專利名稱：U槽led集成芯片及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種U槽LED集成芯片及制造方法。
背景技術(shù)：
倒裝芯片技術(shù)是當(dāng)今最先進(jìn)的微電子封裝技術(shù)之一，它既是一種芯片互連技術(shù)，又是一種理想的芯片粘接技術(shù)，它將電路組裝密度提升到了一個新的高度。在所有表面安裝技術(shù)中，倒裝芯片可以達(dá)到最小、最薄的封裝，隨著電子產(chǎn)品體積的進(jìn)一步縮小，倒裝芯片的應(yīng)用將會越來越廣泛。
將LED裸芯片倒扣在硅襯底上的封裝形式稱為倒裝LED。傳統(tǒng)的倒裝LED為平面型結(jié)構(gòu)，如圖1所示，它包括LED裸芯片和硅襯底2，所述LED裸芯片由襯底10和N型外延層11、P型外延層12組成，所述硅襯底2頂面有兩個分離的沉積金屬層30、31，所述P型外延層12、所述N型外延層11分別通過焊球40、41焊接在所述金屬層30、31上，所述金屬層30、31與所述硅襯底2的結(jié)合區(qū)分別還有一個與所述硅襯底2極性相反的隔離層20、21，用于隔離所述金屬層30、31與所述硅襯底2，起到保護(hù)的作用。這種傳統(tǒng)的倒裝LED的PN結(jié)在正面、側(cè)面和底面上均會發(fā)光，但是由于側(cè)面及底面發(fā)出的光都被散射出去，因而沒有被充分利用，造成LED的發(fā)光效率較低，使得正面出光的強(qiáng)度降低。
正裝芯片技術(shù)是傳統(tǒng)的微電子封裝技術(shù)，其技術(shù)成熟，應(yīng)用范圍最廣泛。目前絕大多數(shù)LED均為正裝LED，LED裸芯片正裝在一個帶有反射杯的支架上，其P型外延層、N型外延層分別通過金屬線焊接在陽極和陰極引線上，這種正裝LED雖然有反射杯，可反射側(cè)面的光使其從正面射出，但是效果仍然不夠好，正面出光會被金屬焊線遮蔽，如襯底為絕熱材料時，其散熱性差。同時，這種正裝LED較難實現(xiàn)多芯片集成。
現(xiàn)有的功率型LED芯片都是采用一個LED裸芯片，其制造成本較高，且發(fā)光效率較低；其所有熱量都是通過若干個焊球或焊線傳導(dǎo)散熱，由于芯片面積較大，熱源集中，因此散熱效果不好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)上的不足，提供一種制造成本低、發(fā)光效率高、散熱效果好的U槽LED集成芯片及制造該集成芯片的方法。
本發(fā)明U槽LED集成芯片所采用的技術(shù)方案是本發(fā)明U槽LED集成芯片包括若干個LED裸芯片和硅襯底，所述LED裸芯片包括襯底和N型外延層、P型外延層，所述硅襯底頂面于每個所述LED裸芯片處有兩個分離的沉積金屬層，所述P型外延層、所述N型外延層分別通過焊球倒裝或通過金屬線正裝焊接在所述金屬層上，所述金屬層與所述硅襯底的結(jié)合區(qū)分別還有一個摻雜的隔離層I，所述硅襯底上表面有若干個U型凹槽，若干個所述LED裸芯片對應(yīng)位于若干個所述U型凹槽內(nèi)，若干個所述LED裸芯片之間通過所述金屬層相連接并引出陽極接點和陰極接點，所述U型凹槽內(nèi)有透明絕緣的填充樹脂，所述金屬層覆蓋于各所述U型凹槽的底面和側(cè)面，所述金屬層的外表面為反光面，各所述LED裸芯片對應(yīng)的所述金屬層與所述硅襯底之間設(shè)有隔離層II。
若干個所述LED裸芯片之間并聯(lián)或串聯(lián)或串并聯(lián)組合連接。
所述硅襯底為<100>晶向的硅襯底，所述U型凹槽為四棱臺體形狀，所述U型凹槽的各側(cè)面與所述硅襯底頂面之間的夾角均為54.7°。
本發(fā)明U槽倒裝LED集成芯片還包括保護(hù)層，所述保護(hù)層覆蓋于所述金屬層外表面。
