晶元级封装的倒装LED器件及其分割单元和制作方法

摘要

本发明涉及晶元级封装的倒装LED器件及其分割单元和制作方法。该晶元级封装的倒装LED器件，包括：倒装的包含一个以上LED芯片的LED芯片晶元/阵列、导电基板和荧光粉透明基板，其中所述导电基板的一面设有金属层a与LED芯片的电极金属键合，另一面设有金属层b形成所述LED器件的电极；所述导电基板上设有通槽将LED器件的电极隔离开；所述荧光粉透明基板与所述LED芯片剥离掉生长衬底的出光面结合。本发明的LED器件，剥离了生长衬底，提高了光在芯片的出光效率，荧光粉的激发效率，减少封装后产生的蓝光侧漏，从而提高了器件的整体性能；并且，通过通槽隔离电极，避免了繁琐的布线和绝缘设置，实现高效薄膜倒装的同时，降低了封装成本。

权利要求

1.一种晶元级封装的倒装LED器件，其特征在于，包括：倒装的包含一个以上LED芯片的LED芯片晶元/阵列、导电基板(4)和荧光粉透明基板(5)，其中，

所述LED芯片包括P型金属焊盘(205)、N型金属焊盘(204)以及将P型金属焊盘(205)和N型金属焊盘(204)隔开的电极隔离走道(206)；

所述导电基板(4)的一面设有金属层a(401)，该金属层a(401)与LED芯片的P型金属焊盘(205)和N型金属焊盘(204)金属键合；所述导电基板(4)的另一面设有金属层b(402)，该金属层b(402)形成所述LED器件的P型金属电极和N型金属电极(404)；所述导电基板(4)上设有与所述电极隔离走道对应的通槽(403)，该通槽(403)将所述LED器件的P型金属电极和N型金属电极(404)隔离开；

所述荧光粉透明基板(5)包括透明基板(501)和透明基板(501)内和/或透明基板至少一个面上的荧光粉胶体(503)，所述荧光粉透明基板(5)与所述LED芯片剥离掉生长衬底的出光面结合。

2.根据权利要求1所述的晶元级封装的倒装LED器件，其特征在于，其中相邻LED芯片的P型金属焊盘(205)和N型金属焊盘(204)为非对称排列，从而使相邻电极的电极隔离走道(206)错开设置。

3.根据权利要求1或2所述的晶元级封装的倒装LED器件，其特征在于，所述LED芯片之间设有深刻蚀走道(3)，刻蚀深度至所述LED芯片未剥离生长衬底时的生长衬底层；所述通槽(403)的长度大于所述电极隔离走道(206)的长度，且其至少一端与所述深刻蚀走道连通。

4.根据权利要求1或2所述的晶元级封装的倒装LED器件，其特征在于，所述透明基板(501)的一个表面具有平整的表面和/或周期性的凹槽(502)，所述荧光粉胶体(503)设于透明基板(501)平整的表面上和/或周期性的凹槽(502)中，所述荧光粉胶体(503)的表面与所述LED芯片剥离掉生长衬底的出光面结合。

5.根据权利要求1或2所述的晶元级封装的倒装LED器件，其特征在于，所述LED芯片剥离掉生长衬底的出光面经过粗化处理；和/或所述LED芯片的侧壁设有侧壁反射镜，且LED芯片的P型欧姆接触层具有反射镜的功能；和/或所述透明基板未设荧光粉胶体的表面，也即所述LED器件的出光面经过粗化处理。

6.权利要求1至5之一所述的晶元级封装的倒装LED器件分割而成的倒装LED器件分割单元。

7.权利要求1至5之一所述的晶元级封装的倒装LED器件的制作方法，包括：

(a)提供带生长衬底的包含一个以上LED芯片的LED芯片晶元/阵列，所述LED芯片包括P型金属焊盘(205)、N型金属焊盘(204)以及将P型金属焊盘(205)和N型金属焊盘(204)隔开的电极隔离走道(206)；

(b)提供导电基板(4)，所述导电基板(4)的一面设金属层a(401)，该金属层a(401)与LED芯片的P型金属焊盘(205)和N型金属焊盘(204)金属键合；所述导电基板(4)的另一面设金属层b(402)，该金属层b(402)形成所述LED器件的P型金属电极和N型金属电极(404)；所述导电基板上设与所述电极隔离走道(206)对应的通槽(403)，该通槽(403)将所述LED器件的P型金属电极和N型金属电极(404)隔离开；

(c)将所述LED芯片的生长衬底剥离，暴露出LED芯片的出光面；

(d)提供荧光粉透明基板(5)，所述荧光粉透明基板(5)包括透明基板(501)和透明基板(501)内和/或透明基板至少一个面上的荧光粉胶体(503)；

(e)所述荧光粉透明基板(5)与所述LED芯片剥离掉生长衬底的出光面结合，形成具有荧光粉透明基板结构的晶元级封装的倒装LED器件；

其中所述包含一个以上LED芯片的LED芯片晶元/阵列、导电基板(4)和荧光粉透明基板(5)的准备不分先后。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：采用化学剥离技术剥离所述生长衬底，其包括步骤：在步骤(a)中，所述LED芯片之间设深刻蚀走道(3)，刻蚀深度至所述LED芯片的生长衬底层；

在步骤(b)中，使所述通槽(403)的长度大于所述电极隔离走道(206)的长度，且其至少一端与所述深刻蚀走道连通；

在步骤(c)中，向所述通槽(403)、深刻蚀走道(3)形成的化学剥离通道通入药液，将生长衬底剥离。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述生长衬底与所述LED芯片相接的一面起伏不平，与所述LED芯片之间形成间隙。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于：所述生长衬底为多层材料构成的生长衬底，包括：(A)选自硅片、玻璃片、蓝宝石、铜基板等中的一种形成的生长基底，和(B)选自Al2O3、SiO2、SiN、AlN等中的一种或多种材料分别形成的位于所述生长基底上的层。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述材料选自Al2O3、SiO2和AlN中的一种或多种。

