[发明专利]凸点发光二极管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及发光二极管及其封装制造方法领域，特别是一种凸点发光二极管及其制造方法。

背景技术

现有的传统氮化镓基(GaN)发光二极管的结构，如图1所示，是在蓝宝石(sapphire)基底1上，形成包括发光层2的多层氮化镓外延晶体所制成。在的N型区域3晶体层及P型区域4晶体层上，分别形成金属电极：P电极5与N电极6。现有的发光二极管LED常用的组装方法，是将LED芯片用界面导热材料7(TIM)固定在封装支架8内，通过金线键合9(Wire Bonding)连接LED器件的金属电极与器件的封装支架8。其中，LED芯片的金属电极面向上，利用固晶工艺放置固定在封装支架8上，当金线键合(Wire Bonding)完成后，使用高透明的树脂将LED芯片包封起来，以保护发光器件和封装结构。

随着市场对发光二极管LED性能要求的不断提高，应用范围的不断扩大，上述的传统LED在制造和封装上存在的许多缺陷就成为限制LED应用的瓶颈。最大的两个缺陷分别是芯片的传热问题和多芯片组装的复杂性。

市场对大功率的LED芯片需求越来越大，随着LED芯片的功率增大，传统LED芯片的传热问题就越突出，原因为芯片的传热受到界面导热材料的导热能力的限制，造成散热的瓶颈。此外，利用多芯片LED组装制造的大功率、多色彩的LED模组，其应用范围也越来越广。由于传统LED芯片需要引线连接，引线占据了额外的空间，导致封装体积过大，不利于后续产品小型化的开发。并且此种芯片不利于与控制芯片集成与组装，对于需要多种色彩LED芯片组装的产品，传统LED芯片的制造与封装形式限制了多芯片LED产品的应用。

发明内容

本发明的目的是针对以上所述目前发光二级管存在的不足，提供一种凸点发光二极管及其制造方法，以解决芯片的传热问题，简化封装制作工艺过程，实现不同尺寸、不同色彩的LED芯片的小型化封装，以及放宽对基板或支架的制造精度要求。

一种凸点发光二极管，包括封装支架和凸点发光二极管芯片，凸点发光二极管芯片包括基底、晶体层、发光层、P电极和N电极，在基底上形成N型区域和P型区域晶体层，N型区域和P型区域之间为发光层，在N型区域和P型区域晶体层分别形成N电极和P电极，电极上设置凸点下金属，凸点下金属上部制造金属凸点；发光二极管芯片上方除电极以外的表面覆盖有钝化层；封装支架内设有用于焊接对应的凸点发光二极管的焊垫；凸点发光二极管芯片通过金属凸点倒装焊接在封装支架的焊垫上。

所述的电极材料可以为铝、硅、钛、钨、铜、镍、金、银、铟、锡等其中一种金属材料，或者其中多种金属材料形成的多层膜或者合金。

所述钝化层(Passivation)材料可以使用氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等无机材料或者聚亚酰胺(Polyimide)等其他有机材料所制成。

所述的凸点下金属(Under Bump Metal，UBM)可以为钛、钨、铜、铬、金、银、镍、钒、铂、钯、铟、锡等其中一种金属材料，或者其中多种金属材料形成的多层膜或者合金。

所述的金属凸点可以为金、铅、锡、铜、银、铟、铟等其中一种金属材料，或者其中多种金属材料形成的多层膜或者合金。

所述的发光二极管芯片的厚度d小于200微米(um)。

所述的金属凸点高度大于1微米(um)。

一种凸点发光二极管的制作方法，包括以下制作步骤：

1.在LED芯片上通过钝化工艺形成钝化层；

2.溅镀金属牺牲层材料形成金属牺牲层；

3.制作掩膜；

4.制作凸点下金属(UBM)材料后填充金属凸点(Metal Bump/Stud)材料，形成金属凸点；

5.去除掩膜；

6.去除金属牺牲层；

7.减薄、切分成为一个个独立的芯片，并倒装焊于封装支架上；

8.形成倒装焊LED模组

所述的制作凸点下金属和/或制作金属凸点可使用印刷、电镀、化学镀、金属蒸镀或金属溅镀等工艺完成。

所述的金属牺牲层是钛、钨、铜、铬、金、银、镍、钒、铂、钯、铟、锡中一种金属材料，或者其中多种金属材料形成的多层膜或者合金。

所述的掩膜使用的光刻技术通过包括涂布、喷涂、印刷、烘烤、曝光、显影刻蚀等工艺来形成。