专利名称：一种高导通电压倒装led集成芯片及制造方法
技术领域：
本发明涉及一种高导通电压倒装LED集成芯片；另外，本发明还涉及一 种该高导通电压倒装LED集成芯片的制造方法。
背景技术：
倒装芯片技术是当今最先进的微电子封装技术之一，它既是一种芯片互 连技术，又是一种理想的芯片粘接技术，它将电路组装密度提升到了一个新 的高度。在所有表面安装技术中，倒装芯片可以达到最小、最薄的封装，随 着电子产品体积的进一步縮小，倒装芯片的应用将会越来越广泛。将LED裸 芯片倒扣在衬底上的封装形式称为倒装LED。传统的倒装LED单颗采用面积 较大的功率型LED芯片，成本较高，由于芯片面积较大，热源集中，因此散 热效果不好；同时，这种倒装LED较难实现多芯片集成。
目前还出现了用扩散隔离法制造的在硅衬底上带静电保护二极管的倒装 LED集成芯片，当LED集成芯片的裸芯片串联的集成度较高时，即LED集 成芯片的裸芯片串联数量较多时，整个LED集成芯片的额定电压较高，此时 硅衬底内与LED正负极相联接的扩散层与硅衬底内的阱区及硅衬底之间形成 的寄生晶闸管易发生发射极与集电极之间导通漏电而产生耐压不足的现象， 同时也使本应绝缘的硅衬底也带有电位，故当整个集成芯片二次封装在金属 壳内以后，金属壳也容易产生电位，难以再进一步将已二次封装好的集成芯 片再进行串联应用，以上几点使得整个LED集成芯片在高压时容易出现不稳 定，甚至根本达不到额定电压，致使芯片的亮度达不到设计要求。尤其是当 将整个芯片设计成两极直接接于220V或110V的交流电源应用时，即若干个 LED裸芯片串联或串并联组合连接时，漏电现象更是严重。因此，现有的LED集成芯片的耐高压性能不好。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种成本低、
易于集成、散热效果好、耐高压性能好的高导通电压倒装LED集成芯片。
另外，本发明还提供一种该高导通电压倒装LED集成芯片的制造方法。
本发明的高导通电压倒装LED集成芯片所采用的第一种技术方案是本 发明高导通电压倒装LED集成芯片包括若干个LED裸芯片和硅衬底，所述 LED裸芯片包括衬底和N型外延层、P型外延层，所述硅衬底的正面沉积有 导热绝缘层II，所述导热绝缘层II上沉积有金属层，各所述LED裸芯片对应 的所述P型外延层、所述N型外延层分别通过焊球倒装焊接在两个分离的所 述金属层上，若干个所述LED裸芯片之间通过所述金属层相连接组成电路。 进一步，所述硅衬底的正面向内扩散有一层N+扩散层。 所述导热绝缘层II由氮化硅层或二氧化硅层或氮化硅层与二氧化硅层组 合构成。
所述硅衬底的背面还有由一层或多层金属构成的散热层，所述金属层的 外表面为反光面，所述硅衬底为P型或N型，所述焊球为金球栓或铜球栓或 锡球，所述金属层为铝或铜或硅铝合金，若干个所述LED裸芯片之间串联或 并联或串并联组合连接。
本发明的高导通电压倒装LED集成芯片的制造方法所采用的第一种技术 方案是包括以下步骤
(a)形成导热绝缘层II:采用低压气相法在所述硅衬底的正面沉积氮化 硅或二氧化硅或二者都沉积，形成厚度为1000 6000埃的氮化硅层或厚度 为1500 8000埃的二氧化硅层或先形成400 8000埃的二氧化硅层再形成 厚度为1000 6000埃的氮化硅层，或先形成1000~6000埃的氮化硅层再形成厚度为1500-8000埃的二氧化硅层，即形成所述导热绝缘层n;
(b) 形成金属层以溅射或蒸镀的方法沉积金属层，然后在光刻机上利
用金属光刻掩模版进行光刻，再用湿法或干法蚀刻工艺对金属层进行蚀刻，