说明书

晶元级封装的倒装LED器件及其分割单元和制作方法

技术领域

[0001] 本发明涉及半导体照明领域，特别是涉及一种晶元级封装的倒装LED器件及其分割单元和制作方法。

背景技术

[0002] 近几年，LED(发光二极管)产品照明得到快速的发展。LED与传统光源相比具有寿命长、体积小、节能、高效、响应速度快、抗震、无污染等优点，被认为是可以进入普通照明领域的“绿色照明光源”。

[0003] 作为LED产业链中承上启下的LED产品封装，在整个产业链中起着关键的作用。对于封装而言，其关键技术归根结底在于如何在有限的成本范围内尽可能多的提取芯片发出的光，同时降低封装热阻，提高可靠性。在封装过程中，封装材料和封装方式占主要影响因素。随着LED产品高光效化、功率化、高可靠性和低成本的不断发展，对封装的要求也越来越高，一方面LED产品封装在兼顾发光角度、光色均匀性等方面时必须满足具有足够高的取光效率和光通量；另一方面，封装必须满足芯片的散热要求。因此，芯片、荧光粉、基板、热界面材料等封装材料以及相应的封装方式亟待发展创新，以提高LED产品的散热能力和出光效率。

[0004] 在LED产品芯片技术的快速发展下，LED产品的封装形式也从单芯片封装方式发展到多芯片封装方式。它的封装结构也从Lamp封装到SMD封装再到CoB封装和RP封装技术。

[0005] 引脚式封装(Lamp)采用引线架作各种封装外型的引脚，是最先研发成功投放市场的LED产品封装结构，品种数量繁多，技术成熟度较高。表面贴装封装(SMD)因减小了产品所占空间面积、降低重量、允许通过的工作电流大，尤其适合自动化贴装生产，成为比较先进的一种工艺，从Lamp封装转SMD封装符合整个电子行业发展大趋势。但是在应用中存在散热、发光均匀性和发光效率下降等问题。

[0006] CoB(ChiponBoard)封装结构是在多芯片封装技术的基础上发展而来，CoB封装是将裸露的芯片直接贴装在电路板上，通过键合引线与电路板键合，然后进行芯片的钝化和保护。CoB的优点在于：光线柔和、线路设计简单、高成本效益、节省系统空间等，但存在着芯片整合亮度、色温调和与系统整合的技术问题。

[0007] 远程荧光封装技术(RP)是将多颗蓝光LED产品与荧光粉分开放置，LED产品发出的蓝光在经过反射器、散射器等混光后均匀的入射到荧光粉层上，最终发出均匀白光的一种LED产品光源形式。与其他封装结构相比，RP封装技术性能更为突出：首先，是荧光粉体远离LED产品芯片，荧光粉不易受PN结发热的影响，特别是一些硅酸盐类的荧光粉，易受高温高湿的影响，在远离热源后可减少荧光粉热猝灭几率，延长光源的寿命。其次，荧光粉远离芯片设计的结构有利于光的取出，提高光源发光效率。再者，此结构发出的光色空间分布均匀，颜色一致性高。近年来，紫外激发的远程封装技术引起人们的高度关注，相比传统紫外光源，拥有独一无二的优势，包括功耗低、发光响应快、可靠性高、辐射效率高、寿命长、对环境无污染、结构紧凑等诸多优点，成为世界各大公司和研究机构新的研究热点之一。

[0008] 倒装技术在LED领域上还是一个比较新的技术概念，但在传统IC行业中已经被广泛应用且比较成熟，如各种球栅阵列封装(BGA)、芯片尺寸封装(CSP)、晶片级芯片尺寸封装(WLCSP)等技术，全部采用倒装芯片技术，其优点是生产效率高、器件成本低和可靠性高。倒装芯片技术应用于LED器件，主要区别于IC在于，在LED芯片制造和封装过程中，除了要处理好稳定可靠的电连接以外，还需要处理光的问题，包括如何让更多的光引出来，提高出光效率，以及光空间的分布等。

[0009] 针对传统正装LED存在的散热差、透明电极电流分布不均匀、表面电极焊盘和引线挡光以及金线导致的可靠性问题，1998年，J.J.Wierer等人制备出了1W倒装焊接结构的大功率AlGaInN-LED蓝光芯片，他们将金属化凸点的AIGalnN芯片倒装焊接在具有防静电保护二极管(ESD)的硅载体上。他们的测试结果表明，在相同的芯片面积下，倒装LED芯片(FCLED)比正装芯片有着更大的发光面积和非常好的电学特性，在200-1000mA的电流范围，正向电压(VF)相对较低，从而导致了更高的功率转化效率。

[0010] 2006年，O.B.Shchekin等人又报道了一种新的薄膜倒装焊接的多量子阱结构的LED(TFFC-LED)。所谓薄膜倒装LED，就是将薄膜LED与倒装LED的概念结合起来。在将LED倒装在基板上后，采用激光剥离(Laser lift-off)技术将蓝宝石衬底剥离掉，然后在暴露的N型GaN层上用光刻技术做表面粗化。这种薄膜结构的LED可以有效地增加出光效率。但相对来说，这种结构工艺比较复杂，成本会相对较高。

[0011] 此外，由于LED发展初期，所有封装支架和形式都是根据其正装或垂直结构LED芯片进行设计的，所以倒装LED芯片不得不先倒装在硅基板上，然后将芯片固定在传统的支架上，再用金线将硅基板上的电极与支架上的电极进行连接。使得封装器件内还是有金线的存在，没有利用上倒装无金线封装的优势；而且还增加了基板的成本，使得价格较高，完全没有发挥出倒装LED芯片的优势。

