制作倒装集成led芯片级光源模组的方法
【专利摘要】本发明提供了一种制作倒装集成LED芯片级光源模组的方法。该方法包括：步骤A，在衬底上生长GaN材料，形成GaN外延结构；步骤B，对GaN外延结构进行深刻蚀工艺，形成多个独立的小LED材料结构；步骤C，对多个独立的小LED材料结构进行倒装LED芯片制备工艺，制备多个LED芯片的，与衬底接触的P电极和N电极；步骤D，对多个倒装LED芯片的P电极和N电极进行串并连工艺，形成倒装LED集成芯片；以及步骤E：对衬底抛光，喷涂荧光粉，切割成一颗颗倒装集成芯片，即倒装集成LED芯片级光源模组。采用本发明方法制备的倒装集成LED芯片级光源具有散热好、可大电流驱动、光效高等优点。
【专利说明】制作倒装集成LED芯片级光源模组的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光电器件封装领域，尤其涉及一种制作倒装集成LED芯片级光源模组的方法。
【背景技术】
[0002]LED(发光二极管)是一种能将电信号转换成光信号的结型电致发光半导体器件。用LED作为新光源的固态照明灯，将有机会逐渐取代传统的照明灯而进入寻常百姓家。一般3W和5W的LED球泡灯可以取代传统60W和100W的白帜灯。3W以上的LED光源是LED照明产品中的核心。进一步提高LED光源的光效可以进一步节电、降低成本，是LED产业追求的不懈目标。
[0003]通常采用多颗中大功率LED正装芯片通过COB (chip on board)封装工艺制备LED光源。如图1所示，多颗正装LED芯片固晶在铝基板上，通过金线串并起来，对COB基板涂敷荧光粉和灌封硅胶形成LED光源。由于在芯片发光层和铝基板之间有固晶胶和蓝宝石衬底，因此散热性能不佳，在大电流下驱动时LED芯片的Droop效应严重，光效下降明显。这种LED光源的光效通常在1001m/W左右。
【发明内容】
[0004](一 )要解决的技术问题
[0005]鉴于上述技术问题，本发明提供了一种制作倒装集成LED芯片级光源模组的方法。
[0006]( 二 )技术方案
[0007]根据本发明的一个方面，提供了一种制作倒装集成LED芯片级光源模组的方法。该方法包括:步骤A,在衬底上生长GaN材料,形成GaN外延结构,该GaN外延结构自下而上依次包括:低温GaN缓冲层、不掺杂GaN层、N-GaN层、多量子阱发光层、P-GaN层；步骤B，对GaN外延结构进行深刻蚀工艺，形成多个独立的小LED材料结构；步骤C，对多个独立的小LED材料结构进行倒装LED芯片制备工艺，制备多个LED芯片的，与衬底接触的P电极和N电极；步骤D，对多个倒装LED芯片的P电极和N电极进行串并连工艺，形成倒装LED集成芯片；以及步骤E:对衬底抛光，喷涂荧光粉，切割成一颗颗倒装集成芯片，即倒装集成LED芯片级光源模组。
[0008](三)有益效果
[0009]从上述技术方案可以看出，本发明制作倒装集成LED芯片级光源模组的方法具有以下有益效果:
[0010](I)由于倒装LED芯片的P、N电极直接与基板接触，而且发光区离基板近，因此，采用本实施例方法制备的倒装集成LED芯片级光源具有散热好、可大电流驱动、光效高等优点；
[0011](2)由于倒装集成LED光源是在光源最上层通过金属蒸镀和光刻实现倒装小芯片间的串并连，而COB封装方式是采用正装LED芯片通过金线实现芯片间的串并连，因此倒装集成LED光源无需打金线，电极连接更可靠；
[0012](3)由于倒装集成LED光源是直接通过LED芯片制备工艺制作成芯片级光源，因此免去了封装步骤，使光源体积缩小，可大大节约成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为现有技术采用正装芯片COB封装方式的LED光源的俯视图；
[0014]图2为根据本发明实施例制作倒装集成LED芯片级光源模组方法的流程图；
[0015]图3A为依照图2所示方法制备的倒装集成LED芯片级光源模组的俯视图；
[0016]图3B为依照图2所示方法制备的倒装集成LED芯片级光源模组的剖面示意图。
[0017]【本发明主要元件符号说明】
[0018]
