[发明专利]高压LED器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于发光器件制造领域，尤其涉及一种高压LED器件及其制造方法。 

背景技术

随着以氮化物为基础的高亮度发光二极管(Light Emitting Diode，LED)应用的开发，新一代绿色环保固体照明光源氮化物LED已成为研究的重点，尤其是以第三代半导体氮化镓(GaN)为代表的蓝色LED的开发。以氮化镓(GaN)、氮化铟镓(InGaN)和氮化铝镓(AlGaN)合金为主的III族氮化物半导体材料具有宽的直接带隙、内外量子效率高、高热导率、耐高温、抗腐蚀、抗震性、高强度和高硬度等特性，是目前制造高亮度发光器件的理想材料。 

传统的LED在蓝宝石衬底GaN结构上形成P型接触结构，这种结构为避免光从导电率低的P型GaN层顶部取出而沉积电流扩散层，但是电流扩散层厚薄会分别限制出光效率和大电流被扩散的能力，而且pn结的热量通过热导系数低的蓝宝石衬底导出去，导热路径长、热阻大，此外，P电极和引线也会挡住部分光线进入器件封装。于是，提出倒装芯片(Flip chip)结构，在这种结构中，光不必经过电流扩散层而直接从蓝宝石衬底取出，因此，不透光的电流扩散层通过加厚可以同时增加电流密度和反射光，而且pn结的热量直接通过金属凸点导给热导系数高的硅衬底或氮化铝陶瓷基板，导热路径短、热阻小，散热效果好，并且，在pn结与P电极之间增加了一个能消除电极和引线的挡光的反光层，因此这种结构具有电、光、热等方面较优的特性。 

但是，随着大功率LED照明产业的应用快速发展，往往需要将几个或几十个，甚至上百个LED串联或并联起来使用，以制备高压LED器件。这种结构的 高压LED器件键和引线多、成本高、面积大，并且在大电路下由于俄歇复合的发生，电流密度局部容易产生拥挤效应，LED光效直线下降。由于在同样输出功率下，虽然高压LED器件比低压LED器件所需要的驱动电流要低，但LED在低电流下光效非常高。 

现以一种通用的高压LED器件制作工艺为例，参见图1，在衬底10上依次沉积N型限制层12、多量子阱有源层14和P型限制层16，接着，在所述的N限制层12和所述的P型限制层16上通过沉积金属制作N电极18和P电极20，形成一个LED，然后，对多个LED进行板上晶片直装(Chip On Board，COB)封装，通过电极上设置的金属连线22将所述的多个LED键合在基板上，形成多个LED串联和/或并联，形成高压LED器件因此，希望通过使用小功率LED的串联和/或并联形成高压LED结构来解决上述问题。但是，由于大功率LED芯片的功率密度很高，功率很大，发热非常厉害，仅仅通过小功率LED简单的串联和/或并联，再经过Flip chip技术制备高压LED，仍然不能省却芯片固晶、金线键合的步骤，因此，不能减少面积与消除电极和引线的挡光、不能降低芯片自身电阻，同时也不能有效地解决面积过大而产生的电流密度局部拥挤效应以及大功率LED芯片的散热问题。因此，电流密度局部拥挤效应和功率型芯片的散热问题已成为制约高压LED的严重瓶颈。所以，仍然需要在结构和材料等方面对器件的热系统进行优化设计，以解决上述问题，进而实现LED封装尺寸的小型化与集成化，提高器件的可靠性。 

为了解决上述问题，可以在实现III族氮化物高压LED器件时直接在LED芯片内部结构上制造能降低电流密度局部拥挤效应的高压LED结构的集成制造，然后采用Flip chip技术将高压LED结构与功能芯片集成倒置于带互联结构的陶瓷或硅衬底的基板上进行板上晶片直装，以制备大电流可以被分散的高压LED器件。但是，在实际的实施过程中仍然存在相当大的壁垒，亟待引进能有效改善上述缺陷的新方法，以解决第三代半导体材料使用面临的能制造高压LED器 件但不能解决电流密度局部拥挤效应的集成和封装技术的问题。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种实现高压LED器件的制造方法，以解决电流密度局部拥挤效应和功率型芯片的散热问题。