一种倒装发光器件及其制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种倒装发光器件及其制作方法，其中结构包括：发光外延叠层，具有相对的两个表面，其中第一表面为出光面，第一、第二电极，位于所述发光外延叠层的第二表面上，彼此相互隔离；绝缘基板，具有相对的两个表面及连接两个表面的侧壁，其中第一表面通过所述第一、第二电极与所述发光外延叠层连接；第一、第二外接电极，位于所述绝缘基板的第二表面，并分别向所述绝缘基板的侧壁延伸至第一、第二电极的侧壁，至少部分覆盖第一、第二电极的侧壁，形成电性连接。
【专利说明】一种倒装发光器件及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种半导体发光器件及其制作方法，更具体地为一种倒装发光器件及其制作方法。
【背景技术】
[0002]发光二极管(Light Emitting D1des，简称LED)以其高效率、长寿命、全固态、自发光、体积小和绿色环保等优点，被称为第四代照明光源或绿色节能光源，已被广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。
[0003]对于采用蓝宝石、氮化铝等绝缘衬底的LED芯片来讲，其衬底的导热率比较低，因此横向结构LED的PN结的温度比较高。为了解决散热的问题，芯片的倒装结构被提出，发光效率和散热效果都有了改进。
【发明内容】
[0004]本发明旨在提供一种制作倒装发光器件及其制作方法。
[0005]根据本发明的第一个方面:一种倒装发光器件，包括:发光外延叠层，具有相对的两个表面，其中第一表面为出光面，第一、第二电极，位于所述发光外延叠层的第二表面上，彼此相互隔离；绝缘基板，具有相对的两个表面及连接两个表面的侧壁，其中第一表面通过所述第一、第二电极与所述发光外延叠层连接；第一、第二外接电极，位于所述绝缘基板的第二表面，并分别向所述绝缘基板的侧壁延伸至第一、第二电极的侧壁，至少部分覆盖第一、第二电极的侧壁，形成电性连接。
[0006]优选地，所述发光外延叠层具有一减薄的单晶衬底。在本发明的一个较佳实施例中，所述生长衬底为超薄AlN衬底，并在出光面形成粗化结构，衬底厚度在1ym ^lOOym之间，所述发光外延叠层发光波长在200nnT360nm之间。
[0007]优选地，所述第一、第二电极的边缘超过发光外延叠层的边缘，在本发明的一个较佳实施例中，所述超出的距离大于或等于30 μ m，以防止制作第一、第二外接电极时所述发光外延叠层侧壁产生短路。
[0008]优选地，所述第一、第二电极等高，两者的间距为4(Γ?50μπι。
[0009]优选地，所述绝缘基板与第一、第二外接电极之间具有一电镀种子层。
[0010]优选地，所述第一、第二外接电极通过电镀形成形于所述电镀种子层上。
[0011]根据本发明的第二个方面，一种倒装发光器件的制作方法，包括步骤:一种倒装发光器件的制作方法，包括步骤:1)提供一发光外延片，具有相对的两个表面，由生长衬底和发光外延叠层构成，其中生长衬底一侧表面为第一表面；2)定义发光器件的尺寸,将所述发光外延叠层划分为一系列发光外延单兀，在每个发光外延单兀上制作电性隔离的第一、第二电极；3)提供一具有两个相对表面的绝缘基板，将所述发光外延片倒装连接到所述绝缘基板的第一表面上；4)将所述绝缘基板切开，露出每个发光外延单兀的第一、第二电极侧面；5)在所述绝缘基板的第二表面上制作第一、第二外接电极，其从所述绝缘基板的第二表面分别向所述绝缘基板的侧壁延伸至第一、第二电极的侧壁，并至少部分覆盖第一、第二电极的侧壁，形成电性连接；6)将所述发光外延片做单一化处理，形成倒装发光器件。
[0012]优选地，在步骤I)中所述生长衬底为单晶衬底。
[0013]优选地，在步骤2)中形成的第一、第二电极的边缘超出发光外延叠层的边绝缘。
