專利名稱：一種大功率白光led倒裝芯片及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種LED芯片結(jié)構(gòu)，尤其是涉及一種大功率白光LED倒裝芯片。
背景技術(shù)：
自從通過由藍色LED芯片和熒光粉結(jié)合產(chǎn)生白光的方法問世以來，白光LED管的實現(xiàn)是首先利用半導(dǎo)體工藝做出藍色的LED芯片，然后通過固晶方法把LED固定在載體上， 再進行電極打線，接著把熒光粉涂在芯片表面，最后進行點膠、烘考等。為簡化工藝流程，提高LED的出光效率，降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品良率，

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明設(shè)計了一種大功率白光LED倒裝芯片，其解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有倒裝結(jié)構(gòu)的LED芯片容易出現(xiàn)電極虛焊或脫焊以及芯片發(fā)光效率低的缺陷。為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明采用了以下方案該大功率白光LED倒裝芯片與現(xiàn)有倒裝結(jié)構(gòu)的LED芯片相比，具有以下有益效果(1)本發(fā)明在倒裝芯片工藝制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，于藍寶石襯底一面先利用隱形切割技術(shù)對外延片進行切割，再借助光子晶體技術(shù)對其表面進行粗化，或利用納米技術(shù)對藍寶石表面進行粗化以增加LED的出光效率，接著利用勻膠方法在其表面涂布熒光粉，切實可行地直接制成大功率白光LED芯片。(2)本發(fā)明由于把LED芯片的N型電極和P型電極制作在同一表面上，增加了芯片倒裝工藝的封裝良率，避免了電極虛焊或脫焊的情形發(fā)生。(3)本發(fā)明由于P型電極的第三部分與N型層連接的面積小于P型電極的第一部分與PCB板連接面積，因而減少制作η型歐姆接觸的面積，增加發(fā)光區(qū)面積，以提高LED的發(fā)光效率。


圖1 本發(fā)明的外延結(jié)構(gòu)圖；圖2 本發(fā)明外延層表面形成電阻和發(fā)光二極管ρ型歐姆接觸層后的示意；圖3 本發(fā)明涂布光刻膠后的示意圖；圖4 本發(fā)明N型電極區(qū)域的分配示意圖；圖5 本發(fā)明去除暴露部分ρ型層，有源區(qū)和部分η型層后的示意圖；圖6 本發(fā)明去除光刻膠后的示意圖；圖7 本發(fā)明制備絕緣介質(zhì)膜后的示意圖；圖8 本發(fā)明為打開P和N電極窗口涂布光刻膠的示意圖；圖9 本發(fā)明光刻后的示意圖；圖10 本發(fā)明為打開二極管的P和N型電極窗口而進行刻蝕后的示意圖11 本發(fā)明打開發(fā)光二極管P和N型電極窗口后的示意圖；圖12 本發(fā)明為制備發(fā)光二極管的電極而涂膠后的示意圖；圖13 本發(fā)明為制備發(fā)光二極管的電極而光刻后的示意圖；圖14 本發(fā)明制備發(fā)光二極管焊接電極后的示意圖；圖15 本發(fā)明倒裝LED芯片示意圖；圖16 本發(fā)明減薄、拋光后的示意圖；圖17 本發(fā)明含有納米技術(shù)制作的大功率白光LED倒裝芯片示意圖；圖18 本發(fā)明為制備光子晶體而涂布光刻膠后的示意圖；圖19 本發(fā)明用ICP、RIE等方法刻蝕后的圖形；圖20 本發(fā)明去除光刻膠后的示意圖；圖21 本發(fā)明大功率白光LED倒裝芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標記說明1-襯底；2-緩沖層；3-N型層；4-N型分別限制層；5_有源區(qū)層；6_P型分別限制層；7-P型層；8-P型歐姆接觸層；9-光反射層；10-光刻膠；Il-N型電極區(qū)形成開口 ； 12-N 型電極形成區(qū)；13-絕緣介質(zhì)膜；14-光刻膠；15-絕緣介質(zhì)膜暴露部分；16-去除絕緣介質(zhì)膜部分；17-P型電極區(qū)；18-N型電極區(qū)；19-光刻膠；20-金屬合金層；21-P型電極；22-N型電極；25-納米合成材料；26-光刻膠；27-熒光粉。
