本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體照明器件及其制作方法，特別是涉及一種立式LED芯片及其制作方法。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體照明作為新型高效固體光源，具有壽命長(zhǎng)、節(jié)能、環(huán)保、安全等顯著優(yōu)點(diǎn)，將成為人類(lèi)照明史上繼白熾燈、熒光燈之后的又一次飛躍，其應(yīng)用領(lǐng)域正在迅速擴(kuò)大，正帶動(dòng)傳統(tǒng)照明、顯示等行業(yè)的升級(jí)換代，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益巨大。正因如此，半導(dǎo)體照明被普遍看作是21世紀(jì)最具發(fā)展前景的新興產(chǎn)業(yè)之一，也是未來(lái)幾年光電子領(lǐng)域最重要的制高點(diǎn)之一。發(fā)光二極管LED是由如GaAs(砷化鎵)、GaP(磷化鎵)、GaAsP(磷砷化鎵)等半導(dǎo)體制成的，其核心是PN結(jié)。因此它具有一般P-N結(jié)的I-N特性，即正向?qū)?，反向截止、擊穿特性。此外，在一定條件下，它還具有發(fā)光特性。在正向電壓下，電子由N區(qū)注入P區(qū)，空穴由P區(qū)注入N區(qū)。進(jìn)入對(duì)方區(qū)域的少數(shù)載流子一部分與多數(shù)載流子復(fù)合而發(fā)光。

當(dāng)前全球能源短缺的憂慮再度升高的背景下，節(jié)約能源是我們未來(lái)面臨的重要的問(wèn)題，在照明領(lǐng)域，LED發(fā)光產(chǎn)品的應(yīng)用正吸引著世人的目光，LED作為一種新型的綠色光源產(chǎn)品，必然是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)，二十一世紀(jì)將進(jìn)入以LED為代表的新型照明光源時(shí)代。

LED被稱(chēng)為第四代照明光源或綠色光源，具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長(zhǎng)、體積小等特點(diǎn)，可以廣泛應(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。

現(xiàn)有的LED芯片結(jié)構(gòu)包括正裝LED芯片結(jié)構(gòu)、垂直LED芯片結(jié)構(gòu)以及倒裝LED芯片結(jié)構(gòu)，如圖1～圖3所示。

圖1顯示為正裝LED芯片結(jié)構(gòu)，其一般包括支撐基底101、襯底102、發(fā)光外延103、N電極104以及P電極105，其中，所述襯底貼置于支撐基底上，這種正裝結(jié)構(gòu)的LED芯片，由于支撐基底不透光，只能從芯片的正面出光，大大阻礙了LED芯片的出光效率。

圖2顯示為垂直LED芯片結(jié)構(gòu)，其一般包括支撐基底101、發(fā)光外延103、N電極104以及P電極105，這種結(jié)構(gòu)的LED芯片的N電極和P電極為垂直分布于發(fā)光外延的兩側(cè)，工作時(shí)電流分布較均勻，可以提高芯片的壽命以及發(fā)光效率，然而，其制作需要?jiǎng)冸x藍(lán)寶石襯底，工藝非常復(fù)雜，大大增加了芯片的制造成本。

圖3顯示為倒裝LED芯片結(jié)構(gòu)，其一般包括支撐基底101、襯底102、發(fā)光外延103、N電極104以及P電極105，其中，N電極以及P電極通過(guò)焊膏焊接于支撐基底上。這種結(jié)構(gòu) 的LED芯片同樣面臨支撐基底不透光的影響，阻礙了LED芯片的出光效率。

基于以上所述，提供一種可以有效提高LED芯片出光效率的LED芯片結(jié)構(gòu)實(shí)屬必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種立式LED芯片及其制作方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中LED芯片出光率較低的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種立式LED芯片的制作方法，所述制作方法包括：

步驟1)，提供一襯底、于所述襯底表面依次形成包括N型層、量子阱層、P型層的外延結(jié)構(gòu)，于所述外延結(jié)構(gòu)表面形成透明導(dǎo)電層；