[0014]优选地，在步骤3)中，先在所述绝缘基板的第一表面上形成一金属键合层，再将所述发光外延片倒装键合至所述绝缘基板上。
[0015]优选地，在步骤4)中先将所述生长衬底减薄再作切开处理。
[0016]优选地，在步骤5)中先在所述绝缘基板的第二表面和侧壁上形成一电镀种子层，再采用电镀的方式在所述电镀种子层上形成第一、第二外接电极。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。
[0018]图1为根据本发明实施的一种倒装发光器件的侧面剖视图。
[0019]图2?图12是根据本发明制作倒装深紫外发光二极管器件的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0020]以下结合实施例对本发明作进一步的描述。
[0021]图1显示根据本发明第一实施例的发光器件的结构剖面图，此发光器件的结构包括:至少由透光性生长衬底100、第一半导体层101和第二半导体层102构成的发光外延叠层，第一、第二电极104、105分别与第一半导体层101、和第二半导体层102连接,绝缘基板200通过第一、第二电极104、105与发光外延叠层连接，第一、第二外延电极202、203位于绝缘基板的下表面，并分别向绝缘基板的侧壁200a、200b延伸至第一、第二电极的侧壁104a、105a，形成包裹状。
[0022]其中透光性生长衬底100以减薄的单晶衬底为准，在本实施例中，生长衬底采用超薄AlN衬底,并可在出光面形成粗化结构,厚度在10 μ m "ΙΟΟμπι之间。第一半导体层101和和第二半导体层102之间形成PN结，当第一半导体层101为P型半导体，第二半导体层102可为相异电性的η型半导体，反之，当第一半导体层101为η型半导体，第二半导体层102可为相异电性的P型半导体。作为一个较佳实施例，可在第一半导体层101和第二半导体层之间形成多量子阱结构作为有源层，可为中性、P型或η型电性的半导体。施以电流通过发光外延叠层时激发发光出光线。当发光外延叠层以氮化物为基础的材料时，会发出紫外、蓝或绿光；当以磷化铝铟镓为基础的材料时，会发出红、橙、黄光等琥珀色系的光。反射层103位于第二半导体层的表面上,用于将上方发光外延叠层发出的光线向上反射，从出光面射出，其材料可以选用Ni /Al /T i /Pt。
[0023]第一电极104位于第一半导体层101的表面上，第二电极105位于反射层103的表面上，两者的间距为40 μ m?150 μ m,厚度为0.5 μ πΓ5 μ m为佳,其远离发光外延叠层的端部位于同一水平面上(即第一、第二电极104、105等高)，且该端部分别向发光外延叠层的两侧延伸，其边缘超过发光外延层的边缘，超出距离大于或等于30μπι。第一、第二电极104、105以是包括Cr、N1、Co、Cu、Sn、Au在内的任何一种合金制成，在较佳实施例中选用多结构，最上层金属选用金，如采用Cr/Pt/Au结构。
[0024]绝缘层106填充在第一、第二电极104、105之间的间隙及第一、第二电极104、105与发光外延叠层之间的间隙，使发光外延叠层的下端部形成一个平整的表面。该绝缘层106一方面用于保证第一、第二电极104、105的电性隔离，另一方面用于保护发光外延叠层，使生长衬底100下表面以下形成一个完整的物理结构。该绝缘层106的材料可以为S12，也可以是S0G、树脂或者光刻胶。
[0025]绝缘基板200与通过第一、第二电极104、105与发光外延叠层连接，其首选为散热性材料构成。在一个较佳实施例中，绝缘基板与第一、第二电极之间还设有一图案化的金属键合层(图中未视出)，其与第一、第二电极104、105对应，面积以不大于第一、第二电极面积的60%为佳。
