制作倒裝集成led芯片級光源模組的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種制作倒裝集成LED芯片級光源模組的方法。該方法包括：步驟A，在襯底上生長GaN材料，形成GaN外延結構；步驟B，對GaN外延結構進行深刻蝕工藝，形成多個獨立的小LED材料結構；步驟C，對多個獨立的小LED材料結構進行倒裝LED芯片制備工藝，制備多個LED芯片的，與襯底接觸的P電極和N電極；步驟D，對多個倒裝LED芯片的P電極和N電極進行串并連工藝，形成倒裝LED集成芯片；以及步驟E：對襯底拋光，噴涂熒光粉，切割成一顆顆倒裝集成芯片，即倒裝集成LED芯片級光源模組。采用本發(fā)明方法制備的倒裝集成LED芯片級光源具有散熱好、可大電流驅(qū)動、光效高等優(yōu)點。
【專利說明】制作倒裝集成LED芯片級光源模組的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及光電器件封裝領域，尤其涉及一種制作倒裝集成LED芯片級光源模組的方法。
【背景技術】
[0002]LED(發(fā)光二極管)是一種能將電信號轉換成光信號的結型電致發(fā)光半導體器件。用LED作為新光源的固態(tài)照明燈，將有機會逐漸取代傳統(tǒng)的照明燈而進入尋常百姓家。一般3W和5W的LED球泡燈可以取代傳統(tǒng)60W和100W的白幟燈。3W以上的LED光源是LED照明產(chǎn)品中的核心。進一步提高LED光源的光效可以進一步節(jié)電、降低成本，是LED產(chǎn)業(yè)追求的不懈目標。
[0003]通常采用多顆中大功率LED正裝芯片通過COB (chip on board)封裝工藝制備LED光源。如圖1所示，多顆正裝LED芯片固晶在鋁基板上，通過金線串并起來，對COB基板涂敷熒光粉和灌封硅膠形成LED光源。由于在芯片發(fā)光層和鋁基板之間有固晶膠和藍寶石襯底，因此散熱性能不佳，在大電流下驅(qū)動時LED芯片的Droop效應嚴重，光效下降明顯。這種LED光源的光效通常在1001m/W左右。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004](一 )要解決的技術問題
[0005]鑒于上述技術問題，本發(fā)明提供了一種制作倒裝集成LED芯片級光源模組的方法。
[0006]( 二 )技術方案
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種制作倒裝集成LED芯片級光源模組的方法。該方法包括:步驟A,在襯底上生長GaN材料,形成GaN外延結構,該GaN外延結構自下而上依次包括:低溫GaN緩沖層、不摻雜GaN層、N-GaN層、多量子阱發(fā)光層、P-GaN層；步驟B，對GaN外延結構進行深刻蝕工藝，形成多個獨立的小LED材料結構；步驟C，對多個獨立的小LED材料結構進行倒裝LED芯片制備工藝，制備多個LED芯片的，與襯底接觸的P電極和N電極；步驟D，對多個倒裝LED芯片的P電極和N電極進行串并連工藝，形成倒裝LED集成芯片；以及步驟E:對襯底拋光，噴涂熒光粉，切割成一顆顆倒裝集成芯片，即倒裝集成LED芯片級光源模組。
[0008](三)有益效果
[0009]從上述技術方案可以看出，本發(fā)明制作倒裝集成LED芯片級光源模組的方法具有以下有益效果:
[0010](I)由于倒裝LED芯片的P、N電極直接與基板接觸，而且發(fā)光區(qū)離基板近，因此，采用本實施例方法制備的倒裝集成LED芯片級光源具有散熱好、可大電流驅(qū)動、光效高等優(yōu)點；
[0011](2)由于倒裝集成LED光源是在光源最上層通過金屬蒸鍍和光刻實現(xiàn)倒裝小芯片間的串并連，而COB封裝方式是采用正裝LED芯片通過金線實現(xiàn)芯片間的串并連，因此倒裝集成LED光源無需打金線，電極連接更可靠；
[0012](3)由于倒裝集成LED光源是直接通過LED芯片制備工藝制作成芯片級光源，因此免去了封裝步驟，使光源體積縮小，可大大節(jié)約成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為現(xiàn)有技術采用正裝芯片COB封裝方式的LED光源的俯視圖；
[0014]圖2為根據(jù)本發(fā)明實施例制作倒裝集成LED芯片級光源模組方法的流程圖；