步驟2)，于外延結(jié)構(gòu)表面形成阻擋層，去除切割道及緊靠于所述切割道的第一邊緣的N電極引線區(qū)域的阻擋層，并進(jìn)一步刻蝕出直至所述N型層內(nèi)部的臺(tái)面；

步驟3)，采用光刻工藝及刻蝕工藝將所述切割道內(nèi)的外延結(jié)構(gòu)去除；

步驟4)，于所述N電極引線區(qū)域制作N電極引線；

步驟5)，沉積絕緣層，并采用光刻工藝及刻蝕工藝于N電極引線的部分區(qū)域以及P電極引線區(qū)域制作開(kāi)孔，P電極引線的開(kāi)孔的一端延伸至所述切割道區(qū)域的第一邊緣；

步驟6)，制作P電極引線、P焊盤(pán)以及N焊盤(pán)，所述P電極引線制作于P電極引線的開(kāi)孔，所述P焊盤(pán)制作于與P電極引線相連的切割道的第一邊緣區(qū)域，所述N焊盤(pán)制作于切割道的第一邊緣區(qū)域并通過(guò)開(kāi)孔與N電極引線相連。

作為本發(fā)明的立式LED芯片的制作方法的一種有優(yōu)選方案，所述N型層、量子阱層、P型層的基體材料為GaN，所述透明導(dǎo)電層的材料為ITO。

作為本發(fā)明的立式LED芯片的制作方法的一種有優(yōu)選方案，步驟2)中，切割道及N電極引線區(qū)域的刻蝕深度為直至所述外延結(jié)構(gòu)內(nèi)1～2μm，以形成所述臺(tái)面。

作為本發(fā)明的立式LED芯片的制作方法的一種有優(yōu)選方案，步驟4)包括：

步驟4-1)，旋涂光刻膠，通過(guò)顯影的方法將N電極引線區(qū)域的光刻膠去除露出N型層表面；

步驟4-2)，進(jìn)行金屬蒸鍍，以于裸露的N型層表面以及光刻膠表面形成金屬層；

步驟4-3)，采用金屬剝離的方法將非N電極引線區(qū)域的金屬層進(jìn)行剝離，以制作出N電極引線。

作為本發(fā)明的立式LED芯片的制作方法的一種有優(yōu)選方案，所述P焊盤(pán)及N焊盤(pán)的寬度范圍為20～50μm。

作為本發(fā)明的立式LED芯片的制作方法的一種有優(yōu)選方案，所述P焊盤(pán)及N焊盤(pán)的距離為不小于50μm。

作為本發(fā)明的立式LED芯片的制作方法的一種有優(yōu)選方案，所述制作方法還包括步驟：

步驟7)，依據(jù)各切割道將LED芯片進(jìn)行裂片，獲得LED芯片單元；

步驟8)，將LED芯片單元形成有N焊盤(pán)及P焊盤(pán)的第一邊緣側(cè)立于基底，并藉由焊膏將所述N焊盤(pán)及P焊盤(pán)焊接于所述基底的電極引線上，實(shí)現(xiàn)電性引出。

作為本發(fā)明的立式LED芯片的制作方法的一種有優(yōu)選方案，所述基底為制作有電極引線的陶瓷基底。

本發(fā)明還提供一種立式LED芯片，包括：襯底；外延結(jié)構(gòu)，包括依次層疊的N型層、量子阱層以及P型層；透明導(dǎo)電層，形成于所述外延結(jié)構(gòu)表面；臺(tái)面，形成于切割道及緊靠于所述切割道的第一邊緣的N電極引線區(qū)域，所述臺(tái)面直至N型層內(nèi)部；N電極引線，形成于所述N電極引線區(qū)域；絕緣層，其于N電極引線的部分區(qū)域以及P電極引線區(qū)域具有開(kāi)孔，且所述P電極引線的開(kāi)孔的一端延伸至所述切割道區(qū)域的第一邊緣；P電極引線，形成于P電極引線的開(kāi)孔內(nèi)；P焊盤(pán)，形成于切割道的第一邊緣區(qū)域，并與所述P電極引線相連；N焊盤(pán)，形成于切割道的第一邊緣區(qū)域，并通過(guò)開(kāi)孔與N電極引線相連。

