本發(fā)明涉及半導(dǎo)體芯片領(lǐng)域，尤其涉及一種集成式LED器件及其制造方法。

背景技術(shù)：

發(fā)光二極管（Light-Emitting Diode，LED）是一種能發(fā)光的半導(dǎo)體電子元件。這種電子元件早在1962年出現(xiàn)，早期只能發(fā)出低光度的紅光，之后發(fā)展出其他單色光的版本，時(shí)至今日能發(fā)出的光已遍及可見(jiàn)光、紅外線(xiàn)及紫外線(xiàn)，光度也提高到相當(dāng)?shù)墓舛?。由于其具有?jié)能、環(huán)保、安全、壽命長(zhǎng)、低功耗、低熱、高亮度、防水、微型、防震、易調(diào)光、光束集中、維護(hù)簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于各種指示、顯示、裝飾、背光源、普通照明等領(lǐng)域。

集成式LED器件為將多顆LED芯片串聯(lián)或并聯(lián)后形成的器件，以滿(mǎn)足高電壓低電流工作的需求，目前的集成式LED器件，主要工藝步驟包括：

1.在LED芯片上沉積較大厚度的掩模層(如厚度大于1微米的SiO₂、Si₃N₄等)；

2.使用ICP(感應(yīng)等離子耦合刻蝕設(shè)備)對(duì)外延層進(jìn)行ICP刻蝕、或者使用KOH溶液或用H₂SO₄:H₃PO₄=3:1的溶液對(duì)外延層進(jìn)行腐蝕，使多顆LED芯片之間實(shí)現(xiàn)隔離溝槽；

3. 沉積絕緣包覆膜層（氧化物、或氮化物、或氮氧化物）填充溝槽或者包覆溝槽底部和側(cè)壁；

4.將多顆LED芯片的電極通過(guò)半導(dǎo)體工藝實(shí)現(xiàn)金屬互聯(lián)。

然而上述方法制備的集成式LED器件具有以下不足：

溝槽較深（通常為4-7μm），刻蝕時(shí)間長(zhǎng)，成本高；

為了保證有效的電氣絕緣，必須沉積較厚的絕緣包覆膜層，因包覆不完整或者膜層致密性差，會(huì)造成的ESD和IR良率低，同時(shí)厚度大的絕緣包覆膜層沉積時(shí)間長(zhǎng)成本高；

不同LED芯片之間存在溝槽，溝槽較深，溝槽側(cè)壁角度較陡，金屬蒸發(fā)在LED芯片表面生長(zhǎng)平整均一，但側(cè)壁沉積厚度較薄，成為電性連接薄弱點(diǎn)。

因此，針對(duì)上述問(wèn)題，有必要提供一種集成式LED器件及其制造方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種集成式LED器件及其制造方法，其能夠提高高壓LED器件的穩(wěn)定性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案如下：

一種集成式LED器件，所述集成式LED器件包括：

若干LED芯片，所述LED芯片包括N型半導(dǎo)體層、多量子阱發(fā)光層、P型半導(dǎo)體層、以及N電極和P電極，所述N電極與N型半導(dǎo)體層電性連接，P電極與P型半導(dǎo)體層電性連接；

圖形化基板，用于承載所述LED芯片，所述圖形化基板包括若干第一互聯(lián)區(qū)及第二互聯(lián)區(qū)，所述LED芯片上的N電極和P電極分別與圖形化基板上的第一互聯(lián)區(qū)和第二互聯(lián)區(qū)電性連接。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述LED芯片在圖形化基板上串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)設(shè)置。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一互聯(lián)區(qū)上設(shè)有若干第一過(guò)孔，第二互聯(lián)區(qū)上設(shè)有若干第二過(guò)孔，圖形化基板上第一互聯(lián)區(qū)及第二互聯(lián)區(qū)的兩面分別貫穿第一過(guò)孔及第二過(guò)孔電性連接。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述N電極與第一互聯(lián)區(qū)、P電極與第二互聯(lián)區(qū)通過(guò)In焊料、Au-Sn焊料、錫焊料、ACF異性導(dǎo)電膠中的一種或多種進(jìn)行鍵合。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述LED芯片的側(cè)面至少一側(cè)為激光劃刻的斜面。