[0012] 随着硅基倒装芯片在市场上销售，逐渐发现这些倒装LED芯片在与正装芯片竞争时，其效能和/或成本仍处于劣势。

发明内容

[0013] 本发明提供一种晶元级封装的倒装LED器件及其分割单元和制作方法。

[0014] 首先，本发明提供一种晶元级封装的倒装LED器件，包括：倒装的包含一个以上LED芯片的LED芯片晶元/阵列、导电基板和荧光粉透明基板，

[0015] 其中，所述LED芯片包括P型金属焊盘、N型金属焊盘以及将P型金属焊盘和N型金属焊盘隔开的电极隔离走道；

[0016] 所述导电基板的一面设有金属层a，该金属层a与LED芯片的P型金属焊盘和N型金属焊盘金属键合；所述导电基板的另一面设有金属层b，该金属层b形成所述LED器件的P型金属电极和N型金属电极；所述导电基板上设有与所述电极隔离走道对应的通槽，该通槽将所述LED器件的P型金属电极和N型金属电极隔离开；

[0017] 所述荧光粉透明基板包括透明基板和透明基板内和/或透明基板至少一个面上的荧光粉胶体，所述荧光粉透明基板与所述LED芯片剥离掉生长衬底的出光面结合。

[0018] 本发明还提供所述晶元级封装的倒装LED器件分割而成的倒装LED器件分割单元。

[0019] 本发明另外还提供所述晶元级封装的倒装LED器件的制作方法，包括：

[0020] (a)提供带生长衬底的包含一个以上LED芯片的LED芯片晶元/阵列，所述LED芯片包括P型金属焊盘、N型金属焊盘以及将P型金属焊盘和N型金属焊盘隔开的电极隔离走道；

[0021] (b)提供导电基板，所述导电基板的一面设金属层a，该金属层a与LED芯片的P型金属焊盘和N型金属焊盘金属键合；所述导电基板的另一面设金属层b，该金属层b形成所述LED器件的P型金属电极和N型金属电极；所述导电基板上设与所述电极隔离走道对应的通槽，该通槽将所述LED器件的P型金属电极和N型金属电极隔离开；

[0022] (c)将所述LED芯片的生长衬底剥离，暴露出LED芯片的出光面；

[0023] (d)提供荧光粉透明基板，所述荧光粉透明基板包括透明基板和透明基板内和/或透明基板至少一个面上的荧光粉胶体；

[0024] (e)所述荧光粉透明基板与所述LED芯片剥离掉生长衬底的出光面结合，形成具有荧光粉透明基板结构的晶元级封装的倒装LED器件；

[0025] 其中所述包含一个以上LED芯片的LED芯片晶元/阵列、导电基板和荧光粉透明基板的准备不分先后。

[0026] 本发明晶元级封装的倒装LED器件，剥离了生长衬底，并实现了倒装和减化的电极键合和隔离，减少了生长衬底对光的吸收，减少了封装后发光二极管的蓝光侧漏，大大提高了荧光粉的激发效率，提高了光在芯片的出光效率、均匀性和可靠性，改善了散热性和器件机械强度，从而提高了器件的整体性能。

[0027] 本发明晶元级封装的倒装LED器件的制作方法，在实现晶元级封装和倒装的同时，还通过导电基板与LED芯片电极的键合以及通槽对电极的隔离，免去了繁琐的绝缘和布线操作，极大的简化了工艺并降低了生产成本。进一步，通过通槽与LED芯片间的深刻蚀走道的配合设置，还可以容易的实现化学方法剥离生长衬底的操作。

附图说明

[0028] 图1为本发明一种条形复合图形衬底的结构示意图；

[0029] 图2为图1的截面示意图；

[0030] 图3为本发明第二种结构的条形复合图形衬底的结构示意图；

[0031] 图4为本发明第三种结构的条形复合图形衬底的结构示意图；

[0032] 图5为本发明一种在复合图形衬底材料上生长的外延结构所呈现的结构示意图；

[0033] 图6为本发明倒装结构的LED芯片晶元的结构示意图；

[0034] 图7为图6中一个LED芯片单元截面的放大示意图；

[0035] 图8为本发明导电基板与LED芯片晶元键合后的结构示意图；

[0036] 图9为图8截面的放大结构示意图；

[0037] 图10为图9剥离生长衬底的结构示意图；

[0038] 图11为本发明一种做好器件电极的带有导电基板的芯片晶元；

[0039] 图12为本发明一种透明基板的结构示意图；

[0040] 图13为本发明另一种透明基板的结构示意图；

[0041] 图14为图13填充荧光粉胶体后的荧光粉透明基板的结构示意图；

[0042] 图15为图14出光面设置微结构后的荧光粉透明基板的结构示意图；

[0043] 图16为图11结合荧光粉透明基板后的结构示意图(即具有荧光粉透明基板结构的晶元级封装的倒装LED器件)；

[0044] 图17为图16分割后的一种倒装LED器件分割单元的结构示意图。

[0045] 元件标号说明

[0046] 1        复合图形衬底

[0047] 101      生长基底

[0048] 102      AlN层

[0049] 103      二氧化硅层

[0050] 2        LED芯片单元

[0051] 201      N型半导体生长层

[0052] 202      量子阱

[0053] 203      P型半导体生长层

[0054] 204      芯片的N型金属焊盘

[0055] 205      芯片的P型金属焊盘

[0056] 206      电极隔离走道

[0057] 207      侧壁绝缘层

[0058] 208      侧壁反射镜层

[0059] 209      P型欧姆接触层及反射镜层

[0060] 210      电极绝缘层

[0061] 3        深刻蚀走道

[0062] 4        导电基板

[0063] 401      金属层a

[0064] 402      金属层b

[0065] 403      通槽

[0066] 404      LED器件的P型金属焊盘和N型金属焊盘

[0067] 5        荧光粉透明基板

[0068] 501      透明基板

[0069] 502      凹槽

[0070] 503      荧光粉胶体

[0071] 504      棱锥结构

[0072] 6        荧光粉单元

具体实施方式

[0073] 以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明可以在没有背离权利要求所限定的本发明的精神范围内作各种修饰或改变。