所述硅襯底為P型或N型，所述隔離層I與所述硅襯底極性相反，所述填充樹脂內(nèi)混有熒光粉，所述焊球為金球栓或銅球栓或錫球，所述金屬線為金線或鋁線或銅線，所述金屬層為金屬鋁或硅鋁合金。
本發(fā)明U槽倒裝LED集成芯片的制造方法所采用的技術(shù)方案是它包括以下步驟(a)形成掩蔽層將<100>晶向的所述硅襯底的上表面在氧化爐管內(nèi)熱氧化生長出氧化層I，然后在光刻機(jī)上利用U槽光刻掩模版進(jìn)行光刻，形成光刻圖形，光刻時圖形之框線須與所述硅襯底晶片之<011>主平邊方向平行，再用含HF的腐蝕液對氧化層I的所述光刻圖形部分進(jìn)行蝕刻，去除所述光刻圖形部分內(nèi)的氧化層I，剩余的氧化層I構(gòu)成掩蔽層；或者先將<100>晶向的所述硅襯底的上表面在氧化爐管內(nèi)熱氧化生長出氧化層II后，再以低壓化學(xué)氣相沉積法生長出氮化硅薄膜，然后在光刻機(jī)上利用U槽光刻掩模版進(jìn)行光刻，形成光刻圖形，光刻時圖形之框線須與所述硅襯底晶片之<011>主平邊方向平行，再用干法蝕刻氮化硅，然后以濕法蝕刻氧化層II，去除所述光刻圖形部分內(nèi)的氮化硅薄膜和氧化層II，剩余的氮化硅薄膜和氧化層II構(gòu)成掩蔽層；(b)形成U型凹槽利用掩蔽層，用KOH或NaOH溶液對所述硅襯底進(jìn)行各向異性腐蝕，腐蝕出<111>晶向的硅面，形成若干個側(cè)面與頂面呈54.7°的所述U型凹槽；(c)形成隔離層II在氧化爐管內(nèi)熱氧化生長出氧化層III，在光刻機(jī)上利用擴(kuò)散光刻掩模版進(jìn)行光刻，光刻時采用負(fù)光刻膠，再用含HF的腐蝕液對氧化層III進(jìn)行蝕刻，去除光刻圖形部分內(nèi)的氧化層III，剩余的氧化層III構(gòu)成所述隔離層II；(d)形成隔離層I在高溫擴(kuò)散爐中熱擴(kuò)散形成若干個所述隔離層I；(e)形成金屬層以濺射或蒸鍍的方法沉積金屬層I，然后在光刻機(jī)上利用金屬光刻掩模版進(jìn)行光刻，光刻時采用負(fù)光刻膠，再用濕法或干法蝕刻工藝對金屬層I進(jìn)行蝕刻，蝕刻后剩余的金屬層I構(gòu)成串聯(lián)或并聯(lián)或串并聯(lián)組合連接的所述金屬層及陽極接點和陰極接點；(f)形成保護(hù)層用化學(xué)氣相沉積法沉積二氧化硅或氮化硅保護(hù)層，然后在光刻機(jī)上利用護(hù)層光刻掩模版進(jìn)行光刻，再用含HF的腐蝕液對二氧化硅進(jìn)行蝕刻或?qū)Φ栌酶煞ㄟM(jìn)行蝕刻，使保護(hù)層出現(xiàn)兩個用于植焊球或焊線的開口；(g)LED裸芯片封裝植金球栓或銅球栓或錫球于保護(hù)層的開口內(nèi)，再通過超聲鍵合將若干個LED裸芯片倒裝在金球栓或銅球栓或錫球上，或者，用銀膠將LED裸芯片正裝在所述U型凹槽的底部，再將連接LED焊點的所述金屬線焊接于保護(hù)層的兩個開口內(nèi)的所述金屬層上；(h)灌封填充樹脂將樹脂材料填充灌封入各所述U型凹槽內(nèi)，形成所述填充樹脂。
本發(fā)明的有益效果是由于本發(fā)明U槽LED集成芯片所述硅襯底上表面有若干個U型凹槽，若干個所述LED裸芯片對應(yīng)位于若干個所述U型凹槽內(nèi)，所述金屬層覆蓋于所述U型凹槽的底面和側(cè)面，所述LED裸芯片的PN結(jié)在側(cè)面和底面發(fā)出的光線遇到所述凹槽的側(cè)面和底面覆蓋的所述金屬層會發(fā)生反射，反射的光線又從正面射出，這樣，無論是從PN結(jié)的正面、底面還是側(cè)面發(fā)出的光都得到了有效利用，不會造成側(cè)面及底面光的浪費(fèi)，提高了發(fā)光效率，故本發(fā)明U槽LED集成芯片發(fā)光效率高、正面出光強(qiáng)度高；由于本發(fā)明U槽LED集成芯片若干個所述LED裸芯片之間通過所述金屬層相連接并引出陽極接點和陰極接點，多個所述LED裸芯片分布面積廣，發(fā)光效果更好，且制造成本比采用一個LED裸芯片的功率型LED芯片更低，每個所述LED裸芯片通過與其相接的兩個所述焊球或金屬線將熱量傳到所述金屬層，并通過所述隔離層將熱量傳給所述硅襯底，所述金屬層的面積較大，覆蓋了所述U型凹槽的底面和側(cè)面，熱源較分散，散熱效果好，使用壽命長，故本發(fā)明U槽LED集成芯片發(fā)光效率高、散熱效果好、使用壽命長；同理，采用本發(fā)明的制造方法制造的U槽LED集成芯片具有上述優(yōu)點，且該方法工藝簡便，產(chǎn)品質(zhì)量好。


