倒装LED结构及其制造方法与流程

本发明涉及半导体照明领域，具体地说，涉及一种倒装led结构及其制造方法。

背景技术：

csp(chipscalepackage)芯片级封装是新一代的芯片封装技术，其技术性能又有了新的提升。csp封装可以让芯片面积与封装面积之比超过1:1.14，凡是符合这一标准的封装都可以称之为csp。

其因单元面积光通量最大化(高光密度)以及芯片与封装bom成本最大比(低封装成本)使csp有望在im/$上打开颠覆性的突破口，被认为是“终极”封装形式。csp在降低成本上具有潜在优势，除此之外，在其他环节上也具有明显优势，如在灯具设计上，由于csp封装尺寸大大减小，灯珠能耐更高温度且稳定性大幅度提高，可使灯具设计更加灵活，结构也会更加紧凑简洁。

在性能上由于csp的小发光面、高光密特性，易于光学指向性控制；利用倒装芯片的电极设计，使其电流分配更加均衡，适合更大电流驱动；droop效应的减缓，以及光吸收减少，使csp具有进一步提升光效应空间。

目前市场上大量应用的白光led主要是通过蓝光led激发黄色荧光粉来实现的，行业内蓝光led芯片技术路线包含正装结构、垂直结构和倒装结构三个技术方向。倒装芯片相对其他封装方式，由于其直接通过大面积金属电极导电和散热，散热效果很好，完全实现了无线互联，使得工作可靠性显著提高。和传统的正装led封装工艺流程相比，倒装led封装主要的不同在于用回流焊焊接锡膏或者共晶的方式代替焊接金。倒装led相对于传统led封装在光色电热特性方面都有较好表现。现有的csp倒装led的p/n两个焊盘在芯片下表面，为了确保封装时回流焊良率，两电极间的间距较大，面积也较大。这种倒装led芯片适合做csp，封装体结构紧凑，散热性能较好，封装成本低，同时这种led芯片结构的n焊盘与p电极是相互交叠的。但是，倒装led的n焊盘与p电极的这种交叠降低了led芯片的可靠性；如果n焊盘缩小面积可以避免与p电极交叠，但会降低封装时的回流焊良率。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种倒装led结构，其特征在于，包括：倒装led芯片和封装黄胶，其中，

所述倒装led芯片从上到下依次包括蓝宝石衬底、n型gan层、多量子阱层、p型gan层和绝缘保护层，所述倒装led芯片设有第一上表面、第一下表面和侧面，所述第一上表面为蓝宝石衬底远离n型gan层的面，所述第一下表面为倒装led芯片中与所述第一上表面相反的面，还包括第一n电极和第一p电极，所述第一p电极位于p型gan层远离所述蓝宝石衬底一侧表面，所述第一n电极位于n型gan层远离所述蓝宝石衬底一侧表面；

所述封装黄胶包裹在所述倒装led芯片的第一上表面和侧面，所述封装黄胶设有第二上表面和第二下表面，所述第二上表面为紧靠所述第一上表面的那一面，所述第二下表面为与所述第二上表面相反的面；

还包括第二n电极和第二p电极，其中，

所述第二p电极覆盖所述倒装led芯片第一下表面，与所述第一p电极电连接；

所述第二n电极与所述第一n电极电连接，所述第二n电极覆盖所述倒装led芯片第一下表面，并且延伸到所述封装黄胶第二下表面；

所述第二n电极与所述第二p电极相互不交叠。

优选地，所述第二p电极延伸到所述封装黄胶第二下表面。

优选地，所述第二n电极与所述第二p电极相对面之间距离大于50微米。

优选地，所述第二p电极覆盖所述倒装led芯片第一下表面面积小于所述倒装led芯片第一下表面面积一半。

优选地，所述第二n电极覆盖所述倒装led芯片第一下表面面积小于所述倒装led芯片第一下表面面积一半。

一种倒装led制造方法，其特征在于，包括步骤：

通过光刻和刻蚀处理第一蓝宝石基晶圆远离蓝宝石衬底一侧，形成凸台，暴露出n型gan层；

在p型gan层远离蓝宝石衬底一侧表面设置第一p电极，在n型gan层远离蓝宝石衬底一侧表面设置第一n电极；

在所述第一p电极和所述第一n电极上方设置绝缘保护层，并在所述绝缘保护层上开设窗口部分暴露所述第一p电极和所述第一n电极，得到第二蓝宝石基晶圆；

对所述第二蓝宝石基晶圆进行减薄、划裂和扩膜，得到第一led芯片阵列；

对所述第一led芯片阵列进行测试、分选和倒模，将所述第一led芯片阵列中光电参数一致的led芯片按照预定的间距排列在第一临时基板上，得到第二led芯片阵列，其中远离蓝宝石衬底一侧朝向第一临时基板；