[0074] 术语“晶元级封装”是指直接对未分割的LED芯片晶元或LED芯片阵列实施的整体封装。

[0075] 术语“包含一个以上LED芯片的LED芯片晶元/阵列”是指按照常规方法以及下文具体列举的方法获得的其中包括一个以上LED芯片(优选两个以上LED芯片)阵列排布的LED芯片的组合。

[0076] 术语“金属键合”是指通过纯金属或合金，依靠金属键、金属与晶片表面间的扩散、金属熔融等作用使两个晶片面对面的粘合在一起。更多理论和实例参见谢正生等人的“金属键合技术及其在光电器件中的应用”

[0077] 《( 激光与光电子进展》，第44卷，第1册，2007年1月，第31-37页)。

[0078] 术语“结合”意在说明部件之间的连接，只要能实现发明的目的，则认为这样的连接即属于“结合”的范畴；换言之，只要这样的连接能够实现该连接旨在达到的功能和效果，则属于“结合”的范围，为此，不再作进一步的细分，例如不再考察该连接是否为物理或化学方式的结合。例如采用粘合剂结合的方式，如采用热固化粘合剂或光固化粘合剂，具体如由聚烯烃、聚乙酸乙烯及乙酸乙烯共聚物、聚丙烯酸酯类或聚氯乙烯和过氯乙烯树脂等热塑性树脂为粘料组成的粘合剂。或者，所述粘合剂也可作为荧光粉胶体中的胶体物质(即具有粘合剂性能的物质)而存在，即通过荧光粉胶体与出光面的固化来实现结合。

[0079] 在本发明中，所述晶元级封装的倒装LED器件，包括：倒装的包含一个以上LED芯片的LED芯片晶元/阵列、导电基板和荧光粉透明基板，

[0080] 其中，

[0081] 所述LED芯片包括P型金属焊盘、N型金属焊盘以及将P型金属焊盘和N型金属焊盘隔开的电极隔离走道；

[0082] 所述导电基板的一面设有金属层a，该金属层a与LED芯片的P型金属焊盘和N型金属焊盘金属键合；所述导电基板的另一面设有金属层b，该金属层b形成所述LED器件的P型金属电极和N型金属电极；所述导电基板上设有与所述电极隔离走道对应的通槽，该通槽将所述LED器件的P型金属电极和N型金属电极隔离开；

[0083] 所述荧光粉透明基板包括透明基板和透明基板内和/或透明基板至少一个面上的荧光粉胶体，所述荧光粉透明基板与所述LED芯片剥离掉生长衬底的出光面结合。

[0084] 本发明晶元级封装的倒装LED器件为剥离掉生长衬底的倒装LED器件，其出光面为荧光粉透明基板面。该器件结构，可以降低封装成本，提高封装器件的发光效率、出光的均匀性和可靠性，减少封装后发光二极管的蓝光侧漏。并且，本发明通过所述荧光粉透明基板与所述LED芯片剥离掉生长衬底的出光面结合的设置，增强了最终LED器件出光面的机械强度，并还可以通过对所述荧光粉透明基板的表面进行粗化加工，进一步提高光效。另外，通过导电基板及其上通槽的设置，一方面所述导电基板在剥离生长衬底时可作为转移衬底固定LED芯片，另一方面所述导电基板直接形成了所述LED器件的电极焊盘。

[0085] 通常，现有技术需要采用硅穿孔技术及电镀技术对硅基半导体芯片的电极进行布线，对硅穿孔的侧壁及电极区域进行区域性绝缘，避免器件的短路。本发明通过通槽的设置，通槽直接对导电基板上的电极焊盘进行隔离，从而省去了传统工艺中繁琐的绝缘和布线操作。

[0086] 在具体的实施方案中，所述LED芯片晶元的电极为同侧结构电极，所述LED芯片晶元中包括：芯片N型金属焊盘、芯片P型金属焊盘、电极隔离走道、芯片侧壁绝缘层、芯片侧壁反射镜层、芯片的P型欧姆接触层及反射镜层和P型欧姆接触层及反射镜层上面的电极绝缘层。

[0087] 在具体的实施方案中，所述P型欧姆接触层和反射镜层的材料只要能保证金属与P型半导体形成欧姆接触的同时，也保证芯片正面的出射光全部反射至复合图形衬底层的方向的材料均可，例如为ITO、ZnO、Ni、Ag、Au、Cr、Al等中的一种或几种的组合。优选ITO、Ni、Ag或Ni、Ag或Ag材料构成的P型欧姆接触层和反射镜层。在一个具体的实施方案中，P型欧姆接触层和反射镜层为使用ITO、Ni和Ag的三种材料分别形成的层，它们的厚度例如为：ITO：200A-1200A，Ni：3A-20A，Ag：1000-5000A。

[0088] 在具体的实施方案中，可以采用任何可用于LED的外延制作LED芯片晶元，例如GaN、InP、GaAs、Ge、BN外延等，这样的外延可以购得，也可以自行制备。

[0089] 所述导电基板选用导电、高导热性并且容易利用机械或化学腐蚀等方式加工形成通槽的基板，比如硅基板、铜基板等，优选硅基板。对于所述导电基板一面上用于与所述LED芯片的P、N金属焊盘进行金属键合的金属层a，凡是与金属焊盘可进行键合的金属均可作为导电基板上的金属层a，具体如Ti、Cr、Al、Au、In、Sn、或Au Sn合金等。对于所述导电基板另一面上的金属层b，可与前述金属层a使用的材料相同或不同，该金属层b与导电基板形成欧姆接触层，并最终形所述LED器件的电极焊盘。

