CN114156385A - 一种绝缘保护的倒装led芯片结构及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种绝缘保护的倒装LED芯片结构及其制作方法,其中所述绝缘保护的倒装LED芯片结构在芯片衬底上生长LED芯片外延结构,制作芯片电流分层结构以及N、P焊盘区,在切片后的芯片单元上沉积致密的绝缘薄膜作为绝缘保护层,绝缘保护层包裹覆盖在芯片结构上除N、P焊盘区外的位置,包括芯片单元的正面、背面及侧面。本发明采用包围式绝缘保护的LED芯片结构,在切片后的芯片单元上沉积致密的绝缘薄膜作为绝缘保护层,能够降低漏电率,提升芯片的良率,同时增强出光效率,增强器件长期使用的可靠性,抑制水汽侵蚀。

Description

一种绝缘保护的倒装LED芯片结构及其制作方法
技术领域
本发明涉及LED芯片领域,尤其是一种绝缘保护的倒装LED芯片结构及其制作方法。
背景技术
发光二极管(LED)是一种将电能转化为光能的固体发光器件,其中GaN基的LED芯片得到了长足的发展和应用。目前的倒装LED芯片结构在切割完成后,芯片衬底上的绝缘层仅存在于正面或者正面和背面,这样容易导致在没有绝缘层的位置发生漏电现象,安全性和节能性差,无法抵抗水汽的侵蚀,长期使用可靠性差,且现有的倒装LED的出光效率低,有待进一步提高。
发明内容
本申请人针对上述现有倒装LED芯片结构存在的漏电现象、安全节能性差、出光效率差等缺点,提供了一种结构合理的绝缘保护的倒装LED芯片结构及其制作方法,能够降低漏电率,提升芯片的良率,同时增强出光效率,增强器件长期使用的可靠性,抑制水汽侵蚀。
本发明所采用的技术方案如下:
一种绝缘保护的倒装LED芯片结构,在芯片衬底上生长LED芯片外延结构,制作芯片电流分层结构以及N、P焊盘区,在切片后的芯片单元上沉积致密的绝缘薄膜作为绝缘保护层,绝缘保护层包裹覆盖在芯片结构上除N、P焊盘区外的位置,包括芯片单元的正面、背面及侧面。
作为上述技术方案的进一步改进:
对倒置的芯片单元背面的绝缘保护层做图形化处理,芯片单元背面形成粗化表面,粗化形貌为半球形、梯台形、圆锥形或不规则形状。
芯片单元倒置与封装基板结合,芯片单元的背面向上。
绝缘保护层还覆盖在封装基板上。
绝缘保护层是Al2O3、AlN、SiN、SiO2、AlON薄膜中的一种或多种。
一种绝缘保护的倒装LED芯片结构的制作方法,至少包括以下步骤:步骤S1:在芯片衬底上生长LED芯片外延结构,制作芯片电流分层结构以及N、P焊盘区;步骤S2:将切割后的芯片单元翻模置于耐高温蓝膜上或者与封装基板结合,芯片单元的背面向上,芯片单元的正面朝下,对上述结构沉积致密的绝缘薄膜作为绝缘保护层,绝缘保护层包裹覆盖在芯片结构上除N、P焊盘区外的位置,包括芯片单元的正面、背面及侧面。
作为上述技术方案的进一步改进:
还包括步骤S3:对倒置的芯片单元背面的绝缘保护层做图形化处理,形成粗化表面,进一步提高出光效率。
步骤S1进一步包括:在芯片衬底上生长LED芯片外延结构,制作芯片电流分层结构以及N、P金属导电层,在芯片结构上沉积致密的绝缘薄膜,再利用正胶光刻技术进行蚀刻,得到芯片整面的绝缘层图形,然后对芯片结构的N、P金属导电层制作N、P焊盘区。
步骤S2进一步包括:将切割后的芯片单元翻模置于耐高温蓝膜上时,芯片单元的N、P焊盘区与蓝膜贴合接触。
步骤S2进一步包括:将切割后的芯片单元倒置与封装基板结合时,芯片单元的N、P焊盘区与封装基板结合接触,绝缘保护层还覆盖在封装基板上。
本发明的有益效果如下:
本发明采用包围式绝缘保护的LED芯片结构,在切片后的芯片单元上沉积致密的绝缘薄膜作为绝缘保护层,绝缘保护层包裹覆盖在芯片结构上除N、P焊盘区外的位置,包括芯片单元的正面、背面及侧面,能够降低漏电率,提升芯片的良率,同时增强出光效率,增强器件长期使用的可靠性,抑制水汽侵蚀。本发明对倒置的芯片单元背面的绝缘保护层做图形化处理,形成粗化表面,粗化形貌为半球形、梯台形、圆锥形或不规则形状,可以增强芯片的出光效率,提升性能。
附图说明
图1为本发明实施例1的示意图。
图2为本发明实施例1的示意图。
图3为本发明实施例2的示意图。