本發(fā)明另一實(shí)施例提供的技術(shù)方案如下：

一種集成式LED器件的制造方法，所述制造方法包括：

提供一襯底，并在襯底上外延生長(zhǎng)N型半導(dǎo)體層、多量子阱發(fā)光層、P型半導(dǎo)體層；

刻蝕部分外延層至N型半導(dǎo)體層形成N臺(tái)階；

在P型半導(dǎo)體層上形成P電極，在N臺(tái)階上形成N電極；

對(duì)LED芯片之間進(jìn)行激光劃刻；

提供圖形化基板，所述圖形化基板包括若干第一互聯(lián)區(qū)及第二互聯(lián)區(qū)；

將劃刻好的LED晶圓與圖形化基板倒裝鍵合，使LED芯片上的N電極和P電極分別與圖形化基板上的第一互聯(lián)區(qū)和第二互聯(lián)區(qū)電性連接；

剝離襯底，得到集成式LED器件。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，對(duì)LED芯片之間進(jìn)行激光劃刻至少劃刻至部分襯底。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述圖形化基板中，第一互聯(lián)區(qū)上設(shè)有若干第一過(guò)孔，第二互聯(lián)區(qū)上設(shè)有若干第二過(guò)孔，圖形化基板上第一互聯(lián)區(qū)及第二互聯(lián)區(qū)的兩面分別貫穿第一過(guò)孔及第二過(guò)孔電性連接。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述N電極與第一互聯(lián)區(qū)、P電極與第二互聯(lián)區(qū)通過(guò)In焊料、Au-Sn焊料、錫焊料、ACF異性導(dǎo)電膠中的一種或多種進(jìn)行鍵合。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述LED芯片在圖形化基板上串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)設(shè)置。

本發(fā)明的有益效果是：

將LED芯片與圖形化基板電性連接，其結(jié)構(gòu)及制造工藝簡(jiǎn)單，LED芯片與現(xiàn)有傳統(tǒng)低壓LED芯片相同；

圖形化基板電氣連接良好、可靠性高，提高了器件的可靠性；

通過(guò)圖形化基板上互聯(lián)區(qū)的串聯(lián)、并聯(lián)及混聯(lián)結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)大功率高電流。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明第一實(shí)施方式中集成式LED器件的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明第一實(shí)施方式中LED芯片的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明第一實(shí)施方式中圖形化基板的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明第一實(shí)施方式中圖形化基板的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5a~5h為本發(fā)明第二實(shí)施方式中集成式LED器件的制造方法工藝步驟圖。

具體實(shí)施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

參圖1所示，本發(fā)明第一實(shí)施方式中的集成式LED器件，包括圖形化LED芯片10及用于承載LED芯片10的圖形化基板20，以下對(duì)LED芯片10及圖形化基板20作詳細(xì)說(shuō)明。

參圖1并結(jié)合圖2所示，本實(shí)施方式中的LED芯片10依次包括：

N型半導(dǎo)體層11，N型半導(dǎo)體層可以是N型GaN等，N型半導(dǎo)體層上形成有N型臺(tái)面101；

多量子阱發(fā)光層12，發(fā)光層可以是GaN、InGaN等；

P型半導(dǎo)體層13，P型半導(dǎo)體層可以是P型GaN等；

位于N型臺(tái)面101上且與N型半導(dǎo)體層11電性連接的N電極14、以及位于P型半導(dǎo)體層13上且與P型半導(dǎo)體層13電性連接的P電極15。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明中的LED芯片不限于上述實(shí)施方式中的LED芯片，在其他實(shí)施方式中LED芯片也可以包括電流阻擋層、透明導(dǎo)電層等，此處不再一一舉例進(jìn)行說(shuō)明。