作為本發(fā)明的立式LED芯片的一種優(yōu)選方案，所述N型層、量子阱層、P型層的基體材料為GaN，所述透明導(dǎo)電層的材料為ITO。

作為本發(fā)明的立式LED芯片的一種優(yōu)選方案，所述切割道及N電極引線區(qū)域的臺(tái)面的深度為直至所述外延結(jié)構(gòu)內(nèi)1～2μm。

作為本發(fā)明的立式LED芯片的一種優(yōu)選方案，所述P焊盤(pán)及N焊盤(pán)的寬度范圍為20～50μm。

作為本發(fā)明的立式LED芯片的一種優(yōu)選方案，所述P焊盤(pán)及N焊盤(pán)的距離為不小于50μm。

作為本發(fā)明的立式LED芯片的一種優(yōu)選方案，所述立式LED芯片還包括基底，所述N焊盤(pán)及P焊盤(pán)的第一邊緣側(cè)立于所述基底，并藉由焊膏焊接于所述基底的電極引線上，實(shí)現(xiàn)電性引出。

作為本發(fā)明的立式LED芯片的一種優(yōu)選方案，所述基底為表面制作有電極引線的陶瓷基底。

如上所述，本發(fā)明的立式LED芯片及其制作方法，具有以下有益效果：本發(fā)明通過(guò)將P電極焊盤(pán)及N電極焊盤(pán)制作于LED芯片的同一邊緣上，并通過(guò)側(cè)立的方式將N電極焊盤(pán)及P電極焊盤(pán)焊接于支撐襯底，實(shí)現(xiàn)電性引出，使得LED芯片的正面以及背面都可以同時(shí)出光， 不需要制作反射鏡等結(jié)構(gòu)，降低了LED芯片的制作成本，并大大提高了LED芯片的出光效率。本發(fā)明通過(guò)芯片結(jié)構(gòu)的調(diào)整使LED芯片具備正反面同時(shí)出光的特性，可以增加一倍的LED芯片有效出光面積。本發(fā)明結(jié)構(gòu)和制作方法簡(jiǎn)單，可有效提高LED亮度，在半導(dǎo)體照明領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1顯示為現(xiàn)有技術(shù)中正裝LED芯片結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2顯示為現(xiàn)有技術(shù)中垂直LED芯片結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3顯示為現(xiàn)有技術(shù)中倒裝LED芯片結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4～圖10顯示為本發(fā)明的立式LED芯片的制作方法各步驟所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖10顯示為本發(fā)明的立式LED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。

元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明

201 第一光刻膠

202 切割道

203 臺(tái)面

204 第二光刻膠

205 第三光刻膠

206 N電極引線

207 第四光刻膠

208 N電極引線的開(kāi)孔

209 P電極引線的開(kāi)孔

210 二氧化硅

211 N焊盤(pán)

212 P電極引線

213 P焊盤(pán)

具體實(shí)施方式

以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書(shū)所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的具體實(shí)施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書(shū)中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離本發(fā)明的精 神下進(jìn)行各種修飾或改變。

請(qǐng)參閱圖4～圖10。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。

如圖4～圖10所示，本實(shí)施例提供一種立式LED芯片的制作方法，所述制作方法包括：

首先進(jìn)行步驟1)，提供一襯底、于所述襯底表面依次形成包括N型層、量子阱層、P型層的外延結(jié)構(gòu)，于所述外延結(jié)構(gòu)表面形成透明導(dǎo)電層。