[0090] 在本发明的一个实施方案中，所述的晶元级封装的倒装LED器件，其中相邻LED芯片的P型金属焊盘和N型金属焊盘为非对称排列，从而使相邻电极的电极隔离走道错开设置。所述电极隔离走道错开设置，对应它的通槽也错位设置，从而使所述导电基板无论是在与所述LED芯片金属键合前或键合后开设所述通槽，所述导电基板都是一整片，从而便于加工过程中的整体移动和处理。当对该结构的LED器件进一步进行分割，也就得到P型金属焊盘和N型金属焊盘被通槽隔开的单个LED芯片单元。

[0091] 当然，对于通过相邻LED芯片的P型金属焊盘和N型金属焊盘整齐排列的电极隔离走道在导电基板上形成的连通的通槽，也在本发明的范围内。该结构的LED器件由于具有同类型的多个连续的电极焊盘，可进行多个LED芯片为单元的分割，从而形成高压的LED芯片。对于该结构，优选在所述导电基板的金属层a与所述LED芯片的电极焊盘金属键合后再进行通槽的设置，这样仍然实现了所述导电基板的整片操作。

[0092] 在本发明的一个实施方案中，所述的晶元级封装的倒装LED器件中，所述LED芯片之间设有深刻蚀走道，刻蚀深度至所述LED芯片未剥离生长衬底时的生长衬底层；所述通槽的长度大于所述电极隔离走道的长度，且其至少一端与所述深刻蚀走道连通。该结构深刻蚀走道和通槽的设置，可使所述通槽和深刻蚀走道形成可供药液进入生长衬底的化学剥离通道，从而便于采用化学剥离技术实现生长衬底的剥离。

[0093] 在一个具体的实施方案中，所述深刻蚀走道的深度大于6微米至生长衬底层的最底部所具有的深度。

[0094] 在一个具体的实施方案中，所述电极隔离走道/通槽的宽度可不超过30微米，优选不超过20微米。优选地，所述通槽的宽度小于电极隔离走道的宽度。

[0095] 在本发明进一步的实施方案中，所述生长衬底为多层材料构成的生长衬底，包括：(A)选自硅片、玻璃片、蓝宝石、铜基板等中的一种形成的生长基底，和任选地(B)选自Al2O3、SiO2、SiN、AlN等中的一种或多种材料分别形成的位于所述生长基底上的层，所述材料优选Al2O3、SiO2和AlN中的一种或多种。当采用化学剥离技术剥离生长衬底时，所述(B)为必选项。

[0096] 在本发明进一步的实施方案中，所述生长衬底与所述LED芯片相接的一面起伏不平，与所述LED芯片之间形成间隙。该间隙有利于在采用化学剥离技术剥离生长衬底时药液进入生长衬底层，从而更快速的实现生长衬底的剥离。例如所述间隙为由生长衬底上凸出的截面为三角形、梯形、长方形等形成的条形间隙。如图1-4所示，其为本发明几种不同结构生长衬底的结构示意图。进一步，所述间隙优选大于1微米至10微米。在具体的实施方案中，设置的所述通槽的长轴可垂直于所述条形间隙。

[0097] 在本发明的一个实施方案中，所述的晶元级封装的倒装LED器件，其透明基板的一个表面具有平整的表面和/或周期性的凹槽，所述荧光粉胶体设于透明基板平整的表面上和/或周期性的凹槽中，所述荧光粉胶体的表面与所述LED芯片剥离掉生长衬底的出光面结合。优选具有周期性凹槽的透明基板。几种不同的荧光粉透明基板结构具体如图12-15所示。

[0098] 在本发明进一步的实施方案中，所述透明基板的凹槽的宽度和长度分别与凹槽中的荧光粉胶体的宽度和长度匹配，所述凹槽中的荧光粉胶体的宽度和长度分别大于结合到荧光粉胶体上的LED芯片的宽度和长度；优选所述凹槽中的荧光粉胶体的宽度和长度分别比结合到荧光粉胶体上的LED芯片的宽度和长度大1-10微米。

[0099] 在本发明进一步的实施方案中，所述透明基板的凹槽深度与荧光粉胶体的厚度匹配，所述荧光粉胶体的厚度与LED器件的最终色坐标即LED芯片需要的荧光粉的量匹配；优选透明基板的凹槽深度为10-100微米。

[0100] 在本发明进一步的实施方案中，所述荧光粉胶体为荧光粉和有机溶剂的混合物转化而成的透明固体；所述有机溶剂优选硅胶材料。荧光粉和有机溶剂的使用和配比根据本领域的常规技术进行，如按照重量比1:1或1:2使用。更多内容，详见在线http://d.wanfangdata.com.cn/

[0101] Thesis/D369178公开的吴逸萍的硕士论文《大功率LED荧光粉及胶体封装工艺的研究》所记载的荧光粉及胶体以及相关的制备方法。或者，从深圳金百晟、深圳芯晶宇光电、大连路明等购得的相关产品。所述有机溶剂的实例有：环氧树脂、氟素橡胶、硅胶等，优选硅胶材料。其中，荧光粉和有机溶剂的混合物转化成透明固体按照本领域已知的工艺进行。所述荧光粉胶体通过填充、涂覆等方式设置于透明基板的表面上或凹槽中，荧光粉胶体表面平整，便于与LED芯片结合。

[0102] 在本发明进一步的实施方案中，所述透明基板为适宜采用机械或化学腐蚀方法对其表面进行加工的透明材料；优选无机SiO2基玻璃和有机透明材料。在更具体的实施方案中，所述SiO2基玻璃的厚度大于70微米。所述LED器件的出光面为透明基板的出光面，透明基板的出光面可利用机械或化学腐蚀等方式加工，形成可提高出光效果的微结构图形(例如齿状和/或棱锥状的结构)。

