專利名稱：一種高光效白光led倒裝芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種LED芯片，尤其是涉及一種高光效白光LED倒裝芯片的制作方法。
背景技術(shù)：
使用藍(lán)寶石襯底其優(yōu)點(diǎn)是化學(xué)穩(wěn)定性好，不吸收可見光、價(jià)格適中、制造技術(shù)相對(duì)成熟，因此成為用于GaN生長(zhǎng)最普遍的襯底。在LED的封裝過程中，都把藍(lán)寶石襯底面直接固定在散熱板上。在LED的工作過程中，其發(fā)光區(qū)是器件發(fā)熱的根源。由于藍(lán)寶石襯底本身是一種絕緣體材料，且導(dǎo)熱性能比GaN材料較差，所以對(duì)這種正裝的LED器件其工作電流都有一定的限制，以確保LED的發(fā)光效率和工作壽命。為改善器件的散熱性能，人們?cè)O(shè)計(jì)了一種LED芯片結(jié)構(gòu)，即倒裝結(jié)構(gòu)的LED芯片。另外，傳統(tǒng)的藍(lán)寶石襯底的GaN芯片的結(jié)構(gòu)，電極剛好位于芯片的出光面。由于 P-GaN層有限的電導(dǎo)率，因此要求在P-GaN層表面沉淀一層用于電流擴(kuò)散的金屬層，這個(gè)電流擴(kuò)散層由Ni和Au組成，會(huì)吸收部分光，從而降低出光效率。如果將芯片倒裝，那么電流擴(kuò)散層(金屬反射層)就成為光的反射層，這樣光可通過藍(lán)寶石襯底發(fā)射出去，從而提高出光效率。自從提出芯片的倒裝設(shè)計(jì)之后，人們針對(duì)其可行性進(jìn)行了大量的研究和探索。由于LED芯片設(shè)計(jì)的局限性，封裝良率一直很低，原因如下第一、N型電極區(qū)域相對(duì)小，很難與PCB板的相應(yīng)區(qū)域?qū)ξ?；第二、N型電極位置比P型電極位置高很多，很容易造成虛焊、脫焊情形；第三、為制作N型電極，往往要人為地去掉很大一部分有源區(qū)，這樣大大地減少了器件的發(fā)光面積，直接影響了 LED發(fā)光效率。再者，雖然LED的發(fā)光效率已經(jīng)超過日光燈和白熾燈，但商業(yè)化LED發(fā)光效率還是低于鈉燈(1501m/W)。那么，哪些因素影響LED的發(fā)光效率呢？就白光LED來說，其封裝成品發(fā)光效率是由內(nèi)量子效率，電注入效率，提取效率和封裝效率的乘積決定的。如圖；34所示，利用M0CVD、VPE、MBE或LPE技術(shù)在襯底30上生長(zhǎng)器件(如LED、LD等)結(jié)構(gòu)，從上至下依次分別為襯底30、N型材料層31、發(fā)光區(qū)32、P型材料層33、P型電極34、P級(jí)焊錫層35、PCB板36以及散熱板40。其中N型材料層31與散熱板40之間還依次連接N型電極37、N級(jí)焊錫層38和PCB板39。該傳統(tǒng)的LED倒裝芯片存在的技術(shù)缺陷如下
1、在水平方向N型電極37所處位置與P型電極34相距較遠(yuǎn)，N型電極37對(duì)其下方的 PCB板39的位置設(shè)計(jì)有苛刻的要求，影響到封裝優(yōu)良率。2、N型電極37位置比P型電極34位置高很多，導(dǎo)致其與下方的PCB板39之間的間隙較大，在焊錫時(shí)很容易使得N級(jí)焊錫層38過長(zhǎng)而造成虛焊或脫焊的發(fā)生。3、為了使得N型電極37與其下方的PCB板39可以進(jìn)行焊接，需要去掉很大一部分發(fā)光區(qū)，影響到LED芯片的發(fā)光效率。4、電極區(qū)域不夠大，影響注入電流效率進(jìn)而影響到LED芯片的發(fā)光效率。5、P型電極與N型電極位在芯片兩側(cè)，造成電子流動(dòng)路徑不一，如圖35，形成電阻不均勻，芯片發(fā)光區(qū)發(fā)光不均勻，影響到LED芯片的發(fā)光效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種高光效白光LED倒裝芯片的制作方法，其解決了以下技術(shù)問題是
(1) N型電極區(qū)和P型電極區(qū)相對(duì)小，很難與PCB板的相應(yīng)區(qū)域?qū)ξ?，?huì)影響到封裝效果和LED產(chǎn)品的優(yōu)良率；
(2 ) N型電極位置比P型電極位置高很多，很容易造成虛焊、脫焊情形；