參圖1并結(jié)合圖3、圖4所示，本實(shí)施方式中的圖形化基板20位于LED芯片10下方，用于承載LED芯片，圖形化基板20包括若干第一互聯(lián)區(qū)21及第二互聯(lián)區(qū)22，第一互聯(lián)區(qū)21和第二互聯(lián)區(qū)22可以為金屬線(xiàn)路等，金屬線(xiàn)路在基板上通過(guò)蒸發(fā)工藝生長(zhǎng)，以實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的傳輸。LED芯片上的N電極14和P電極15分別與圖形化基板上的第一互聯(lián)區(qū)21和第二互聯(lián)區(qū)22電性連接。

第一互聯(lián)區(qū)21上設(shè)有若干第一過(guò)孔211，第二互聯(lián)區(qū)22上設(shè)有若干第二過(guò)孔221，圖形化基板20上第一互聯(lián)區(qū)21及第二互聯(lián)區(qū)22的兩面分別貫穿第一過(guò)孔211及第二過(guò)孔221以將圖形化基板20的兩面電性連接。

LED芯片10上的N電極14與圖形化基板20上的第一互聯(lián)區(qū)21通過(guò)第一焊接部31固定鍵合，LED芯片10上的P電極15與圖形化基板20上的第二互聯(lián)區(qū)22通過(guò)第二焊接部32固定鍵合，第一焊接部31和第二焊接部32的材料可選用In焊料、Au-Sn焊料、錫焊料、ACF（Anisotropic Conductive Film）異性導(dǎo)電膠中的一種或多種。

優(yōu)選地，本實(shí)施方式中以?xún)蓚€(gè)LED芯片10為例進(jìn)行說(shuō)明，兩個(gè)LED芯片10上的N電極14和P電極15分別通過(guò)第一焊接部31和第二焊接部32與圖形化基板20上的第一互聯(lián)區(qū)21及第二互聯(lián)區(qū)22相鍵合，中間相鄰的第一互聯(lián)區(qū)21和第二互聯(lián)區(qū)22為導(dǎo)通設(shè)置，以形成由兩個(gè)LED芯片串聯(lián)形成的集成式LED器件。

由上述實(shí)施方式變形得到的實(shí)施方式包括：

將基板上的兩個(gè)第一互聯(lián)區(qū)21導(dǎo)通，兩個(gè)第二互聯(lián)區(qū)導(dǎo)通，以將兩個(gè)LED芯片進(jìn)行并聯(lián)形成集成式LED器件；

集成式LED器件由2個(gè)以上的LED芯片集成，通過(guò)設(shè)置不同方式導(dǎo)通的第一互聯(lián)區(qū)21與第二互聯(lián)區(qū)22，可以將多個(gè)LED芯片串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)，以得到不同種類(lèi)的集成式LED器件。

參圖2所示，LED芯片的一側(cè)側(cè)面為激光劃刻的斜面102，當(dāng)然，當(dāng)LED芯片的兩側(cè)均需激光劃刻時(shí)，兩側(cè)側(cè)面均為斜面。

參圖5a~5h所示，本發(fā)明第二實(shí)施方式中集成式LED器件的制備方法，包括以下步驟：

提供一襯底，并在襯底上外延生長(zhǎng)N型半導(dǎo)體層、多量子阱發(fā)光層、P型半導(dǎo)體層；

刻蝕部分外延層至N型半導(dǎo)體層形成N臺(tái)階；

在P型半導(dǎo)體層上形成P電極，在N臺(tái)階上形成N電極；

對(duì)LED芯片之間進(jìn)行激光劃刻；

提供圖形化基板，所述圖形化基板包括若干第一互聯(lián)區(qū)及第二互聯(lián)區(qū)；

將劃刻好的LED晶圓與圖形化基板倒裝鍵合，使LED芯片上的N電極和P電極分別與圖形化基板上的第一互聯(lián)區(qū)和第二互聯(lián)區(qū)電性連接；

