[发明专利]一种LED发光单元的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种倒装LED芯片的制造技术领域，尤其涉及一种LED发光单元的制备方法。

背景技术

随着LED照明技术的发展，LED灯具照明对LED芯片的要求也越来越苛刻。通常对于大功率的照明应用，单颗LED芯片驱动功率需达3W以上甚至更高以获得较高的光线输出，在此功率特征下，LED芯片发热十分严重，传统正装芯片所采用金线封装在如此高的电流密度、热流密度下很难承受材料热膨胀造成的应力冲击。倒装LED芯片是近些年新产生的LED芯片技术，因其电极位于芯片底部，出光面位于上部的结构特点，倒装LED芯片可实现免金线封装，大大提高LED器件的封装效率。此外，倒装LED芯片有源区更接近底部电极键合区域，底部电极与基板焊盘键合面积大，散热路径短，散热特性优越，因此，倒装LED芯片尤其适合大功率应用的需求。

但是，目前倒装LED芯片及封装结构仍存在以下技术限制：1、倒装芯片目前通常采用共晶焊接方式进行芯片电极与基板的键合，由于键合面积大，芯片有源区接近电极，同时，芯片p，n电极分别键合于基板孤立的正负极焊盘上，因此芯片有源区极易受到基板应力的损伤。例如，常见的金属电极材料铜的热膨胀系数为17.5ppm/oC，银为19.5ppm/oC，铝为23.2ppm/oC，均大大高于芯片有源区氮化镓的热膨胀系数3.2ppm/oC(c轴)，5.6ppm/oC(a轴)。在较高的温度下，材料间的膨胀失配极易造成芯片有源区的开裂，银镜层与外延层的剥离，造成漏电、开路等失效的产生。2、由于倒装芯片的结构特点，为保证较高的发光面积，以及电流在n型GaN的扩散能力，需尽可能减小刻蚀掉的p型GaN的面积，同时又增大在n型GaN的电流扩散。主流的技术方案是在p型GaN表面制备阵列过孔到n型GaN，实现电流在n型GaN的良好扩散。但此技术方案会导致倒装芯片p、n电极大小不等，p电极约为n型电极的1/7左右。一方面较小的电极尺寸对管芯安放的定位精度要求高，另一方面由于共晶焊接面积不同，应力分布不均匀，更容易造成应力的失效破坏。3、目前倒装LED芯片必须依赖于封装工序才能进行实际的照明应用，封装基板材料通常为氧化铝陶瓷，氧化铝陶瓷基板虽然具有良好的绝缘性，但导热率仍很低(约10W/m·K)。同时，由于陶瓷自身的脆性，基板较厚，通常在0.5mm以上，更加制约了芯片的散热。

由此可见，如何提供一种LED发光单元的制备方法，实现体积小，热阻低，消除应力，可实现芯片尺寸封装的LED器件，这是本领域目前需要解决的技术问题。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种LED发光单元的制备方法，可实现体积小，热阻低，消除应力，可实现芯片尺寸封装的LED器件。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种LED发光单元的制备方法，包括如下步骤：

1)在蓝宝石衬底上生长一层类金刚石薄膜；

2)在所述类金刚石薄膜上制备电极通孔；

3)在所述类金刚石薄膜裸露的一面制备电极通孔阵列，同时在所述电极通孔内壁上电镀一层金属，并在电镀有金属的电极通孔处制备键合金属；

4)准备一具有紫外胶的基板，将所述类金刚石薄膜与所述基板的紫外胶贴合；

5)采用激光剥离的方式从所述蓝宝石衬底与所述类金刚石薄膜的交界处将所述蓝宝石衬底与所述类金刚石薄膜剥离；

6)在所述类金刚石薄膜的另一面制备金属图案阵列，同时在所述电极通孔的底部镀金属；

7)再进行LED芯片或晶圆键合；

8)然后进行裂片分割，再在其底部利用紫外光照射使紫外胶丧失粘性而将所述基板分离。

优选地，步骤1)具体为：将蓝宝石衬底在丙酮溶液中进行超声清洗，然后烘干，利用化学气象沉积设备，在Ar气氛围下，在蓝宝石衬底上生长一层类金刚石薄膜。

优选地，步骤1)中，烘干在80℃～90℃的烤箱中进行。

优选地，步骤1)中，超声清洗的时间为10～20分钟。

优选地，当步骤7)中进行LED芯片键合时，步骤8)中所述的裂片分割具体为：将所述类金刚石薄膜从相邻LED芯片之间割裂；当步骤7)中进行晶圆键合时，步骤8)中所述的裂片分割具体为：将所述晶圆及所述类金刚石薄膜从相邻电极通孔之间割裂。

优选地，步骤1)中，薄膜的厚度大于4μm。

优选地，步骤3)中，在电极通孔内壁上电镀的一层金属为Au、Au与Su合金、Ag或是Cu，其厚度为0.1μm～3μm。