作為示例，所述襯底可以為如藍(lán)寶石襯底等適于外延生長(zhǎng)的基底，所述N型層、量子阱層、P型層的基體材料為GaN，所述量子阱層為多量子阱結(jié)構(gòu)，所述透明導(dǎo)電層的材料為ITO。當(dāng)然，所述外延結(jié)構(gòu)的基體材料也可以是如GaAs等材料，所述透明導(dǎo)電層的材料也可以根據(jù)需求進(jìn)行選擇，并不限于此處所列舉的示例。

作為示例，所述外延結(jié)構(gòu)可以采用如化學(xué)氣相沉積法等制備，所述透明導(dǎo)電層則可以采用如蒸鍍、濺射以及化學(xué)氣相沉積等方法制備。

如圖4所示，然后進(jìn)行步驟2)，于外延結(jié)構(gòu)表面形成阻擋層，去除切割道202及緊靠于所述切割道202的第一邊緣的N電極引線區(qū)域的阻擋層，并進(jìn)一步刻蝕出直至所述N型層內(nèi)部的平臺(tái)203。

具體地，于所述外延結(jié)構(gòu)表面旋涂第一光刻膠201，作為阻擋層，然后采用光刻工藝去除切割道202及緊靠于所述切割道202的第一邊緣的N電極引線區(qū)域的光刻膠，并進(jìn)一步刻蝕出直至所述N型層內(nèi)部的平臺(tái)203，其中，所述切割道202及N電極引線區(qū)域的刻蝕深度為直至所述外延結(jié)構(gòu)內(nèi)1～2μm，以形成所述平臺(tái)203，最后去除所述第一光刻膠201。

如圖5所示，接著進(jìn)行步驟3)，采用光刻工藝及刻蝕工藝將所述切割道202內(nèi)的外延結(jié)構(gòu)去除。

具體地，先旋涂第二光刻膠204，然后采用光刻工藝去除切割道202區(qū)域的光刻膠打開(kāi)窗口，最后采用刻蝕工藝去除所述切割道202內(nèi)的外延結(jié)構(gòu)，刻蝕的深度約為7μm。

如圖6所示，然后進(jìn)行步驟4)，于所述N電極引線區(qū)域制作N電極引線206。

具體地，包括步驟：

步驟4-1)，旋涂第三光刻膠205，通過(guò)顯影的方法將N電極引線區(qū)域的光刻膠去除露出N型層表面；

步驟4-2)，進(jìn)行金屬蒸鍍，以于裸露的N型層表面以及光刻膠表面形成金屬層；

步驟4-3)，采用金屬剝離的方法將非N電極引線區(qū)域的金屬層進(jìn)行剝離，以制作出N 電極引線206。

如圖7～圖8所示，接著進(jìn)行步驟5)，沉積絕緣層，并采用光刻工藝及刻蝕工藝于N電極引線206的部分區(qū)域以及P電極引線區(qū)域制作開(kāi)孔，P電極引線的開(kāi)孔209的一端延伸至所述切割道202區(qū)域的第一邊緣。

具體地，沉積二氧化硅210作為絕緣層，然后旋涂第四光刻膠207，通過(guò)光刻工藝形成光刻圖形，接著采用刻蝕工藝于N電極引線206的部分區(qū)域以及P電極引線區(qū)域制作開(kāi)孔，其中，P電極引線的開(kāi)孔209的一端延伸至所述切割道202區(qū)域的第一邊緣，最后去除所述第四光刻膠207。

如圖8～圖9所示，接著進(jìn)行步驟6)，制作P電極引線212、P焊盤(pán)213以及N焊盤(pán)211，所述P電極引線212制作于P電極引線的開(kāi)孔209，所述P焊盤(pán)213制作于與P電極引線212相連的切割道202的第一邊緣區(qū)域，所述N焊盤(pán)211制作于切割道202的第一邊緣區(qū)域并通過(guò)開(kāi)孔208與N電極引線206相連。

