芯片尺寸级深紫外发光二极管共晶封装方法与流程

本发明属于半导体技术领域，特别涉及一种芯片尺寸级深紫外发光二极管共晶封装方法。

背景技术：

深紫外led主要是应用于杀菌消毒、光固化、医疗卫生、生化探测及保密通信等领域。目前传统紫外汞灯仍然占据紫外光源市场主导地位，相比之下，深紫外led具有小巧便携、低电压、低功耗、易于集成、环保友好等许多优势，近年来技术发展和市场成长都非常迅速，成为led领域的一个高附加值增长点。

目前深紫外led的核心技术壁垒在于其外延材料和芯片制备方面，深紫外led波长越短，技术难度越大，但同时产业附加值也越高。目前世界上也仅有美国、日本、中国等少数国家掌握了深紫外led的核心材料和器件制备技术。深紫外led封装工艺是指将深紫外led芯片使用某种方式粘贴到基板、管壳或支架上，然后通过金丝球焊工艺将芯片上的电极连接到基板、管壳或者支架上以实现电驱动，最后再使用透明封装材料加以密封或覆盖。由于封装步骤较多，所耗费的材料较多，且单个芯片单独封装导致生产效率较低，因此深紫外led封装正在向集成化、小型化发展。目前出现的芯片尺寸级封装、尤其是晶圆级芯片尺寸封装由于可一次批量封装多颗芯片正在引起大家的广泛关注。但这些封装都是针对蓝光和红光led芯片的封装方式，对深紫外led封装，需要特殊的工艺和特殊的材料。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种芯片尺寸级深紫外发光二极管共晶封装方法。本发明将芯片尺寸工艺用在深紫外led封装上，提高了封装效率，降低了封装成本，为深紫外led的大批量产业化应用奠定了良好的基础。本发明的共晶封装工艺，很好的解决了深紫外led芯片的散热问题，提高了深紫外led的寿命，延缓了衰减。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种芯片尺寸级深紫外发光二极管共晶封装方法，包括以下步骤：将p、n电极分开的深紫外芯片固定在石英透镜上；在所述深紫外芯片侧面填充液体胶，使得液体胶的上表面与所述深紫外芯片的p、n电极平齐，并固化液体胶；将第一ausn片固定在所述深紫外芯片p、n电极上方并且覆盖在液体胶上表面，并预留p、n电极的隔离道；将第二ausn片固定在基板上，所述第二ausn片与所述第一ausn片上下对齐；将所述第一ausn片和所述第二ausn片共晶融合，完成封装。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明芯片尺寸级深紫外发光二极管共晶封装方法至少具有以下有益效果其中之一：

(1)本发明可以大大降低芯片封装尺寸，对芯片与外部连接节约空间，节约了封装体积、封装材料，从而降低了深紫外发光二极管的封装成本，特别适合大尺寸功率型深紫外发光二极管的封装应用；

(2)本发明将芯片尺寸工艺用在深紫外led封装上，提高了封装效率，为深紫外led的大批量产业化应用奠定了良好的基础；

(3)本发明利用共晶封装工艺，很好的解决了深紫外led芯片的散热问题，提高了深紫外led的寿命，延缓了衰减。

附图说明

图1为本发明实施例芯片尺寸级深紫外发光二极管共晶封装方法的流程示意图。

图2为本发明实施例芯片尺寸级深紫外发光二极管共晶封装方法的封装结构剖面图。

【主要元件】

1-衬底；

2-外延材料；

3-液体胶；

4-石英透镜；

5-第一ausn片；

6-第二ausn片；

7-基板；

8-通孔；

9-隔离电极。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

在本发明的示例性实施例中，提供了一种芯片尺寸级深紫外发光二极管共晶封装方法。图1为本发明实施例芯片尺寸级深紫外发光二极管共晶封装方法的流程示意图，图2为本发明实施例芯片尺寸级深紫外发光二极管共晶封装方法的封装结构剖面图。如图1所示，本发明芯片尺寸级深紫外发光二极管共晶封装方法包括以下步骤：将p、n电极分开的单科芯片固定在石英透镜4上；在芯片侧面填充透深紫外光的液体胶3，使得液体胶3的上表面与芯片p、n电极平齐，并固化液体胶3；将两块第一ausn片5固定在芯片p、n电极上方并且覆盖在液体胶3上表面，并预留p、n电极的隔离道；将两块第二ausn片6固定在基板7上，第二ausn片与第一ausn片上下对齐；将第一ausn片5和第二ausn片6共晶融合，完成封装。

