專利名稱：基于硅基板通孔技術(shù)倒裝芯片的發(fā)光二極管及其制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于硅基板通孔技術(shù)倒裝芯片的發(fā)光二極管及其制造工藝，該發(fā)明將倒裝發(fā)光二極管芯片與有通孔的硅基板直接通過共晶鍵合在一起，無需金絲鍵合，工藝簡單，可靠性高。
背景技術(shù)：
LED作為新一代照明光源，具有發(fā)光效率高、壽命長、綠色環(huán)保三大優(yōu)勢，伴隨著外延、封裝技術(shù)的不斷提高，已經(jīng)逐步應(yīng)用于普通照明領(lǐng)域。目前大部分的LED失效并不是LED芯片本身失效，而是封裝的金絲焊點(diǎn)接觸不良、脫落、冷熱膨脹斷裂等原因造成的，伴隨著高集成封裝趨勢的發(fā)展，對可靠性的要求也越來越高，因此如何提高LED封裝器件的可靠性是一個非常困難但是又必須去接軍的瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對已有技術(shù)存在的缺陷，提供一種基于硅基板通孔技術(shù)倒裝芯片的發(fā)光二極管及其制造工藝，本發(fā)光二極管芯片提高了大功率發(fā)光二極管(LED)無需金絲鍵合，直接通過固晶焊接就可以完成電極的連接，無需再進(jìn)行金絲鍵合，此技術(shù)有利于在大規(guī)模晶片級封裝的開展，而且此技術(shù)不僅通過通孔提高了散熱性能，而且提高了 LED芯片封裝的可靠性。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是針對當(dāng)前大功率LED存在的結(jié)構(gòu)缺陷，通過通孔技術(shù)，將η型電極引至與P型電極共面，然后通過共晶技術(shù)與帶有通孔的硅基板直接鍵合，無須金絲；可以直接把熒光層(陶瓷熒光晶片)與芯片表面粘結(jié)在一起，提高出光均勻性；而且硅基板有通孔，因此可以直接把電極引至硅基板背面。根據(jù)上述的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案
一種基于硅基板通孔技術(shù)倒裝芯片的發(fā)光二極管，包括熒光層、η型電流擴(kuò)展層、發(fā)光層、P型電流擴(kuò)展層、金屬反光層、P型電極焊盤、金屬通孔、絕緣層、η型電極焊盤、硅基板線路層、硅基板絕緣層、硅基板負(fù)電極焊盤、硅基板電極金屬通孔、硅基板正電極焊盤、硅基板通孔絕緣層、芯片藍(lán)寶石襯底、硅基板；其特征在于在藍(lán)寶石襯底上依次生長有η型電流擴(kuò)展層、發(fā)光層、P型電流擴(kuò)展層、金屬反光層、P型電極焊盤；通過金屬通孔將η型電流擴(kuò)展層與η型電極焊盤相連接，η型電極焊盤與硅基板線路層通過共晶連接在一起，并通過硅基板電極金屬通孔連接到硅基板背面的硅基板負(fù)電極焊盤，P型電流擴(kuò)展層依次通過P型電極焊盤、硅基板線路層、硅基板電極金屬通孔與硅基板正電極焊盤相連接?！N制造上述的基于娃基板通孔技術(shù)倒裝芯片的發(fā)光二極管及其制造工藝,其特征在于工藝步驟如下
1)在在藍(lán)寶石襯底上依次制作η型電流擴(kuò)展層、發(fā)光層、P型電流擴(kuò)展層、金屬反光層、P型電極焊盤，制作成發(fā)光二極管芯片；
2)通過刻蝕技術(shù)或者激光技術(shù)在發(fā)光二極管芯片、硅基板上進(jìn)行通孔制作，并在通孔周壁分別制作絕緣層、硅基板通孔絕緣層后進(jìn)行金屬通孔、電極金屬通孔的制作；
