一種倒裝發(fā)光器件及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種倒裝發(fā)光器件及其制作方法，其中結(jié)構(gòu)包括：發(fā)光外延疊層，具有相對(duì)的兩個(gè)表面，其中第一表面為出光面，第一、第二電極，位于所述發(fā)光外延疊層的第二表面上，彼此相互隔離；絕緣基板，具有相對(duì)的兩個(gè)表面及連接兩個(gè)表面的側(cè)壁，其中第一表面通過所述第一、第二電極與所述發(fā)光外延疊層連接；第一、第二外接電極，位于所述絕緣基板的第二表面，并分別向所述絕緣基板的側(cè)壁延伸至第一、第二電極的側(cè)壁，至少部分覆蓋第一、第二電極的側(cè)壁，形成電性連接。
【專利說明】一種倒裝發(fā)光器件及其制作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體發(fā)光器件及其制作方法，更具體地為一種倒裝發(fā)光器件及其制作方法。

【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(Light Emitting D1des，簡稱LED)以其高效率、長壽命、全固態(tài)、自發(fā)光、體積小和綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，被稱為第四代照明光源或綠色節(jié)能光源，已被廣泛應(yīng)用于各種指示、顯示、裝飾、背光源、普通照明和城市夜景等領(lǐng)域。
[0003]對(duì)于采用藍(lán)寶石、氮化鋁等絕緣襯底的LED芯片來講，其襯底的導(dǎo)熱率比較低，因此橫向結(jié)構(gòu)LED的PN結(jié)的溫度比較高。為了解決散熱的問題，芯片的倒裝結(jié)構(gòu)被提出，發(fā)光效率和散熱效果都有了改進(jìn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在提供一種制作倒裝發(fā)光器件及其制作方法。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面:一種倒裝發(fā)光器件，包括:發(fā)光外延疊層，具有相對(duì)的兩個(gè)表面，其中第一表面為出光面，第一、第二電極，位于所述發(fā)光外延疊層的第二表面上，彼此相互隔離；絕緣基板，具有相對(duì)的兩個(gè)表面及連接兩個(gè)表面的側(cè)壁，其中第一表面通過所述第一、第二電極與所述發(fā)光外延疊層連接；第一、第二外接電極，位于所述絕緣基板的第二表面，并分別向所述絕緣基板的側(cè)壁延伸至第一、第二電極的側(cè)壁，至少部分覆蓋第一、第二電極的側(cè)壁，形成電性連接。
[0006]優(yōu)選地，所述發(fā)光外延疊層具有一減薄的單晶襯底。在本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述生長襯底為超薄AlN襯底，并在出光面形成粗化結(jié)構(gòu)，襯底厚度在1ym ^lOOym之間，所述發(fā)光外延疊層發(fā)光波長在200nnT360nm之間。
[0007]優(yōu)選地，所述第一、第二電極的邊緣超過發(fā)光外延疊層的邊緣，在本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述超出的距離大于或等于30 μ m，以防止制作第一、第二外接電極時(shí)所述發(fā)光外延疊層側(cè)壁產(chǎn)生短路。
[0008]優(yōu)選地，所述第一、第二電極等高，兩者的間距為4(Γ?50μπι。
[0009]優(yōu)選地，所述絕緣基板與第一、第二外接電極之間具有一電鍍種子層。
