[发明专利]阵列式结构的LED组合芯片及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及发光二极管（LED）器件领域，特别地，涉及一种阵列式结构的LED组合芯片及其制作方法。

背景技术

随着第三代半导体技术的兴起和不断成熟，半导体照明以能耗小，无污染，高亮度，长寿命等优势，成为人们关注的焦点，也带动了整个行业上中下游产业的蓬勃发展。GaN基LED芯片是半导体照明的“动力”，近年来性能得到大幅提升，生产成本也不断降低，为半导体照明走进千家万户做出突出贡献。

半导体照明技术中，GaN基蓝光LED芯片制造以及封装后蓝光LED激发荧光粉得到白光是其照明的核心技术，降低芯片制造和封装成本以及工艺难度是普及半导体照明的关键因素之一。

传统功率型LED灯珠（如1W、3W、5W、10W等）大多采用多颗功率型芯片以合适的串、并联形式被封装在本身具有电路结构的支架中而得到，这种方式最终驱动电流小，但是灯珠两端的电压高，而且对封装技术要求很高，串并联时打线多，不但工艺繁复，而且可靠性难以保证，并且成本相对较高。

发明内容

本发明目的在于提供一种阵列式结构的LED组合芯片及其制作方法，以解决目前多芯片灯珠的打线复杂、制作工艺复杂的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种阵列式结构的LED组合芯片，包括：

通过阵列式结构布线连接为一颗单颗芯粒的若干颗GaN基LED芯片；

每一颗GaN基LED芯片从下到上依次包括：

—衬底；

—N型GaN层，所述N型GaN层生长在衬底上；

—有源区量子阱层，所述有源区量子阱层包含若干对InGaN/GaN阱垒结构，生长在N型GaN层上；

—P型GaN层，所述P型GaN层生长在有源区量子阱层上；

—绝缘隔离层，该隔离层制作在N型GaN层和P型GaN层之上；

—透明导电层，该透明导电层制作在P型GaN层与绝缘隔离层上；

—P型电极及P型焊盘，该P型电极铺设在透明导电层和绝缘隔离层上，P型焊盘和P型电极线连接在一起；

—N型电极及N型焊盘，该N型电极铺设在N型GaN层上，在有源区量子阱层之下，N型焊盘和N型电极线连接在一起；以及

—钝化层，该钝化层制作在P型电极线、N型电极线、透明导电层上。

优选的，所述阵列式为方阵、圆形、三角形或者五角星形状。

优选的，所述组合芯片表面设置封装打线的结合点。

优选的，所述衬底为蓝宝石衬底、碳化硅衬底或者硅衬底。

一种制作上述的阵列式结构的LED组合芯片的方法，包括步骤：

A、取一包含GaN基LED外延结构的外延片，其外延片结构从下至上依次包含衬底、N型GaN层、有源区量子阱层、P型GaN层；

B、通过光刻、干法刻蚀、清洗去胶步骤加工外延片表面的发光区台面，露出N型GaN层及沟槽；

C、沉积绝缘隔离层，绝缘隔离层在440-720nm范围内透明，通过光刻、刻蚀、去胶清洗步骤使得发光区台面边缘以及用于布P型电极线的位置均包覆绝缘隔离层；

D、沉积透明导电层；通过光刻、刻蚀步骤将N型电极区和沟槽中的导电层物质去除；

E、将透明导电层与P型GaN退火，形成欧姆接触；通过光刻、沉积、剥离或者刻蚀等方式制作P、N型电极和焊盘以及电极线；将P、N型电极金属与GaN半导体退火；

F、清洗后用离子源辅助沉积或者等离子体增强化学气相沉积法沉积钝化层，并经过光刻、刻蚀、去胶清洗等步骤露出电极焊盘。

优选的，步骤B中所述干法刻蚀步骤为反应离子刻蚀步骤或者感应耦合等离子体刻蚀步骤。

优选的，步骤C中所述绝缘隔离层为氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧化铝。

优选的，步骤C或步骤D中所述刻蚀为干法刻蚀，或者湿法刻蚀。

优选的，步骤D中所述透明导电层为氧化铟锡、氧化镍金或者掺杂氧化锌中的任意一种。

本发明具有以下有益效果：

1、减少打线难度：本发明是传统GaN基发光二极管与IC电路相结合的器件，由多个传统GaN基LED芯片单元用阵列式集成的组合芯片，这些芯片单元组成一颗单颗芯粒，用户封装时只需在单颗芯粒的表面打线，可以大大减少客户打线的次数，降低封装难度；这些芯片单元以金属线连接成阵列形式，增加可靠性；