在所述第一临时基板上涂敷封装黄胶，覆盖所述第二led芯片阵列，并加热固化所述封装黄胶；

通过键合与解键合将所述第一临时基板上的所述封装黄胶和所述第二led芯片阵列转移到第二临时基板上，使蓝宝石衬底一侧朝向所述第二临时基板；

通过掩膜蒸镀同时形成第二p电极和第二n电极；所述第二p电极覆盖所述第一p电极和所述绝缘保护层，所述第二p电极与所述第一p电极电连接；所述第二n电极覆盖所述第一n电极和所述绝缘保护层，并且延伸到所述封装黄胶表面，所述第二n电极与所述第一n电极电连接，得到第三led芯片阵列；

剥离掉第二临时基板，沿相邻led芯片之间的封装黄胶中线切割所述第三led芯片阵列，形成倒装led。

优选地，所述第二p电极延伸到所述封装黄胶表面。

优选地，所述第二n电极与所述第二p电极相互不交叠，并且相对面之间距离大于50微米。

优选地，所述第二p电极覆盖所述第一p电极和所述绝缘保护层的面积小于所述第一p电极、所述第一n电极和所述绝缘保护层总面积的一半。

优选地，所述第二n电极覆盖所述第一n电极和所述绝缘保护层的面积小于所述第一p电极、所述第一n电极和所述绝缘保护层总面积的一半。

与现有技术相比，本发明提供的倒装led结构及其制造方法，达到如下有益效果：

第一、第二n电极延伸到封装黄胶表面，或者第二n电极和第二p电极同时延伸到封装黄胶表面，有利于增大第二n电极和第二p电极的面积，保证回流焊的工艺要求。

第二、第二n电极和第二p电极各部分不存在相互交叠，有利于提高器件的可靠性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例1中倒装led结构示意图；

图2为本发明实施例3中倒装led制作方法的流程图；

图3为本发明实施例3中倒装led制作方法的第一蓝宝石晶圆刻蚀后结构示意图；

图4为本发明实施例3中倒装led制作方法的第二蓝宝石晶圆结构示意图；

图5为本发明实施例3中倒装led制作方法的第二led芯片阵列结构示意图；

图6为本发明实施例3中倒装led制作方法的第三led芯片阵列结构示意图；

图7为本发明实施例3中倒装led制作方法的倒装led结构图；

1是封装黄胶、2是蓝宝石衬底、3是n型gan层、4是多量子阱层、5是p型gan层、6是第一p电极、7是绝缘保护层、8是第一n电极、9是第二p电极、10是第二n电极、11是第一上表面、12是第一下表面、13是侧面、14是第二上表面、15是第二下表面、16是凸台、17是窗口、18是第二led芯片阵列、19是第一临时基板、20是第二临时基板、21是第三led芯片阵列、22是倒装led芯片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。应注意到，所描述的实施例实际上仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，且实际上仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

实施例1：

参见图1所示为本申请所述倒装led结构的具体实施例，该结构包括倒装led芯片和封装黄胶1，其中，所述倒装led芯片从上到下依次包括蓝宝石衬底2、n型gan层3、多量子阱层4、p型gan层5和绝缘保护层7，所述倒装led芯片设有第一上表面11、第一下表面12和侧面13，所述第一上表面11为蓝宝石衬底2远离n型gan层3的面，所述第一下表面12为倒装led芯片中与所述第一上表面11相反的面，还包括第一n电极8和第一p电极6，所述第一p电极6位于p型gan层5远离所述蓝宝石衬底2一侧表面，所述第一n电极8位于n型gan层3远离所述蓝宝石衬底2一侧表面；所述封装黄胶1包裹在所述倒装led芯片的第一上表面11和侧面13，所述封装黄胶1设有第二上表面14和第二下表面15，所述第二上表面14为紧靠所述第一上表面11的那一面，所述第二下表面15为与所述第二上表面14相反的面；还包括第二n电极10和第二p电极9，其中，所述第二p电极9覆盖所述倒装led芯片第一下表面12，与所述第一p电极6电连接，并且延伸到所述封装黄胶第二下表面15；所述第二n电极10与所述第一n电极8电连接，所述第二n电极10覆盖所述倒装led芯片第一下表面12，并且延伸到所述封装黄胶第二下表面15；所述第二n电极10与所述第二p电极9相互不交叠。