(3)為制作N型電極，往往要人為地去掉很大一部分有源區(qū)，這樣大大地減少了器件的發(fā)光面積，直接影響了 LED發(fā)光效率；
(4)P型電極及N型電極區(qū)域不夠大，影響注入電流，直接影響了 LED芯片發(fā)光效率；
(5 )P型電極與N型電極位在芯片兩側(cè)，造成電子流動(dòng)路徑不一，形成電阻不均勻，芯片發(fā)光區(qū)發(fā)光不均勻，影響到LED芯片的發(fā)光效率。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
一種高光效白光LED倒裝芯片的制作方法，該制作方法中涉及的未制作前芯片的層結(jié)構(gòu)從下至上依次包括襯底(1)、緩沖層(2)、N型層(3)、N型分別限制層(4)、發(fā)光區(qū)層(5)、P 型分別限制層(6)、P型層(7)、P型歐姆接觸層(8)、光穿透層(9)、二氧化硅層(10)以及金屬層(11)，該制作方法包括以下步驟
步驟1、將LED倒裝芯片蝕刻成梯臺(tái)結(jié)構(gòu)，并暴露環(huán)形N型層(3)用于后續(xù)步驟中形成 N型電極；
步驟2、在梯臺(tái)結(jié)構(gòu)上蝕刻出環(huán)形N型電極形成區(qū)和柱形P型電極形成區(qū)； 步驟3、為了實(shí)現(xiàn)N型電極與倒裝芯片各層之間的導(dǎo)電隔離，在梯臺(tái)結(jié)構(gòu)外壁上形成絕緣介質(zhì)膜(16);
步驟4、在柱形P型電極形成區(qū)上形成P型電極光穿透層ITO薄膜(192)，在P型電極光穿透層ITO薄膜(192)上設(shè)置P型電極金屬合金層(24)最終形成P型電極；
在環(huán)形N型電極形成區(qū)形成區(qū)上形成N型電極光穿透層ITO薄膜(191 )，所述N型電極光穿透層ITO薄膜(191)為階梯結(jié)構(gòu)，階梯結(jié)構(gòu)下部與倒裝芯片的N型層(3)暴露區(qū)連接；階梯結(jié)構(gòu)上部鋪設(shè)在金屬層(11)和梯臺(tái)結(jié)構(gòu)外壁的絕緣介質(zhì)膜(16)上，階梯結(jié)構(gòu)中部通過梯臺(tái)結(jié)構(gòu)外壁上形成絕緣介質(zhì)膜(16)與P型電極隔離，在N型電極光穿透層ITO薄膜 (191)階梯結(jié)構(gòu)上部設(shè)置N型電極金屬合金層(23 )并最終形成N型電極； 步驟5、在襯底(1)表面形成納米熒光粉層(28 )。進(jìn)一步，步驟47中去除環(huán)狀第七光刻膠層(22 )和方形第七光刻膠層(22 )之間的二氧化硅層(10)、金屬層(11)以及光穿透層ITO薄膜(19)時(shí)，保留的P型電極光穿透層ITO 薄膜(192)呈帶槽立方體結(jié)構(gòu)，并且使得P型電極下方的二氧化硅層(10)和金屬層(11)被 P型電極光穿透層ITO薄膜(192)完全包裹。進(jìn)一步，在所述襯底(1)中形成一層或多層凹凸面(12)。進(jìn)一步，所述環(huán)狀N型電極和所述P型電極通過各自的PCB板與散熱結(jié)構(gòu)(26 )連接。進(jìn)一步，在所述襯底(1)上通過刻蝕形成多個(gè)附著孔(27)，納米熒光粉層(28)通過所述多個(gè)附著孔(27 )粘附在所述襯底(1)表面。該高光效白光LED倒裝芯片的制作方法與普通的白光LED倒裝芯片相比，具有以下有益效果
(1)本發(fā)明由于在襯底上通過附著孔附著一層環(huán)形納米熒光粉層，該納米熒光粉層與普通的熒光粉相比，可以使得芯片發(fā)出的白光更加明亮可靠。(2)本發(fā)明由于將P型電極下方的二氧化硅層和金屬層被P型電極光穿透層ITO 薄膜完全包裹，增加了 P型電極光穿透層ITO薄膜暴露面積，因而也就增加了光穿透層面積，提高了 LED發(fā)光效率。(3)本發(fā)明由于芯片結(jié)構(gòu)包括N型電極和P型電極，使得P電極和N電極層面積最大，得到最大注入電流，提升發(fā)光效率。(4)本發(fā)明由于N型電極采用了階梯結(jié)構(gòu)，只要求去掉很小一部分有源區(qū)，確保了光反射層面積的最大化，得到最佳發(fā)光效率。(5)本發(fā)明由于采用環(huán)形N型電極層包圍柱形P型電極層，可以實(shí)現(xiàn)最均勻的電流，使得發(fā)光區(qū)最為均勻。(6)本發(fā)明還由于N型電極層與P型電極層處于同一平面，封裝優(yōu)良率更高。