蚀刻后剩余的金属层构成串联或并联或串并联组合连接的所述金属层；
(c) LED裸芯片封装对于每个所述LED裸芯片，植金球栓或铜球栓 或锡球于两个分离的所述金属层上，再通过超声键合或回流焊将若干个所述 LED裸芯片倒装在金球栓或铜球栓或锡球上。
进一步，在步骤(a)之前还包括以下步骤 (a0)形成N+扩散层在高温扩散炉管内对所述硅衬底的正面掺杂N 型杂质磷，或者用离子注入法将杂质磷离子或砷离子注入所述硅衬底中再在 高温下驱入，形成内阻为10 40Q/口的所述N+扩散层；
在步骤(b)与步骤(C)之间还包括以下步骤 (b')形成散热层先将所述硅衬底的背面用研磨的方法减薄，再用金 属溅射或蒸镀的方法沉积一层铝金属层或包含钛、镍、银材料的多层金属层 于所述硅衬底的背面，形成所述散热层。
本发明的高导通电压倒装LED集成芯片所采用的第二种技术方案是本 发明高导通电压倒装LED集成芯片包括若干个LED裸芯片和硅衬底，所述 LED裸芯片包括衬底和N型外延层、P型外延层，所述硅衬底的正面向内扩 散有一层N+扩散层，所述N+扩散层上生长有一层导热绝缘层I ，所述导热 绝缘层I上沉积有金属层，各所述LED裸芯片对应的所述P型外延层、所述 N型外延层分别通过焊球倒装焊接在两个分离的所述金属层上，若干个所述 LED裸芯片之间通过所述金属层相连接组成电路。
所述导热绝缘层I与所述金属层之间沉积有导热绝缘层II。 所述导热绝缘层II由氮化硅层或二氧化硅层或氮化硅层与二氧化硅层组 合构成。
所述硅衬底的背面还有由一层或多层金属构成的散热层，所述金属层的外表面为反光面，所述硅衬底为P型或N型，所述焊球为金球栓或铜球栓或
锡球，所述金属层为铝或铜或硅铝合金，若干个所述LED裸芯片之间串联或 并联或串并联组合连接。
本发明的高导通电压倒装LED集成芯片的制造方法所采用的第二种技术 方案是包括以下步骤
(a) 形成N+扩散层在高温扩散炉管内对所述硅衬底的正面掺杂N型 杂质磷或者用离子注入法将杂质磷离子或砷离子注入所述硅衬底中再在高 温下驱入，形成内阻为10 40Q/口的所述N+扩散层；
(b) 形成导热绝缘层I :将所述硅衬底在氧化炉管内采用湿氧法热氧化 生长出厚度为400 8000埃的氧化层，形成所述导热绝缘层I ;
(C)形成金属层以溅射或蒸镀的方法沉积金属层，然后在光刻机上利
用金属光刻掩模版进行光刻，再用湿法或干法蚀刻工艺对金属层进行蚀刻，
蚀刻后剩余的金属层构成串联或并联或串并联组合连接的所述金属层；
(d) LED裸芯片封装对于每个所述LED裸芯片，植金球栓或铜球栓
或锡球于两个分离的所述金属层上，再通过超声键合或回流焊将若干个所述
LED裸芯片倒装在金球栓或铜球栓或锡球上。
进一步，在步骤(b)与步骤(C)之间还包括以下步骤 (b')形成导热绝缘层II:采用低压气相法在所述导热绝缘层I上沉积 氮化硅或二氧化硅或二者都沉积，形成厚度为1000 6000埃的氮化硅层或厚 度为1500 8000埃的二氧化硅层或先形成400 8000埃的二氧化硅层再形成 厚度为1000 6000埃的氮化硅层，或先形成1000 6000埃的氮化硅层再形成 厚度为1500 8000埃的二氧化硅层，即形成所述导热绝缘层II;
在步骤(c)与步骤(d)之间还包括以下步骤 (c')先将所述硅衬底的背面用研磨的方法减薄，再用金属溅射或蒸镀 的方法沉积一层铝金属层或包含钛、镍、银材料的多层金属层于所述硅衬底 的背面，形成所述散热层。本发明的有益效果是由于本发明的高导通电压倒装LED集成芯片若干
