[发明专利]一种高导通电压倒装LED集成芯片及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高导通电压倒装LED集成芯片；另外，本发明还涉及一种该高导通电压倒装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单颗采用面积较大的功率型LED芯片，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。

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、耐高压性能好的高导通电压倒装LED集成芯片。

另外，本发明还提供一种该高导通电压倒装LED集成芯片的制造方法。

本发明的高导通电压倒装LED集成芯片所采用的第一种技术方案是：本发明高导通电压倒装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，所述硅衬底的正面沉积有导热绝缘层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，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。

进一步，所述硅衬底的正面向内扩散有一层N+扩散层。

所述导热绝缘层II由氮化硅层或二氧化硅层或氮化硅层与二氧化硅层组合构成。

所述硅衬底的背面还有由一层或多层金属构成的散热层，所述金属层的外表面为反光面，所述硅衬底为P型或N型，所述焊球为金球栓或铜球栓或锡球，所述金属层为铝或铜或硅铝合金，若干个所述LED裸芯片之间串联或并联或串并联组合连接。

本发明的高导通电压倒装LED集成芯片的制造方法所采用的第一种技术方案是：包括以下步骤：

(a)形成导热绝缘层II：采用低压气相法在所述硅衬底的正面沉积氮化硅或二氧化硅或二者都沉积，形成厚度为1000～6000埃的氮化硅层或厚度为1500～8000埃的二氧化硅层或先形成400～8000埃的二氧化硅层再形成厚度为1000～6000埃的氮化硅层，或先形成1000～6000埃的氮化硅层再形成厚度为1500～8000埃的二氧化硅层，即形成所述导热绝缘层II；

(b)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串联或并联或串并联组合连接的所述金属层；

(c)LED裸芯片封装：对于每个所述LED裸芯片，植金球栓或铜球栓或锡球于两个分离的所述金属层上，再通过超声键合或回流焊将若干个所述LED裸芯片倒装在金球栓或铜球栓或锡球上。

进一步，在步骤(a)之前还包括以下步骤：

(a0)形成N+扩散层：在高温扩散炉管内对所述硅衬底的正面掺杂N型杂质磷，或者用离子注入法将杂质磷离子或砷离子注入所述硅衬底中再在高温下驱入，形成内阻为10～40Ω/□的所述N+扩散层；

在步骤(b)与步骤(c)之间还包括以下步骤：

(b′)形成散热层：先将所述硅衬底的背面用研磨的方法减薄，再用金属溅射或蒸镀的方法沉积一层铝金属层或包含钛、镍、银材料的多层金属层于所述硅衬底的背面，形成所述散热层。