专利名称：通过新结构提高出光效率的发光二极管芯片及其制造工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过新结构提高出光效率的发光二极管芯片及其制造工艺，通过将P电极延伸至发光面外部的硅支撑层上，在硅基材凹槽内部淀积反光材料，提高了发光二极管的出光效率。
技术背景从上世纪60年代第一只二极管诞生，到90年代第一只大功率二极管诞生，再到 今天二极管进入了各大领域交通信号灯、大屏幕背光源、甚至未来几年的路灯等高端领域，发展之所以如此迅速是由于发光二极管具有寿命长、低功耗、绿色环保的优点。目前制约LED进入高端领域的发展瓶颈是出光效率及散热，理论上发光二极管发 光效率高达2001m/W,但是现在发光二极管的效率不到理论值的一半，甚至仅仅三分 之一，一个重要原因就是一部分从激活区出来的光不能从发光二极管芯片内部提取出 来，尤其是金属电极的吸收、遮挡、除正上方方向之外方向光的多次折射等影响。替 代金属电极固有缺点的方法只能是用透明的半导体取代它，锡化铟氧化物(ITO)是 一个好的选择，使用这种材料可以将LED的出光效率提高30%—50%，但是用于制 作电极的沉积技术PVD，如MBE和电子蒸发，或者溅射工艺，所有的这些工艺技术趋 向于在不通形态的表面上产生劣质的薄膜，即不能稳定的获得高质量的薄膜，从而引 起电极可靠性的降低，影响器件的成品率。氧化锌与ITO相比较是一种更为理想的材料，具有以下优点对可见光的透明度 高达85%以上，良好的热传导性、与GaN较小的晶格适配、较好的高温稳定性、适 合干法和湿法刻蚀、电阻率小于10—3甚至1(T等。有研究表明采用ZnO透明电极的发 光二极管比采用金属和ITO电极的二极管在出光效率上可以分别提高80%和30%。 所以氧化锌透明电极层是一种较为理想的材料。 发明内容本发明的目的在于针对巳有技术存在的缺陷，提供一种通过新结构提高出光效率 的发光二极管芯片及其制造工艺，提高发光二极管的出光效率。为达到上述目的，本发明的构思是针对当前大功率LED存在的结构缺陷，金 属电极吸光较多，ITO透明电极的不稳定性，发明了氧化锌透明电极延伸结构和反光结构。氧化锌(ZnO)是II一VI族的化合物半导体，它的带隙宽度可达3.35 eV，对于 可见光具有很高的透明度，很适合用于制作高透明度的发光二极管透明电极。对于可 见光具有80%以上的透射率，迁移率高达36cm2/V's，电阻率小于l(T3 Q cm，较低 温度(甚至室温)下可制备，相对于ITO氧化锌薄膜还有低廉以及无毒的优点。本发明采用硅基材作为氧化锌延伸电极支撑体，硅材料良好的导热性能可以有效 的将发光而激光产生的热量传输到外层封装材料，为了制作氧化锌电极方便，需要在 硅基体上刻蚀出跟LED芯片尺寸对应的凹槽，并在凹槽内部淀积上相应的绝缘反光 材料，增加发光而激光四周及底面出光向上表面的反射，从而提高发光而激光的出光 效率，在将发光二极管芯片键合到或者粘结到相应的凹槽内部后，在硅基材和发光二 极管芯片上表面通过薄膜生长设备，如薄膜沉积溅射系统或者MOCVD系统等生长 氧化锌透明薄膜层，最终将原来在发光面正上方的电极延伸至硅基材上部的氧化锌薄 膜上，此发明结构降低了原来p电极在发光面正上方对芯片出光的遮挡和吸收，增加 了四周表面和下表面出光的反射，有利于发光二极管出光效率的提高。根据上述的发明构思，本发明采用下述技术方案一种通过新结构提高出光效率的发光二极管芯片及其制造工艺及其制造工艺，包 基材、芯片发光部分；其特征在于有一个上表面淀积一层绝缘层的导热性能优越的基 材，其上刻蚀出跟所述芯片部分匹配的凹槽，在凹槽内部表面淀积有反光层，芯片发 光部分被植入凹槽，在芯片发光部分最上部以及凹槽周壁上表面制作有透明电极层， p型金pad延伸至发光面外部对应于凹槽周壁上面透明电极层的上表面。上述通过新结构提高出光效率的发光二极管芯片，其特征在于所述基材材料是硅 或者是铜或者是A1N陶瓷；上述的通过新结构提高出光效率的发光二极管芯片，其特征在于透明电极是氧化锌电极或者是no电极或者是透明镍金电极；上述的通过新结构提高出光效率的发光二极管芯片，其特征在于P型金pad延伸 发光面外部凹槽周壁上表面的透明电极层上；一种制造上述通过新结构提高出光效率的发光二极管芯片的工艺，其特征在于工 艺步骤如下1) 在基材上淀积一层薄的绝缘层，然后通过刻蚀制作出阵列状的凹槽结构；2) 在凹槽内表面淀积一层反光层3) 将分割好的芯片发光部分植入凹槽内；4) 在凹槽周壁上表面以及芯片发光部分上表面生长透明电极，并刻蚀出n型金 pad电极的位置；5) 在刻蚀出的n型金pad位置对应于凹槽周壁上表面的透明电极层上制作p型金 pad-'6) 表面清洗以及杂质清除；7) 按照相应的尺寸用划片机划分基材。 上述的制造通过新结构提高出光效率的发光二极管芯片的工艺，其特征在于所述工艺 步骤l)中，绝缘材料是氧化硅；上述的制造通过新结构提高出光效率的发光二极管芯片的工艺，其特征在于所述工艺 步骤2)中，反光层具有绝缘性；本发明与现有技术相比较，具有显而易见的突出实质性特点和显著优点本发明 通过将P型金pad延伸至发光外部，同时附加一个发光凹槽，在^E少了遮挡的同时， 提高了发光，从而大为提高发光二极管芯片的出光效率。
