一种CSP封装的高压LED芯片结构及制作方法与流程

本发明涉及一种高压led芯片的制作方法，特别是涉及一种csp封装的高压led芯片及其制作方法，属于半导体led芯片制造以及封装领域。

背景技术：

半导体照明发光二极管(led)具有光效高、寿命长、绿色环保、节约能源等诸多优点，被誉为21世纪新固体光源时代的革命性技术，被称为第四代绿色光源。

csp，即芯片级封装器件，是指将封装体积与倒装芯片体积控制至相同或封装体积不大于倒装芯片体积的20％，在led领域，csp封装因为体积小，灵活度高，其应用范围越来越广泛。另外，随着led在照明领域的深入发展，传统的低压led越来越暴露出固有的弊端，包括驱动电源寿命短、转换效率低，低压led散热性不好，不能在大电流下工作等，为解决上述问题，近年来高压led芯片孕育而生，这种高压led芯片是在同一芯片上集成多个串联的子芯片，这些子芯片是在芯片制造过程中直接就完成的，具有电源要求低、光效高等优点；倒装高压led芯片将光从衬底蓝宝石上发射出来，封装过程利用共晶焊接方法，将芯片正面的电极与基板上的电极焊盘对准焊接起来，不需要用金线进行电极连接，增加了封装的稳定性，此外，倒装结构的高压led发光层产生的热量直接传向基板，具有更好的散热效果。因此，csp封装的高压芯片，既减少了封装的体积，又具有高压led芯片相比传统低压芯片的优势。

在中国发明专利申请公开号为cn105633240中公开一种csp封装芯片结构及制作方法，通过利用n型gan斜坡侧壁形成n电极来减少发光面积的损失，但其仅制作出普通低压csp封装的led芯片，制作过程中涉及两次形成斜坡的工艺。

在中国发明专利申请公开号为cn103855149中公开一种倒装高压发光二极管及制作方法，将子芯片之间的互联在倒装基板上完成，解决由于互连线爬过深沟槽而导致的可靠性变差问题，但垂直结构的子芯片侧面上制作金属导电层，易形成厚度不均匀的金属薄膜，高电流通过时容易造成断路。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种csp封装的高压led芯片结构及制作方法，解决现有技术中，csp封装的传统低电压led暴露出的固有弊端，包括驱动电源寿命短、转换效率低、散热性不好等缺点；同时，提高传统倒装高压led子芯片之间电气互联的可靠性问题，最大地增加同等芯片面积下的发光层面积。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种csp封装高压led芯片及其制作方法，包括倒装高压led芯片、荧光胶、封装基板，所述倒装高压led芯片焊接在封装基板上，每个高压芯片包含多个子芯片，各子芯片通过隔离深沟槽隔开，所述每个子芯片包含n型gan、有源层、p型gan层、电流扩展层、以及n电极和p电极，所述n电极通过深沟槽侧壁金属导电层与n型gan斜面相连，金属导电层与子芯片之间通过隔离深沟槽鞋坡上覆盖的绝缘层隔离，各子芯片的n电极和p电极再分别与基板电极焊盘和互连线焊接，荧光胶层位于倒装芯片上侧。

进一步，金属导电层、n电极、p电极均采用ag、ni、al等导电性和反射性能较好的金属，可以是单层金属结构，也可以采用多层金属结构或它们构成的合金层；

进一步，电流扩散层可以是ito薄膜，也可以是金属薄膜或其它导电薄膜；

进一步，绝缘层可以是氮化硅、氧化硅、或氮化铝等材料组成，也可以是这些材料的组合或构成的dbr结构；

进一步，n电极、p电极均位于p型gan台面上，它们之间电隔离，n电极与电流扩展层之间以绝缘层隔离；

进一步，封装基板上设置有子芯片之间的电气互联线和电极焊盘；

进一步，倒装高压led芯片电极与封装基板电极焊盘和互连线键合后，对衬底进行激光剥离，并在n型gan上喷涂荧光粉层和保护胶层；

进一步，封装基板采用aln、si或金属材料，基板材料与基板电极焊盘和互连线之间以绝缘层进行电隔离。

附图说明

图1为本发明所述csp封装的高压led芯片结构示意图；

图2为本发明一实施例中csp封装的高压led芯片的制作方法流程图；

图3为本发明一实施例中高压led芯片封装前的立体视图；

图4-10为本发明所述csp封装的高压led芯片制作过程的各步骤结构示意图；

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面根据附图对本发明作更详细的说明。本说明书中公开的所有特征、方法、或步骤，除了相互排斥的特征或步骤外，均可以任何方式组合。本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其它等效特征加以替换，每个特征只是等效或类似特征中的一个例子，除非有特别叙述。

