Led芯片封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體發(fā)光器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種LED芯片封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(Light-Emitting D1de，LED)是一種能發(fā)光的半導(dǎo)體電子元件。這種電子元件早在1962年出現(xiàn)，早期只能發(fā)出低光度的紅光，之后發(fā)展出其他單色光的版本，時至今日能發(fā)出的光已遍及可見光、紅外線及紫外線，光度也提高到相當(dāng)?shù)墓舛取６猛疽灿沙鯐r作為指示燈、顯示板等；隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，發(fā)光二極管已被廣泛的應(yīng)用于顯示器、電視機(jī)采光裝飾和照明。
[0003]LED芯片封裝結(jié)構(gòu)目前分成正裝、倒裝、垂直三種封裝結(jié)構(gòu)，目前正裝封裝結(jié)構(gòu)是最使用最多的。正裝封裝結(jié)構(gòu)的LED芯片在封裝制程里需使用打線(wire bonding)工藝，鑒于正裝封裝結(jié)構(gòu)的LED芯片P電極和N電極同側(cè)的特殊性，要求打線過程中焊球和電極結(jié)合的面積不要超出芯片制程的預(yù)設(shè)的MESA線。
[0004]隨著LED技術(shù)的發(fā)展，LED芯片N電極和P電極的面積變得越來越小，打線使用的材料由金線變成了合金線；導(dǎo)致現(xiàn)有打線制程會出現(xiàn)如圖1所示的問題:焊球和N電極結(jié)合過程中N電極變形嚴(yán)重，會對LED芯片的穩(wěn)定性造成影響，當(dāng)N電極變形部分超出MESA線時，會出現(xiàn)LED芯片失效。
[0005]因此，針對上述技術(shù)問題，有必要提供一種LED芯片封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種LED芯片封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案如下:
一種LED芯片封裝結(jié)構(gòu)，所述LED芯片包括襯底、N型半導(dǎo)體層、發(fā)光層、P型半導(dǎo)體層及N電極和P電極，所述LED芯片上預(yù)設(shè)有用于進(jìn)行MESA光刻的MESA線，所述P型半導(dǎo)體層、發(fā)光層及部分N型半導(dǎo)體層沿MESA線刻蝕形成有N臺階，所述N臺階上設(shè)有支撐平臺，所述N電極包裹所述支撐平臺并與N型半導(dǎo)體層電性連接，所述N電極的上邊緣與MESA線之間的距離大于N電極的下邊緣與MESA線之間的距離，所述N電極上通過焊球與焊接線電性連接。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述N電極的下邊緣邊緣與MESA線之間的距離為5-15 μ m, N電極的上邊緣與MESA線之間的距離為10~30 μπι。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述Ν電極在支撐平臺側(cè)邊的厚度為0.5-3 μπι,所述Ν電極在支撐平臺上方的厚度為0.5-3 μ m0
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述N電極在支撐平臺上方的厚度與N電極在支撐平臺側(cè)邊的厚度相等。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述焊球的面積小于N電極上表面的面積。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述支撐平臺為與N型半導(dǎo)體層絕緣連接或電性導(dǎo)通連接。
[0013]相應(yīng)地，一種LED芯片封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法，所述封裝方法包括:
在襯底上依次外延生長N型半導(dǎo)體層、發(fā)光層及P型半導(dǎo)體層，形成LED外延結(jié)構(gòu)；
在LED外延結(jié)構(gòu)上形成MESA線，并采用MESA光刻形成N電極區(qū)域；
對N電極區(qū)域刻蝕形成N臺階，N臺階上形成有支撐平臺；
在支撐平臺上方和側(cè)邊形成于N型半導(dǎo)體層電性連接的N電極，所述N電極的上邊緣與MESA線之間的距離大于N電極的下邊緣與MESA線之間的距離；