剝離襯底，得到集成式LED器件。

以下結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

參圖5a所示，提供一襯底10’，并在襯底上外延生長(zhǎng)N型半導(dǎo)體層11、多量子阱發(fā)光層12、P型半導(dǎo)體層13；

參圖5b所示，MESA刻蝕，刻蝕部分外延層至N型半導(dǎo)體層形成N臺(tái)階101，優(yōu)選地，本步驟中的刻蝕可以采用ICP刻蝕（感應(yīng)等離子耦合刻蝕）或濕法刻蝕。

參圖5c所示，在P型半導(dǎo)體層13上形成P電極15，在N臺(tái)階101上形成N電極14，本步驟中，N電極14和P電極15可以通過(guò)蒸發(fā)生長(zhǎng)的方式形成，N電極14和P電極15為采用多種金屬材料蒸發(fā)生長(zhǎng)的反射電極。

參圖5d所示，對(duì)LED芯片之間進(jìn)行激光劃刻，激光劃刻可以通過(guò)各種激光切割機(jī)完成，對(duì)LED芯片之間進(jìn)行激光劃刻至少劃刻至部分襯底。

參圖5e所示，提供圖形化基板20，圖形化基板20包括若干第一互聯(lián)區(qū)21及第二互聯(lián)區(qū)22，其與第一實(shí)施方式中的圖形化基板20完全相同，此處不再進(jìn)行贅述。

參圖5f所示，將劃刻好的LED晶圓與圖形化基板20倒裝鍵合，使LED芯片上的N電極14和P電極15分別與圖形化基板20上的第一互聯(lián)區(qū)21和第二互聯(lián)區(qū)22電性連接。

其中，N電極14和P電極15分別通過(guò)第一焊接部31和第二焊接部32與圖形化基板20上的第一互聯(lián)區(qū)21及第二互聯(lián)區(qū)22相鍵合，第一焊接部31和第二焊接部32的材料可選為In焊料、Au-Sn焊料、錫焊料、ACF異性導(dǎo)電膠中的一種或多種。

最后剝離襯底10’，將LED芯片留在圖形化基板上，并且LED芯片與圖形化基板電性連接，得到圖5g、5f所示的集成式LED器件。

其中，本實(shí)施方式中圖形化基板上第一互聯(lián)區(qū)和第二互聯(lián)區(qū)的串聯(lián)、并聯(lián)及混聯(lián)結(jié)構(gòu)決定了整個(gè)集成式LED器件的電流和電壓特性。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

LED芯片之間不需要通過(guò)深槽刻蝕來(lái)實(shí)現(xiàn)，可通過(guò)激光劃片和裂片來(lái)實(shí)現(xiàn)LED芯片之間的電氣隔離；

電性互聯(lián)結(jié)構(gòu)在另外一塊圖形化基板上通過(guò)金屬圖形化實(shí)現(xiàn)，互聯(lián)區(qū)的金屬在基板上通過(guò)蒸發(fā)工藝生長(zhǎng)，圖形可靠性高，電氣連接良好；

無(wú)需隔離溝槽，故不需要沉積厚度較大的氧化物、或氮化物、或氮氧化物電氣絕緣包覆膜層。

由以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明的有益效果是：

將LED芯片與圖形化基板電性連接，其結(jié)構(gòu)及制造工藝簡(jiǎn)單，LED芯片與現(xiàn)有傳統(tǒng)低壓LED芯片相同；

圖形化基板電氣連接良好、可靠性高，提高了器件的可靠性；

通過(guò)圖形化基板上互聯(lián)區(qū)的串聯(lián)、并聯(lián)及混聯(lián)結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)大功率高電流。

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書(shū)按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書(shū)的這種敘述方式僅僅是為清楚起見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書(shū)作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。