[实用新型]一种倒装发光二极管及显示装置

说明书

本实用新型提供了一种倒装发光二极管及显示装置，其包括图形化衬底和位于衬底上的外延发光层，外延发光层延伸至衬底边缘边际，衬底无露出区域，衬底边缘被外延发光层覆盖，从而避免衬底图形裸露，减少衬底边缘对脏污的吸附，本实用新型的芯片结构可进一步提升芯片的可靠性。

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，特别是设计一种倒装发光二极管的结构。

背景技术

发光二极管为把电能转换成光能的半导体器件，又成为LED（Light EmittingDiode）芯片，发光二极管根据封装形式的不同，又可以简单分为正装发光二极管、倒装发光二极管和垂直发光二极管。其中倒装发光二极管具有不需要焊线工艺、可以大电流驱动，可靠性较高等优势，因此倒装发光二极管在普通照明，背光、闪光灯、显屏以及车灯等领域都得有非常好的应用。

为了提高发光二极管出光效率，在倒装发光二极管制作中广泛采用了图形化衬底，以采用蓝宝石衬底的氮化镓基蓝光发光二极管为例，衬底图形将有利于外延生长和蓝光的出光，增加光在氮化镓和蓝宝石界面的散射。

目前倒装芯片因使用锡膏固晶，在芯片边缘均会做绝缘保护层，防止固晶时锡膏溢流至侧壁导致漏电异常，参考图1，芯片边缘为切割道结构（ISO）采用干蚀刻至PSS形成，绝缘保护层覆盖至边缘PSS表面，即芯片边缘为凹凸状不平整表面。

当芯片缩小至250μm*250μm以下，即达到Mini LED、Micro LED尺寸时，因Bond pad打线键合电极面积小，P/N电极间距小，固晶锡膏容易溢流至边缘或P/N电极之间的区域，而边缘的凹凸状结构容易造成锡膏残留，导致回流焊后短路。

常规芯片切割道蚀刻（ISO）工艺中，不管是正胶还是负胶工艺，都是干蚀刻移除外延发光层至衬底图形，衬底图形为粗化表面，容易在后续芯片制程或封装固晶过程，吸附金属碎屑、脏污等，导致固晶锡膏残留在芯片边缘，如残留物将P、N电极连接则导致漏电异常。

实用新型内容

为解决上述问题，在倒装发光二极管制作工艺中，为防止晶圆上芯粒与芯粒之间的隔离槽处图形化衬底吸附金属碎屑、脏污导致短路，本实用新型提供了多种解决方案。

本实用新型的晶圆在芯片工艺中制作完芯粒与芯粒之间的隔离槽，从俯视来看，隔离槽位于每个发光二极管芯粒的边缘。隔离槽上覆盖有制作ISO结构蚀刻工艺所剩余的外延发光层，剩余的外延发光层厚度以达到可以将底部衬底图形表面填平即可。由于所形成的ISO结构未露出凹凸形状PSS结构，而是光滑曲面或平面，可以减少金属碎屑、脏污吸附。

本实用新型公开的一种倒装发光二极管，包括表面具有一系列凸起的衬底和位于衬底上的外延发光层，凸起为衬底的表面图形，在衬底制程中可以通过图形压印、湿法蚀刻或者干法蚀刻制作，衬底的材料包括蓝宝石、硅、碳化硅或者砷化镓，衬底上凸起的形状包括圆锥、三角锥、六角锥、类圆锥、类三角锥或者类六角锥等常见得衬底图形形状。

外延发光层可以采用氮化镓基材料，包括覆盖在衬底上的第一半导体层、第二半导体层和位于两者之间的有源层，与第一半导体层连接有第一电极，与第二半导体层连接有第二电极，衬底部分区域从第一半导体层露出，第一半导体层可以包括N侧层和缓冲层，缓冲层用于减轻衬底和N侧层之间的晶格失配，从而促进N侧层的晶体生长。缓冲层对半导体的功能基本上没有直接影响。第二半导体层包括P侧层，部分情况下也可以对换顺序，有源层包括多量子阱。外延发光层延伸覆盖至衬底边界，此处所述的边界指的是靠近衬底外周的边际，但不覆盖衬底侧壁，衬底边缘边际为芯片工艺的隔离槽，在切割工艺之前将相邻芯片隔离开。

根据本实用新型，优选地，95.0%至99%或者99%至99.5%或者99.5%以上的衬底表面被外延发光层覆盖，尽可能避免衬底表面裸露。

根据本实用新型，优选地，倒装发光二极管的芯片尺寸不大于250微米*250微米，适合用于解决由于Mini LED芯片的衬底边缘露出，而导致的金属碎屑、脏污吸附。