个所述LED裸芯片之间通过所述金属层相连接组成电路，若干个所述LED 裸芯片之间可以串联或并联或串并联组合连接，多个所述LED裸芯片分布面 积广，发光效果更好，且制造成本比采用单颗面积较大的功率型LED芯片更 低；另外，本发明使用到集成电路的光刻、氧化、蚀刻等技术，所以所述金 属层的尺寸比现有在线路板上直接安装若干个LED的技术的金属层尺寸更 小，其占用面积较小，可实现小芯片集成，以达到降低成本的目的，故本发 明成本低、易于集成；
由于本发明的高导通电压倒装LED集成芯片的所述硅衬底上生成有导热 绝缘层(所述导热绝缘层I及所述导热绝缘层II )，所述导热绝缘层上沉积有 金属层，各所述LED裸芯片对应的所述P型外延层、所述N型外延层分别 通过焊球倒装焊接在两个分离的所述金属层上，若干个所述LED裸芯片之间 通过所述金属层相连接组成电路，每个所述LED裸芯片通过与其相接的两个 所述焊球将热量传到所述金属层，并通过所述导热绝缘层将热量传给所述硅 衬底及所述散热层，所述导热绝缘层由氮化硅层或二氧化硅层或氮化硅层与 二氧化硅层组合构成，其导热系数比一般导热胶高数10倍至100多倍，同时 所述导热绝缘层的厚度薄，因此导热性好，所述金属层及所述散热层的面积 较大，热源较分散，散热效果好，使用寿命长，故本发明的高导通电压倒装 LED集成芯片导热性好、散热效果好、使用寿命长；
由于本发明的高导通电压倒装LED集成芯片所述硅衬底和所述金属层之 间有导热绝缘层，所述导热绝缘层在保证导热性良好的同时，提供了满足需 要的绝缘性能，经试验，当将数个串联的集成芯片再串联后的两极直接接于 220V或110V的交流电源应用时，本发明能够满足耐高压要求不漏电，故本 发明的高导通电压倒装LED集成芯片耐高压性能好，为LED集成芯片直接 接于市电应用提供了广阔的前景；
由于本发明的高导通电压倒装LED集成芯片所述金属层下为导热绝缘层，所述导热绝缘层上各所述LED裸芯片对应的所述金属层的极性不一定相 同，因此各个所述LED裸芯片相互间可以产生串联或并联或串并联组合连接 的多种电路连接方式，避免了现有的采用在一块金属衬底上各个LED裸芯片 只能并联连接无法实现串联及串并联组合连接的弊端，故本发明的高导通电 压倒装LED集成芯片可实现多种连接方式；
由于本发明的高导通电压倒装LED集成芯片所述金属层的外表面为反光 面，所述LED裸芯片的PN结在底面发出的光线遇到所述金属层会发生反射， 反射的光线又从正面射出，这样从所述LED裸芯片的PN结的底面发出的光 得到了有效利用，减少了底面光的浪费，提高了发光效率，故本发明的高导 通电压倒装LED集成芯片发光效率高、正面出光强度高；
同理，采用本发明的制造方法制造的高导通电压倒装LED集成芯片具有 上述优点，且该方法工艺简便，产品质量好。
图1是本发明实施例一高导通电压倒装LED集成芯片的断面结构示意
图2是本发明实施例一高导通电压倒装LED集成芯片的制造方法中步骤 (a)完成后的断面结构示意图3、图4是本发明实施例一高导通电压倒装LED集成芯片的制造方法 中步骤(b)过程的断面结构示意图5是本发明实施例一高导通电压倒装LED集成芯片的制造方法中步骤 (b')完成后的断面结构示意图6是本发明实施例二高导通电压倒装LED集成芯片的断面结构示意
图7是本发明实施例二高导通电压倒装LED集成芯片的制造方法中步骤 (a)完成后的断面结构示意图；图8是本发明实施例二高导通电压倒装LED集成芯片的制造方法中步骤 (b)完成后的断面结构示意图
图9是本发明实施例二高导通电压倒装LED集成芯片的制造方法中步骤 (b')完成后的断面结构示意图
图10、图11是本发明实施例二高导通电压倒装LED集成芯片的制造方 法中步骤(c)过程的断面结构示意图