圖1是傳統(tǒng)倒裝LED集成芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實施例一U槽LED集成芯片的平面布置結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2所示U槽LED集成芯片的電路原理圖；圖4是本發(fā)明實施例二U槽LED集成芯片的平面布置結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖4所示U槽LED集成芯片的電路原理圖；圖6是本發(fā)明實施例三U槽LED集成芯片的平面布置結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是圖6所示U槽LED集成芯片的電路原理圖；圖8是本發(fā)明實施例四U槽LED集成芯片的平面布置結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是圖8所示U槽LED集成芯片的電路原理圖；圖10是圖2、圖4、圖6、圖8所示U槽倒裝LED集成芯片的A-A剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是本發(fā)明U槽倒裝LED集成芯片的制造方法步驟(a)完成后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖12是本發(fā)明U槽倒裝LED集成芯片的制造方法步驟(b)完成后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖13是本發(fā)明U槽倒裝LED集成芯片的制造方法步驟(c)完成后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖14是本發(fā)明U槽倒裝LED集成芯片的制造方法步驟(d)完成后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖15是本發(fā)明U槽倒裝LED集成芯片的制造方法步驟(e)完成后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖16是本發(fā)明U槽倒裝LED集成芯片的制造方法步驟(f)完成后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖17是本發(fā)明U槽倒裝LED集成芯片的制造方法步驟(g)完成后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖18是圖2、圖4、圖6、圖8所示U槽正裝LED集成芯片的A-A剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
實施例一如圖2、圖3、圖10所示，本實施例的U槽倒裝LED集成芯片包括九個LED裸芯片1和硅襯底2，所述LED裸芯片1包括藍(lán)寶石(Al2O3)襯底10和氮化鎵(GaN)N型外延層11、P型外延層12，當(dāng)然，所述襯底10也可以為碳化硅(SiC)等其他材料的襯底，所述硅襯底2為<100>晶向的P型硅襯底，所述硅襯底2上表面有九個U型凹槽，各所述LED裸芯片1分別位于各所述U型凹槽內(nèi)。