[发明专利]一种高压发光二极管芯片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体领域，尤其涉及一种高压发光二极管芯片及其制备方法。

背景技术

在LED普通照明市场上，目前为止主要使用的是传统的直流发光二极管（DC LED）芯片，而DC LED芯片一般是在大电流低电压下工作，为了提升使用电压并满足照明所需要的光通量，一般采用集成封装（COB）结构，即将多颗DC LED芯片串并联。而高压发光二极管（HV LED）直接在芯片级就实现了微晶粒的串并联，芯片级串并联有以下优势：第一，HV LED避免了COB结构中芯片间Bin内（传统芯片在出货给封装厂时是分Bin的，即按接近的光电参数分档出货）如波长、电压、亮度跨度带来的一致性问题；第二，HV LED由于自身工作电压高，容易实现封装成品工作电压接近市电，提高了驱动电源的转换效率，由于工作电流低，其在成品应用中的线路损耗也将明显低于传统DC LED芯片；第三，HV LED减少了芯片的固晶和键合数量，有利于降低封装的成本。因此，HV LED在照明市场上具有广阔的使用前景。

但是，本发明的发明人在对现有技术研究和实践中发现：现有的HV LED使用一段时间后，易出现出光效率下降和使用寿命缩短等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高压发光二极管芯片及其制备方法，能有效提高高压发光二极管芯片的使用寿命和出光效率。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高压发光二极管芯片的制备方法，该方法包括以下步骤：

S11、在衬底上生长出具有缓冲层、n型氮化物层、发光层和p型氮化物层的外延片；

S12、在外延片上刻蚀出多个间隔排列的第一沟槽，每个第一沟槽的深度刻蚀至n型氮化物层；

S13、在每个第一沟槽的底壁上刻蚀出第二沟槽，第二沟槽的深度刻蚀至衬底且刻蚀宽度小于台阶的刻蚀宽度，在外延片上形成多个间隔排列的微晶；

S14、在相邻微晶的负极和正极之间形成第一钝化层；

S15、在p型氮化物层表面形成金属反射层；

S16、在相邻微晶的负极和正极之间沉积微晶连线，在外延片左端的金属反射层上形成正电极，以及在外延片右端的n型氮化物层上形成负电极；

S17、在除芯片正负电极之外的区域形成第二钝化层；

S18、在正电极和负电极上分别加厚正负电极；

S19、提供金属化导热陶瓷基板，所述金属化导热陶瓷基板包括导热陶瓷基板，在导热陶瓷基板上形成的正极金属层区和负极金属层区，在所述正极金属层区上形成的正极共晶层，在所述负极金属层区上形成的负极共晶层；将所述正电极与正极共晶层共晶键合，所述负电极与负极共晶层共晶键合。

本发明还提供一种高压发光二极管芯片，包括在衬底上顺序设有缓冲层、n型氮化物层、发光层和p型氮化物层的外延片，在外延片上刻蚀有多个间隔排列的第一沟槽，每个第一沟槽刻蚀至n型氮化物层，在每个第一沟槽的底壁上刻蚀有第二沟槽，每个第二沟槽刻蚀至衬底、且刻蚀宽度小于第一沟槽，所述第二沟槽之间形成微晶，在相邻微晶的负极和正极之间设有第一钝化层，在p型氮化物层表面设有金属反射层，在相邻微晶的负极和正极之间设有微晶连线，在外延片左端的金属反射层上形成正电极，在外延片右端的n型氮化物层上形成负电极，在除芯片正负电极之外的区域设有第二钝化层，芯片的正电极与金属化导热陶瓷基板上正极金属层区形成的正极共晶层共晶键合，芯片的负电极与金属化导热陶瓷基板上负极金属层区形成的负极共晶层共晶键合。

本发明提供的高压发光二极管芯片及其制备方法中，采用晶片级倒装工艺制作，能够形成更好的散热通道，形成后的芯片可以通过导热陶瓷材料和包覆的金属层区散热，散热效率高，使用寿命长，而现有的芯片通过外延片衬底例如蓝宝石散热，散热效率低，影响芯片使用寿命。采用倒装工艺，芯片的光从外延片的衬底方向出射，不从P层射出，因而各微晶P层上的金属电极不会阻碍光的出射；同时，在沉积芯片正电极和微晶正电极之前先沉积有一层金属反射层，因而能够使出射光最大程度的从衬底一侧出射，有效提高了芯片的出光效率。

附图说明

图1是本发明提供的HV LED芯片制备方法的流程示意图。

图2是本发明提供的HV LED芯片制备方法中外延片的结构示意图。

图3是本发明提供的HV LED芯片制备方法中形成第一沟槽后的结构示意图。

图4是本发明提供的HV LED芯片制备方法中形成第二沟槽后的结构示意图。