图中:1、芯片衬底;2、PV层;3、电流扩展层;4、金属导电层;5、焊盘区;6、绝缘保护层;7、蓝膜;8、封装基板。
具体实施方式
下面结合附图,说明本发明的具体实施方式。
如图1至图3所示,本发明所述的绝缘保护的倒装LED芯片结构,在芯片衬底1上生长LED芯片外延结构,制作芯片电流分层结构以及N、P焊盘区5,在切片后的芯片单元上沉积致密的绝缘薄膜作为绝缘保护层6,绝缘保护层6包裹覆盖在芯片结构上除N、P焊盘区5外的位置,包括芯片单元的正面、背面及侧面。芯片衬底1为蓝宝石、硅片、碳化硅片或金属。LED芯片外延结构是依次生长的缓冲层、U-GaN层、N-GaN层、多量子阱层和P-GaN层,或者是依次生长的N-GaN层、多量子阱层和P-GaN层。
对倒置的芯片单元背面的绝缘保护层6做图形化处理,形成粗化表面。芯片单元背面的粗化形貌为半球形、梯台形、圆锥形或不规则形状。作为一种举例,芯片单元倒置与封装基板8结合,芯片单元的背面向上。绝缘保护层6还覆盖在封装基板8上。电流分层结构至少包括电流扩展层3,例如ITO导电层。绝缘保护层6是Al2O3、AlN、SiN、SiO2、AlON薄膜中的一种或多种。绝缘保护层6的厚度为500埃~30000埃。
实施例1
本发明所述绝缘保护的倒装LED芯片结构的制作方法,至少包括以下步骤:
步骤S1:在芯片衬底1上生长LED芯片外延结构,制作芯片电流分层结构以及N、P金属导电层4。芯片衬底1包括但不限于蓝宝石、硅片、碳化硅片或金属。例如利用MOCVD设备(MOCVD,金属有机化合物化学气相沉淀)在芯片衬底1上生长LED芯片外延结构,LED芯片外延结构是多层结构,根据实际需要而定,例如可以是依次生长的缓冲层、U-GaN层、N-GaN层、多量子阱层和P-GaN层,也可以是依次生长的N-GaN层、多量子阱层和P-GaN层,所述LED芯片外延结构覆盖在芯片衬底1的整面。MOCVD是在气相外延生长(VPE)的基础上发展起来的一种新型气相外延生长技术。电流分层结构至少包括电流扩展层3(TCL),例如ITO导电层。
利用ALD或者PECVD镀膜技术在芯片结构上沉积致密的绝缘薄膜作为PV层2,绝缘薄膜可以是Al2O3、AlN、SiN、SiO2、AlON薄膜中的一种或多种。再利用正胶光刻技术进行蚀刻,得到芯片整面的绝缘层图形。具体为,在绝缘薄膜上涂覆正性光刻胶,在能量束(光束等)的照射下得到掩膜图形,然后通过ICP刻蚀技术的蚀刻得到芯片整面的绝缘层图形,干法蚀刻率为0.2 Å /s~2 Å /s。根据光刻板的图形可以得到不同的绝缘层图形。然后对芯片结构的N、P金属导电层4制作N、P焊盘区5。对芯片结构进行研磨切割,得到芯片单元。
步骤S2:将切割后的芯片单元翻模置于耐高温蓝膜7上,芯片单元的背面向上,芯片单元的正面朝下与蓝膜7贴合接触,具体为,芯片单元的N、P焊盘区5与蓝膜7贴合接触。利用ALD镀膜技术对上述结构沉积致密的绝缘薄膜作为绝缘保护层6,绝缘保护层6包裹覆盖在芯片结构上除N、P焊盘区5外的位置,包括芯片单元的正面、背面及侧面。绝缘保护层6可以是Al2O3、AlN、SiN、SiO2、AlON薄膜中的一种或多种。绝缘保护层6的厚度为500埃~30000埃。
步骤S3:对倒置的芯片单元背面的绝缘保护层6做图形化处理,通过酸腐液或ICP蚀刻使芯片单元背面的绝缘保护层6粗化,形成粗化表面,进一步提高出光效率。芯片单元背面的粗化形貌为半球形、梯台形、圆锥形或不规则形状等。
实施例2
本发明所述的绝缘保护的倒装LED芯片结构的制作方法,至少包括以下步骤:
步骤S1:在芯片衬底1上生长LED芯片外延结构,制作芯片电流分层结构以及N、P金属导电层4。芯片衬底1包括但不限于蓝宝石、硅片、碳化硅片或金属。例如利用MOCVD设备(MOCVD,金属有机化合物化学气相沉淀)在芯片衬底1上生长LED芯片外延结构,LED芯片外延结构是多层结构,根据实际需要而定,例如可以是依次生长的缓冲层、U-GaN层、N-GaN层、多量子阱层和P-GaN层,也可以是依次生长的N-GaN层、多量子阱层和P-GaN层,所述LED芯片外延结构覆盖在芯片衬底1的整面。MOCVD是在气相外延生长(VPE)的基础上发展起来的一种新型气相外延生长技术。