所述硅襯底2頂面于每個所述LED裸芯片1處有兩個分離的沉積金屬層32、33，所述金屬層32、33為金屬鋁，當(dāng)然也可以采用硅鋁合金，所述金屬層32、33覆蓋于所述U型凹槽的底面和側(cè)面，所述金屬層32、33的外表面為反光面，所述金屬層32、33既是電極又是側(cè)面及底面光線的反光體，所述P型外延層12、所述N型外延層11分別通過焊球40、41倒裝焊接在所述金屬層32、33上，所述焊球40、41為金球栓，當(dāng)然也可以為銅球栓或錫球，所述金屬層32、33與所述硅襯底2的結(jié)合區(qū)分別還有一個摻雜磷、砷等材料的N型隔離層I 22、23，用于隔離所述金屬層32、33與所述硅襯底2，防止所述金屬層32、33之間漏電或短路，同時所述隔離層I 22、23與所述硅襯底2之間也構(gòu)成一個靜電保護(hù)二極管，也可起到在封裝過程中靜電保護(hù)的作用，同時所述隔離層22、23將所述LED裸芯片1傳給所述金屬層32、33的熱量再傳遞給所述硅襯底2，起到良好的導(dǎo)熱、散熱作用。所述U型凹槽內(nèi)有透明絕緣的填充樹脂7，所述填充樹脂7內(nèi)混有熒光粉，所述LED裸芯片1經(jīng)所述藍(lán)寶石襯底10發(fā)出的藍(lán)色光激勵所述熒光粉發(fā)出黃色光，兩種顏色的光混合，最終向外發(fā)出白色光，所述金屬層32、33與所述硅襯底2之間各有一個隔離層II 51、53，所述金屬層32、33之間還有一個工藝過程中形成的隔離層II 52。所述U槽倒裝LED集成芯片還包括保護(hù)層6，所述保護(hù)層6覆蓋于所述金屬層32、33外表面，以防止所述金屬層32、33短路，所述保護(hù)層6采用二氧化硅(SiO2)材料，當(dāng)然也可以采用氮化硅(SiN)等其他材料。所述U型凹槽為正四棱臺體形狀，所述U型凹槽的側(cè)面與所述硅襯底2頂面之間的夾角為54.7°，當(dāng)然所述U型凹槽也可以為上、下底面為矩形的四棱臺體形狀。當(dāng)然，所述硅襯底2也可以為<100>晶向的N型硅襯底，此時，所述隔離層I 22、23為摻雜硼等材料的P型隔離層。各所述LED裸芯片1之間通過所述金屬層32、33相并聯(lián)連接并引出陽極接點80和陰極接點81，即所述陽極接點80和所述陰極接點81之間的所有LED裸芯片1相并聯(lián)。
如圖10～圖17所示，本實施例的U槽倒裝LED集成芯片的制造方法包括以下步驟(a)形成掩蔽層將<100>晶向的所述硅襯底2的上表面在氧化爐管內(nèi)熱氧化生長出厚度為10000埃的氧化層I，所述氧化層I的厚度范圍可控制在2000～20000埃，然后在光刻機(jī)上利用U槽光刻掩模版進(jìn)行光刻，形成光刻圖形，光刻時圖形之框線須與所述硅襯底2晶片之<011>主平邊方向平行，否則在蝕刻時會有嚴(yán)重的側(cè)面蝕刻造成圖形變形，再用含HF的腐蝕液對氧化層I的所述光刻圖形部分進(jìn)行蝕刻，去除所述光刻圖形部分內(nèi)的氧化層I，剩余的氧化層I構(gòu)成掩蔽層，此步驟最后形成的剖面圖如圖11所示；本步驟以氧化層作為掩蔽層保護(hù)膜的方法也可以被下列氮化硅掩蔽層薄膜方法所取代，即先將<100>晶向的所述硅襯底2的上表面在氧化爐管內(nèi)熱氧化生長出厚度為350埃的氧化層II后，所述氧化層II的厚度范圍可控制在200～500埃，再以低壓化學(xué)氣相沉積法生長出厚度為1500埃的氮化硅薄膜，所述氮化硅薄膜的厚度范圍可控制在1000～3000埃，然后在光刻機(jī)上利用U槽光刻掩模版進(jìn)行光刻，形成光刻圖形，光刻時圖形之框線須與所述硅襯底2晶片之<011>主平邊方向平行，再用干法蝕刻氮化硅，然后以濕法蝕刻氧化層II，去除所述光刻圖形部分內(nèi)的氮化硅薄膜和氧化層II，剩余的氮化硅薄膜和氧化層II構(gòu)成掩蔽層，最后形成的剖面圖如圖11所示；(b)形成U型凹槽利用掩蔽層，用溫度為65℃、濃度為55％的KOH溶液對所述硅襯底2進(jìn)行各向異性腐蝕，腐蝕出<111>晶向的硅面，形成九個側(cè)面與頂面呈54.7°的所述U