图l传统芯片的截面图 图2传统芯片的俯视3是本发明的硅基材截面图 图4是本发明结构的侧视图 图5是本发明结构俯视图 图6是本发明单个LED芯片结构俯视图具体实施方式
本发明的一个优选实施例结合
如下参见图3、图4和图5，本通过新结构提高出光效率的发光二极管包括包基材1、 芯片发光部分5;其特征在于有一个上表面淀积一层绝缘层2的导热性能优越的基材 2，其上刻蚀出跟所述芯片部分5匹配的凹槽，在凹槽内部表面淀积有反光层3，芯 片发光部分5被植入凹槽，在芯片发光部分最上部以及凹槽周壁上表面制作有透明电 极层6， p型金pad 7延伸至发光面外部对应于凹槽周壁上面透明电极层的上表面， 其中绝缘层2为氧化硅，反光层3具有绝缘性。本通过新结构提高出光效率的发光二极管芯片的制造工艺如下首先在基材上淀积一层薄的绝缘层2，然后通过刻蚀制作出阵列状的凹槽结构1， 并在凹槽内表面淀积一层反光层3;然后将分割好的芯片发光部分5植入凹槽1内，并在凹槽周壁上表面以及芯片发光部分5上表面生长透明电极6，刻蚀出n型金pad 4 电极的位置；再后在刻蚀出的n型金pad位置4对应于凹槽1周壁上表面的透明电极 6层上制作p型金pad 7，并做表面清洗以及杂质清除；最后按照相应的尺寸用划片 机划分基材1成一个一个的发光二极管芯片。
权利要求
1. 一种通过新结构提高出光效率的发光二极管芯片及其制造工艺及其制造工艺，包基材(1)、芯片发光部分(5)；其特征在于有一个上表面淀积一层绝缘层(2)的导热性能优越的基材(2)，其上刻蚀出跟所述芯片部分(5)匹配的凹槽，在凹槽内部表面淀积有反光层(3)，芯片发光部分(5)被植入凹槽，在芯片发光部分最上部以及凹槽周壁上表面制作有透明电极层(6)，p型金pad(7)延伸至发光面外部对应于凹槽周壁上面透明电极层的上表面。
2、 根据权利要求1所述的通过新结构提高出光效率的发光二极管芯片，其特征在于 所述基材(1)材料是硅或者是铜或者是A1N陶瓷；
3、 根据权利要求1所述的通过新结构提高出光效率的发光二极管芯片，其特征在于 透明电极(6)是氧化锌电极或者是ITO电极或者是透明镍金电极；
4、 根据权利要求1所述的通过新结构提高出光效率的发光二极管芯片，其特征在于 p型金pad (7)延伸发光面外部凹槽周壁上表面的透明电极(6)层上；
5、 一种制造根据权利要求1所述通过新结构提高出光效率的发光二极管芯片的工 艺，其特征在于工艺步骤如下1) 在基材上淀积一层薄的绝缘层(2)，然后通过刻蚀制作出阵列状的凹槽结构(1);2) 在凹槽内表面淀积一层反光层(3);3) 将分割好的芯片发光部分(5)植入凹槽(1)内；4) 在凹槽周壁上表面以及芯片发光部分(5)上表面生长透明电极(6)，并刻蚀 出n型金pad (4)电极的位置；5) 在刻蚀出的n型金pad位置(4)对应于凹槽(1)周壁上表面的透明电极(6) 层上制作p型金pad (7);6) 表面清洗以及杂质清除；7) 按照相应的尺寸用划片机划分基材(1)。
6、 根据权利要求5所述的制造通过新结构提高出光效率的发光二极管芯片的工艺， 其特征在于所述工艺步骤l)中，绝缘层(2)是氧化硅；
7、 根据权利要求5所述的制造通过新结构提高出光效率的发光二极管芯片的工艺， 其特征在于所述工艺步骤2)中，反光层(3)具有绝缘性。
全文摘要
本发明涉及了一种通过新结构提高出光效率的发光二极管芯片及其制造工艺，包括包基材、芯片发光部分；其特征在于有一个上表面淀积一层绝缘层的导热性能优越的基材，其上刻蚀出跟所述芯片部分匹配的凹槽，在凹槽内部表面淀积有反光层，芯片发光部分被植入凹槽，在芯片发光部分最上部以及凹槽周壁上表面制作有透明电极层，p型金pad延伸至发光面外部对应于凹槽周壁上面透明电极层的上表面，本发明通过凹槽反光提高了发光二极管芯片的出光效率。
文档编号H01L33/00GK101281947SQ200810037738
公开日2008年10月8日 申请日期2008年5月20日 优先权日2008年5月20日
发明者张建华, 梁秉文, 殷录桥, 王书方 申请人:上海大学;梁秉文