所述第二n电极10与所述第二p电极9相对面之间距离大于50微米。所述第二p电极9覆盖所述倒装led芯片第一下表面12面积小于所述倒装led芯片第一下表面12面积一半。所述第二n电极10覆盖所述倒装led芯片第一下表面12面积小于所述倒装led芯片第一下表面12面积一半。

实施例2：

本申请所述倒装led结构的另一个具体实施例，该结构包括：倒装led芯片和封装黄胶1，其中，所述倒装led芯片从上到下依次包括蓝宝石衬底2、n型gan层3、多量子阱层4、p型gan层5和绝缘保护层7，所述倒装led芯片设有第一上表面11、第一下表面12和侧面13，所述第一上表面11为蓝宝石衬底2远离n型gan层3的面，所述第一下表面12为倒装led芯片中与所述第一上表面11相反的面，还包括第一n电极8和第一p电极6，所述第一p电极6位于p型gan层5远离所述蓝宝石衬底2一侧表面，所述第一n电极8位于n型gan层3远离所述蓝宝石衬底2一侧表面；所述封装黄胶1包裹在所述倒装led芯片的第一上表面11和侧面13，所述封装黄胶1设有第二上表面14和第二下表面15，所述第二上表面14为紧靠所述第一上表面11的那一面，所述第二下表面15为与所述第二上表面14相反的面；还包括第二n电极10和第二p电极9，其中，所述第二p电极9覆盖所述倒装led芯片第一下表面12，与所述第一p电极6电连接，不延伸到所述封装黄胶第二下表面15；所述第二n电极10与所述第一n电极8电连接，所述第二n电极10覆盖所述倒装led芯片第一下表面12，并且延伸到所述封装黄胶第二下表面15；所述第二n电极10与所述第二p电极9相互不交叠。

所述第二n电极10与所述第二p电极9相对面之间距离大于50微米。所述第二p电极9覆盖所述倒装led芯片第一下表面12面积小于所述倒装led芯片第一下表面12面积一半。所述第二n电极10覆盖所述倒装led芯片第一下表面12面积小于所述倒装led芯片第一下表面12面积一半。

实施例3

本申请所述倒装led制造方法的一个具体实施例，该方法包括：

步骤301、参见图2所示，通过光刻和刻蚀处理第一蓝宝石基晶圆远离蓝宝石衬底2一侧，形成凸台16，暴露出n型gan层3，详见图3所示。

步骤302、在p型gan层5远离蓝宝石衬底2一侧表面设置第一p电极6，在n型gan层3远离蓝宝石衬底2一侧表面设置第一n电极8。

步骤303、在所述第一p电极6和所述第一n电极8上方设置绝缘保护层7，并在所述绝缘保护层7上开设窗口17部分暴露所述第一p电极6和所述第一n电极8，得到第二蓝宝石基晶圆，详见图4所示。

步骤304、对所述第二蓝宝石基晶圆进行减薄、划裂和扩膜，得到第一led芯片阵列。

步骤305、对所述第一led芯片阵列进行测试、分选和倒模，将所述第一led芯片阵列中光电参数一致的led芯片按照预定的间距排列在第一临时基板19上，得到第二led芯片阵列18，其中远离蓝宝石衬底2一侧朝向第一临时基板19，详见图5所示。其中第一临时基板19上事先涂抹一层有利于所述第二led芯片阵列18剥离掉的粘接胶。

步骤306、在所述第一临时基板19上涂敷封装黄胶1，覆盖所述第二led芯片阵列18，并加热固化所述封装黄胶1。

步骤307、通过键合与解键合将所述第一临时基板19上的所述封装黄胶1和所述第二led芯片阵列18转移到第二临时基板20上，使蓝宝石衬底2一侧朝向所述第二临时基板20。其中所述键合是把所述第一临时基板19、所述封装黄胶1和所述第二led芯片阵列18贴合到第二临时基板20上；解键合就是将所述第一临时基板19从所述封装黄胶1和所述第二led芯片阵列18上剥离开，所述键合与解键合工艺可以采用uv照射、加热等辅助手段来完成。其中第二临时基板20上事先涂抹一层有利于剥离掉的粘接胶。

步骤308、通过掩膜蒸镀同时形成第二p电极9和第二n电极10；所述第二p电极9覆盖所述第一p电极6和所述绝缘保护层7，并且延伸到所述封装黄胶1表面，所述第二p电极9与所述第一p电极6电连接；所述第二n电极10覆盖所述第一n电极8和所述绝缘保护层7，并且延伸到所述封装黄胶1表面，所述第二n电极10与所述第一n电极8电连接，得到第三led芯片阵列21，详见图6所示。所述掩膜是一张有许多通孔的金属薄片，将掩膜盖在所述封装黄胶1和第二led芯片阵列18表面，掩膜上的通孔正好对准将要形成的所述第二p电极9和所述第二n电极10的电极位置，将掩膜与第二临时基板20固定，放入金属蒸发设备里蒸镀金属层，蒸镀完取出，揭下掩膜，同时形成了所述第二p电极9和所述第二n电极10。