型凹槽，所述U型凹槽的深度控制在50～200微米，所述KOH溶液的溫度控制在40～90℃、濃度控制在30％～80％均可，所述KOH溶液也可以用NaOH溶液代替，所述U型凹槽的形成利用了KOH或NaOH在不同晶向的硅面上蝕刻速率不同的特性，即采用了各向異性蝕刻，此步驟最后形成的剖面圖如圖12所示；(c)形成隔離層II用含HF的腐蝕液去除掩蔽層，然后在氧化爐管內(nèi)熱氧化生長出厚度為3000埃的氧化層III，所述氧化層III的厚度范圍可控制在1000～5000埃，在光刻機(jī)上利用擴(kuò)散光刻掩模版進(jìn)行光刻，所述U型凹槽的底面與所述硅襯底2的上表面位于兩個不同平面，光刻時為達(dá)到兩個臺面同時被解析，采用負(fù)光刻膠取代集成電路常用的正光刻膠，而且負(fù)光刻膠比正光刻膠易于實現(xiàn)光刻圖形，再用含HF的腐蝕液對氧化層III進(jìn)行蝕刻，去除光刻圖形部分內(nèi)的氧化層III，剩余的氧化層III構(gòu)成所述隔離層II 51、52、53，所述隔離層II 52在工藝過程中有可能被蝕刻掉，但對于產(chǎn)品不產(chǎn)生影響，此步驟最后形成的剖面圖如圖13所示；(d)形成隔離層I在高溫擴(kuò)散爐中熱擴(kuò)散形成所述隔離層I 22、23，所述隔離層I 22、23將使LED兩個電極處于隔離狀態(tài)，避免短路漏電，同時又使LED芯片能夠通過硅片散熱，此步驟最后形成的剖面圖如圖14所示；(e)形成金屬層以濺射或蒸鍍的方法沉積厚度為12000埃的金屬層I，所述金屬層I的厚度范圍可控制在5000～40000埃，然后在光刻機(jī)上利用金屬光刻掩模版進(jìn)行光刻，光刻時同樣采用負(fù)光刻膠，再用半導(dǎo)體工藝習(xí)用的干法蝕刻工藝對金屬層I進(jìn)行蝕刻，當(dāng)然，也可以采用濕法蝕刻對金屬層I進(jìn)行蝕刻，蝕刻后剩余的金屬層I構(gòu)成并聯(lián)連接的所述金屬層32、33及陽極接點80和陰極接點81，此步驟最后形成的剖面圖如圖15所示；(f)形成保護(hù)層用化學(xué)氣相沉積法沉積厚度為12000埃的二氧化硅保護(hù)層，所述二氧化硅保護(hù)層的厚度范圍可控制在8000～15000埃，所述二氧化硅保護(hù)層也可以采用氮化硅保護(hù)層替代，然后在光刻機(jī)上利用護(hù)層光刻掩模版進(jìn)行光刻，再用含HF的腐蝕液對二氧化硅進(jìn)行蝕刻或?qū)Φ栌酶煞ㄟM(jìn)行蝕刻，使保護(hù)層于各所述U型凹槽內(nèi)出現(xiàn)兩個用于植焊球的開口，此步驟最后形成的剖面圖如圖16所示；(g)LED裸芯片倒裝植金球栓于保護(hù)層的開口內(nèi)，再通過超聲鍵合將各所述LED裸芯片1倒裝在金球栓上，當(dāng)然金球栓也可以采用銅球栓或錫球，此步驟最后形成的剖面圖如圖17所示；(h)灌封填充樹脂將混有熒光粉的樹脂材料填充灌封入各所述U型凹槽內(nèi)，形成所述填充樹脂7，此步驟最后形成的剖面圖如圖10所示。
實施例二如圖4、圖5、圖10～圖17所示，本實施例與實施例一的不同之處在于各所述LED裸芯片1之間通過所述金屬層32、33的連接方式——本實施例各所述LED裸芯片1之間相串聯(lián)連接，即所述陽極接點80和所述陰極接點81之間的所有LED裸芯片1相串聯(lián)。其余與實施例一相同。
實施例三如圖6、圖7、圖10～圖17所示，本實施例與實施例一的不同之處在于各所述LED裸芯片1之間通過所述金屬層32、33的連接方式——本實施例各所述LED裸芯片1之間先每三個串聯(lián)成一組，再將三組相并聯(lián)連接。其余與實施例一相同。
實施例四如圖8～圖17所示，本實施例與實施例一的不同之處在于各所述LED裸芯片1之間通過所述金屬層32、33的連接方式——本實施例各所述LED裸芯片1之間先每三個并聯(lián)成一組，再將三組相串聯(lián)連接。其余與實施例一相同。
