[发明专利]一种具有双绝缘层的发光二极管阵列及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及发光二极管芯片的生产技术领域。

技术背景

近年来，氮化物基底LED芯片被广泛地应用于显示屏、背光、照明以及路灯等众多领域，这些较高功率LED的应用大多需要同时驱动多个通过串并联组合的LED芯片形成的模组来实现，目前主要封装技术是多颗芯片金线串并联的方式。这种方式需要芯片之间的光电参数必须具有较高的匹配性，后续的光学设计困难，且芯片之间通过金线串并联，工艺的可靠性较低。

发明内容

本发明目的是提出一种绝缘性和透光性好、稳定可靠，能适合大规模量产的具有双绝缘层的发光二极管阵列。

本发明技术方案是：在同一透明基板同一侧间隔地阵列式设置至少两个由N型半导体层、有源层、P型半导体层、电流阻挡层和透明导电层组成的发光单元，各发光单元的N型半导体层外延设置在透明基板上，有源层设置在N型半导体层上，P型半导体层设置在有源层上，电流阻挡层设置在部分P型半导体层上，在部分的P型半导体层和电流阻挡层上设置透明导电层；相邻的两个发光单元之间设置隔离深槽，在隔离深槽的底部和侧壁设置内、外两层透明绝缘层；在相邻的两个发光单元中的一个发光单元的N型半导体层和另一个发光单元的透明导电层之间设置金属导电层；在阵列中一个发光单元的N型半导体层上设置N焊线电极，在阵列另一个发光单元的透明导电层上设置P焊线电极。

本发明以阵列将各发光单元布置在同一透明基板上，相邻的发光单元通过金属导电层使微晶粒实现串并联，大大简化了芯片模组中的固晶、键合数量，提升了封装产品良率，降低了封装成本；单位面积内形成的多颗芯片集成，避免了芯片间BIN内如波长、电压、亮度跨度带来的一致性问题。同时这种发光二极管阵列还可以作为单元，再次进行串并联拼接，形成更大功率的模组。特别是本发明采用在隔离深槽内设置两层透明绝缘层的方式，能够得到性能稳定、可靠性高、适合大规模量产的发光二极管阵列。

本发明内、外两层透明绝缘层的材料不同：在隔离深槽底部和侧壁的内层透明绝缘层材料为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中的任意一种，在隔离深槽底部和侧壁的外层透明绝缘层材料为氧化铝、氮化铝、氧化钛、玻璃、硅胶、树脂、聚甲基丙烯酸甲酯中的任意一种。

本发明中使用的双层绝缘层材料绝缘性能好、透光性性能好、有效改善发光二极管阵列的漏电特性和可靠性，主要特点有：（1）绝缘性能好。绝缘层由两种不同绝缘材料组成，保证发光二极管阵列的开启电压稳定均匀，有效改善发光二极管阵列的漏电情况，提高产品良率。（2）可靠性好。第一层绝缘材料的延展性和覆盖性好，第二层绝缘材料的绝缘性好，双重绝缘，保证绝缘材料在隔离深槽覆盖良好，确保发光二极管阵列即使在高温大电流下工作也不会因为绝缘层材料断裂导致阵列失效。（3）稳定性好。两种绝缘材料均可以填充到隔离深槽中，减少导电薄膜、杂质残留在隔离深槽中或侧壁影响管芯的稳定性。（4）容易腐蚀，适合大规模量产。第一层选用的是生长工艺成熟、腐蚀工艺稳定的绝缘材料，易于返工，适合在大规模量产中使用。

综上所述，本发明可以大大提高LED阵列的稳定性和可靠性，减少发光二极管阵列的漏电情况，大幅提高大规模量产的良品率。

本发明另一目的是提出生产以上发光二极管芯片阵列的生产方法。

本发明包括以下步骤：

1）在透明基板的上表面依次生长N型半导体层、有源层和P型半导体层；

2）在透明基板上刻蚀形成阵列布置的至少两个独立的发光单元：

刻蚀去除部分区域的P型半导体层和有源层，以及部分N型半导体层，裸露N型半导体层；再刻蚀去除部分区域的N型半导体层，暴露出透明基板，以使相邻的发光单元之间形成隔离深槽；

3）在刻蚀形成具有独立的发光单元的透明基板的上表面用等离子增强化学气相的方式沉积氧化硅或氮化硅或氮氧化硅薄膜；

4）采用光刻的方式在氧化硅或氮化硅或氮氧化硅薄膜表面制作掩膜后，利用化学腐蚀或者感应耦合等离子体刻蚀方法保留隔离深槽内部、隔离深槽侧壁和隔离深槽边缘的所述氧化硅或氮化硅或氮氧化硅薄膜，以形成第一绝缘层，并保留位于阵列发光单元P焊线电极及叉指区域的氧化硅或氮化硅或氮氧化硅薄膜，作为电流阻挡层；

5）采用光刻的方式在表面制作掩膜并在表面采用电子束蒸镀，或者等离子体辅助电子束蒸镀氧化铝或氮化铝或氧化钛，或旋涂玻璃或硅胶或树脂或聚甲基丙烯酸甲酯薄膜；

6）使用剥离的方式仅保留隔离深槽内部、隔离深槽侧壁和隔离深槽边缘的氧化铝或氮化铝或氧化钛，或旋涂玻璃或硅胶或树脂或聚甲基丙烯酸甲酯薄膜，以形成第二绝缘层；