一种侧壁与背部导通的发光二极管及其制作工艺的制作方法
【专利说明】一种侧壁与背部导通的发光二极管及其制作工艺
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技术领域
[0002]本发明涉及发光二极管的制程领域，具体涉及一种侧壁与背部导通的发光二极管及其制作工艺。
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【背景技术】
[0004]发光二极管(英文为Light Emitting D1de，简称发光二极管)是半导体二极管的一种，它能将电能转化为光能，发出黄、绿、蓝等各种颜色的可见光及红外和紫外不可见光。与小白炽灯泡及氖灯相比，它具有工作电压和电流低、可靠性高、寿命长且可方便调节发光亮度等优点由于发光二极管材料本身具备有发出红光、橘光、黄光甚至到黄绿光的特性，而且发光二极管所使用的材料本身是高直接能隙的材料，所以可来达到应用高光亮度发光二极管的发展。
[0005]以氮化镓(GaN)发光二极管为例，可以通过控制材料的组成来制作各种色光的发光二极管，因此其相关技术成为近年来业界积极研发的焦点。氮化镓发光二极管，例如除了在各种电子时钟、手机等消费性电子装置的显示功能的传统应用之外，因为其在亮度与发光效率等方面的技术突破，更逐渐应用在户外显示板、车用照明等领域。
[0006]如图6所示为现有发光二极管的结构，从下往上包括基板101、N型层102、发光层103、P型电子阻挡层104、P型氮化镓层105、P型接触层106、电流扩展层107、P电极108和N电极109。
[0007]传统的单面发光二极管的表面设置有N电极109及P电极108，在实现封装工艺时需要进行打线，传统的单面发光二极管需要采用专用的打线设备进行打线，该打线设备需要分别对N电极及P电极进行打线，工作效率不高，而且容易出错，而且采用这种打线方式的N电极及P电极只能从下往上进行散热，散热效果不好，影响使用寿命，而且导电性相对较差。
[0008]另外，当应用变广时，封装的方式的变得多彩多姿。从传统的正装模式、倒装模式、高压串连模式，引进到超大功率的垂直型，到最近热门的无封装技术(CSP)。现有的正装模式制程简便，制程良率高，产品单价低，导热性不佳，不适用于高电流。倒装模式制程繁琐，容易漏电，制程良率低，产品单价高，导热与导电均良好，不过对于封装的要求高，需要添购昂贵的封装设备异常。垂直型模式制程繁琐，容易电压高，制程良率低，产品单价高，导电良好，导热性一般，主要应用于特殊产品上。
[0009]为解决上述缺陷，本发明人提出一种新型态的方式，在封装应用端上可提供更大变化于市场所需。
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【发明内容】
[0011]本发明的第一个目的是提出一种侧壁与背部导通的发光二极管制程技术，其为一种新型态方式的发光二极管，能够提高发光二极管亮度，降低发光二极管电压，降低芯片的耦合温度。
[0012]本发明的第一个目的是通过以下方式实现的:
一种侧壁与背部导通的发光二极管，它包括一基板、发光外延层、电流扩展层、沟槽区、P电极、N电极和保护层。
[0013]基板的底面设有反射层；发光外延层生长于基板表面，该发光外延层从下往上至少包含有N型层、发光层和P型层，P型层从下往上包括P型电子阻挡层、P型氮化物层和P型接触层。电流扩展层设置于P型层的表面。沟槽区位于发光外延层的边缘，且在N型层的边缘上方预留有槽位，使N型层的边缘裸露出来；P电极设置于电流扩展层与P型层的表面。N电极设置于N型层的边缘表面，且位于沟槽区的外边缘；保护层覆盖于发光外延层与电流扩展层的上表面，其边缘向下延伸至沟槽区内。
[0014]所述N型层的外侧面边缘设有向下倾斜的斜面，该斜面延伸至N型层的底部形成用于起桥接作用的倒角结构，并在该斜面上设置有导电包覆层，该导电包覆层向下延伸紧贴着基板的侧面且延伸至基板的底面，该导电包覆层向上延伸紧贴着N电极的侧面，形成一种侧壁与背部导通的发光二极管制程技术。
[0015]上述说明中，作为优选的方案，所述导电包覆层为单层或者多层膜状结构。
[0016]上述说明中，作为优选的方案，所述导电包覆层由铬、铝、镍、钛、钨、铑、金、银、铜、钼和导电玻璃中的任意一种或者任意多种材料组合构成。该导电包覆层为透明导电层，由铟锡氧化层(Ι??)、氧化锌(ZnO)和AzO中的任意一种或者任意多种材料组合构成。
[0017]上述说明中，作为优选的方案，所述N电极设置有一个、两个或者多个，分别对应设置于N型层的一边、两边或者多边的边缘表面，其对应的倒角结构分别设置于N型层的一边、两边或者多边。
[0018]上述说明中，作为优选的方案，所述斜面与N型层表面的法线之间形成的夹角大于10度小于75度。
[0019]上述说明中，作为优选的方案，所述斜面的高度大于10微米。
[0020]上述说明中，作为优选的方案，所述电流扩展层由氧化铟锡、氧化锌、氧化镉锡、氧化铟、铟掺杂氧化锌、铝掺杂氧化锌和镓掺杂氧化锌中的任意一种或者任意多种材料组合构成。