图12是本发明实施例二高导通电压倒装LED集成芯片的制造方法中步 骤(c')完成后的断面结构示意图。
具体实施例方式
实施例一
如图1所示，本实施例的高导通电压倒装LED集成芯片包括若干个LED 裸芯片1和硅衬底2，所述LED裸芯片1包括蓝宝石(A1203)衬底10和氮 化镓(GaN) N型外延层11、 P型外延层12，当然，所述衬底10也可以为碳 化硅(SiC)等其他材料的衬底，所述硅衬底2为P型硅衬底，所述硅衬底2 上沉积有导热绝缘层I15，所述导热绝缘层I15由氮化硅层构成，氮化硅的导 热系数很高，其导热系数比一般导热胶高100多倍，同时所述导热绝缘层I15 的厚度薄，因此导热性好，能够起到良好的导热及散热作用，同时氮化硅的 绝缘性好，使得本发明的集成芯片的耐高压性好，所述导热绝缘层I15上沉 积有金属层6，所述金属层6的外表面为反光面，所述金属层6为铝，当然 也可以采用铜或硅铝合金，所述金属层6既是电极、导电体，又是LED的散 热片，还是底面光线的反光体，所述硅衬底2的背面还有由包含钛、镍、银 材料构成的散热层7，当然所述散热层7也可以由一层金属铝构成，各所述 LED裸芯片1对应的所述P型外延层12、所述N型外延层11分别通过焊球 80、 81倒装焊接在两个分离的所述金属层6上，所述焊球80、 81为金球栓， 当然也可以为铜球栓或锡球，若干个所述LED裸芯片1之间通过所述金属层6相连接组成全串联的电路。
当然，所述硅衬底2也可以为N型硅衬底，所述导热绝缘层I15也可以 由沉积的二氧化硅层构成，其导热系数比一般导热胶高数10倍，或者由氮化 硅层与二氧化硅层组合构成，若干个所述LED裸芯片1之间也可以通过所述 金属层6相连接组成并联或串并联组合连接的电路。
另外，所述硅衬底2的正面也可以向内扩散有一层N+扩散层3。 每个所述LED裸芯片1通过与其相接的两个所述焊球80、 81将热量传 到所述金属层6，并通过所述导热绝缘层II5将热量传给所述硅#底2及所述 散热层7，所述金属层6及所述散热层7的面积较大，热源较分散，散热效 果好，使用寿命长；所述导热绝缘层I15在保证导热性良好的同时，提供了 满足需要的绝缘性能，经试验，当将数个串联的集成芯片再串联后的两极直 接接于220V或110V的交流电源应用时，本发明的高导通电压倒装LED集 成芯片能够满足耐高压要求不漏电，为LED集成芯片直接接于市电应用提供 了广阔的前景。
如图1 图5所示，本实施例的高导通电压倒装LED集成芯片的制造方 法包括以下步骤
(a)形成导热绝缘层II:采用低压气相法在所述硅衬底2的正面沉积 厚度为3500埃的氮化硅层，即形成所述导热绝缘层I15，所述氮化硅层的厚 度范围可控制在1000 6000埃，所述氮化硅层的厚度随耐压要求的提高而增 加，厚度一般是按照每100V耐压需要1000埃的所述氮化硅层进行控制，此 步骤最后形成的断面图如图2所示；当然，所述导热绝缘层I15也可以通过 沉积二氧化硅形成，二氧化硅层的厚度范围可控制在1500 8000埃，所述二 氧化硅层的厚度随耐压要求的提高而增加，厚度一般是按照每100V耐压需 要1500埃的所述二氧化硅层进行控制；同理，所述导热绝缘层II5也可以由 氮化硅层与二氧化硅层组合构，其厚度范围可按照上述规律进行控制成，比 如先沉积形成400 8000埃的二氧化硅层再沉积形成厚度为1000 6000埃的氮化硅层，或者先形成1000 6000埃的氮化硅层再形成厚度为1500 8000埃 的二氧化硅层；