3)分別在芯片電極表面、硅基板表面進(jìn)行金屬層η型電極焊盤、硅基板線路層、硅基板負(fù)電極焊盤、硅基板正電極焊盤的制作；
4)將發(fā)光二極管芯片、硅基板進(jìn)行切割，并通過共晶技術(shù)將發(fā)光二級管芯片與硅基板進(jìn)行焊接；
5)將熒光層與藍(lán)寶石襯底粘結(jié)在一起；
6)灌封膠灌封完成整個發(fā)光二極管器件的封裝。根據(jù)上述基于硅基板通孔技術(shù)倒裝芯片的發(fā)光二極管的制造工藝，其特征在于所述的η型電流擴(kuò)展層通過金屬通孔連接到η型電極焊盤；所述的發(fā)光二級管芯片為倒裝芯片直接與硅基板通過金錫共晶連接，無須金絲鍵合；上述藍(lán)寶石襯底通過減薄并進(jìn)行表面微結(jié)構(gòu)制作直徑20-500nm、間距100_1500nm、高度20_200nm的微結(jié)構(gòu)(或者激光剝離)；上述硅基板通過刻蝕技術(shù)或者激光技術(shù)制作有電極金屬通孔，將η型電極焊盤與P型電極焊盤引至硅基板底面；上述熒光層是采用預(yù)先用模具制作好的相應(yīng)尺寸的熒光膠、或者采用透明陶瓷技術(shù)，制作的陶瓷熒光晶片技術(shù)制作的熒光層，并在熒光晶片或者熒光膠片上表面進(jìn)行粗化處理(表面微結(jié)構(gòu)制作如直徑20-500nm、間距100_1500nm、高度20_200nm的微結(jié)構(gòu))，然后直接覆蓋于發(fā)光二極管發(fā)光面上；上述η型電極焊盤、P型電極焊盤通過共晶技術(shù)與硅基板線路層)進(jìn)行連接；所述的P型電極焊盤、η型電極焊盤表面鍍有待金錫共晶的金錫層(厚度為I飛微米)；其中上述金屬通孔、絕緣層制作之前首先通過刻蝕技術(shù)或者激光技術(shù)進(jìn)行制孔。本發(fā)明的基于硅基板通孔技術(shù)的倒裝發(fā)光二極管芯片與傳統(tǒng)芯片結(jié)構(gòu)相比具有顯而易見的突出實質(zhì)性特點(diǎn)和進(jìn)步無須金絲鍵合、熒光層均勻、尺寸結(jié)構(gòu)緊湊，提高了發(fā)光二級管的可靠性和出光均勻性。


圖I是本發(fā)明發(fā)光二極管器件截面圖 圖2是本發(fā)明芯片底面圖
圖3是本發(fā)明基板底面圖。
具體實施例方式本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例結(jié)合

如下
實施例一
參見圖1，圖2，圖3，本基于硅基板通孔技術(shù)的倒裝芯片的發(fā)光二極管，包括熒光層I、η型電流擴(kuò)展層2、發(fā)光層3、ρ型電流擴(kuò)展層4、金屬反光層5、ρ型電極焊盤6、金屬通孔7、絕緣層8、η型電極焊盤9、硅基板線路層10、硅基板絕緣層11、硅基板負(fù)電極焊盤12、硅基板電極金屬通孔13、硅基板正電極焊盤14、硅基板通孔絕緣層15、芯片藍(lán)寶石襯底17、硅基板16 ;其特征在于在藍(lán)寶石襯底17上依次生長有η型電流擴(kuò)展層2、發(fā)光層3、P型電流擴(kuò)展層4、金屬反光層5、P型電極焊盤6 ;通過金屬通孔7將η型電流擴(kuò)展層2與η型電極焊盤9相連接，η型電極焊盤9與硅基板線路層10通過共晶連接在一起，并通過硅基板電極金屬通孔13連接到硅基板背面的硅基板負(fù)電極焊盤12，ρ型電流擴(kuò)展層4依次通過P型電極焊盤6、硅基板線路層10、硅基板電極金屬通孔13與硅基板正電極焊盤14相連接。實施例二