[0103] 在本发明的一个实施方案中，所述的晶元级封装的倒装LED器件中，所述LED芯片剥离掉生长衬底的出光面经过粗化处理(例如在粗化处理后，在N型半导体生长层形成微腔结构)。和/或，在本发明的一个实施方案中，所述LED芯片的侧壁设有侧壁反射镜，且LED芯片的P型欧姆接触层具有反射镜的功能(为P型欧姆接触层及反射镜层)。和/或，在本发明的一个实施方案中，所述透明基板未设荧光粉胶体的表面，也即所述LED器件的出光面经过粗化处理。这都进一步提高了LED芯片的光效。

[0104] 所述粗化处理可通过机械或化学腐蚀等方式加工，形成提高出光效果的微结构图形。例如可采用的方式包括：化学粗化法、光化学粗化法及激光粗化法。以化学粗化法为例，例如采用KOH或H3PO4粗化出光面，温度50℃以上，时间5秒钟以上。

[0105] 本发明还提供所述的晶元级封装的倒装LED器件分割而成的倒装LED器件分割单元。在具体的实施方案中，分割而成的所述倒装LED器件分割单元可为含有一个或两个、三个、四个、五个等多个LED芯片的LED分割单元。

[0106] 本发明还提供所述的晶元级封装的倒装LED器件的制作方法，包括：

[0107] (a)提供带生长衬底的包含一个以上LED芯片的LED芯片晶元/阵列，所述LED芯片包括P型金属焊盘、N型金属焊盘以及将P型金属焊盘和N型金属焊盘隔开的电极隔离走道；

[0108] (b)提供导电基板，所述导电基板的一面设金属层a，该金属层a与LED芯片的P型金属焊盘和N型金属焊盘金属键合；所述导电基板的另一面设金属层b，该金属层b形成所述LED器件的P型金属电极和N型金属电极；所述导电基板上设与所述电极隔离走道对应的通槽，该通槽将所述LED器件的P型金属电极和N型金属电极隔离开；

[0109] (c)将所述LED芯片的生长衬底剥离，暴露出LED芯片的出光面；

[0110] (d)提供荧光粉透明基板，所述荧光粉透明基板包括透明基板和透明基板内和/或透明基板至少一个面上的荧光粉胶体；

[0111] (e)所述荧光粉透明基板与所述LED芯片剥离掉生长衬底的出光面结合，形成具有荧光粉透明基板结构的晶元级封装的倒装LED器件；

[0112] 其中所述包含一个以上LED芯片的LED芯片晶元/阵列、导电基板和荧光粉透明基板的准备不分先后。

[0113] 在本发明的实施方案中，所述生长衬底剥离的方法有激光剥离法、研磨抛光法、湿法腐蚀法/化学腐蚀法，本发明中优先采用湿法腐蚀法/化学腐蚀法。在具体的实施方案中，所述化学腐蚀法可参照专利申请《一种利用化学腐蚀的方法剥离生长衬底的方法》中的方法进行，其申请号为201510290140.1，申请日为2015年5月29日。

[0114] 在本发明的一个实施方案中，采用化学剥离技术剥离所述生长衬底，其包括步骤：

[0115] 在步骤(a)中，所述LED芯片之间设深刻蚀走道，刻蚀深度至所述LED芯片的生长衬底层；

[0116] 在步骤(b)中，使所述通槽的长度大于所述电极隔离走道的长度，且其至少一端与所述深刻蚀走道连通；

[0117] 在步骤(c)中，向所述通槽、深刻蚀走道形成的化学剥离通道通入药液，将生长衬底剥离。

[0118] 上述方法充分利用了器件中的通槽结构，所述通槽不仅在结构上起到隔离电极的作用，在器件的制备中，还作为化学剥离方法通入药液的通道，高效实现了生长衬底的剥离。

[0119] 在本发明的一个实施方案中，所述生长衬底与所述LED芯片相接的一面起伏不平，与所述LED芯片之间形成间隙。

[0120] 在本发明的一个实施方案中，所述生长衬底为多层材料构成的生长衬底，包括：(A)选自硅片、玻璃片、蓝宝石、铜基板等中的一种形成的生长基底，和(B)选自Al2O3、SiO2、SiN、AlN等中的一种或多种材料分别形成的位于所述生长基底上的层，所述材料优选Al2O3、SiO2和AlN中的一种或多种。

[0121] 在上述方法制备获得所述LED器件的基础上，按照所述深刻蚀走道进行切割，可获得分割的倒装LED器件分割单元。

[0122] 上述产品和产品以及产品和方法宽泛的和优选的特征可以彼此组合。

[0123] 如上所述，本发明提供的晶元级封装的倒装LED器件及其制作方法，其主要特点是器件结构主要包括具有通槽结构的导电基板、基板上表面键合的薄膜倒装结构的发光二极管(LED)芯片及发光二极管芯片上键合的荧光粉透明基板。本发明通过晶元上芯片的非对称设计，实现芯片晶元与导电基板的整片键合；同时，通过导电基板的通槽设计，减少了硅或其他导电基板的绝缘工艺及电镀工艺，降低了成本；还通过通槽、电极隔离走道和深刻蚀走道形成化学剥离通道，容易的实现了生长衬底的化学剥离。该器件结构，可以通过减少常规倒装芯片电极间的走道隔离距离，增加芯片的出光面积，实现晶元级封装，可以降低封装成本，提高封装器件的发光效率、出光的均匀性和可靠性，减少封装后发光二极管的蓝光侧漏。

[0124] 实施例

[0125] 以下结合图1-17对本发明进行举例说明。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明与本发明中有关的组件示意，而非对实际实施时的组件数目、形状、尺寸、制造方法及工艺窗口做出限定，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。在实施例中所涉及的工艺条件在有效窗口内可以进行合理改变且达到本发明所揭示的效果。