圖1 本發(fā)明中的LED芯片未經(jīng)制作前的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2 本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟11示意圖3 本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟12示意圖； 圖4 本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟13示意圖； 圖5 本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟14示意圖； 圖6 本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟21示意圖； 圖7 本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟22示意圖； 圖8 本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟23示意圖； 圖9 本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟M示意圖； 圖10 本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟10示意圖； 圖11 本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟302示意圖； 圖12 本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟303示意圖； 圖13:本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟304示意圖； 圖14 本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟305示意圖； 圖15 本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟306示意圖； 圖16 本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟307示意圖； 圖17 本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟308示意圖； 圖18 本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟309示意圖； 圖19 本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟310示意圖； 圖20 本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟311示意圖； 圖21 本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟41示意圖； 圖22 本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟42示意7圖23 本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟43示意圖； 圖M 本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟44示意圖； 圖25 本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟45示意圖； 圖沈本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟46示意圖； 圖27 本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟47示意圖； 圖28 本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟48示意圖； 圖四本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟51示意圖； 圖30 本發(fā)明中的LED芯片制作工藝步驟52示意圖； 圖31 圖30的俯視圖； 圖32 圖觀中光反射示意效果圖33 本發(fā)明高光效白光LED倒裝芯片與散熱結(jié)構(gòu)連接示意圖； 圖；34 現(xiàn)有技術(shù)中LED芯片結(jié)構(gòu)示意圖； 圖35:圖34中電子流向示意圖。附圖標(biāo)記說明