(b) 形成金属层以溅射或蒸镀的方法沉积厚度为12000埃的金属层， 如图3所示，所述金属层的厚度范围可控制在5000 40000埃，然后在光刻 机上利用金属光刻掩模版通过光刻胶9进行光刻，再用半导体工艺常用的干 法蚀刻工艺对金属层进行蚀刻，当然，也可以采用湿法蚀刻对金属层进行蚀 刻，蚀刻后剩余的金属层与倒装后的LED构成串联或并联或串并联组合连接 电路的所述金属层6，如图4所示；
(b')形成散热层先将所述硅衬底2的背面用研磨的方法减薄，将所 述硅衬底2的厚度由400 650微米减薄至200 250微米，以提高散热能力， 再用金属溅射或蒸镀的方法沉积一层铝金属层或包含钛、镍、银材料的多层 金属层于所述硅衬底2的背面，形成所述散热层7，此步骤最后形成的断面 图如图5所示；
(c) LED裸芯片封装对于每个所述LED裸芯片1，植金球栓于两个 分离的所述金属层6上，再通过超声键合将若干个所述LED裸芯片1倒装在 金球栓上，当然金球栓也可以采用铜球栓或锡球代替，当采用锡球时，需通 过回流焊将若干个所述LED裸芯片1倒装在锡球上，此步骤最后形成的断面 图如图1所示。
如果所述硅衬底2的正面向内扩散有一层N+扩散层3，则其制造方法还 需在步骤(a)之前进行以下步骤
(a0)形成N+扩散层在高温扩散炉管内在90(TC 100(rC下对所述硅 衬底2的正面掺杂N型杂质磷，形成内阻为10 40Q/口的所述N+扩散层3， 当然，也可以用离子注入法将杂质磷离子或砷离子注入所述硅衬底2中，再 在高温下驱入所述硅衬底2，此步骤最后形成的断面图参见图7。
实施例二
如图6所示，本实施例的高导通电压倒装LED集成芯片包括若干个LED
14裸芯片1和硅衬底2，所述LED裸芯片1包括蓝宝石(A1203)衬底10和氮 化镓(GaN) N型外延层11、 P型外延层12，当然，所述衬底IO也可以为碳 化硅(SiC)等其他材料的衬底，所述硅衬底2为P型硅衬底，所述硅衬底2 的正面向内扩散有一层N+扩散层3，所述N+扩散层3上生长有一层导热绝 缘层I 4，所述导热绝缘层I 4上生成有导热绝缘层115，所述导热绝缘层I 4 由二氧化硅构成，所述导热绝缘层I15由氮化硅构成，二氧化硅及氮化硅的 导热系数较高，其导热系数比一般导热胶高数10倍至100多倍，同时所述导 热绝缘层I4及所述导热绝缘层II5的厚度薄，因此导热性好，能够起到良好 的导热及散热作用，同时二氧化硅及氮化硅的绝缘性好，使得本发明的集成 芯片的耐高压性好，所述导热绝缘层II5上沉积有金属层6，所述金属层6的 外表面为反光面，所述金属层6为铝，当然也可以采用铜或硅铝合金，所述 金属层6既是电极、导电体，又是LED的散热片，还是底面光线的反光体， 所述硅衬底2的背面还有由包含钛、镍、银材料构成的散热层7，当然所述 散热层7也可以由一层金属铝构成，各所述LED裸芯片1对应的所述P型外 延层12、所述N型外延层11分别通过焊球80、 81倒装焊接在两个分离的所 述金属层6上，所述焊球80、 81为金球栓，当然也可以为铜球栓或锡球，若 干个所述LED裸芯片1之间通过所述金属层6相连接组成全串联的电路。
当然，所述硅衬底2也可以为N型硅衬底，所述导热绝缘层I15也可以 由沉积的二氧化硅层或者由氮化硅层与二氧化硅层组合构成，若干个所述 LED裸芯片1之间也可以通过所述金属层6相连接组成并联或串并联组合连 接的电路。
另外，所述导热绝缘层I15甚至可以省略，而只有一个导热绝缘层，即 所述导热绝缘层I 4。