在P型半導(dǎo)體層上形成于P型半導(dǎo)體層電性連接的P電極。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，“對N電極區(qū)域刻蝕形成N臺階，N臺階上形成有支撐平臺”具體包括:
對N電極區(qū)域全部刻蝕至N型半導(dǎo)體層，而后在N型半導(dǎo)體層上外延生長支撐平臺。
[0015]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，“對N電極區(qū)域刻蝕形成N臺階，N臺階上形成有支撐平臺”具體包括:
采用掩膜對N電極區(qū)域部分刻蝕至N型半導(dǎo)體層，保留N電極區(qū)域中間的部分外延層，形成支撐平臺。
[0016]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述N臺階通過ICP刻蝕形成。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明通過在N臺階上設(shè)置支撐平臺，N電極設(shè)于支撐平臺的上方和側(cè)邊，支撐平臺能夠有效釋放焊球在N電極上表面的表面應(yīng)力，減小了焊接時N電極的變形，有效提高了 LED器件的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1為現(xiàn)有技術(shù)LED芯片上N電極焊接處的電鏡圖。
[0020]圖2a為本發(fā)明一【具體實(shí)施方式】中LED芯片的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2b為本發(fā)明一【具體實(shí)施方式】中LED芯片的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0023]本發(fā)明公開了一種LED芯片封裝結(jié)構(gòu)，所述LED芯片包括襯底、N型半導(dǎo)體層、發(fā)光層、P型半導(dǎo)體層及N電極和P電極，所述LED芯片上預(yù)設(shè)有用于進(jìn)行MESA光刻的MESA線，所述P型半導(dǎo)體層、發(fā)光層及部分N型半導(dǎo)體層沿MESA線刻蝕形成有N臺階，所述N臺階上設(shè)有支撐平臺，所述N電極包裹所述支撐平臺并與N型半導(dǎo)體層電性連接，所述N電極的上邊緣與MESA線之間的距離大于N電極的下邊緣與MESA線之間的距離，所述N電極上通過焊球與焊接線電性連接。
[0024]參圖2a所示，本發(fā)明的一【具體實(shí)施方式】中LED芯片封裝結(jié)構(gòu)從下至上依次包括: 襯底10，襯底可以是藍(lán)寶石、S1、SiC、GaN、ZnO等；
N型半導(dǎo)體層20，Ν型半導(dǎo)體層可以是Ν型GaN等；
發(fā)光層30，發(fā)光層可以是GaN、InGaN等；
P型半導(dǎo)體層40，P型半導(dǎo)體層可以是P型GaN等；
N電極60及Ρ電極70，Ν電極60設(shè)置于Ν臺階50上，且與Ν型半導(dǎo)體層20電性連接，Ρ電極70設(shè)于Ρ型半導(dǎo)體層40上方，且與Ρ型半導(dǎo)體層40電性連接。
[0025]其中，結(jié)合圖2b所示，LED芯片上預(yù)設(shè)有用于進(jìn)行MESA光刻的MESA線1，經(jīng)過MESA光刻后可以形成MESA圖層2。
[0026]本實(shí)施方式中的P型半導(dǎo)體層40、發(fā)光層30及部分N型半導(dǎo)體層20沿MESA線1刻蝕形成有N臺階50，N臺階50上設(shè)有支撐平臺51，N電極60包裹支撐平臺51并與N型半導(dǎo)體層20電性連接，N電極60上通過焊球與焊接線電性連接。
[0027]接合圖2b所示，本實(shí)施方式中N電極60包括兩部分，即位于支撐平臺51側(cè)邊的N電極部分和位于支撐平臺51上方的N電極部分，其中，位于支撐平臺51上方的N電極部分的上邊緣與MESA線之間的距離大于位于支撐平臺51側(cè)邊的N電極部分的下邊緣與MESA線之間的距離。
[0028]在本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例中，N電極的下邊緣邊緣與MESA線之間的距離為5-15 μm, N電極的上邊緣與MESA線之間的距離為10~30 μπι ;
在本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例中，Ν電極60在支撐平臺51上方的厚度為0.5~3 μπι，Ν電極60在支撐平臺51側(cè)邊的厚度為0.5-3 μ m0
[0029]在本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例中，N電極60在支撐平臺51上方的厚度與Ν電極60在支撐平臺51側(cè)邊的厚度相等。
[0030]在進(jìn)行焊