實施例五如圖2～圖9、圖18所示，本實施例與實施例一～四的不同之處在于本實施例的U槽LED集成芯片的各所述LED裸芯片1為正裝封裝型式，用銀膠9將LED裸芯片1正裝在所述U型凹槽的底部，再將連接LED裸芯片1的所述P型外延層12、所述N型外延層11焊點的所述金屬線45、46焊接于保護(hù)層的兩個開口內(nèi)的所述金屬層32、33上，所述金屬線45、46為金線，當(dāng)然也可以為鋁線或銅線；各所述LED裸芯片1之間通過所述金屬層32、33的連接方式為串聯(lián)或并聯(lián)或串并聯(lián)組合連接；所述隔離層II由氧化層54、55、56、57和氮化硅層84、85、86、87組成。
本發(fā)明U槽LED集成芯片的所述LED裸芯片1及所述U型凹槽的數(shù)量不限于九個，實施例中僅是舉例說明。
本發(fā)明U槽LED集成芯片將若干個所述LED裸芯片1集成在一個所述硅襯底2上，發(fā)光效率高，散熱效果好，使用壽命長。
本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于LED領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種U槽LED集成芯片，包括若干個LED裸芯片(1)和硅襯底(2)，所述LED裸芯片包括襯底(10)和N型外延層(11)、P型外延層(12)，所述硅襯底(2)頂面于每個所述LED裸芯片處有兩個分離的沉積金屬層(32、33)，所述P型外延層(12)、所述N型外延層(11)分別通過焊球(40、41)倒裝或通過金屬線(45、46)正裝焊接在所述金屬層(32、33)上，所述金屬層(32、33)與所述硅襯底(2)的結(jié)合區(qū)分別還有一個摻雜的隔離層I(22、23)，其特征在于所述硅襯底(2)上表面有若干個U型凹槽，若干個所述LED裸芯片對應(yīng)位于若干個所述U型凹槽內(nèi)，若干個所述LED裸芯片之間通過所述金屬層(32、33)相連接并引出陽極接點(80)和陰極接點(81)，所述U型凹槽內(nèi)有透明絕緣的填充樹脂(7)，所述金屬層(32、33)覆蓋于各所述U型凹槽的底面和側(cè)面，所述金屬層(32、33)的外表面為反光面，各所述LED裸芯片對應(yīng)的所述金屬層(32、33)與所述硅襯底(2)之間設(shè)有隔離層II。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的U槽LED集成芯片，其特征在于若干個所述LED裸芯片之間并聯(lián)或串聯(lián)或串并聯(lián)組合連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的U槽LED集成芯片，其特征在于所述硅襯底(2)為<100>晶向的硅襯底，所述U型凹槽為四棱臺體形狀，所述U型凹槽的各側(cè)面與所述硅襯底(2)頂面之間的夾角均為54.7°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的U槽LED集成芯片，其特征在于它還包括保護(hù)層(6)，所述保護(hù)層(6)覆蓋于所述金屬層(32、33)外表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的U槽LED集成芯片，其特征在于所述硅襯底(2)為P型或N型，所述隔離層I(22、23)與所述硅襯底(2)極性相反，所述填充樹脂(7)內(nèi)混有熒光粉，所述焊球(40、41)為金球栓或銅球栓或錫球，所述金屬線(45、46)為金線或鋁線或銅線，所述金屬層(32、33)為金屬鋁或硅鋁合金。