每个所述LED裸芯片1通过与其相接的两个所述焊球80、 81将热量传 到所述金属层6，并依次通过所述导热绝缘层I15、所述导热绝缘层I4、所 述N+扩散层3将热量传给所述硅衬底2及所述散热层7，所述金属层6及所述散热层7的面积较大，热源较分散，散热效果好，使用寿命长；所述导热 绝缘层H5及所述导热绝缘层I 4在保证导热性良好的同时，提供了满足需要 的绝缘性能，经试验，当将数个串联的集成芯片再串联后的两极直接接于
220V或110V的交流电源应用时，本发明的高导通电压倒装LED集成芯片能 够满足耐高压要求不漏电，为LED集成芯片直接接于市电应用提供了广阔的 前景。
如图6 图12所示，本实施例的高导通电压倒装LED集成芯片的制造方 法包括以下步骤
(a) 形成N+扩散层在高温扩散炉管内在900"C 100(TC下对所述硅 衬底2的正面掺杂N型杂质磷，形成内阻为10 40 Q /□的所述N+扩散层3， 当然，也可以用离子注入法将杂质磷离子或砷离子注入所述硅衬底2中，再 在高温下驱入所述硅衬底2，此步骤最后形成的断面图如图7所示；
(b) 形成导热绝缘层I :将所述硅衬底2的正面在氧化炉管内在900 'C 110(TC下采用湿氧法热氧化生长出厚度为6000埃的氧化层，所述氧化层 的厚度范围可控制在400 8000埃，形成所述导热绝缘层I4，所述氧化层的 厚度随耐压要求的提高而增加，厚度一般是按照每100V耐压需要1500埃的 所述氧化层进行控制，此步骤最后形成的断面图如图8所示；
(b')形成导热绝缘层II:采用低压气相法在所述硅衬底2的正面沉积 厚度为1500埃的氮化硅层，即形成所述导热绝缘层I15，所述氮化硅层的厚 度范围可控制在1000 6000埃，所述氮化硅层的厚度随耐压要求的提高而增 加，厚度一般是按照每IOOV耐压需要IOOO埃的所述氮化硅层进行控制，此 步骤最后形成的断面图如图9所示；当然，所述导热绝缘层I15也可以通过 沉积二氧化硅形成，二氧化硅层的厚度范围可控制在1500 8000埃，所述二 氧化硅层的厚度随耐压要求的提高而增加，厚度一般是按照每100V耐压需 要1500埃的所述二氧化硅层进行控制；同理，所述导热绝缘层II5也可以由 氮化硅层与二氧化硅层组合构成，其厚度范围可按照上述规律进行控制，比如先形成400 8000埃的二氧化硅层再形成厚度为1000 6000埃的氮化硅 层，或者先形成1000 6000埃的氮化硅层再形成厚度为1500 8000埃的二氧 化硅层；
(c) 形成金属层以溅射或蒸镀的方法沉积厚度为12000埃的金属层， 如图10所示，所述金属层的厚度范围可控制在5000 40000埃，然后在光刻 机上利用金属光刻掩模版通过光刻胶9进行光刻，再用半导体工艺常用的干 法蚀刻工艺对金属层进行蚀刻，当然，也可以采用湿法蚀刻对金属层进行蚀 刻，蚀刻后剩余的金属层构成与倒装后的LED串联或并联或串并联组合连接 电路的所述金属层6，如图ll所示；
(c')形成散热层先将所述硅衬底2的背面用研磨的方法减薄，将所 述硅衬底2的厚度由400 650微米减薄至200 250微米，以提高散热能力， 再用金属溅射或蒸镀的方法沉积一层铝金属层或包含钛、镍、银材料的多层 金属层于所述硅衬底2的背面，形成所述散热层7，此步骤最后形成的断面 图如图12所示；
(d) LED裸芯片封装对于每个所述LED裸芯片1，植金球栓于两个 分离的所述金属层6上，再通过超声键合将若干个所述LED裸芯片1倒装在 金球栓上，当然金球栓也可以采用铜球栓或锡球代替，当采用锡球时，需通 过回流悍将若干个所述LED裸芯片1倒装在锡球上，此步骤最后形成的断面 图如图6所示。