[0021]上述说明中，作为优选的方案，所述基板由蓝宝石材料构成。
[0022]本发明所产生的有益效果如下:
O设计有倒角结构，使N电极与导电包覆层实现桥接，正面的N电极经过桥接制程之后，可连接到基板的侧壁与背面，在进行封装时只需要对正面的P电极进行单面打线即可，能够省去对N电极的打线工艺，降低生产成本，所采用的打线设备与传统的打线设备相比，效率能够提高60%以上；
2)实现桥接后，N电极通过导电包覆层与侧壁或者背面导通，使发光二极管具有高导热性，热量从上向下进行传导，导热性强，热量从侧壁或者背面进行传导，从而能够提高发光二极管的使用寿命； 3)实现桥接后，N电极通过导电包覆层与侧壁或者背面导通，使发光二极管具有高导电性，实现高电流驱动。
[0023]4)设计有倒角结构，可联接正面的N电极与侧边的导电包覆层，让电流可以顺利的流到背面去。
[0024]本发明的另一个目的是提供一种侧壁与背部导通的发光二极管的制作工艺，以配合发光二极管的完整制作。
[0025]本发明的另一个目的是通过以下方式实现的:
一种侧壁与背部导通的发光二极管的制作工艺，该制作工艺包括以下步骤:
A.制作发光外延层，首先在蓝宝石衬底上形成N型层，接着生长出发光层，然后再生长P型层，外延长生结束后，在温度为400°C?520°C和纯氮气的环境中对外延片退火5?20分钟。
[0026]B.制作电流扩展层，通过蒸镀方式在P型层上形成电流扩展层，最后在电流扩展层设置P电极，使P电极的底部紧贴着P型层。
[0027]C.制作沟槽区，蓝宝石衬底需要制作同面电极，故采用干法蚀刻工艺，从电流扩展层表面蚀刻至N型层，使得部分N型层平台裸露出来，形成沟槽区，接着再进行保护层覆盖，并在N型层的边缘表面设置N电极，使N电极的底部紧贴着N型层表面。
[0028]D.制作倒角结构，沿着N型层的外侧面边缘向下制作倾斜的斜面，斜面平整形成位于N型层边缘的倒角结构。
[0029]E.制作导电包覆层，由于需导通于侧壁及背面，先通过一胶体物质将整体晶片的正面黏覆于一载体上，再将导电包覆层镀上，使导电包覆层包覆于整体晶片的侧壁及背面，同时通过倒角结构将N电极与导电包覆层实现桥按。
[0030]上述说明中，作为优选的方案，所述制作倒角结构的工艺为雷射烧结、ICP干蚀刻、钻石刀切割、线锯刀切割、Dicing saw切割与水刀切割中的任意一种工艺或其任意多种工艺的组合。
[0031]上述说明中，作为优选的方案，所述制作导电包覆层的工艺为蒸镀、溅镀或者湿式涂布中的任意一种工艺或其任意多种工艺的组合。
[0032]本发明的制作工艺与传统的制作工艺相比，所制作的发光二极管在进行封装时只需要对正面的P电极进行单面打线即可，能够省去对N电极的打线工艺，降低生产成本，所采用的打线设备与传统的打线设备相比，效率能够提高60%以上。
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【附图说明】
[0034]图1为本发明实施例一中单边设计倒角结构的剖面图；
图2为本发明实施例一中单边设计倒角结构的俯视图；
图3为本发明实施例二中双边设计倒角结构的剖面图；
图4为本发明实施例二中双边设计倒角结构的俯视图；
图5为本发明实施例三中四边设计倒角结构的俯视图；
图6为本发明【背景技术】的剖面图；
图6中，101为基板，102为N型层，103为发光层，104为P型电子阻挡层，105为P型氮化镓层，106为P型接触层，107为电流扩展层，108为P电极，109为N电极。
[0035]图1?5中，I为基板,2为反射层,3为N型层,4为发光层,5为P型层,6为电流扩展层，7为保护层，8为N电极，9为P电极，10为倒角结构，11为导电包覆层。
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【具体实施方式】
[0037]下面结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步详细描述。
[0038]实施例一
本实施例，如图1和图2所示，本实施例的发光二极管为单边设计倒角结构10，包括一基板1、发光外延层、电流扩展层6、沟槽区、P电极9、N电极8和保护层7。
[0039]其中，该基板I发绝缘的蓝宝石材料构成，基板I的底面设有反射层2;发光外延层生长于基板I表面，该发光外延层从下往上包含有N型层3、发光层4和P型层5。电流扩展层6设置于P型层5的表面。沟槽区位于发光外延层的边缘，且在N型层3的边缘上方预留有槽位，使N型层3的边缘裸露出来。P电极9设置于电流扩展层6与P型层5的表面，在进行封装时直接通过打线设备对P电极9进行打线。N电极8设置于N型层3的边缘表面，本实施例设计有一个N电极8, N电极8位于沟槽区的外边缘；保护层7覆盖于发光外延层与电流扩展层6的上表面，其边缘向下延伸至沟槽区内。
[0040]为了实现桥接，N型层3的外侧面边缘设有向下倾斜的斜面，对应本