显示/光电技术中的大功率LED制作方法
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2020-11-05
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显示显示/光电技术中的大功率光电技术中的大功率LED制作方法制作方法
要想得到大功率LED器件，就必须制备合适的大功率LED芯片。国际上通常的制造大功率LED芯片的方法有如下
几种： ① 加大尺寸法。通过增大单体LED的有效发光面积和尺寸，促使流经TCL层的电流均匀分布，以
达到预期的光通量。但是，简单地增大发光面积无法解决散热问题和出光问题，并不能达到预期的光通量和实
际应用效果。 ② 硅底板倒装法。首先制备出适合共晶焊接的大尺寸LED芯片，同时制备出相应尺寸的硅
底板，并在硅底板上制作出供共晶焊接用的金导电层及引出导电层（超声金丝球焊点），再利用共晶焊接设备
将大尺寸LED芯片与硅底板焊接在一起。这样的结构较为合理，既考虑了出光问题又考虑到
要想得到大功率LED器件，就必须制备合适的大功率LED芯片。国际上通常的制造大功率LED芯片的方法有如下几种：
① 加大尺寸法。加大尺寸法。通过增大单体LED的有效发光面积和尺寸，促使流经TCL层的电流均匀分布，以达到预期的光通量。但
是，简单地增大发光面积无法解决散热问题和出光问题，并不能达到预期的光通量和实际应用效果。
② 硅底板倒装法。硅底板倒装法。首先制备出适合共晶焊接的大尺寸LED芯片，同时制备出相应尺寸的硅底板，并在硅底板上制作出
供共晶焊接用的金导电层及引出导电层（超声金丝球焊点），再利用共晶焊接设备将大尺寸LED芯片与硅底板焊接在一起。这
样的结构较为合理，既考虑了出光问题又考虑到了散热问题，这是目前主流的大功率LED的生产方式。
美国Lumileds公司于2001年研制出了AlGaInN功率型倒装芯片（FCLED）结构，其制造流程是：首先在外延片顶部的P型
GaN上淀积厚度大于500A的NiAu层，用于欧姆接触和背反射；再采用掩模选择刻蚀掉P型层和多量子阱有源层，露出N型层；
经淀积、刻蚀形成N型欧姆接触层，芯片尺寸为1mm×1mm，P型欧姆接触为正方形，N型欧姆接触以梳状插入其中，这样可
缩短电流扩展距离，把扩展电阻降至最小；然后将金属化凸点的AlGaInN芯片倒装焊接在具有防静电保护二极管（ESD）的硅
载体上。
③ 陶瓷底板倒装法。陶瓷底板倒装法。先利用LED晶片通用设备制备出具有适合共晶焊接电极结构的大出光面积的LED芯片和相应的陶
瓷底板，并在陶瓷底板上制作出共晶焊接导电层及引出导电层，然后利用共晶焊接设备将大尺寸LED芯片与陶瓷底板焊接在一
起。这样的结构既考虑了出光问题也考虑到了散热问题，并且采用的陶瓷底板为高导热陶瓷板，散热效果非常理想，价格又相
对较低，所以为目前较为适宜的底板材料，并可为将来的集成电路一体化封装预留空间。
④ 蓝宝石衬底过渡法。蓝宝石衬底过渡法。按照传统的InGaN芯片制造方法在蓝宝石衬底上生长出PN结后，将蓝宝石衬底切除，再连接上
传统的四元材料，制造出上下电极结构的大尺寸蓝光LED芯片。
⑤ AlGaInN碳化硅（碳化硅（SiC）背面出光法。）背面出光法。美国Cree公司是全球唯一采用SiC衬底制造AlGaInN超高亮度LED的厂家，几
年来其生产的AlGaInN/SiCa芯片结构不断改进，亮度不断提高。由于P型和N型电极分别位于芯片的底部和顶部，采用单引线
键合，兼容性较好，使用方便，因而成为AlGaInN LED发展的另一主流产品。
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