1一襯底；2—緩沖層；3 — N型層；4一N型分別限制層；5—發(fā)光區(qū)層；6 — P型分別限制層；7—P型層；8—P型歐姆接觸層；9一光穿透層；10—二氧化硅層；11一金屬層；12—凹凸面；13—第一光刻膠層；14一第二光刻膠層；15—第三光刻膠層；16—絕緣介質(zhì)膜；17—第四光刻膠層；18—第五光刻膠層；19一光穿透層ITO薄膜；191一N型電極光穿透層ITO薄膜；192 — P型電極光穿透層ITO薄膜；20—第六光刻膠層；21—金屬合金層；22—第七光刻膠層；23—N型電極金屬合金層；24—P型電極金屬合金層；25 — PCB板；26—散熱結(jié)構(gòu)； 27—附著孔；28—納米熒光粉層；
30—襯底；31—N型材料層；32—發(fā)光區(qū)；33—P型材料層；34—P型電極；35—P級(jí)焊錫層；36 — PCB板；37— N型電極；38 — N級(jí)焊錫層；39 — PCB板；40—散熱板。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合圖1至圖33，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明
如圖ι所示，襯底ι是載體，一般是藍(lán)寶石、碳化硅、硅、GaAs、AlN、ZnO或GaN等材料。在襯底1上，先以蝕刻形成一層凹凸面12，此凹凸面12可以減少光在芯片內(nèi)的全反射，增加出光率。緩沖層2是一個(gè)過渡層，在此基礎(chǔ)上生長(zhǎng)高質(zhì)量的N、P、量子阱等其它材料。LED由pn結(jié)構(gòu)成，緩沖層2、N型層3層、N型分別限制層4、P型分別限制層6以及P型層7是為了形成制作LED所需的P和N型材料。發(fā)光區(qū)層5是LED的發(fā)光區(qū)，光的顏色由有源區(qū)的材料決定。P型歐姆接觸層8是材料生長(zhǎng)的最后一層，這一層的載流子攙雜濃度較高，目的是為制作較小的歐姆接觸電阻。P型金屬歐姆接觸層不是由生長(zhǎng)形成的，而是通過蒸鍍或?yàn)R射等方法形成的，目的之一是制作器件的電極，目的之二是為了封裝打線用。 再通過蒸鍍、濺射或其它薄膜制作方法，在P型歐姆接觸層8表面形成一層ITO薄膜，用于制作發(fā)光二極管的光穿透層9，ITO薄膜一般為氧化銦錫材質(zhì)，是一種透明的半導(dǎo)體導(dǎo)電薄膜，一般可使LED的出光效率提高20%—30%。再通過蒸鍍、濺射或其它薄膜制作方法，在光穿透層9形成二氧化硅層10和金屬層11多層結(jié)構(gòu)的全反射鏡，二氧化硅層10可以改進(jìn)發(fā)光區(qū)的電流擴(kuò)展，降低電流堆積效應(yīng)，而金屬層11作為反射鏡可以降低P電極對(duì)光的吸收，增加藍(lán)寶石襯底邊光的提取，并可以做為芯片的導(dǎo)熱板；金屬依需求可選用鋁、 銀或金等材料。如圖2所示，在圖1結(jié)構(gòu)的金屬層11表面涂布第一光刻膠層13(正膠或負(fù)膠)，涂布速度在2500-5000轉(zhuǎn)/分，并對(duì)涂布溫度控制90攝氏度-100攝氏度之間，在烘箱里或鐵板表面烘烤，烘烤時(shí)間分別為30分鐘和2分鐘。如圖3所示，LED芯片周邊的第一光刻膠層13通過曝光或顯影方式去除，并且形成環(huán)形金屬層暴露區(qū)。如圖4所示，利用干刻或化學(xué)腐蝕的方法，將暴露部分的N型分別限制層4、發(fā)光區(qū)層5、P型分別限制層6、P型層7、P型歐姆接觸層8、光穿透層9、二氧化硅層10、金屬層 11以及部分的N型層3去除使得整個(gè)LED芯片形成梯臺(tái)結(jié)構(gòu)。如圖5所示，將LED芯片中間剩余的第一光刻膠層13全部去除。