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    制造大功率LED芯片的主要方法

    2012-05-15

      要想得到大功率LED器件,就必須制備合適的大功率LED芯片。國際上通常的制造大功率LED芯片的方法有如下幾種:
     、:大尺寸法。通過增大單體LED的有效發光面積和尺寸,促使流經TCL層的電流均勻分布,以達到預期的光通量。但是,簡單地增大發光面積無法解決散熱問題和出光問題,并不能達到預期的光通量和實際應用效果。
     、:矽底板倒裝法。首先制備出適合共晶焊接的大尺寸LED芯片,同時制備出相應尺寸的矽底板,并在矽底板上制作出供共晶焊接用的金導電層及引出導電層(超聲金絲球焊點),再利用共晶焊接設備將大尺寸LED芯片與矽底板焊接在一起。這樣的結構較為合理,既考慮了出光問題又考慮到了散熱問題,這是目前主流的大功率LED的生產方式。
      美國Lumileds公司于2001年研制出了AlGaInN功率型倒裝芯片(FCLED)結構,其制造流程是:首先在外延片頂部的P型GaN上淀積厚度大于500A的NiAu層,用于歐姆接觸和背反射;再采用掩模選擇刻蝕掉P型層和多量子阱有源層,露出N型層;經淀積、刻蝕形成N型歐姆接觸層,芯片尺寸為1mm×1mm,P型歐姆接觸為正方形,N型歐姆接觸以梳狀插入其中,這樣可縮短電流擴展距離,把擴展電阻降至最;然后將金屬化凸點的AlGaInN芯片倒裝焊接在具有防靜電保護二極管(ESD)的矽載體上。
     、:陶瓷底板倒裝法。先利用LED芯片通用設備制備出具有適合共晶焊接電極結構的大出光面積的LED芯片和相應的陶瓷底板,并在陶瓷底板上制作出共晶焊接導電層及引出導電層,然后利用共晶焊接設備將大尺寸LED芯片與陶瓷底板焊接在一起。這樣的結構既考慮了出光問題也考慮到了散熱問題,并且采用的陶瓷底板為高導熱陶瓷板,散熱效果非常理想,價格又相對較低,所以為目前較為適宜的底板材料,并可為將來的積體電路一體化封裝預留空間。
     、:藍寶石襯底過渡法。按照傳統的InGaN芯片制造方法在藍寶石襯底上生長出PN結后,將藍寶石襯底切除,再連接上傳統的四元材料,制造出上下電極結構的大尺寸藍光LED芯片。
     、:AlGaInN碳化矽(SiC)背面出光法。美國Cree公司是全球唯一采用SiC襯底制造AlGaInN超高亮度LED的廠家,幾年來其生產的AlGaInN/SiCa芯片結構不斷改進,亮度不斷提高。由于P型和N型電極分別位于芯片的底部和頂部,采用單引線鍵合,相容性較好,使用方便,因而成為AlGaInNLED發展的另一主流產品。

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