将p、n电极分开的单科芯片固定在石英透镜4上之前，进行的步骤为：对深紫外芯片进行外延生长，具体的，在衬底1上生长外延材料2，在衬底1上生长外延材料2时，依次生长aln模板层(厚度为0.5-2um)、n-algan层(厚度为1.5-3.5μm，优选为2um)、algan基量子阱结构(3-5对)、p-algan层(厚度为40-60nm，优选为50nm)、p-gan层(厚度约为150-300nm，优选为200nm)，也就是说，外延材料依次包括aln模板层、n-algan层、algan基量子阱结构、p-algan层、和p-gan层。衬底1的材料优选为蓝宝石或者aln衬底。除了对深紫外芯片进行外延生长之外，还利用单科器件的分离工艺将芯片制备成具有分离p、n电极的状态。其中，p、n电极可以为钛ti、铝al、或者金au，厚度为1-5um。

作为一种具体实施方式，石英透镜4的形状可以是半球型，也可以是子弹头型，但不限于以上两种形状。将p、n电极分开的单科芯片固定在做好的半球石英透镜4中心，使得衬底1与石英透镜4粘接。

在芯片侧面填充透深紫外光的液体胶3之前，进行的步骤为：用模具固定带有芯片的石英透镜4，使得模具开口处与芯片表面平齐。模具优选为柱状模具，石英透镜4倒立在柱状模具中。

在本实施例中，对液体胶3进行固化时，选择在烘箱内进行固化，烘箱的温度可以是100-200度，优选为150度。液体胶3可以是透深紫外的胶。将两块第一ausn片5固定在芯片p、n电极上方并且覆盖在液体胶3上表面时，优选的固定方式为粘接。

将两块第二ausn片6固定在基板7上之前，进行的步骤为：在基板7上制作通孔8，用导电物质填充通孔8，并在基板7上制作隔离电极9。将两块第二ausn片6固定在基板7上时，第二ausn片6被固定在基板7带隔离电极9的另一面，并与通孔8连接。第一ausn片5和第二ausn片6大小相同，但不限定厚度相同；第一ausn片5和第二ausn片6中au和sn的比例可以是20:80，其厚度可以为2-20微米，优选为5微米。

作为一种具体实施方式，填充通孔8的导电物质可以是银浆、金属电镀铜、或者导电胶。基板7的材料是硬性绝缘材料，优选为陶瓷、硅，但不限于陶瓷或者硅。

在共晶设备上，将第一ausn片5和第二ausn片6共晶融合时，共晶融合的温度可以是260度-400度之间的任意温度，优选为280度，共晶过程中可以加压力和超声焊接。

至此，已经结合附图对本实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明芯片尺寸级深紫外发光二极管共晶封装方法有了清楚的认识。本发明是在深紫外发光二极管芯片工艺制作中，将深紫外发光二极管首先固定在石英透镜上，再通过深紫外发光二极管的p电极和n电极通过共晶工艺固定在陶瓷基板，完成深紫外发光二极管的封装工艺。可以大大降低芯片封装尺寸，对芯片与外部连接节约空间，节约了封装体积、封装材料，从而降低了深紫外发光二极管的封装成本，特别适合大尺寸功率型深紫外发光二极管的封装应用。

需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。

还需要说明的是，本文可提供包含特定值的参数的示范，但这些参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应值。实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围。此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。

再者，说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意含及代表该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能作出清楚区分。

应注意，贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在以下描述中，一些具体实施例仅用于描述目的，而不应该理解为对本发明有任何限制，而只是本发明实施例的示例。在可能导致对本发明的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。应注意，图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本发明实施例的内容。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。