[0010]優(yōu)選地，所述第一、第二外接電極通過電鍍形成形于所述電鍍種子層上。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，一種倒裝發(fā)光器件的制作方法，包括步驟:一種倒裝發(fā)光器件的制作方法，包括步驟:1)提供一發(fā)光外延片，具有相對(duì)的兩個(gè)表面，由生長襯底和發(fā)光外延疊層構(gòu)成，其中生長襯底一側(cè)表面為第一表面；2)定義發(fā)光器件的尺寸,將所述發(fā)光外延疊層劃分為一系列發(fā)光外延單兀，在每個(gè)發(fā)光外延單兀上制作電性隔離的第一、第二電極；3)提供一具有兩個(gè)相對(duì)表面的絕緣基板，將所述發(fā)光外延片倒裝連接到所述絕緣基板的第一表面上；4)將所述絕緣基板切開，露出每個(gè)發(fā)光外延單兀的第一、第二電極側(cè)面；5)在所述絕緣基板的第二表面上制作第一、第二外接電極，其從所述絕緣基板的第二表面分別向所述絕緣基板的側(cè)壁延伸至第一、第二電極的側(cè)壁，并至少部分覆蓋第一、第二電極的側(cè)壁，形成電性連接；6)將所述發(fā)光外延片做單一化處理，形成倒裝發(fā)光器件。
[0012]優(yōu)選地，在步驟I)中所述生長襯底為單晶襯底。
[0013]優(yōu)選地，在步驟2)中形成的第一、第二電極的邊緣超出發(fā)光外延疊層的邊絕緣。
[0014]優(yōu)選地，在步驟3)中，先在所述絕緣基板的第一表面上形成一金屬鍵合層，再將所述發(fā)光外延片倒裝鍵合至所述絕緣基板上。
[0015]優(yōu)選地，在步驟4)中先將所述生長襯底減薄再作切開處理。
[0016]優(yōu)選地，在步驟5)中先在所述絕緣基板的第二表面和側(cè)壁上形成一電鍍種子層，再采用電鍍的方式在所述電鍍種子層上形成第一、第二外接電極。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。此外，附圖數(shù)據(jù)是描述概要，不是按比例繪制。
[0018]圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施的一種倒裝發(fā)光器件的側(cè)面剖視圖。
[0019]圖2?圖12是根據(jù)本發(fā)明制作倒裝深紫外發(fā)光二極管器件的工藝流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0021]圖1顯示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)剖面圖，此發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)包括:至少由透光性生長襯底100、第一半導(dǎo)體層101和第二半導(dǎo)體層102構(gòu)成的發(fā)光外延疊層，第一、第二電極104、105分別與第一半導(dǎo)體層101、和第二半導(dǎo)體層102連接,絕緣基板200通過第一、第二電極104、105與發(fā)光外延疊層連接，第一、第二外延電極202、203位于絕緣基板的下表面，并分別向絕緣基板的側(cè)壁200a、200b延伸至第一、第二電極的側(cè)壁104a、105a，形成包裹狀。
[0022]其中透光性生長襯底100以減薄的單晶襯底為準(zhǔn)，在本實(shí)施例中，生長襯底采用超薄AlN襯底,并可在出光面形成粗化結(jié)構(gòu),厚度在10 μ m "ΙΟΟμπι之間。第一半導(dǎo)體層101和和第二半導(dǎo)體層102之間形成PN結(jié)，當(dāng)?shù)谝话雽?dǎo)體層101為P型半導(dǎo)體，第二半導(dǎo)體層102可為相異電性的η型半導(dǎo)體，反之，當(dāng)?shù)谝话雽?dǎo)體層101為η型半導(dǎo)體，第二半導(dǎo)體層102可為相異電性的P型半導(dǎo)體。作為一個(gè)較佳實(shí)施例，可在第一半導(dǎo)體層101和第二半導(dǎo)體層之間形成多量子阱結(jié)構(gòu)作為有源層，可為中性、P型或η型電性的半導(dǎo)體。施以電流通過發(fā)光外延疊層時(shí)激發(fā)發(fā)光出光線。當(dāng)發(fā)光外延疊層以氮化物為基礎(chǔ)的材料時(shí)，會(huì)發(fā)出紫外、藍(lán)或綠光；當(dāng)以磷化鋁銦鎵為基礎(chǔ)的材料時(shí)，會(huì)發(fā)出紅、橙、黃光等琥珀色系的光。反射層103位于第二半導(dǎo)體層的表面上,用于將上方發(fā)光外延疊層發(fā)出的光線向上反射，從出光面射出，其材料可以選用Ni /Al /T i /Pt。