利用ALD或者PECVD镀膜技术在芯片结构上沉积致密的绝缘薄膜作为PV层2,绝缘薄膜可以是Al2O3、AlN、SiN、SiO2、AlON薄膜中的一种或多种。再利用正胶光刻技术进行蚀刻,得到芯片整面的绝缘层图形。具体为,在绝缘薄膜上涂覆正性光刻胶,在能量束(光束等)的照射下得到掩膜图形,然后通过ICP刻蚀技术的蚀刻得到芯片整面的绝缘层图形。根据光刻板的图形可以得到不同的绝缘层图形。然后对芯片结构的N、P金属导电层4制作N、P焊盘区5。对芯片结构进行研磨切割,得到芯片单元。
步骤S2:将切割后的芯片单元倒置与封装基板8结合(比如陶瓷基板),芯片单元的背面向上,芯片单元的正面朝下与封装基板8结合接触,具体为,芯片单元的N、P焊盘区5与封装基板8结合接触。利用ALD镀膜技术对上述结构沉积致密的绝缘薄膜作为绝缘保护层6,绝缘保护层6包裹覆盖在芯片结构上除N、P焊盘区5外的位置,包括芯片单元的正面、背面及侧面。绝缘保护层6还包裹覆盖在封装基板8上。绝缘保护层6可以是Al2O3、AlN、SiN、SiO2、AlON薄膜中的一种或多种。绝缘保护层6的厚度为500埃~30000埃。
步骤S3:对倒装的芯片单元背面的绝缘保护层6做图形化处理,通过酸腐液或ICP蚀刻使芯片单元背面的绝缘保护层6粗化,形成粗化表面,进一步提高出光效率。芯片单元背面的粗化形貌为半球形、梯台形、圆锥形或不规则形状等。
以上描述是对本发明的解释,不是对发明的限定,在不违背本发明精神的情况下,本发明可以作任何形式的修改。

Claims (10)

1.一种绝缘保护的倒装LED芯片结构,其特征在于:在芯片衬底(1)上生长LED芯片外延结构,制作芯片电流分层结构以及N、P焊盘区(5),在切片后的芯片单元上沉积致密的绝缘薄膜作为绝缘保护层(6),绝缘保护层(6)包裹覆盖在芯片结构上除N、P焊盘区(5)外的位置,包括芯片单元的正面、背面及侧面。
2.根据权利要求1所述的绝缘保护的倒装LED芯片结构,其特征在于:对倒置的芯片单元背面的绝缘保护层(6)做图形化处理,芯片单元背面形成粗化表面,粗化形貌为半球形、梯台形、圆锥形或不规则形状。
3.根据权利要求1所述的绝缘保护的倒装LED芯片结构,其特征在于:芯片单元倒置与封装基板(8)结合,芯片单元的背面向上。
4.根据权利要求3所述的绝缘保护的倒装LED芯片结构,其特征在于:绝缘保护层(6)还覆盖在封装基板(8)上。
5.根据权利要求1所述的绝缘保护的倒装LED芯片结构,其特征在于:绝缘保护层(6)是Al2O3、AlN、SiN、SiO2、AlON薄膜中的一种或多种。
6.一种绝缘保护的倒装LED芯片结构的制作方法,其特征在于:至少包括以下步骤:步骤S1:在芯片衬底(1)上生长LED芯片外延结构,制作芯片电流分层结构以及N、P焊盘区(5);步骤S2:将切割后的芯片单元翻模置于耐高温蓝膜(7)上或者与封装基板(8)结合,芯片单元的背面向上,芯片单元的正面朝下,对上述结构沉积致密的绝缘薄膜作为绝缘保护层(6),绝缘保护层(6)包裹覆盖在芯片结构上除N、P焊盘区(5)外的位置,包括芯片单元的正面、背面及侧面。
7.根据权利要求6所述的绝缘保护的倒装LED芯片结构的制作方法,其特征在于:还包括步骤S3:对倒置的芯片单元背面的绝缘保护层(6)做图形化处理,形成粗化表面,进一步提高出光效率。
8.根据权利要求6所述的绝缘保护的倒装LED芯片结构的制作方法,其特征在于:步骤S1进一步包括:在芯片衬底(1)上生长LED芯片外延结构,制作芯片电流分层结构以及N、P金属导电层(4),在芯片结构上沉积致密的绝缘薄膜,再利用正胶光刻技术进行蚀刻,得到芯片整面的绝缘层图形,然后对芯片结构的N、P金属导电层(4)制作N、P焊盘区(5)。
9.根据权利要求6所述的绝缘保护的倒装LED芯片结构的制作方法,其特征在于:步骤S2进一步包括:将切割后的芯片单元翻模置于耐高温蓝膜(7)上时,芯片单元的N、P焊盘区(5)与蓝膜(7)贴合接触。
10.根据权利要求6所述的绝缘保护的倒装LED芯片结构的制作方法,其特征在于:步骤S2进一步包括:将切割后的芯片单元倒置与封装基板(8)结合时,芯片单元的N、P焊盘区(5)与封装基板(8)结合接触,绝缘保护层(6)还覆盖在封装基板(8)上。
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