[0026]第一、第二外接电极202、203位于绝缘基板200的下表面，并分别向绝缘基板200的侧壁200a和200b延伸至第一、第二电极的侧壁104a、105a，至少部分覆盖第一、第二电极104、105的侧壁，以分别包裹该绝缘基板的侧壁200a和200b，并分别与第一电极104和第二电极105形成电性连接。该第一、第二外接电极的厚度为20unT200um为佳。在一个较佳实施例中，在绝缘基板200与第一、第二外接电极202、203之间还设有一电镀种子层201，其材料首选Ni/Pt/Au，该第一、第二外接电极202、203通过电镀方式形成在该种子层201上。
[0027]图疒图12显示了图1所示倒装发光器件的制作方法。
[0028]如图2所示，提供一生长衬底100，在该生长衬底100上外延生长第一半导体层101、第二半导体层102，形成发光外延片。
[0029]如图3所示，定义发光器件的尺寸，用蚀刻方法去除部分第一半导体层101与第二半导体层102形成切割道300，将该发光外延叠层划分为一系列发光外延单元，并继续蚀刻各个发光外延单元的部分第二半导体层202露出第一半导体层的表面1la用于制作电极。
[0030]如图4所示，在各个发光外延单元的第二半导体层102上制作电极反射层103，并在各个发光外延单元上定第一、第二电极区104b、105b，在各个发光外延单元的侧壁及除第一、第二电极区以外的区域上覆盖绝缘层106a、106b、106c。
[0031]如图5所示，在各个发光外延单元的第一、第二电极区104b、105b制作第一、第二电极104、105，其中第一电极104位于第一半导体层101上,其远离发光外延叠层的端部向发光外延叠层的外侧延伸以覆盖在绝缘层106a的表面上，其边缘超出了发光外延叠层的边缘,第二电极105位于反射层103的表面上,其远离发光外延叠层的端部向发光外延叠层的外侧延伸以覆盖在绝缘层106c的表面上，其边缘超出了发光外延叠层的边缘，且第一、第二电极104、105和绝缘层106b构成了一个平整面。
[0032]如图6所示，提供一绝缘基板200，将经过前述处理的发光外延片倒装键合在该绝缘基板200上。在一个较佳实施例中，可以先在绝缘基板200上先预设图案化的金属键合层(图中未视出)，其与第一、第二电极104、105对应,面积以不大于第一、第二电极面积的60%为佳。在另一个较佳实施例中，可以进一步将生长衬底100减薄，并进行粗化，减薄后的厚度为 20 μ πΓ200 μ m。
[0033]如图7和8所示，沿第一方向的切割道300a将绝缘基板200切开，露出每个发光外延单元的第一、第二电极的侧面104a、105a。在本步骤中，绝缘基板200被分割成一系列模块，每个绝缘基板模块分别与一列发光外延单元连接。在本实施例的一个实施例，各个发光外延单元的第一、第二电极104、105呈左右分布，第一方面的切割道300a的左侧为第一电极104，右侧为第二电极105。在本发明的一个较佳实施例中，切割道300a可制作成正梯形，切割后各个发光外延叠层边缘的距离以大于40 μ m为佳。
[0034]如图9所示，在各个绝缘基板模块的底部及靠近第一方向切割道300a的侧壁200a、200b形成一电镀种子层201。该电镀种子层201形成于每个绝缘基板模块靠近第一方向切割道300a的两个端部，且两个端部的种子层201彼此分离，与发光外延单元的第一、第二电极对应。
[0035]如图10所示，采用电镀的方式，在该电镀种子层201上形成第一、第二外接电极202,203,电镀的金属采用延展性良好的金属，材料包括Cu，Au，Pt等金属，并保证第一方向300a切割道中间是隔开的，第一、第二外接电极的厚度在20 μ πΓ200 μ m。
[0036]如图11所示，沿第二方向的切割道300b将绝缘基板切开。
[0037]如图12所示，将经过前述处理的发光外延片进行单一化处理，形成倒装发光器件。
[0038]相较于已知倒装发光器件一般采用单颗键合封装，本发明所公开的制作方法可整片作业，同时不需要精准的芯片对准键合，提高了倒装芯片的制作效率，并且利用延展性良好的金属同步将散热基板结合到芯片中，进一步做成贴片式封装，形成倒装发光器件，大大降低了封装成本。在制作外接电极时采用在第一次切割的平行方向上电镀连接电极，避免了芯片正负极封装键合时短路漏电等风险。