如圖6所示，在圖5結(jié)構(gòu)的表面涂布第二光刻膠層14 (正膠或負(fù)膠)，涂布速度在 2500-5000轉(zhuǎn)/分，并對(duì)涂布溫度控制90攝氏度-100攝氏度之間，在烘箱里或鐵板表面烘烤，烘烤時(shí)間分別為30分鐘和2分鐘。如圖7所示，將LED倒裝芯片梯臺(tái)結(jié)構(gòu)上的部分第二光刻膠層14通過曝光或顯影方式去除，并且形成環(huán)形金屬層暴露區(qū)。如圖8所示，利用干刻或化學(xué)腐蝕的方法，將暴露部分的金屬層11和二氧化硅層 10去除，形成環(huán)形凹槽。如圖9所示，將LED倒裝芯片剩余的第二光刻膠層14全部去除。如圖10所示，在圖9中所得LED芯片結(jié)構(gòu)的表面涂布第三光刻膠層15(正膠或負(fù)膠)，涂布速度在2500-5000轉(zhuǎn)/分，并對(duì)涂布溫度控制90攝氏度-100攝氏度之間，在烘箱里或鐵板表面烘烤，烘烤時(shí)間分別為30分鐘和2分鐘。如圖11所示，將LED芯片表面的第三光刻膠層15通過曝光或顯影方式部份去除， 形成梯臺(tái)外壁暴露區(qū)以及在梯臺(tái)上形成環(huán)形暴露區(qū)。如圖12所示，利用PECVD或其它鍍膜技術(shù)，在圖11所示的結(jié)構(gòu)表面直接制備一層絕緣介質(zhì)膜16，絕緣介質(zhì)膜16材質(zhì)為二氧化硅層或其它透光性佳的絕緣介質(zhì)，厚度在 100nm-500nm之間。絕緣介質(zhì)膜16通過鍍膜的方式均勻地覆蓋在階梯結(jié)構(gòu)的LED芯片上及第三光刻膠層15表面。如圖13所示，在圖12的LED結(jié)構(gòu)表面涂布第四光刻膠層17 (正膠或負(fù)膠)，涂布速度在2500-5000轉(zhuǎn)/分，并對(duì)涂布溫度控制90攝氏度-100攝氏度之間，在烘箱里或鐵板表面烘烤，烘烤時(shí)間分別為30分鐘和2分鐘。如圖14所示，將LED芯片表面的第四光刻膠層17通過曝光或顯影方式部份去除， 僅保留梯臺(tái)外壁垂直涂布的第四光刻膠層17。如圖15所示，利用干刻或化學(xué)腐蝕的方法，除去部分絕緣介質(zhì)膜16，僅保留梯臺(tái)外壁垂直布置的絕緣介質(zhì)膜16和梯臺(tái)上環(huán)形凹槽中的絕緣介質(zhì)膜16，梯臺(tái)上環(huán)形凹槽中的絕緣介質(zhì)膜16高度等于金屬層11和二氧化硅層10的厚度。
如圖16所示，將LED芯片剩余的第三光刻膠層15和第四光刻膠層17全部去除。如圖17所示，在圖16芯片結(jié)構(gòu)的表面涂布第五光刻膠層18 (正膠或負(fù)膠)，涂布速度在2500-5000轉(zhuǎn)/分，并對(duì)涂布溫度控制90攝氏度-100攝氏度之間，在烘箱里或鐵板表面烘烤，烘烤時(shí)間分別為30分鐘和2分鐘。如圖18所示，將LED芯片環(huán)形凹槽上方的第五光刻膠層18通過曝光或顯影方式部份去除，并且形成環(huán)形絕緣介質(zhì)膜暴露區(qū)。如圖19所示，利用干刻或化學(xué)腐蝕的方法，將芯片上方靠?jī)蓚?cè)暴露部分的絕緣介質(zhì)膜16完全去除。如圖20所示，將LED芯片剩余的第五光刻膠層18全部去除。如圖21所示，再通過蒸鍍、濺射或其它薄膜制作方法，在圖20芯片結(jié)構(gòu)上形成一層光穿透層ITO薄膜19，用于制作發(fā)光二極管的光穿透層及導(dǎo)電。如圖22所示，在圖21芯片結(jié)構(gòu)的表面涂布第六光刻膠層20 (正膠或負(fù)膠)，涂布速度在2500-5000轉(zhuǎn)/分，并對(duì)涂布溫度控制90攝氏度-100攝氏度之間，在烘箱里或鐵板表面烘烤，烘烤時(shí)間分別為30分鐘和2分鐘。如圖23所示，將LED芯片上方的第六光刻膠層20通過曝光或顯影方式部份去除， 并且形成光穿透層ITO薄膜暴露區(qū)。如圖M所示，利用PECVD或其它鍍膜技術(shù)，在圖23所示的芯片結(jié)構(gòu)表面制備一層