6.一種用于制造權(quán)利要求1所述的U槽LED集成芯片的方法，其特征在于包括以下步驟(a)形成掩蔽層將<100>晶向的所述硅襯底(2)的上表面在氧化爐管內(nèi)熱氧化生長出氧化層I，然后在光刻機(jī)上利用U槽光刻掩模版進(jìn)行光刻，形成光刻圖形，光刻時圖形之框線須與所述硅襯底(2)晶片之<011>主平邊方向平行，再用含HF的腐蝕液對氧化層I的所述光刻圖形部分進(jìn)行蝕刻，去除所述光刻圖形部分內(nèi)的氧化層I，剩余的氧化層I構(gòu)成掩蔽層；或者先將<100>晶向的所述硅襯底(2)的上表面在氧化爐管內(nèi)熱氧化生長出氧化層II后，再以低壓化學(xué)氣相沉積法生長出氮化硅薄膜，然后在光刻機(jī)上利用U槽光刻掩模版進(jìn)行光刻，形成光刻圖形，光刻時圖形之框線須與所述硅襯底(2)晶片之<011>主平邊方向平行，再用干法蝕刻氮化硅，然后以濕法蝕刻氧化層II，去除所述光刻圖形部分內(nèi)的氮化硅薄膜和氧化層II，剩余的氮化硅薄膜和氧化層II構(gòu)成掩蔽層；(b)形成U型凹槽利用掩蔽層，用KOH或NaOH溶液對所述硅襯底(2)進(jìn)行各向異性腐蝕，腐蝕出<111>晶向的硅面，形成若干個側(cè)面與頂面呈54.7°的所述U型凹槽；(c)形成隔離層II在氧化爐管內(nèi)熱氧化生長出氧化層III，在光刻機(jī)上利用擴(kuò)散光刻掩模版進(jìn)行光刻，光刻時采用負(fù)光刻膠，再用含HF的腐蝕液對氧化層III進(jìn)行蝕刻，去除光刻圖形部分內(nèi)的氧化層III，剩余的氧化層III構(gòu)成所述隔離層II；(d)形成隔離層I在高溫擴(kuò)散爐中熱擴(kuò)散形成若干個所述隔離層I(22、23)；(e)形成金屬層以濺射或蒸鍍的方法沉積金屬層I，然后在光刻機(jī)上利用金屬光刻掩模版進(jìn)行光刻，光刻時采用負(fù)光刻膠，再用濕法或干法蝕刻工藝對金屬層I進(jìn)行蝕刻，蝕刻后剩余的金屬層I構(gòu)成串聯(lián)或并聯(lián)或串并聯(lián)組合連接的所述金屬層(32、33)及陽極接點(80)和陰極接點(81)；(f)形成保護(hù)層用化學(xué)氣相沉積法沉積二氧化硅或氮化硅保護(hù)層，然后在光刻機(jī)上利用護(hù)層光刻掩模版進(jìn)行光刻，再用含HF的腐蝕液對二氧化硅進(jìn)行蝕刻或?qū)Φ栌酶煞ㄟM(jìn)行蝕刻，使保護(hù)層出現(xiàn)兩個用于植焊球或焊線的開口；(g)LED裸芯片封裝植金球栓或銅球栓或錫球于保護(hù)層的開口內(nèi)，再通過超聲鍵合將若干個LED裸芯片倒裝在金球栓或銅球栓或錫球上，或者，用銀膠(9)將LED裸芯片正裝在所述U型凹槽的底部，再將連接LED焊點的所述金屬線(45、46)焊接于保護(hù)層的兩個開口內(nèi)的所述金屬層(32、33)上；(h)灌封填充樹脂將樹脂材料填充灌封入各所述U型凹槽內(nèi)，形成所述填充樹脂(7)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制造成本低、發(fā)光效率高、散熱效果好的U槽LED集成芯片及制造方法。該集成芯片包括若干個LED裸芯片和硅襯底，LED裸芯片包括N型外延層、P型外延層，硅襯底頂面于所述LED裸芯片處有兩個金屬層，兩個外延層通過焊球或金屬線焊接在金屬層上，金屬層與硅襯底的結(jié)合區(qū)還有兩個隔離層Ⅰ，硅襯底上表面有若干個U型凹槽，LED裸芯片位于凹槽內(nèi)，LED裸芯片之間通過金屬層相連接并引出陽、陰極接點，凹槽內(nèi)有填充樹脂，金屬層覆蓋于凹槽的底面和側(cè)面且外表面為反光面，金屬層與硅襯底之間有隔離層Ⅱ。該制造方法包括形成掩蔽層、凹槽、氧化層、隔離層、金屬層、保護(hù)層及焊裝LED的步驟。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于LED領(lǐng)域。
文檔編號H01L23/28GK1877833SQ20061003552
公開日2006年12月13日 申請日期2006年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月19日
發(fā)明者吳緯國 申請人:廣州南科集成電子有限公司