本发明的高导通电压倒装LED集成芯片将若干个所述LED裸芯片1集 成在一个所述硅衬底2上，散热效果好、使用寿命长，提高了发光效率，成 本低，易于实现多芯片集成，耐高压性能好，尤其能耐220V或110V的交流 市电电压，为LED集成芯片的应用提供了广阔的前景；同理，采用本发明的 制造方法制造的高导通电压倒装LED集成芯片具有上述优点，且该方法工艺 简便，产品质量好。
本发明可广泛应用于LED集成芯片领域。
权利要求
1、一种高导通电压倒装LED集成芯片，包括若干个LED裸芯片(1)和硅衬底(2)，所述LED裸芯片(1)包括衬底(10)和N型外延层(11)、P型外延层(12)，其特征在于所述硅衬底(2)的正面沉积有导热绝缘层II(5)，所述导热绝缘层II(5)上沉积有金属层(6)，各所述LED裸芯片(1)对应的所述P型外延层(12)、所述N型外延层(11)分别通过焊球(80、81)倒装焊接在两个分离的所述金属层(6)上，若干个所述LED裸芯片(1)之间通过所述金属层(6)相连接组成电路。
2、 根据权利要求1所述的高导通电压倒装LED集成芯片，其特征在于所 述硅衬底(2)的正面向内扩散有一层N+扩散层(3)。
3、 一种高导通电压倒装LED集成芯片，包括若干个LED裸芯片(1)和硅 衬底(2)，所述LED裸芯片(1)包括衬底(10)和N型外延层(11)、 P 型外延层(12)，其特征在于所述硅衬底(2)的正面向内扩散有一层 N+扩散层(3)，所述N+扩散层(3)上生长有一层导热绝缘层I (4)， 所述导热绝缘层I (4)上沉积有金属层(6)，各所述LED裸芯片(1) 对应的所述P型外延层(12)、所述N型外延层(11)分别通过焊球(80、 81)倒装焊接在两个分离的所述金属层(6)上，若干个所述LED裸芯片(1)之间通过所述金属层(6)相连接组成电路。
4、 根据权利要求3所述的高导通电压倒装LED集成芯片，其特征在于所 述导热绝缘层I (4)与所述金属层(6)之间沉积有导热绝缘层II (5)。
5、 根据权利要求1或2或4所述的高导通电压倒装LED集成芯片，其特征 在于所述导热绝缘层II (5)由氮化硅层或二氧化硅层或氮化硅层与二 氧化硅层组合构成。
6、 根据权利要求1或2或3或4所述的高导通电压倒装LED集成芯片，其 特征在于所述硅衬底(2)的背面还有由一层或多层金属构成的散热层(7)，所述金属层(6)的外表面为反光面，所述硅衬底(2)为P型或N型，所述焊球(80、 81)为金球栓或铜球栓或锡球，所述金属层(6)为 铝或铜或硅铝合金，若干个所述LED裸芯片(1)之间串联或并联或串并 联组合连接。
7、 一种用于制造权利要求1所述的高导通电压倒装LED集成芯片的方法， 其特征在于包括以下步骤(a) 形成导热绝缘层Ih采用低压气相法在所述硅衬底(2)的正面沉 积氮化硅或二氧化硅或二者都沉积，形成厚度为1000 6000埃的 氮化硅层或厚度为1500 8000埃的二氧化硅层或先形成400 8000埃的二氧化硅层再形成厚度为1000 6000埃的氮化硅层，或 先形成1000 6000埃的氮化硅层再形成厚度为1500 8000埃的二氧 化硅层，即形成所述导热绝缘层II (5);(b) 形成金属层以溅射或蒸镀的方法沉积金属层，然后在光刻机上利用金属光刻掩模版进行光刻，再用湿法或干法蚀刻工艺对金属层进行蚀刻，蚀刻后剩余的金属层构成所述金属层(6);(c) LED裸芯片封装对于每个所述LED裸芯片(1)，植金球栓或铜 球栓或锡球于两个分离的所述金属层(6)上，再通过超声键合或 回流焊将若干个所述LED裸芯片(1)倒装在金球栓或铜球栓或锡 球上。