[0126] 根据所述方法制备所述晶元级封装的倒装LED器件，包括步骤：

[0127] 步骤1：提供复合图形衬底1。如图1至1-4所示的几种不同结构的生长衬底，本实施例采用图1所示的结构。

[0128] 该复合图形衬底1包括：生长基底101(为蓝宝石衬底，厚度优选在380-450微米，本实施例为410微米)、生长基底101上的AlN层102(厚度优选1-3微米，本实施例为2微米)以及AlN层102上的条状二氧化硅层103(厚度优选2000A-2微米，本实施例为1微米)。

[0129] 所述条状二氧化硅103的条形间距为2微米，为周期性排列。

[0130] 步骤2：在复合图形衬底1上生长外延结构。如图5所示。

[0131] 该外延结构包括：N型半导体生长层201(厚度优选1-7微米，本实施例为6微米)、N型半导体生长层201上的量子阱202(厚度优选1000A-5000A，本实施例为4000A)、量子阱202上的P型半导体生长层203(厚度优选500A-3000A，本实施例为1500A)。

[0132] 步骤3：在外延结构上制作倒装结构的LED芯片晶元。如图6-7所示。

[0133] 所述LED芯片晶元的电极为同侧结构电极，所述LED芯片晶元由多个LED芯片单元2组成。所述LED芯片晶元中包括：芯片的N型金属焊盘204、芯片的P型金属焊盘205、电极隔离走道206、深刻蚀走道3(包括横向的和竖向的)、芯片侧壁绝缘层207、芯片侧壁反射镜层208、芯片的P型欧姆接触层及反射镜层209和P型欧姆接触层及反射镜层209上面的电极绝缘层210。

[0134] 所述LED芯片单元2在LED芯片晶元上呈非对称排列，如图3所示，表现为上下相邻LED芯片单元2上的N型金属焊盘204与P型金属焊盘205为非对称排列，当然也可以是左右或其他方式的焊盘非对称排列。该设计的主要目的是便于后续导电基板4与该电极焊盘在键合后，导电基板4上对应的通槽403也错位设置，形成导电基板4与LED芯片晶元整片键合的结构。

[0135] 所述芯片电极隔离走道206的宽度为7微米，远远小于传统倒装芯片的电极隔离走道206。在后续与导电基板4键合时，所述芯片电极隔离走道206对准导电基板4上的通槽403后进行键合(也可在键合后，对准电极隔离走道206开设通槽403)。

[0136] 所述深刻蚀走道3的深度为8微米，深刻蚀至复合图形衬底层，即必须保证走道中的外延生长层(外延结构)刻穿，该走道也作为后续化学剥离衬底的药液通道。

[0137] 所述芯片的侧壁具有侧壁绝缘层207，防止芯片的P-N结短路。

[0138] 所述芯片的侧壁具有侧壁反射镜层208，防止芯片的光从芯片的侧壁出射。

[0139] 所述芯片具有P型欧姆接触层和反射镜层，从而保证金属与P型半导体形成欧姆接触的同时，也保证芯片正面的出射光全部反射至复合图形衬底层。在本实施例中，P型欧姆接触层和反射镜层为使用ITO、Ni和Ag的三种材料分别形成的层，它们的厚度依次为：ITO：200A-1200A，Ni：3A-20A，Ag：1000-5000A。

[0140] 所述P型欧姆接触层和反射镜层上具有电极绝缘层210，用于隔离N型金属焊盘204与P型欧姆接触层和反射镜层209，防止芯片间的电极短路。

[0141] 所述LED芯片单元2的出光面为复合图形衬底1上的生长基底101——蓝宝石衬底(AL2O3)面。

[0142] 步骤4：提供导电基板4。如图8-9所示。

[0143] 所述导电基板4可以是硅、铜等导电基板，本实施例中采用硅作为导电基板4。

[0144] 所述导电基板4的尺寸不小于芯片晶元，本实施例中导电基板4的尺寸等于芯片晶元的尺寸。

[0145] 所述导电基板4上的金属层a 401可为Ti、Cr、Al、Au、In、Sn、或Au Sn合金等，不限于提到的技术，该金属层a 401主要用于与LED芯片晶元上的N型金属焊盘204与P型金属焊盘205进行金属键合。凡是与金属焊盘可进行键合的金属均可作为导电基板4上的金属层a。本实施例采用Au形成的金属层a 401与多个金属焊盘进行金属键合。

[0146] 步骤5：将LED芯片晶元与导电基板4上的金属层a 401进行整片金属键合。如图8-9所示。

[0147] 该键合是将LED芯片晶元上的金属焊盘与导电基板4一面上的金属层a 401进行键合。

[0148] 步骤6：在导电基板4上制作通槽403。如图8-9所示。

[0149] 所述导电基板4上的通槽403与芯片的电极隔离走道206完全对应。

[0150] 所述通槽403的宽度为6微米(小于电极隔离走道206的宽度)，所述通槽403的长度长于芯片的电极隔离走道206，至相邻芯片的侧壁边缘，即与LED芯片间的深刻蚀走道3连通。

[0151] 所述通槽403与电极隔离走道206及深刻蚀走道3共同组成化学剥离通道。

[0152] 步骤7：化学剥离复合图形衬底1，转移芯片至导电基板4上。如图10所示。

[0153] 将键合及做好通槽403的芯片晶元放入化学药液中(所有可腐蚀二氧化硅的药液或可做出光面粗化的药液均适用于本发明。此处具体使用KOH溶液，温度50-80℃，时间10分钟)，药液沿着通槽403、电极隔离走道206、深刻蚀走道3和复合图形衬底1的条形间隙共同组成的通道腐蚀生长基底101上的AlN层102及二氧化硅层103，最终剥离掉复合图形衬底1，将芯片彻底转移至导电基板4上，形成带导电基板4的芯片晶元。此时带导电基板4的芯片晶元的结构从下到上依次为导电基板、金属键合层及LED芯片。

