[发明专利]硅衬底平面LED集成芯片及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硅衬底平面LED集成芯片及其制造方法。

背景技术

正装芯片技术是传统的微电子封装技术，其技术成熟，应用范围广泛。目前绝大多数LED均为正装LED，LED裸芯片的衬底无论是砷化镓还是碳化硅，在衬底外都镀有一层金属层作为N型电极，同时也兼作散热之用，其正装在一个带有反射杯的支架上作为阴极，其上面的P型外延层再通过金属线焊接在阳极引线上，由于此种裸芯片的上面及衬底面各作为电极的一端，故习称为“单电极芯片”。除上述单电极LED裸芯片外(芯片正反面各有一个电极)，近年来有的LED裸芯片的衬底为绝缘材料如氧化铝，所以正(P型)与负(N型)电极均需设置于裸芯片的表面，亦即所谓的“双电极芯片”。将多个LED裸芯片集成在一个线路板上称为集成芯片。无论是单电极还是双电极LED裸芯片均可应用在LED集成芯片上。由于常用的LED线路板均为铝基板，铝基板本身是导体，故在集成芯片的加工过程中极易短路，无法实现串联连接。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种成本低、工艺简便、散热效果好、可实现多种连接方式的硅衬底平面LED集成芯片。

另外，本发明还提供一种制造该硅衬底平面LED集成芯片的方法。

本发明硅衬底平面LED集成芯片所采用的第一种技术方案是：本发明硅衬底平面LED集成芯片包括若干个LED裸芯片和硅衬底，所述LED裸芯片包括衬底和N型外延层、P型外延层，所述硅衬底顶面于每个所述LED裸芯片处有两个分离的沉积金属层，若干个所述LED裸芯片正装焊接在各所述金属层上，所述硅衬底于每个所述LED裸芯片处有一个阱区，各所述金属层与所述硅衬底的结合区分别还有一个掺杂的隔离层，所述隔离层位于所述阱区内，各所述LED裸芯片对应的所述金属层之间设有阻挡层，所述金属层引出阳极接点和阴极接点。

所述衬底为砷化镓或碳化硅衬底，所述衬底直接焊接在所述金属层上、所述P型外延层通过金属线对应焊接在相邻的一个所述金属层上；或者，所述衬底为氧化铝衬底，所述衬底正装焊接或粘贴在所述金属层上，所述P型外延层、所述N型外延层分别通过金属线焊接在相邻的所述金属层上。

所述金属线为金线或铝线或铜线。

若干个所述LED裸芯片之间并联或串联或串并联组合连接。

所述硅衬底为N型或P型，所述阱区与所述硅衬底极性相反，所述隔离层与所述硅衬底极性相同，所述金属层为金属铝或铜或硅铝合金。

本发明硅衬底平面LED集成芯片所采用的第二种技术方案是：本发明硅衬底平面LED集成芯片包括若干个LED裸芯片和硅衬底，所述LED裸芯片包括衬底和N型外延层、P型外延层，所述硅衬底顶面于每个所述LED裸芯片处有两个分离的沉积金属层，若干个所述LED裸芯片倒装焊接在各所述金属层上，所述硅衬底于每个所述LED裸芯片处有一个阱区，各所述金属层与所述硅衬底的结合区分别还有一个掺杂的隔离层，所述隔离层位于所述阱区内，各所述LED裸芯片对应的所述金属层之间设有阻挡层，所述金属层引出阳极接点和阴极接点。

所述P型外延层、所述N型外延层分别通过焊球倒装焊接在所述金属层上。

所述焊球为金球栓或铜球栓或锡球。

若干个所述LED裸芯片之间并联或串联或串并联组合连接。

所述硅衬底为N型或P型，所述阱区与所述硅衬底极性相反，所述隔离层与所述硅衬底极性相同，所述金属层为金属铝或铜或硅铝合金。

本发明硅衬底平面LED集成芯片的制造方法所采用的技术方案是：它包括以下步骤：

(a)形成阻挡层：将所述硅衬底的上表面在氧化炉管内热氧化生长出氧化层，然后在光刻机上利用阻挡层掩模版进行光刻，再用含HF的腐蚀液对氧化层的光刻图形部分进行蚀刻，去除所述光刻图形部分内的氧化层，剩余的氧化层构成部分所述阻挡层；

(b)形成阱区：将与所述硅衬底极性相反的硼离子或二氟化硼或磷离子掺杂注入所述硅衬底内，形成P型或N型掺杂区，再予以高温驱入，形成P型或N型区，即形成所述阱区；

(c)形成隔离层、阻挡层：对步骤(a)中形成的氧化层进行光刻，再用含HF的腐蚀液对氧化层的光刻图形部分进行蚀刻，最终剩余的氧化层构成所述阻挡层；然后用离子注入法将与所述硅衬底极性相同的离子注入所述阱区内，再在高温下驱入，形成所述隔离层；

(d)形成金属层：以溅射或蒸镀的方法沉积金属层，然后在光刻机上利用金属光刻掩模版进行光刻，再用湿法或干法蚀刻工艺对金属层进行蚀刻，蚀刻后剩余的金属层构成并联或串联或串并联组合连接的所述金属层及阳极接点和阴极接点；