8、 根据权利要求7所述的高导通电压倒装LED集成芯片的制造方法，其特 征在于所述硅衬底(2)的正面向内扩散有一层N+扩散层(3)，所述硅 衬底(2)的背面还有由一层或多层金属构成的散热层(7)，在步骤(a)之前还包括以下步骤 (a0)形成N+扩散层在高温扩散炉管内对所述硅衬底(2)的正面掺杂 N型杂质磷，或者用离子注入法将杂质磷离子或砷离子注入所述硅 衬底(2)中再在高温下驱入，形成内阻为10 40Q/□的所述N+ 扩散层(3);在步骤(b)与步骤(C)之间还包括以下步骤 (b')形成散热层先将所述硅衬底(2)的背面用研磨的方法减薄，再 用金属溅射或蒸镀的方法沉积一层铝金属层或包含钛、镍、银材料 的多层金属层于所述硅衬底(2)的背面，形成所述散热层(7)。
9、 一种用于制造权利要求3所述的高导通电压倒装LED集成芯片的方法，其特征在于包括以下步骤(a) 形成N+扩散层在高温扩散炉管内对所述硅衬底(2)的正面掺杂 N型杂质磷，或者用离子注入法将杂质磷离子或砷离子注入所述硅 衬底(2)中再在高温下驱入，形成内阻为10 40Q/口的所述N十扩散层(3);(b) 形成导热绝缘层I :将所述硅衬底(2)在氧化炉管内采用湿氧法 热氧化生长出厚度为400 8000埃的氧化层，形成所述导热绝缘层 I (4);(C)形成金属层以溅射或蒸镀的方法沉积金属层，然后在光刻机上利 用金属光刻掩模版进行光刻，再用湿法或干法蚀刻工艺对金属层进 行蚀刻，蚀刻后剩余的金属层构成所述金属层(6);(d) LED裸芯片封装对于每个所述LED裸芯片(1)，植金球栓或铜 球栓或锡球于两个分离的所述金属层(6)上，再通过超声键合或 回流焊将若干个所述LED裸芯片(1 )倒装在金球栓或铜球栓或锡 球上。
10、 根据权利要求9所述的高导通电压倒装LED集成芯片的制造方法，其特 征在于所述导热绝缘层I (4)与所述金属层(6)之间沉积有导热绝 缘层II (5)，所述硅衬底(2)的背面还有由一层或多层金属构成的散热 层(7)，在步骤(b)与步骤(c)之间还包括以下步骤.-(b')形成导热绝缘层II:采用低压气相法在所述导热绝缘层I (4)上沉积氮化硅或二氧化硅或二者都沉积，形成厚度为1000 6000埃 的氮化硅层或厚度为1500 8000埃的二氧化硅层或先形成400 8000埃的二氧化硅层再形成厚度为1000 6000埃的氮化硅层，或 先形成1000 6000埃的氮化硅层再形成厚度为1500 8000埃的二氧 化硅层，即形成所述导热绝缘层II (5); 在步骤(c)与步骤(d)之间还包括以下步骤-(c')先将所述硅衬底(2)的背面用研磨的方法减薄，再用金属溅射或 蒸镀的方法沉积一层铝金属层或包含钛、镍、银材料的多层金属层 于所述硅衬底(2)的背面，形成所述散热层(7)。
全文摘要
本发明公开了一种成本低、易于集成、散热效果好、耐高压性能好的高导通电压倒装LED集成芯片及制造方法。该集成芯片包括若干个LED裸芯片(1)和硅衬底(2)，LED裸芯片(1)包括衬底(10)和N型外延层(11)、P型外延层(12)，硅衬底(2)上生成有至少一层导热绝缘层，导热绝缘层上沉积有金属层(6)，各LED裸芯片(1)对应的P型外延层(12)、N型外延层(11)分别通过焊球(80、81)倒装焊接在两个分离的金属层(6)上，若干个LED裸芯片(1)之间通过金属层(6)相连接组成电路。该制造方法包括形成导热绝缘层、金属层及LED裸芯片封装的步骤。本发明可广泛应用于LED集成芯片领域。
文档编号H01L21/02GK101308838SQ20081002867
公开日2008年11月19日 申请日期2008年6月6日 优先权日2008年6月6日
发明者吴纬国 申请人:广州南科集成电子有限公司