【权利要求】
1.一种制作倒装集成LED芯片级光源模组的方法，其特征在于，包括: 步骤A，在衬底上生长GaN材料，形成GaN外延结构； 步骤B，对所述GaN外延结构进行深刻蚀工艺，形成多个独立的小LED材料结构； 步骤C，对所述多个独立的小LED材料结构进行倒装LED芯片制备工艺，制备多个LED芯片的，与所述衬底接触的P电极和N电极； 步骤D，对多个倒装LED芯片的P电极和N电极进行串并连工艺，形成倒装LED集成芯片；以及 步骤E:对衬底抛光，喷涂荧光粉，切割成一颗颗倒装集成芯片，即倒装集成LED芯片级光源模组。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述GaN外延结构自下而上依次包括:低温GaN缓冲层、不掺杂GaN层、N-GaN层、多量子阱发光层、P-GaN层，所述步骤C包括: 子步骤Cl，对多个独立的小LED材料结构进行台面刻蚀，刻蚀掉一侧的P-GaN层和多量子阱发光层，形成台面； 子步骤C2，在多个独立的小LED材料结构上所述台面位置之外的位置形成P电极； 子步骤C3，在所述台面上形成N电极；以及 子步骤C4，淀积第一绝缘层，对第一绝缘层腐蚀露出P电极和N电极，多个独立的小LED材料结构其余部分被第一绝缘层所保护。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤Cl中，所述台面的刻蚀深度1200nm ~1500nmo
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤C2包括: 采用电子束蒸发法蒸镀Ni/Ag/Pt/Au薄膜； 选用负型光刻胶光刻，在未经台面刻蚀的多个独立的小LED材料结构上形成P电极。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤C2包括: 采用电子束蒸发法蒸镀金属Cr/Pt/Au薄膜； 选用负型光刻胶光刻，在台面上形成N电极。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤D包括: 子步骤Dl，在多个倒装LED芯片上制备第二绝缘层，经过光刻和刻蚀工艺步骤，露出一部分P电极和N电极； 子步骤D2，在绝缘层10上光刻形成电极串并连图形； 子步骤D3，淀积第三绝缘层，光刻腐蚀第三绝缘层，露出倒装集成芯片的所有电极，其余部分被第三绝缘层所保护。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述子步骤D2包括: 采用电子束蒸发法蒸镀金属Cr/Pt/Au薄膜； 对预设位置的金属Cr/Pt/Au薄膜剥离后，形成倒装集成芯片的电极图形，该电极图形包括倒装集成芯片并联P电极、倒装集成芯片PN串联电极和倒装集成芯片并联N电极。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二绝缘层的材料为光敏型聚酰亚胺或SiO2凝胶。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤B包括: 子步骤BI，在所述GaN外延结构上淀积SiO2薄膜，作为ICP深刻蚀的掩模；子步骤B2，在所述SiO2薄膜上涂敷光刻胶，光刻腐蚀SiO2,露出ICP深刻蚀的跑道位置，形成SiO2掩模；以及 子步骤B3，利用所述SiO2掩模对所述GaN外延结构进行ICP深刻蚀，刻蚀掉跑道位置的GaN外延材料，露出衬底，从而将所述GaN外延结构分割成多个独立的小LED材料结构。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述衬底的材料为:蓝宝石、SiC、Si 或 GaN。·
【文档编号】H01L33/62GK103579478SQ201310553600
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年11月8日 优先权日:2013年11月8日
【发明者】李璟, 王国宏, 王军喜, 李晋闽 申请人:中国科学院半导体研究所