金屬合金層21ο如圖25所示，在圖M結(jié)構(gòu)的表面涂布第七光刻膠層22 (正膠或負(fù)膠)，涂布速度在2500-5000轉(zhuǎn)/分，并對(duì)涂布溫度控制90攝氏度-100攝氏度之間，在烘箱里或鐵板表面烘烤，烘烤時(shí)間分別為30分鐘和2分鐘。如圖沈所示，將LED芯片上方靠?jī)蓚?cè)表面的第七光刻膠層22通過曝光或顯影方式部份去除，在倒裝芯片梯臺(tái)頂部保留環(huán)狀和方形的第七光刻膠層22。并且形成梯臺(tái)下方和梯臺(tái)上的環(huán)形金屬合金層暴露區(qū)。圖26中可以看出，剩下的第七光刻膠層22分成兩個(gè)部分，都位于LED芯片的臺(tái)階上，環(huán)狀的第七光刻膠層22和方形的第七光刻膠層22之間的金屬合金層暴露區(qū)用于P型電極和兩個(gè)N型電極進(jìn)行隔離。如圖27所示，利用干刻或化學(xué)腐蝕的方法，利用干刻或化學(xué)腐蝕的方法，去除沒有被第七光刻膠層22覆蓋的金屬合金層21，同時(shí)也去除環(huán)狀第七光刻膠層22和方形第七光刻膠層22之間的二氧化硅層10、金屬層11以及光穿透層ITO薄膜19。原有的光穿透層 ITO薄膜19將被分成N型電極光穿透層ITO薄膜191和P型電極光穿透層ITO薄膜192。如圖觀所示，將LED芯片剩余的第六光刻膠層20和第七光刻膠層22全部去除， 并形成環(huán)狀N型電極和一個(gè)P型電極，P型電極被環(huán)狀N型電極包圍。如圖四所示，為了進(jìn)一步提高LED芯片的發(fā)光效率，利用ICP、RIE或其它刻蝕技術(shù)對(duì)襯底1進(jìn)行刻蝕，并且形成多個(gè)附著孔27。如圖30所示，利用涂膠方法把配制好的納米熒光粉液均勻地涂布在襯底1表面。 然后在100-180攝氏度的烘箱內(nèi)進(jìn)行烘烤，時(shí)間為10分鐘-1個(gè)小時(shí)，最終在襯底1表面形成一層均勻的納米熒光粉層觀。至圖30中的LED芯片為止，本發(fā)明高光效白光LED倒裝芯片的主要制作步驟已經(jīng)完成。
該芯片蝕刻成梯臺(tái)結(jié)構(gòu)并形成環(huán)狀N型電極和柱形P型電極，柱形P型電極被環(huán)狀N型電極包圍，所述環(huán)狀N型電極和所述柱形P型電極與PCB板連接的焊錫面處于同一水平面高度。該發(fā)明高光效白光LED倒裝芯片的N型電極主要包括N型電極光穿透層ITO薄膜 191和N型電極金屬合金層23，其中N型電極光穿透層ITO薄膜191為階梯結(jié)構(gòu)，階梯結(jié)構(gòu)下部與芯片兩側(cè)的N型層3暴露區(qū)連接；階梯結(jié)構(gòu)上部與N型電極金屬合金層23、金屬層 11以及絕緣介質(zhì)膜16連接，其中N型電極金屬合金層23位于階梯結(jié)構(gòu)上部的上方，金屬層 11和絕緣介質(zhì)膜16位于階梯結(jié)構(gòu)上部的下方。LED芯片的P型電極主要包括P型電極金屬合金層M和P型電極光穿透層ITO薄膜192，P型電極光穿透層ITO薄膜192上方與P型電極金屬合金層M連接，P型電極光穿透層ITO薄膜192四周向下延伸至光穿透層9并且將金屬層11和二氧化硅層10限制于其中；N型電極金屬合金層23與P型電極金屬合金層M位于同一水平面。此外，可以看出包括透過大面積的金屬層11、N型電極金屬合金層23以及P型電極金屬合金層對(duì)，亦可達(dá)到散熱最大面積。如圖31所示，N型電極包圍P型電極，達(dá)到最均勻電流，并且使得發(fā)光區(qū)和發(fā)光效果達(dá)到最均勻的理想狀態(tài)。如圖32所示，從芯片上方及兩側(cè)四面出光及金屬層11反射，可以大大提升芯片發(fā)光效率。如圖33所示，兩個(gè)N型電極金屬合金層23和P型電極金屬合金層M分別通過 PCB板25與散熱結(jié)構(gòu)沈進(jìn)行連接。由于兩個(gè)N型電極金屬合金層23和P型電極金屬合金層M位置在同一水平面上，使得它們與PCB板25錫焊時(shí)，錫焊層的厚度可以進(jìn)行有效的控制，避免虛焊或脫焊。上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示例性的描述，顯然本發(fā)明的實(shí)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(jìn)行的各種改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高光效白光LED倒裝芯片的制作方法，該制作方法中涉及的未制作前芯片的層結(jié)構(gòu)從下至上依次包括襯底(1)、緩沖層(2)、N型層(3)、N型分別限制層(4)、發(fā)光區(qū)層 (5)、P型分別限制層(6)、P型層(7)、P型歐姆接觸層(8)、光穿透層(9)、二氧化硅層(10) 以及金屬層(11)，該制作方法包括以下步驟步驟1、將LED倒裝芯片蝕刻成梯臺(tái)結(jié)構(gòu)，并暴露環(huán)形N型層(3)用于后續(xù)步驟中形成 N型電極；步驟2、在梯臺(tái)結(jié)構(gòu)上蝕刻出環(huán)形N型電極形成區(qū)和柱形P型電極形成區(qū)； 步驟3、為了實(shí)現(xiàn)N型電極與倒裝芯片各層之間的導(dǎo)電隔離，在梯臺(tái)結(jié)構(gòu)外壁上形成絕緣介質(zhì)膜(16);步驟4、在柱形P型電極形成區(qū)上形成P型電極光穿透層ITO薄膜(192)，在P型電極光穿透層ITO薄膜(192)上設(shè)置P型電極金屬合金層(24)最終形成P型電極；在環(huán)形N型電極形成區(qū)形成區(qū)上形成N型電極光穿透層ITO薄膜(191 )，所述N型電極光穿透層ITO薄膜(191)為階梯結(jié)構(gòu)，階梯結(jié)構(gòu)下部與倒裝芯片的N型層(3)暴露區(qū)連接；階梯結(jié)構(gòu)上部鋪設(shè)在金屬層(11)和梯臺(tái)結(jié)構(gòu)外壁的絕緣介質(zhì)膜(16)上，階梯結(jié)構(gòu)中部通過梯臺(tái)結(jié)構(gòu)外壁上形成絕緣介質(zhì)膜(16)與P型電極隔離，在N型電極光穿透層ITO薄膜(191)階梯結(jié)構(gòu)上部設(shè)置N型電極金屬合金層(23 )并最終形成N型電極； 步驟5、在襯底(1)表面形成納米熒光粉層(28 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高光效白光LED倒裝芯片的制作方法，其特征在于，步驟1包括以下具體分步驟步驟11、金屬層(11)表面涂布第一光刻膠層(13 )；步驟12、LED倒裝芯片周邊的第一光刻膠層(13)通過曝光或顯影方式去除，并且形成環(huán)形暴露區(qū)；步驟13、環(huán)形暴露部分的N型分別限制層(4)、發(fā)光區(qū)層(5)、P型分別限制層(6)、P型層(7)、P型歐姆接觸層(8)、光穿透層(9)、二氧化硅層(10)、金屬層(11)以及部分的N型層 (3)去除使得整個(gè)倒裝LED芯片形成梯臺(tái)結(jié)構(gòu)；步驟14、將LED倒裝芯片中間剩余的第一光刻膠層(13)全部去除。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述高光效白光LED倒裝芯片的制作方法，其特征在于，步驟2 包括以下具體分步驟步驟21、在步驟14所得倒裝芯片的表面涂布第二光刻膠層(14)； 步驟22、將LED倒裝芯片梯臺(tái)結(jié)構(gòu)上的部分第二光刻膠層(14)通過曝光或顯影方式去除，并且形成環(huán)形金屬層暴露區(qū)；步驟23、將暴露部分的金屬層(11)和二氧化硅層(10)去除，形成環(huán)形凹槽； 步驟M、將LED倒裝芯片剩余的第二光刻膠層(14)全部去除，最終形成環(huán)形N型電極形成區(qū)和柱形P型電極形成區(qū)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述高光效白光LED倒裝芯片的制作方法，其特征在于，步驟3包括以下具體分步驟步驟301、在步驟M所得LED倒裝芯片的表面涂布第三光刻膠層(15)； 步驟302、去除部分第三光刻膠層(15)形成梯臺(tái)外壁暴露區(qū)以及在梯臺(tái)上形成環(huán)形暴露區(qū)；步驟303、在步驟32所得LED倒裝芯片的表面直接制備一層絕緣介質(zhì)膜(16)； 步驟304、在步驟32所得LED倒裝芯片的表面涂布第四光刻膠層(17)； 步驟305、去除部分第四光刻膠層(17)，僅保留梯臺(tái)外壁垂直涂布的第四光刻膠層 (17)；步驟306、除去部分絕緣介質(zhì)膜(16)，僅保留梯臺(tái)外壁垂直布置的絕緣介質(zhì)膜(16)和梯臺(tái)上環(huán)形凹槽中的絕緣介質(zhì)膜(16)；步驟307、去除剩余所有的第三光刻膠層(15)和第四光刻膠層(17)； 步驟308、在步驟37所得LED倒裝芯片的表面涂布第五光刻膠層(18)； 