[0039]惟以上所述者，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施之范围，即大凡依本发明申请专利范围及专利说明书内容所作之简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖之范围内。
【权利要求】
1.一种倒装发光器件，包括: 发光外延叠层，具有相对的两个表面，其中第一表面为出光面； 第一、第二电极，位于所述发光外延叠层的第二表面上，彼此相互隔离； 绝缘基板，具有相对的两个表面及连接两个表面的侧壁，其中第一表面通过所述第一、第二电极与所述发光外延叠层连接； 第一、第二外接电极，位于所述绝缘基板的第二表面，并分别向所述绝缘基板的侧壁延伸至第一、第二电极的侧壁，至少部分覆盖第一、第二电极的侧壁，形成电性连接。
2.根据权利要求1所述的倒装发光器件，其特征在于:所述发光外延叠层具有一减薄的单晶衬底。
3.根据权利要求1所述的倒装发光器件，其特征在于:所述第一、第二电极的边缘超过发光外延叠层的边缘。
4.根据权利要求1所述的倒装发光器件，其特征在于:所述第一、第二电极边缘超过发光外延叠层的边缘，超出距离大于或等于30 μ m，以防止制作第一、第二外接电极时所述发光外延叠层侧壁产生短路。
5.根据权利要求1所述的倒装发光器件，其特征在于:所述第一、第二电极的间距为40 μ m ?150 μ m。
6.根据权利要求1所述的倒装发光器件，其特征在于:所述第一、第二电极等高。
7.根据权利要求1所述的倒装发光器件，其特征在于:所述绝缘基板与第一、第二外接电极之间具有一电镀种子层，并从绝缘基板的底部向所述绝缘基板的侧壁延伸。
8.根据权利要求7所述的倒装发光器件，其特征在于:所述第一、第二外接电极通过电镀形成形于所述电镀种子层上。
9.一种倒装发光器件的制作方法，包括步骤: 1)提供一发光外延片，具有相对的两个表面，由生长衬底和发光外延叠层构成，其中生长衬底一侧表面为第一表面； 2)定义发光器件的尺寸，将所述发光外延叠层划分为一系列发光外延单元，在每个发光外延单元上制作电性隔离的第一、第二电极； 3)提供一具有两个相对表面的绝缘基板，将所述发光外延片倒装连接到所述绝缘基板的第一表面上； 4)将所述绝缘基板切开，露出每个发光外延单元的第一、第二电极侧面； 5)在所述绝缘基板的第二表面上制作第一、第二外接电极，其从所述绝缘基板的第二表面分别向所述绝缘基板的侧壁延伸至第一、第二电极的侧壁，并至少部分覆盖第一、第二电极的侧壁，形成电性连接； 6)将所述发光外延片做单一化处理，形成倒装发光器件。
10.根据权利要求9所述倒装发光器件的制作方法，其特征在于:在步骤I)中所述生长衬底为单晶衬底。
11.根据权利要求9所述倒装发光器件的制作方法，其特征在于:在步骤2)中形成的第一、第二电极的边缘超出发光外延叠层的边绝缘。
12.根据权利要求9所述倒装发光器件的制作方法，其特征在于:在步骤3)中，先在所述绝缘基板的第一表面上形成一金属键合层，再将所述发光外延片倒装键合至所述绝缘基板上。
13.根据权利要求9所述倒装发光器件的制作方法，其特征在于:在步骤4)中先将所述生长衬底减薄，切开绝缘基板，露出部分第一、第二电极。
14.根据权利要求9所述倒装发光器件的制作方法，其特征在于:在步骤5)中先在所述绝缘基板的第二表面和侧壁上形成一电镀种子层，再采用电镀的方式在所述电镀种子层上形成第一、第二外接电极。
【文档编号】H01L33/38GK104393137SQ201410517051
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年9月30日 优先权日:2014年9月30日
【发明者】钟志白, 林文禹, 江彦志, 刘建明, 李佳恩, 林素慧, 徐宸科 申请人:厦门市三安光电科技有限公司