[0023]第一電極104位于第一半導(dǎo)體層101的表面上，第二電極105位于反射層103的表面上，兩者的間距為40 μ m?150 μ m,厚度為0.5 μ πΓ5 μ m為佳,其遠(yuǎn)離發(fā)光外延疊層的端部位于同一水平面上(即第一、第二電極104、105等高)，且該端部分別向發(fā)光外延疊層的兩側(cè)延伸，其邊緣超過發(fā)光外延層的邊緣，超出距離大于或等于30μπι。第一、第二電極104、105以是包括Cr、N1、Co、Cu、Sn、Au在內(nèi)的任何一種合金制成，在較佳實(shí)施例中選用多結(jié)構(gòu)，最上層金屬選用金，如采用Cr/Pt/Au結(jié)構(gòu)。
[0024]絕緣層106填充在第一、第二電極104、105之間的間隙及第一、第二電極104、105與發(fā)光外延疊層之間的間隙，使發(fā)光外延疊層的下端部形成一個(gè)平整的表面。該絕緣層106一方面用于保證第一、第二電極104、105的電性隔離，另一方面用于保護(hù)發(fā)光外延疊層，使生長襯底100下表面以下形成一個(gè)完整的物理結(jié)構(gòu)。該絕緣層106的材料可以為S12，也可以是S0G、樹脂或者光刻膠。
[0025]絕緣基板200與通過第一、第二電極104、105與發(fā)光外延疊層連接，其首選為散熱性材料構(gòu)成。在一個(gè)較佳實(shí)施例中，絕緣基板與第一、第二電極之間還設(shè)有一圖案化的金屬鍵合層(圖中未視出)，其與第一、第二電極104、105對(duì)應(yīng)，面積以不大于第一、第二電極面積的60%為佳。
[0026]第一、第二外接電極202、203位于絕緣基板200的下表面，并分別向絕緣基板200的側(cè)壁200a和200b延伸至第一、第二電極的側(cè)壁104a、105a，至少部分覆蓋第一、第二電極104、105的側(cè)壁，以分別包裹該絕緣基板的側(cè)壁200a和200b，并分別與第一電極104和第二電極105形成電性連接。該第一、第二外接電極的厚度為20unT200um為佳。在一個(gè)較佳實(shí)施例中，在絕緣基板200與第一、第二外接電極202、203之間還設(shè)有一電鍍種子層201，其材料首選Ni/Pt/Au，該第一、第二外接電極202、203通過電鍍方式形成在該種子層201上。
[0027]圖疒圖12顯示了圖1所示倒裝發(fā)光器件的制作方法。
[0028]如圖2所示，提供一生長襯底100，在該生長襯底100上外延生長第一半導(dǎo)體層101、第二半導(dǎo)體層102，形成發(fā)光外延片。
[0029]如圖3所示，定義發(fā)光器件的尺寸，用蝕刻方法去除部分第一半導(dǎo)體層101與第二半導(dǎo)體層102形成切割道300，將該發(fā)光外延疊層劃分為一系列發(fā)光外延單元，并繼續(xù)蝕刻各個(gè)發(fā)光外延單元的部分第二半導(dǎo)體層202露出第一半導(dǎo)體層的表面1la用于制作電極。
[0030]如圖4所示，在各個(gè)發(fā)光外延單元的第二半導(dǎo)體層102上制作電極反射層103，并在各個(gè)發(fā)光外延單元上定第一、第二電極區(qū)104b、105b，在各個(gè)發(fā)光外延單元的側(cè)壁及除第一、第二電極區(qū)以外的區(qū)域上覆蓋絕緣層106a、106b、106c。
[0031]如圖5所示，在各個(gè)發(fā)光外延單元的第一、第二電極區(qū)104b、105b制作第一、第二電極104、105，其中第一電極104位于第一半導(dǎo)體層101上,其遠(yuǎn)離發(fā)光外延疊層的端部向發(fā)光外延疊層的外側(cè)延伸以覆蓋在絕緣層106a的表面上，其邊緣超出了發(fā)光外延疊層的邊緣,第二電極105位于反射層103的表面上,其遠(yuǎn)離發(fā)光外延疊層的端部向發(fā)光外延疊層的外側(cè)延伸以覆蓋在絕緣層106c的表面上，其邊緣超出了發(fā)光外延疊層的邊緣，且第一、第二電極104、105和絕緣層106b構(gòu)成了一個(gè)平整面。