[0015]圖3A為依照圖2所示方法制備的倒裝集成LED芯片級光源模組的俯視圖；
[0016]圖3B為依照圖2所示方法制備的倒裝集成LED芯片級光源模組的剖面示意圖。
[0017]【本發(fā)明主要元件符號說明】
[0018]
【權利要求】
1.一種制作倒裝集成LED芯片級光源模組的方法，其特征在于，包括: 步驟A，在襯底上生長GaN材料，形成GaN外延結構； 步驟B，對所述GaN外延結構進行深刻蝕工藝，形成多個獨立的小LED材料結構； 步驟C，對所述多個獨立的小LED材料結構進行倒裝LED芯片制備工藝，制備多個LED芯片的，與所述襯底接觸的P電極和N電極； 步驟D，對多個倒裝LED芯片的P電極和N電極進行串并連工藝，形成倒裝LED集成芯片；以及 步驟E:對襯底拋光，噴涂熒光粉，切割成一顆顆倒裝集成芯片，即倒裝集成LED芯片級光源模組。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述GaN外延結構自下而上依次包括:低溫GaN緩沖層、不摻雜GaN層、N-GaN層、多量子阱發(fā)光層、P-GaN層，所述步驟C包括: 子步驟Cl，對多個獨立的小LED材料結構進行臺面刻蝕，刻蝕掉一側的P-GaN層和多量子阱發(fā)光層，形成臺面； 子步驟C2，在多個獨立的小LED材料結構上所述臺面位置之外的位置形成P電極； 子步驟C3，在所述臺面上形成N電極；以及 子步驟C4，淀積第一絕緣層，對第一絕緣層腐蝕露出P電極和N電極，多個獨立的小LED材料結構其余部分被第一絕緣層所保護。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟Cl中，所述臺面的刻蝕深度1200nm ~1500nmo
4.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟C2包括: 采用電子束蒸發(fā)法蒸鍍Ni/Ag/Pt/Au薄膜； 選用負型光刻膠光刻，在未經(jīng)臺面刻蝕的多個獨立的小LED材料結構上形成P電極。
5.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟C2包括: 采用電子束蒸發(fā)法蒸鍍金屬Cr/Pt/Au薄膜； 選用負型光刻膠光刻，在臺面上形成N電極。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟D包括: 子步驟Dl，在多個倒裝LED芯片上制備第二絕緣層，經(jīng)過光刻和刻蝕工藝步驟，露出一部分P電極和N電極； 子步驟D2，在絕緣層10上光刻形成電極串并連圖形； 子步驟D3，淀積第三絕緣層，光刻腐蝕第三絕緣層，露出倒裝集成芯片的所有電極，其余部分被第三絕緣層所保護。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，所述子步驟D2包括: 采用電子束蒸發(fā)法蒸鍍金屬Cr/Pt/Au薄膜； 對預設位置的金屬Cr/Pt/Au薄膜剝離后，形成倒裝集成芯片的電極圖形，該電極圖形包括倒裝集成芯片并聯(lián)P電極、倒裝集成芯片PN串聯(lián)電極和倒裝集成芯片并聯(lián)N電極。
8.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二絕緣層的材料為光敏型聚酰亞胺或SiO2凝膠。
9.根據(jù)權利要求1至8中任一項所述的方法，其特征在于，所述步驟B包括: 子步驟BI，在所述GaN外延結構上淀積SiO2薄膜，作為ICP深刻蝕的掩模；子步驟B2，在所述SiO2薄膜上涂敷光刻膠，光刻腐蝕SiO2,露出ICP深刻蝕的跑道位置，形成SiO2掩模；以及 子步驟B3，利用所述SiO2掩模對所述GaN外延結構進行ICP深刻蝕，刻蝕掉跑道位置的GaN外延材料，露出襯底，從而將所述GaN外延結構分割成多個獨立的小LED材料結構。
10.根據(jù)權利要求1至8中任一項所述的方法，其特征在于，所述襯底的材料為:藍寶石、SiC、Si 或 GaN?！?br>
【文檔編號】H01L33/62GK103579478SQ201310553600
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月8日 優(yōu)先權日:2013年11月8日
【發(fā)明者】李璟, 王國宏, 王軍喜, 李晉閩 申請人:中國科學院半導體研究所