参阅图1至图10所示，本发明揭示的一种csp封装的高压led芯片结构实施例一，包括：n型gan层2、有源层3、p型gan层4、电流扩展层5、隔离深沟槽6、绝缘层7、金属导电层8、n电极9a和p电极9b、封装基板10、基板电极焊盘11以及荧光胶层12。所述隔离深沟槽6把高压芯片外延层分隔成两个或两个以上子芯片，每个子芯片有彼此独立的p电极和n电极，绝缘层7把金属导电层8和p型gan隔离，所述金属导电层8和p电极9a、n电极9b为ag、ni、al等导电性和反射性能都较好的金属，可以采用单层金属结构，也可以采用多层金属结构；子芯片之间的外侧壁由深隔离沟槽8形成斜坡，并在其上形成绝缘层7，n型gan层2的斜坡上形成金属导电层8，并沿着斜波上的绝缘层7延伸至p型gan层4上形成n电极，n电极和p电极分别与基板对应电极焊盘11焊接。高压芯片与基板电极焊盘焊接后，采用激光剥离法把衬底剥离，并在暴露出的n型gan层2上喷涂荧光粉及保护胶层12。

一种csp封装的高压led芯片，其制作方法如图4-10，包括如下步骤：

步骤s1，如图4所示，提供衬底1，可以是蓝宝石衬底，在其上生长外延层，依次为n型gan层2、有源层3、p型gan层4，并在外延层上制备电流扩展层5；

步聚s2，如图5所示，蚀刻外延层和电流扩展层至蓝宝石衬底，形成子芯片间的隔离深沟槽6，并在一侧形成斜坡61，图5仅示出了3个子芯片，但本发明不限于3个子芯片，可以是多个子芯片；

步聚s3，如图6所示，隔离深沟槽完成后，在整个芯片上制备绝缘层7，该绝缘层由氮化硅、氧化硅、或氮化铝等绝缘材料组成，也可以是这些材料的组合或构成的dbr结构，可以通过溅射或cvd等方式形成，绝缘层致密性足够好，避免形成针孔或漏电通道，再对此绝缘层蚀刻，分别形成各子芯片的n电极通孔72和p电极通孔71，其中n电极通孔位于隔离深沟槽n型gan斜坡上，子芯片之间电隔离；

步骤s4，如图7所示，采用磁控溅射、热蒸发技术、电子束蒸发技术或其它方法，在绝缘层上形成具有高反射率的金属导电层，该导电层可以是ag、ni、al等金属，可以是单层金属结构，也可以采用多层金属结构或它们构成的合金层；再对金属导电层进行蚀刻，分别形成各子芯片的n电极9b和p电极9a，n电极和p电极之间电隔离，n电极通过金属导电层8连接到n型gan斜坡上；

步聚s5，如图8所示，采用经过直接覆铜法(dbc)金属化的aln陶瓷基板，作为倒装焊接高压led芯片的封装基板材料，并用电镀法在其上制备金属电极焊盘；采用热压超声焊接技术或其它技术，把n电极9b和p电极9a与封装基板10对应的电极焊盘和互连线11焊接起来，焊接方式包括共晶焊、键合或导电胶粘结等；

步聚s6，如图9所示，激光剥离衬底1，并在n型gan层2上喷涂荧光粉及保护胶层12；

步骤s7，如图10所示，切割成独立的csp封装的高压led芯片器件。

在不脱离本发明精神或必要特性的情况下，可以其它特定形式来体现本发明。应将所述具体实施例各方面仅视为解说性而非限制性。因此，本发明的范畴如随附申请专利范围所示而非如前述说明所示。所有落在申请专利范围的等效意义及范围内的变更应视为落在申请专利范围的范畴内。