具體實施例方式下面結(jié)合圖1至圖21，對本發(fā)明做進一步說明如圖1所示，利用MOCVD (或VPE、MBE、LPE等)技術(shù)在襯底(藍寶石、GaAs、InP、 ZnO等)上生長器件(如LED、LD等)結(jié)構(gòu)，從1至8分別為襯底、緩沖層、η型層、η型分別限制層、有源區(qū)結(jié)構(gòu)(量子阱或其它發(fā)光材料)、P型分別限制層和P型層及P型歐姆接觸層。如圖2所示，通過蒸鍍、濺射或其它薄膜制作方法，在外延層表面形成一層或多層薄膜(如ΙΤ0、銀鏡、鎳金、合金或半金屬等)，用于制作發(fā)光二極管的P型歐姆接觸材料和光的反射層。如圖3所示，在高溫(如300-550度)下退火，以形成金屬、半金屬或合金與半導(dǎo)體材料之間的歐姆接觸。在圖2結(jié)構(gòu)的表面涂布光刻膠(正膠或負膠)，涂布速度在 2500-5000轉(zhuǎn)/分，并對涂布的光刻膠在適當(dāng)?shù)臏囟?90-100度)下，在烘箱里或鐵板表面烘烤，烘烤時間分別為30分鐘和2分鐘。如圖4所示，利用曝光、顯影技術(shù)，形成N型電極區(qū)形成開口 11。如圖5所示，利用干刻(ICP或RIE等)或化學(xué)腐蝕方法，把暴露部分的ρ型材料、 有源區(qū)和部分η型材料去除并且形成N型電極形成區(qū)12。如圖6所示，用去膠液去除光刻膠10。如圖7所示，利用PECVD或其它鍍膜技術(shù)，在圖7所示的結(jié)構(gòu)表面制備一層絕緣介質(zhì)膜13，厚度在100-500nm之間。如圖8所示，在圖形7的表面涂布光刻膠14。涂布速度在2500-5000轉(zhuǎn)/分，并對涂布的光刻膠在適當(dāng)?shù)臏囟?90-100度)下，在烘箱里或鐵板表面烘烤，烘烤時間分別為30分鐘和2分鐘。 如圖9所示，利用曝光、顯影方法，制備上下兩個絕緣介質(zhì)膜暴露部分15用于將來 P電極和N電極的形成。如圖10所示，利用干刻(ICP或RIE等)或化學(xué)腐蝕方法，把上下兩個絕緣介質(zhì)膜暴露部分15去除，形成兩個去除絕緣介質(zhì)膜部分16。如圖11所示，用去膠液去除圖10表面的光刻膠14。如圖12所示，為制備發(fā)光二極管P型電極的焊接電極和N型電極的歐姆接觸電極，對圖11所示的結(jié)構(gòu)表面涂布光刻膠19，涂布速度在2500-5000轉(zhuǎn)/分，并對涂布的光刻膠在適當(dāng)?shù)臏囟?90-100度)下，在烘箱里或鐵板表面烘烤，烘烤時間分別為30分鐘和 2分鐘。如圖13所示，利用曝光、顯影方法，制作P型電極區(qū)17和N型電極區(qū)18。如圖14所示，利用蒸度或濺射技術(shù)制作η型材料的歐姆接觸層和焊接用金屬層。如圖15所示，利用剝離或其它去膜方法，去除光刻膠19及其上方的金屬層，清洗后再甩干。如圖16所示，對金屬層進行合金形成金屬合金層20。合金溫度在200-400度之間。同時利用減薄、拋光技術(shù)把完成制作電極的外延片減薄和使表面平整化。附圖17所示，利用隱形切割技術(shù)，按照設(shè)計芯片的尺寸大小對外延片的襯底1或藍寶石一面進行切割。利用氣相沉積法在出光的襯底1或藍寶石表面合成透明的納米合成材料25。如圖18所示，在出光的藍寶石表面涂布光刻膠26。如圖19所示，通過光刻或等暴光、顯影技術(shù)將光刻膠沈切割出多個凹孔。如圖20所示，利用ICP、RIE或其它刻蝕技術(shù)對凹孔下方的襯底1或藍寶石進行刻蝕，其深度大于0.5微米。如圖21所示，用去膠液去除圖20表面的光刻膠沈后，利用涂膠方法把配制好的熒光粉27液均勻地涂布在有圖形的藍寶石表面。然后在100-180度的烘箱內(nèi)進行烘烤，時間為10分鐘-1個小時。最后利用裂片機把外延片分割成獨立的白光芯片。