步骤309、剥离掉第二临时基板20，沿相邻led芯片之间的封装黄胶中线切割所述第三led芯片阵列21，形成倒装led芯片22，详见图7所示。

上述步骤308中，所述第二p电极9覆盖所述第一p电极6和所述绝缘保护层7的面积小于所述第一p电极6、所述第一n电极8和所述绝缘保护层7总面积的一半；所述第二n电极10与所述第二p电极9相互不交叠，并且相对面之间距离大于50微米；所述第二n电极10覆盖所述第一n电极8和所述绝缘保护层7的面积小于所述第一p电极6、所述第一n电极8和所述绝缘保护层7总面积的一半。

实施例4

本申请所述倒装led制造方法的一个实用型具体实施例，该方法包括：

步骤401、参见图2所示，通过光刻和刻蚀处理第一蓝宝石基晶圆远离蓝宝石衬底2一侧，形成凸台16，暴露出n型gan层3，详见图3所示。

步骤402、在p型gan层5远离蓝宝石衬底2一侧表面设置第一p电极6，在n型gan层3远离蓝宝石衬底2一侧表面设置第一n电极8。

步骤403、在所述第一p电极6和所述第一n电极8上方设置绝缘保护层7，并在所述绝缘保护层7上开设窗口17部分暴露所述第一p电极6和所述第一n电极8，得到第二蓝宝石基晶圆，详见图4所示。

步骤404、对所述第二蓝宝石基晶圆进行减薄、划裂和扩膜，得到第一led芯片阵列。

步骤405、对所述第一led芯片阵列进行测试、分选和倒模，将所述第一led芯片阵列中光电参数一致的led芯片按照预定的间距排列在第一临时基板19上，得到第二led芯片阵列18，其中远离蓝宝石衬底2一侧朝向第一临时基板19，详见图5所示。其中第一临时基板19上事先涂抹一层有利于所述第二led芯片阵列18剥离掉的粘接胶。

步骤406、在所述第一临时基板19上涂敷封装黄胶1，覆盖所述第二led芯片阵列18，并加热固化所述封装黄胶1。

步骤407、通过键合与解键合将所述第一临时基板19上的所述封装黄胶1和所述第二led芯片阵列18转移到第二临时基板20上，使蓝宝石衬底2一侧朝向所述第二临时基板20。其中所述键合是把所述第一临时基板19、所述封装黄胶1和所述第二led芯片阵列18贴合到第二临时基板20上；解键合就是将所述第一临时基板19从所述封装黄胶1和所述第二led芯片阵列18上剥离开，所述键合与解键合工艺可以采用uv照射、加热等辅助手段来完成。其中第二临时基板20上事先涂抹一层有利于剥离掉的粘接胶。

步骤408、通过掩膜蒸镀同时形成第二p电极9和第二n电极；所述第二p电极9覆盖所述第一p电极6和所述绝缘保护层7，不延伸到所述封装黄胶1表面，所述第二p电极9与所述第一p电极6电连接；所述第二n电极10覆盖所述第一n电极8和所述绝缘保护层7，并且延伸到所述封装黄胶1表面，所述第二n电极10与所述第一n电极8电连接，得到第三led芯片阵列21，详见图6所示。

步骤409、剥离掉第二临时基板20，沿相邻led芯片之间的封装黄胶中线切割所述第三led芯片阵列21，形成倒装led芯片22，详见图7所示。

上述步骤408中，所述第二p电极9覆盖所述第一p电极6和所述绝缘保护层7的面积小于所述第一p电极6、所述第一n电极8和所述绝缘保护层7总面积的一半；所述第二n电极10与所述第二p电极9相互不交叠，并且相对面之间距离大于50微米；所述第二n电极10覆盖所述第一n电极8和所述绝缘保护层7的面积小于所述第一p电极6、所述第一n电极8和所述绝缘保护层7总面积的一半。

通过以上各实施例可知，本申请存在的有益效果是：

第一、第二n电极延伸到封装黄胶表面，或者第二n电极和第二p电极同时延伸到封装黄胶表面，有利于增大第二n电极和第二p电极的面积，保证回流焊的工艺要求。

第二、第二n电极和第二p电极各部分不存在相互交叠，有利于提高器件的可靠性。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。本发明的范围由所附权利要求来限定。