上述發(fā)光二極管的制備工藝如下
首先在在藍(lán)寶石襯底17上依次制作η型電流擴(kuò)展層2、發(fā)光層3、ρ型電流擴(kuò)展層4、金屬反光層5、ρ型電極焊盤6,制作成發(fā)光二極管芯片；通過刻蝕技術(shù)或者激光技術(shù)在發(fā)光二極管芯片、硅基板上進(jìn)行通孔制作，并在通孔周壁分別制作絕緣層8、硅基板通孔絕緣層15后進(jìn)行金屬通孔7、電極金屬通孔13的制作；然后分別在芯片電極表面、硅基板表面進(jìn)行金屬層η型電極焊盤9、硅基板線路層10、硅基板負(fù)電極焊盤12、硅 基板正電極焊盤14的制作；將發(fā)光二極管芯片、硅基板進(jìn)行切割，并通過共晶技術(shù)將發(fā)光二級管芯片與硅基板進(jìn)行焊接；將熒光層I與藍(lán)寶石襯底17粘結(jié)在一起；最后灌封膠灌封完成整個發(fā)光二極管器件的封裝。實施例三
本實施例與實施例二基本相同，特別之處如下
所述的藍(lán)寶石襯底17通過減薄并進(jìn)行表面微結(jié)構(gòu)制作直徑20-500nm、間距100-1500nm、高度20_200nm的微結(jié)構(gòu)(或者激光剝離);所述的硅基板16通過刻蝕技術(shù)或者激光技術(shù)制作有電極金屬通孔13，將η型電極焊盤9與P型電極焊盤6引至硅基板16底面；所述的熒光層I是采用預(yù)先用模具制作好的相應(yīng)尺寸的熒光膠、或者采用透明陶瓷技術(shù)，制作的陶瓷熒光晶片技術(shù)制作的熒光層1，并在熒光晶片或者熒光膠片上表面進(jìn)行粗化處理(納米、微米級微結(jié)構(gòu))，然后直接覆蓋于發(fā)光二極管發(fā)光面上；所述的η型電極焊盤9、P型電極焊盤6通過共晶技術(shù)與硅基板線路層10進(jìn)行連接；所述的P型電極焊盤6、η型電極焊盤9表面鍍有待金錫共晶的金錫層，厚度為f 6微米；所述的金屬通孔7、絕緣層8制作之前首先通過刻蝕技術(shù)或者激光技術(shù)進(jìn)行制孔。
權(quán)利要求
1.一種基于硅基板通孔技術(shù)倒裝芯片的發(fā)光二極管，包括熒光層(I)、n型電流擴(kuò)展層(2)、發(fā)光層(3)、p型電流擴(kuò)展層(4)、金屬反光層(5)、p型電極焊盤(6)、金屬通孔(7)、絕緣層(8)、n型電極焊盤(9)、硅基板線路層(10)、硅基板絕緣層(11)、硅基板負(fù)電極焊盤(12)、硅基板電極金屬通孔(13)、硅基板正電極焊盤(14)、硅基板通孔絕緣層(15)、芯片藍(lán)寶石襯底(17)、硅基板(16);其特征在于在藍(lán)寶石襯底(17)上依次生長有n型電流擴(kuò)展層(2)、發(fā)光層(3)、p型電流擴(kuò)展層(4)、金屬反光層(5)、p型電極焊盤(6);通過金屬通孔(7)將n型電流擴(kuò)展層(2 )與n型電極焊盤(9 )相連接，n型電極焊盤(9 )與硅基板線路層(10 )通過共晶連接在一起，并通過硅基板電極金屬通孔(13)連接到硅基板(16)背面的硅基板負(fù)電極焊盤(12)，p型電流擴(kuò)展層(4)依次通過p型電極焊盤(6)、硅基板線路層(10)、硅基板電極金屬通孔(13)與硅基板正電極焊盤(14 )相連接。