具體地，旋涂第五光刻膠，采用光刻工藝形成光刻圖形，露出P電極引線的開(kāi)孔209、N電極的開(kāi)孔208、N焊盤(pán)211區(qū)域及P焊盤(pán)213區(qū)域，然后蒸鍍金屬層，并采用金屬剝離工藝去除第五光刻膠表面的金屬層，以制作出P電極引線212、P焊盤(pán)213以及N焊盤(pán)211。

在本實(shí)施例中，所述P焊盤(pán)213及N焊盤(pán)211的寬度范圍為20～50μm，所述P焊盤(pán)213及N焊盤(pán)211的距離為不小于50μm。

接著進(jìn)行步驟7)，依據(jù)各切割道202將LED芯片進(jìn)行裂片，獲得LED芯片單元。

如圖10所示，最后進(jìn)行步驟8)，將LED芯片單元形成有N焊盤(pán)211及P焊盤(pán)213的第一邊緣側(cè)立于基底，并藉由焊膏將所述N焊盤(pán)211及P焊盤(pán)213焊接于所述基底的電極引線上，實(shí)現(xiàn)電性引出。

如圖10所示本實(shí)施例還提供一種立式LED芯片，包括：襯底；外延結(jié)構(gòu)，包括依次層疊的N型層、量子阱層以及P型層；透明導(dǎo)電層，形成于所述外延結(jié)構(gòu)表面；平臺(tái)203，形成于切割道202及緊靠于所述切割道202的第一邊緣的N電極引線區(qū)域，所述平臺(tái)203直至N型層內(nèi)部；N電極引線206，形成于所述N電極引線區(qū)域；絕緣層，其于N電極引線206的部分區(qū)域以及P電極引線區(qū)域具有開(kāi)孔，且所述P電極引線的開(kāi)孔209的一端延伸至所述切割道202區(qū)域的第一邊緣；P電極引線212，形成于P電極引線的開(kāi)孔209內(nèi)；P焊盤(pán)213，形成于切割道202的第一邊緣區(qū)域，并與所述P電極引線212相連；N焊盤(pán)211，形成于切割道202的第一邊緣區(qū)域，并通過(guò)開(kāi)孔208與N電極引線206相連。

作為示例，所述N型層、量子阱層、P型層的基體材料為GaN，所述透明導(dǎo)電層的材料為ITO。

作為示例，所述切割道202及N電極引線區(qū)域的平臺(tái)203的深度為直至所述外延結(jié)構(gòu)內(nèi)1～2μm。

作為示例，所述P焊盤(pán)213及N焊盤(pán)211的寬度范圍為20～50μm。

作為示例，所述P焊盤(pán)213及N焊盤(pán)211的距離為不小于50μm。

作為示例，所述立式LED芯片還包括基底，所述N焊盤(pán)211及P焊盤(pán)213的第一邊緣側(cè)立于所述基底，并藉由焊膏焊接于所述基底的電極引線上，實(shí)現(xiàn)電性引出。

作為示例，所述基底為表面制作有電極引線的陶瓷基底。

如上所述，本發(fā)明的立式LED芯片及其制作方法，具有以下有益效果：本發(fā)明通過(guò)將P電極焊盤(pán)及N電極焊盤(pán)制作于LED芯片的同一邊緣上，并通過(guò)側(cè)立的方式將N電極焊盤(pán)及P電極焊盤(pán)焊接于支撐襯底，實(shí)現(xiàn)電性引出，使得LED芯片的正面以及背面都可以同時(shí)出光，不需要制作反射鏡等結(jié)構(gòu)，降低了LED芯片的制作成本，并大大提高了LED芯片的出光效率。本發(fā)明通過(guò)芯片結(jié)構(gòu)的調(diào)整使LED芯片具備正反面同時(shí)出光的特性，可以增加一倍的LED芯片有效出光面積。本發(fā)明結(jié)構(gòu)和制作方法簡(jiǎn)單，可有效提高LED亮度，在半導(dǎo)體照明領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。

上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。