[0032]如圖6所示，提供一絕緣基板200，將經(jīng)過前述處理的發(fā)光外延片倒裝鍵合在該絕緣基板200上。在一個(gè)較佳實(shí)施例中，可以先在絕緣基板200上先預(yù)設(shè)圖案化的金屬鍵合層(圖中未視出)，其與第一、第二電極104、105對(duì)應(yīng),面積以不大于第一、第二電極面積的60%為佳。在另一個(gè)較佳實(shí)施例中，可以進(jìn)一步將生長襯底100減薄，并進(jìn)行粗化，減薄后的厚度為 20 μ πΓ200 μ m。
[0033]如圖7和8所示，沿第一方向的切割道300a將絕緣基板200切開，露出每個(gè)發(fā)光外延單元的第一、第二電極的側(cè)面104a、105a。在本步驟中，絕緣基板200被分割成一系列模塊，每個(gè)絕緣基板模塊分別與一列發(fā)光外延單元連接。在本實(shí)施例的一個(gè)實(shí)施例，各個(gè)發(fā)光外延單元的第一、第二電極104、105呈左右分布，第一方面的切割道300a的左側(cè)為第一電極104，右側(cè)為第二電極105。在本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例中，切割道300a可制作成正梯形，切割后各個(gè)發(fā)光外延疊層邊緣的距離以大于40 μ m為佳。
[0034]如圖9所示，在各個(gè)絕緣基板模塊的底部及靠近第一方向切割道300a的側(cè)壁200a、200b形成一電鍍種子層201。該電鍍種子層201形成于每個(gè)絕緣基板模塊靠近第一方向切割道300a的兩個(gè)端部，且兩個(gè)端部的種子層201彼此分離，與發(fā)光外延單元的第一、第二電極對(duì)應(yīng)。
[0035]如圖10所示，采用電鍍的方式，在該電鍍種子層201上形成第一、第二外接電極202,203,電鍍的金屬采用延展性良好的金屬，材料包括Cu，Au，Pt等金屬，并保證第一方向300a切割道中間是隔開的，第一、第二外接電極的厚度在20 μ πΓ200 μ m。
[0036]如圖11所示，沿第二方向的切割道300b將絕緣基板切開。
[0037]如圖12所示，將經(jīng)過前述處理的發(fā)光外延片進(jìn)行單一化處理，形成倒裝發(fā)光器件。
[0038]相較于已知倒裝發(fā)光器件一般采用單顆鍵合封裝，本發(fā)明所公開的制作方法可整片作業(yè)，同時(shí)不需要精準(zhǔn)的芯片對(duì)準(zhǔn)鍵合，提高了倒裝芯片的制作效率，并且利用延展性良好的金屬同步將散熱基板結(jié)合到芯片中，進(jìn)一步做成貼片式封裝，形成倒裝發(fā)光器件，大大降低了封裝成本。在制作外接電極時(shí)采用在第一次切割的平行方向上電鍍連接電極，避免了芯片正負(fù)極封裝鍵合時(shí)短路漏電等風(fēng)險(xiǎn)。
[0039]惟以上所述者，僅為本發(fā)明之較佳實(shí)施例而已，當(dāng)不能以此限定本發(fā)明實(shí)施之范圍，即大凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍及專利說明書內(nèi)容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發(fā)明專利涵蓋之范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種倒裝發(fā)光器件，包括: 發(fā)光外延疊層，具有相對(duì)的兩個(gè)表面，其中第一表面為出光面； 第一、第二電極，位于所述發(fā)光外延疊層的第二表面上，彼此相互隔離； 絕緣基板，具有相對(duì)的兩個(gè)表面及連接兩個(gè)表面的側(cè)壁，其中第一表面通過所述第一、第二電極與所述發(fā)光外延疊層連接； 第一、第二外接電極，位于所述絕緣基板的第二表面，并分別向所述絕緣基板的側(cè)壁延伸至第一、第二電極的側(cè)壁，至少部分覆蓋第一、第二電極的側(cè)壁，形成電性連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的倒裝發(fā)光器件，其特征在于:所述發(fā)光外延疊層具有一減薄的單晶襯底。