2.一種制造根據(jù)權(quán)利I要求所述的基于硅基板通孔技術(shù)倒裝芯片的發(fā)光二極管的制造工藝，其特征在于工藝步驟如下 1)在在藍(lán)寶石襯底(17)上依次制作n型電流擴(kuò)展層(2 )、發(fā)光層(3 )、p型電流擴(kuò)展層(4)、金屬反光層(5)、p型電極焊盤(6)，制作成發(fā)光二極管芯片； 2)通過刻蝕技術(shù)或者激光技術(shù)在發(fā)光二極管芯片、硅基板上進(jìn)行通孔制作，并在通孔周壁分別制作絕緣層(8)、硅基板通孔絕緣層(15)后進(jìn)行金屬通孔(7)、電極金屬通孔(13)的制作； 3)分別在芯片電極表面、硅基板表面進(jìn)行金屬層n型電極焊盤(9)、硅基板線路層(10)、硅基板負(fù)電極焊盤(12)、硅基板正電極焊盤(14)的制作； 4)將發(fā)光二極管芯片、硅基板進(jìn)行切割，并通過共晶技術(shù)將發(fā)光二級管芯片與硅基板進(jìn)行焊接； 5)將熒光層(I)與藍(lán)寶石襯底(17)粘結(jié)在一起； 6)灌封膠灌封完成整個發(fā)光二極管器件的封裝。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于硅基板通孔技術(shù)倒裝芯片的發(fā)光二極管的制造工藝，其特征在于所述的藍(lán)寶石襯底(17)通過減薄并進(jìn)行表面微結(jié)構(gòu)制作直徑20-500nm、間距100-1500nm、高度20_200nm的微結(jié)構(gòu)(或者激光剝離);所述的硅基板(16)通過刻蝕技術(shù)或者激光技術(shù)制作有電極金屬通孔(13)，將n型電極焊盤(9)與p型電極焊盤(6)引至硅基板(16)底面；所述的熒光層(I)是采用預(yù)先用模具制作好的相應(yīng)尺寸的熒光膠、或者采用透明陶瓷技術(shù)，制作的陶瓷熒光晶片技術(shù)制作的熒光層(1)，并在熒光晶片或者熒光膠片上表面進(jìn)行粗化處理(納米、微米級微結(jié)構(gòu))，然后直接覆蓋于發(fā)光二極管發(fā)光面上；所述的n型電極焊盤(9)、p型電極焊盤(6)通過共晶技術(shù)與硅基板線路層(10)進(jìn)行連接；所述的p型電極焊盤(6)、n型電極焊盤(9)表面鍍有待金錫共晶的金錫層，厚度為f 6微米；所述的金屬通孔(7)、絕緣層(8)制作之前首先通過刻蝕技術(shù)或者激光技術(shù)進(jìn)行制孔。
全文摘要
本發(fā)明涉及了一種基于硅基板通孔技術(shù)倒裝芯片的發(fā)光二極管及其制造工藝。本發(fā)光二極管包括熒光層、n型電流擴(kuò)展層、發(fā)光層、p型電流擴(kuò)展層、金屬反光層、p型電極焊盤、金屬通孔、絕緣層、n型電極焊盤、硅基板線路層、硅基板絕緣層、硅基板、硅基板負(fù)電極、硅基板負(fù)電極金屬通孔、硅基板正電極金屬通孔、硅基板正電極焊盤、硅基板通孔絕緣層、芯片藍(lán)寶石襯底。針對當(dāng)前大功率LED存在的結(jié)構(gòu)缺陷，提供一種基于硅基板通孔技術(shù)倒裝芯片的發(fā)光二極管及其制造工藝，通過刻蝕技術(shù)或者激光技術(shù)分別在倒裝LED芯片及硅基板上制作出通孔電極、并進(jìn)行共晶焊接完成封裝。本發(fā)光二極管器件無需金絲鍵合，此技術(shù)有利于在大規(guī)模晶片級封裝的開展，而且此技術(shù)不僅通過通孔提高了散熱性能，而且提高了LED芯片封裝的可靠性。
文檔編號H01L33/36GK102769086SQ201210234808
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月9日
發(fā)明者付美娟, 張建華, 殷錄橋, 翁菲 申請人:上海大學(xué)