[0154] 步骤8：减薄导电基板4(可使整个LED器件更薄、更轻)，并在导电基板4的另一面蒸镀金属层b 402(金属层b 402的材料可为Ti、Ni、Al等，此处使用Al)，形成LED器件的P型金属焊盘和N型金属焊盘404(即LED器件的电极或器件的金属焊盘)，如图11所示。同时，可对LED芯片的N型半导体层的出光面进行粗化，增加芯片的出光面。

[0155] 步骤9：提供荧光粉透明基板5。

[0156] 如图12-15所示的本发明几种结构的荧光粉透明基板。图12的透明基板501表面平整；图13的透明基板501表面具有周期性排布的凹槽502；图14为图13带凹槽502的透明基板501填充荧光粉胶体503后的荧光粉透明基板5，其中单独的凹槽502与其中的荧光粉胶体
503组成一个荧光粉单元6；图15为在图14基础上，透明基板501的出光面(即透明基板501没有设荧光粉胶体503的一面)加工成微结构(棱锥结构504)的荧光粉透明基板5。本实施例中选用图14所示的荧光粉透明基板用于LED器件的封装。

[0157] 所述透明基板501的材料具有很高透光率、并且容易利用机械或化学腐蚀等方式加工成形，本实施例中采用厚度80微米的SiO2基玻璃。该透明基板501包括周期性的凹槽502(凹槽长度14mil，凹槽宽度28mil)，凹槽502中有荧光粉胶体503(荧光粉胶体厚度30微米)，其中，每个单独的凹槽502和荧光粉胶体503组成一个荧光粉单元6。荧光粉胶体503为荧光粉和硅胶重量比1:2的混合胶体。

[0158] 所述透明基板501上凹槽502的宽度和长度分别稍微大于将要结合到荧光粉胶体503上的LED芯片的宽度和长度(约大于4微米)；所述凹槽502的深度根据LED器件的最终色坐标，也就是LED芯片需要匹配的荧光粉的量的多少来确定，此处凹槽502深度约40微米。

[0159] 所述荧光粉单元6的周期排布、间隔等与LED芯片晶元上的LED芯片单元2的周期排布相同、间隔相同。所述荧光粉单元6的大小稍稍大于LED芯片的大小，以保证LED芯片的出光面可以完全结合在荧光粉单元6上。

[0160] 步骤10：将带导电基板4的芯片晶元整片结合至荧光粉透明基板5。如图16所示。

[0161] 将剥离掉生长衬底的LED芯片晶元的出光面(即靠近N型半导体生长层201的那面)与荧光粉透明基板5上的荧光粉胶体503进行永久结合。其中，所述LED芯片单元2与荧光粉单元6一一对应进行胶粘剂粘合或固化粘合。

[0162] 所述荧光粉透明基板5未设荧光粉单元6的一面为该LED器件的最终出光面，可以加工成各种有利于芯片出光的微结构，例如锯齿状结构。

[0163] 步骤11：将上述获得的具有荧光粉透明基板5结构的晶元级封装的倒装LED器件进行分割，形成需要的倒装LED器件分割单元，如图17所示。

[0164] 所述分割是沿着芯片的深刻蚀走道3进行分割。

[0165] 所述LED器件的出光面为透明基板面。

[0166] 效果评定

[0167] 1)透光率

[0168] 本发明LED器件的出光面为透明基板面，由于剥离了生长衬底，其避免了传统LED器件出光面的生长衬底对光的吸收，并结合高透光率的透明基板的选用，可大大提高所述LED器件的透光率。以玻璃作为透明基板为例，其替代了原出光面所在的蓝宝石(Al2O3)生长衬底，现传统蓝宝石生长衬底的透光率(300nm-700nm)小于80％左右，而玻璃基板的透光率(300nm-700nm)则大于90％，因此，增加了出光效率。

[0169] 2)蓝光侧漏

[0170] 传统的芯片在芯片的侧壁无反射镜，因此必然有光从芯片的侧壁泄漏，同时由于生长衬底也没有剥离，因此，侧光也包含蓝宝石衬底的侧光部分。本发明由于芯片的侧壁有反射镜，同时蓝宝石衬底已经被剥离掉，因此，可明显减少封装后发光二极管的蓝光侧漏。

[0171] 3)激发效率、出光效率、出光的均匀性和可靠性

[0172] 综合以上1)、2)分析，由于采用透光率更高的透明基板作为出光面，且采用倒装结构避免了电极的遮挡，同时减少了芯片的侧光，且芯片除了出光面外，均有反射镜结构，因此，光线更加集中，单位面积的荧光粉受到更多光的激发，器件出光效率、出光的均匀性和可靠性等的整体性能得到提高。

[0173] 4)发热情况

[0174] 本发明由于剥离掉了导热性较差的生长衬底，减少了热传导的介质材料，因此LED器件的散热效果更好。

[0175] 5)机械强度

[0176] 采用透明基板结构的本发明LED器件与直接用荧光粉胶体进行LED芯片封装的LED器件相比，由于克服了后者支撑衬底、芯片易碎等缺点，机械强度得到大大增强。

[0177] 6)亮度测试

[0178] 按照上述实施例方法，使用芯片尺寸大小为12mil*26mil的芯片晶元制作以上封装器件。采用Labsphere 50cm积分球系统，60mA下，器件的光效达到180lm/W以上；同时，对传统的12mil*26mil倒装芯片进行封装测试，器件的光效为150lm/W。因此相比传统芯片，本发明的LED器件的光效提升了20％以上。

[0179] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。