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的倒裝發(fā)光器件，其特征在于:所述第一、第二電極的邊緣超過發(fā)光外延疊層的邊緣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的倒裝發(fā)光器件，其特征在于:所述第一、第二電極邊緣超過發(fā)光外延疊層的邊緣，超出距離大于或等于30 μ m，以防止制作第一、第二外接電極時(shí)所述發(fā)光外延疊層側(cè)壁產(chǎn)生短路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的倒裝發(fā)光器件，其特征在于:所述第一、第二電極的間距為40 μ m ?150 μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的倒裝發(fā)光器件，其特征在于:所述第一、第二電極等高。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的倒裝發(fā)光器件，其特征在于:所述絕緣基板與第一、第二外接電極之間具有一電鍍種子層，并從絕緣基板的底部向所述絕緣基板的側(cè)壁延伸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的倒裝發(fā)光器件，其特征在于:所述第一、第二外接電極通過電鍍形成形于所述電鍍種子層上。
9.一種倒裝發(fā)光器件的制作方法，包括步驟: 1)提供一發(fā)光外延片，具有相對(duì)的兩個(gè)表面，由生長襯底和發(fā)光外延疊層構(gòu)成，其中生長襯底一側(cè)表面為第一表面； 2)定義發(fā)光器件的尺寸，將所述發(fā)光外延疊層劃分為一系列發(fā)光外延單元，在每個(gè)發(fā)光外延單元上制作電性隔離的第一、第二電極； 3)提供一具有兩個(gè)相對(duì)表面的絕緣基板，將所述發(fā)光外延片倒裝連接到所述絕緣基板的第一表面上； 4)將所述絕緣基板切開，露出每個(gè)發(fā)光外延單元的第一、第二電極側(cè)面； 5)在所述絕緣基板的第二表面上制作第一、第二外接電極，其從所述絕緣基板的第二表面分別向所述絕緣基板的側(cè)壁延伸至第一、第二電極的側(cè)壁，并至少部分覆蓋第一、第二電極的側(cè)壁，形成電性連接； 6)將所述發(fā)光外延片做單一化處理，形成倒裝發(fā)光器件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述倒裝發(fā)光器件的制作方法，其特征在于:在步驟I)中所述生長襯底為單晶襯底。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述倒裝發(fā)光器件的制作方法，其特征在于:在步驟2)中形成的第一、第二電極的邊緣超出發(fā)光外延疊層的邊絕緣。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述倒裝發(fā)光器件的制作方法，其特征在于:在步驟3)中，先在所述絕緣基板的第一表面上形成一金屬鍵合層，再將所述發(fā)光外延片倒裝鍵合至所述絕緣基板上。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述倒裝發(fā)光器件的制作方法，其特征在于:在步驟4)中先將所述生長襯底減薄，切開絕緣基板，露出部分第一、第二電極。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述倒裝發(fā)光器件的制作方法，其特征在于:在步驟5)中先在所述絕緣基板的第二表面和側(cè)壁上形成一電鍍種子層，再采用電鍍的方式在所述電鍍種子層上形成第一、第二外接電極。
【文檔編號(hào)】H01L33/38GK104393137SQ201410517051
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】鐘志白, 林文禹, 江彥志, 劉建明, 李佳恩, 林素慧, 徐宸科 申請(qǐng)人:廈門市三安光電科技有限公司