步驟309、將梯臺(tái)上環(huán)形凹槽上方的第五光刻膠層(18)去除，并且形成環(huán)形絕緣介質(zhì)膜暴露區(qū)；步驟310、將梯臺(tái)上環(huán)形凹槽中的環(huán)形絕緣介質(zhì)膜(16)完全去除； 步驟311、去除剩余所有的第五光刻膠層(18 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述高光效白光LED倒裝芯片的制作方法，其特征在于，步驟4包括以下具體分步驟步驟41、在步驟311所得LED倒裝芯片的表面上形成一層光穿透層ITO薄膜(19)； 步驟42、在步驟41所得LED倒裝芯片的表面涂布第六光刻膠層(20)； 步驟43、去除LED倒裝芯片梯臺(tái)頂部的第六光刻膠層(20)； 步驟44、在步驟43所得LED倒裝芯片的表面制備一金屬合金層(21)； 步驟45、在步驟44所得LED倒裝芯片的表面添加第七光刻膠層(22)； 步驟46、去除部分的第七光刻膠層(22)，僅僅在倒裝芯片梯臺(tái)頂部保留環(huán)狀和方形的第七光刻膠層(22);步驟47、去除沒有被第七光刻膠層(22)覆蓋的金屬合金層(21)，同時(shí)也去除環(huán)狀第七光刻膠層(22)和方形第七光刻膠層(22)之間的二氧化硅層(10)、金屬層(11)以及光穿透層ITO薄膜(19);光穿透層ITO薄膜(19)被分割成兩個(gè)獨(dú)立的部分N型電極光穿透層ITO 薄膜(191)和P型電極光穿透層ITO薄膜(192)；步驟48、將剩余的第六光刻膠層(20 )和第七光刻膠層(22 )全部去除，并形成環(huán)狀N型電極和一個(gè)P型電極，P型電極被環(huán)狀N型電極包圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述高光效白光LED倒裝芯片的制作方法，其特征在于，步驟5包括以下具體分步驟步驟51、利用ICP、RIE或其它刻蝕技術(shù)對(duì)襯底(1)進(jìn)行刻蝕形成多個(gè)附著孔(27)； 步驟52、利用涂膠方法把配制好的納米熒光粉液均勻地涂布在襯底(1)表面，然后在 100-180攝氏度的烘箱內(nèi)進(jìn)行烘烤，時(shí)間為10分鐘-1個(gè)小時(shí)，最終在襯底(1)表面形成一層均勻的納米熒光粉層(28)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任何一項(xiàng)所述高光效白光LED倒裝芯片的制作方法，其特征在于，步驟47中去除環(huán)狀第七光刻膠層(22)和方形第七光刻膠層(22)之間的二氧化硅層 (10)、金屬層(11)以及光穿透層ITO薄膜(19)時(shí)，保留的P型電極光穿透層ITO薄膜(192) 呈帶槽立方體結(jié)構(gòu)，并且使得P型電極下方的二氧化硅層(10 )和金屬層(11)被P型電極光穿透層ITO薄膜(192)完全包裹。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任何一項(xiàng)所述高光效白光LED倒裝芯片的制作方法，其特征在于在所述襯底(1)中形成一層或多層凹凸面(12)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高光效白光LED倒裝芯片的制作方法，其層結(jié)構(gòu)依次包括襯底(1)、緩沖層(2)、N型層(3)、N型分別限制層(4)、發(fā)光區(qū)層(5)、P型分別限制層(6)、P型層(7)、P型歐姆接觸層(8)、光穿透層(9)、二氧化硅層(10)、金屬層(11)，在襯底(1)表面涂敷一層納米熒光粉層(28)，其特征在于該芯片蝕刻成梯臺(tái)結(jié)構(gòu)并形成環(huán)狀N型電極和柱形P型電極，柱形P型電極被環(huán)狀N型電極包圍，所述環(huán)狀N型電極和所述柱形P型電極與PCB板連接的焊錫面處于同一水平面高度。本發(fā)明由于在襯底上通過附著孔附著一層環(huán)形納米熒光粉層，該納米熒光粉層與普通的熒光粉相比，可以使得芯片發(fā)出的白光更加明亮可靠。
文檔編號(hào)H01L33/00GK102544266SQ20121002250
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月1日
發(fā)明者俞國(guó)宏 申請(qǐng)人:俞國(guó)宏