白光LED芯片的生产方法，其特征在于：沉积金属扩展层所用的金属为Al、Au、Cr、Ti、Pt、Rh、Pt/Au、Rh/Au、Pt/Al/Ti、Ti/Pt/Au、Cr/Pt/Au或Cr/Al/Ti。
5.根据权利要求3所述白光LED芯片的生产方法，其特征在于：电流阻挡层和金属扩展层的总厚度≤5000A。
6.根据权利要求3所述白光LED芯片的生产方法，其特征在于：采用硅的氮化物或铝的氧化物作为绝缘钝化层。
7.根据权利要求3所述白光LED芯片的生产方法，其特征在于：打线焊盘的厚度大于2μm。
8.根据权利要求3所述白光LED芯片的生产方法，其特征在于：以电镀、溅射或电子束蒸发的方法制作打线焊盘。
9.根据权利要求3或7或8所述白光LED芯片的生产方法，其特征在于：打线焊盘材料的材料为Cu或Al。
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| WO2015021776A1 (zh) | 2015-02-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20131218 |