[发明专利]带静电保护的高导通电压LED集成芯片及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种带静电保护的高导通电压LED集成芯片；另外，本发明还涉及一种该带静电保护的高导通电压LED集成芯片的制造方法。

背景技术

倒装芯片技术是当今最先进的微电子封装技术之一，它既是一种芯片互连技术，又是一种理想的芯片粘接技术，它将电路组装密度提升到了一个新的高度。在所有表面安装技术中，倒装芯片可以达到最小、最薄的封装，随着电子产品体积的进一步缩小，倒装芯片的应用将会越来越广泛。将LED裸芯片倒扣在衬底上的封装形式称为倒装LED。传统的倒装LED采用面积较大的数量较少的功率型LED，成本较高，由于芯片面积较大，热源集中，因此散热效果不好；同时，这种倒装LED较难实现多芯片集成。

目前还出现了用扩散隔离法制造的在硅衬底上带静电保护二极管的倒装LED集成芯片，当LED集成芯片的裸芯片串联的集成度较高时，即LED集成芯片的裸芯片串联数量较多时，整个LED集成芯片的额定电压较高，此时硅衬底内与LED正负极相联接的扩散层与硅衬底内的阱区及硅衬底之间形成的寄生晶闸管易发生发射极与集电极之间导通漏电而产生耐压不足的现象，同时也使本应绝缘的硅衬底也带有电位，故当整个集成芯片二次封装在金属壳内以后，金属壳也容易产生电位，难以再进一步将已二次封装好的集成芯片再进行串联应用，以上几点使得整个LED集成芯片在高压时容易出现不稳定，甚至根本达不到额定电压，致使芯片的亮度达不到设计要求。尤其是当将整个芯片设计成两极直接接于220V或110V的交流电源应用时，即若干个LED裸芯片串联或串并联组合连接时，漏电现象更是严重。因此，现有的LED集成芯片的耐高压性能不好。

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”，目前，黄光和红光LED较多采用这种单电极芯片。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”，目前，蓝光和绿光LED较多采用这种双电极芯片。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LED裸芯片还是双电极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。

同样，目前还出现了用扩散隔离法制造的在硅衬底上带静电保护二极管的正装LED集成芯片，其同样具有耐高压性能不好的缺点。

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、易于集成、散热效果好、耐高压性能好的带静电保护的高导通电压LED集成芯片。

另外，本发明还提供一种该带静电保护的高导通电压LED集成芯片的制造方法。

本发明的带静电保护的高导通电压LED集成芯片所采用的技术方案是：本发明带静电保护的高导通电压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，所述硅衬底上生成有导热绝缘层I，所述导热绝缘层I上生成有导热绝缘层II，所述导热绝缘层II上沉积有金属层，各所述LED裸芯片正装或倒装在各所述金属层上，若干个所述LED裸芯片之间通过所述金属层相连接组成电路，所述导热绝缘层I与所述导热绝缘层II之间于每个所述LED裸芯片处均设有一个多晶硅块，每个所述多晶硅块的中间为多晶硅区I、两侧为与所述多晶硅区I极性相反的多晶硅区II，两个分离的所述金属层分别与位于同一个所述多晶硅块内的两侧的所述多晶硅区II相连接。

各所述LED裸芯片对应的所述P型外延层、所述N型外延层分别通过焊球倒装焊接在两个分离的所述金属层上，所述焊球为金球栓或铜球栓或锡球。

或者，所述LED裸芯片为单电极芯片，所述衬底为砷化镓或碳化硅衬底，所述衬底用银浆或锡粘合在所述金属层上，所述LED裸芯片的电极接点通过金属线焊接在相邻的一个所述金属层上。

或者，所述LED裸芯片为双电极芯片，所述衬底为氧化铝衬底，所述衬底用银浆或锡粘合在所述金属层上，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两个所述金属层上。

进一步，所述硅衬底的正面向内扩散有一层N+扩散层。

进一步，所述硅衬底的背面还有由一层或多层金属构成的散热层。