上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行了示例性的描述，顯然本發(fā)明的實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進行的各種改進，或未經(jīng)改進將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種大功率白光LED倒裝芯片，包括N型電極區(qū)(18)和P型電極區(qū)(17)，N型電極區(qū)(18)依次包括襯底(1)、緩沖層0)、N型層(3)以及絕緣薄膜(13)，P型電極區(qū)(17)依次包括襯底(1)、緩沖層(2)、N型層(3)、N型分別限制層(4)、有源區(qū)層(5)、P型分別限制層(6)、P型層(7)、P型歐姆接觸層⑶、光反射層(9)以及絕緣薄膜(13)，P型電極的一端穿過所述絕緣薄膜(1 與所述N型層C3)連接，N型電極0 的一端面穿過所述絕緣薄膜(13)與所述光反射層(9)連接，N型電極02)為階梯結(jié)構(gòu)使得其與P型電極存在相同錫焊面，其特征在于在所述襯底(1)表面涂有熒光粉(27)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述大功率白光LED倒裝芯片，其特征在于所述襯底(1)通過刻蝕形成多個凹孔，所述凹孔中填有熒光粉07)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述大功率白光LED倒裝芯片，其特征在于所述襯底(1)合成透明的納米合成材料05)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述大功率白光LED倒裝芯片，其特征在于所述P型電極— 端與N型層(3)連接面積小于所述P型電極(22)另一端與PCB板(XT)的連接面積。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述大功率白光LED倒裝芯片，其特征在于所述絕緣薄膜(13)的厚度在100nm-500nm之間。
6.一種權(quán)利要求1至5所述大功率白光LED倒裝芯片的制作方法，包括以下步驟步驟1、形成N型電極形成區(qū)(12)；步驟2、形成絕緣介質(zhì)膜(13)；步驟3、形成P型電極區(qū)(17)和N型電極區(qū)(18)；步驟4、制作形成P型電極和N型電極(22)，其中N型電極02)為階梯結(jié)構(gòu)，N型電極0 的下端穿過所述絕緣介質(zhì)膜(1 與所述N型層C3)連接，N型電極0 的上端向P型電極的位置延伸，并且上端的N型電極02)與P型電極存在相同高度的共同錫焊面；步驟5、在所述襯底(1)表面涂有熒光粉(XT)；步驟6、利用裂片機把外延片分割成獨立的白光芯片。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述大功率白光LED倒裝芯片的制作方法，其特征在于步驟5中利用隱形切割技術(shù)，按照設(shè)計芯片的尺寸大小對外延片的襯底(1) 一面進行切割。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述大功率白光LED倒裝芯片的制作方法，其特征在于步驟5中利用涂膠方法把配制好的熒光粉液均勻地涂布在有凹孔的襯底(1)表面，然后在100-180攝氏度的烘箱內(nèi)進行烘烤，時間為10分鐘-1個小時。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大功率白光LED倒裝芯片，包括N型電極區(qū)和P型電極區(qū)，N型電極區(qū)依次包括襯底、緩沖層、N型層以及絕緣薄膜，P型電極區(qū)依次包括襯底、緩沖層、N型層、N型分別限制層、有源區(qū)層、P型分別限制層、P型層、P型歐姆接觸層、光反射層以及絕緣薄膜，P型電極的一端穿過所述絕緣薄膜與N型層連接，N型電極的一端面穿過絕緣薄膜與所述光反射層連接，N型電極為階梯結(jié)構(gòu)使得其與P型電極存在相同錫焊面，在襯底表面涂有熒光粉。本發(fā)明于藍寶石襯底一面先利用隱形切割技術(shù)對外延片進行切割，再借助光子晶體技術(shù)對其表面進行粗化，接著利用勻膠方法在其表面涂布熒光粉，直接制成大功率白光LED芯片。
文檔編號H01L33/38GK102427107SQ201110407219
公開日2012年4月25日 申請日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者祝進田 申請人:祝進田