专利名称：一种led芯片及其制作方法
技术领域：
本发明涉及LED制造技术领域，尤其涉及一种LED芯片及其制作方法。
背景技术：
绿色环保是现代照明发展的一个重要趋势，LED技术的诞生和发展正在引发第二次照明革命。与传统光源相比，LED具有寿命长、光效高、功耗低、体积小、自由集成等优势。在户外显示、景观照明、电视背光、室内照明等应用领域逐渐取代传统光源成为主流。目前，LED制造常用的衬底材料有蓝宝石、碳化硅(SiC)、硅(Si)等。这其中，蓝宝石衬底由于合适的价格、成熟的加工技术，LED制造业中得到了广泛的应用，占据了市场中大量的份额。LED芯片的结构通常包括:蓝宝石衬底、形成于蓝宝石衬底一面的外延结构以及形成于蓝宝石衬底另一面的反射层。由于外延结构具有较高的折射率n (n=2.2 2.4)，LED芯片产生的光有相当一部分在出光面上发生全反射，并被限制在出光面和反射层形成的波导结构中，无法射出形成有效发光，影响了 LED芯片的光析出率和工作效率。目前，业内研发各种技术手段来提高LED芯片的光析出率和工作效率，例如图形化衬底、外延层侧壁腐蚀、光子晶体等技术，但是仍难以满足要求。
发明内容
本发明提供一种LED芯片及其制作方法，以提高LED芯片的光析出率和工作效率。为解决以上问题，本发明提供一种LED芯片的制造方法，包括:提供蓝宝石衬底，在所述蓝宝石衬底的一面形成外延层；在所述蓝宝石衬底的另一面上形成掩膜层，在所述外延层上形成保护层；进行光刻工艺，图形化所述掩膜层，在所述掩膜层中形成阵列排布的图形；以掩膜层为掩膜，进行湿法刻蚀工艺刻蚀所述蓝宝石衬底，形成阵列排布的棱台；去除所述掩膜层和保护层，在所述蓝宝石衬底形成有棱台的一面上形成反射层。可选的，在形成所述外延层后，形成所述掩膜层和保护层之前，还包括将所述蓝宝石衬底减薄的步骤。可选的，利用研磨的方法对所述蓝宝石衬底减薄，减薄后的蓝宝石衬底的厚度为
0.05mm-0.5mm。可选的，所述掩膜层和保护层材质为氧化硅或氮化硅。可选的，所述掩膜层和保护层的厚度至少为20nm。可选的，所述湿法刻蚀工艺的工艺温度大于100°C，工艺时间大于10分钟。可选的，所述湿法刻蚀工艺使用的刻蚀液为H2SO4溶液、H3PO4溶液、或硫酸和磷酸的混合溶液。可选的，所述湿法刻蚀工艺使用的刻蚀液为KOH溶液、NaOH溶液、或KOH溶液和NaOH溶液的混合溶液。
可选的，所述反射层为Al、Ag、SiO2AiOx薄膜或其中任意种组合的多层薄膜。本发明的另一面，提供一种上述的方法制造出的LED芯片，包括:蓝宝石衬底，形成于所述蓝宝石衬底的一面的外延层，形成于所述蓝宝石衬底的另一面的阵列排布的棱台，形成于所述蓝宝石衬底形成有棱台的一面上的反射层。 本发明提供一种LED芯片及其制作方法，所述LED芯片的制造方法，在蓝宝石衬底的一面形成外延层，然后在蓝宝石衬底的另一面上形成阵列排布的棱台，之后在所述蓝宝石衬底形成有棱台的一面上形成反射层。在出光面发生全反射的光在棱台侧壁处的反射层上反射，改变了其在出光面上的入射角，光得以射出LED器件形成有效发光，从而提高LED芯片的光析出率和工作效率。
图1为本发明实施例的LED芯片的制造方法的流程图；图2、3、4A、5A、6A为本发明实施例的LED芯片的制造方法的各步骤的剖面结构示意图；图4B、5B、6B为发明实施例的LED芯片的制造方法的各步骤的仰视图。
具体实施例方式在背景技术中已经提及，由于现有LED芯片产生的光有相当一部分因为全反射被限制在芯片内部无法射出形成有效发光，影响了 LED芯片的光析出率和工作效率。为此，本发明提供一种LED芯片及其制作方法，在蓝宝石衬底的一面形成外延层，在所述蓝宝石衬底的另一面上形成阵列排布的棱台，并在所述蓝宝石衬底形成有棱台的一面上形成反射层。这样通过在反射层上的二次反射改变光在LED芯片表面的出射角度，降低全反射几率，从而达到提高光析出率的目的。下面将结合附图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应所述理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。请参考图1，其为本发明实施例提供的LED芯片制作方法的流程图，所述方法包括如下步骤:步骤S31，提供蓝宝石衬底，在所述蓝宝石衬底的一面形成外延层；步骤S32，在所述蓝宝石衬底的另一面上形成掩膜层，在所述外延层上形成保护层；步骤S33，进行光刻工艺，图形化所述掩膜层，在所述掩膜层中形成阵列排布的图形；步骤S34，以掩膜层为掩膜，进行湿法刻蚀工艺刻蚀所述蓝宝石衬底，形成阵列排布的棱台；步骤S35，去除所述掩膜层和保护层，在所述蓝宝石衬底形成有棱台的一面上形成反射层。参照图2，执行步骤S31，提供蓝宝石衬底101，在所述蓝宝石衬底的一面形成外延层102。外延层102的结构和形成方法为本领域人员的公知常识且本申请未对该部分做出改进，在此不再赘述。优选的，在形成所述外延层后102之后，还包括将所述蓝宝石衬底101减薄的步骤，可以利用研磨工艺对所述蓝宝石衬底101减薄，减薄后的蓝宝石衬底101的厚度为
0.05mm-0.5mm。这样一方面便于后续切割和封装工艺的顺利进行，另一方面可以提高蓝宝石衬底101的导热能力。参照图3，执行步骤S32，在所述蓝宝石衬底101的另一面上形成掩膜层104，在所述外延层102上形成保护层103。所述掩膜层104在后续刻蚀工艺中作为掩膜，保护层103用以保护所述外延层102不被刻蚀。所述掩膜层104和保护层103材质优选为SiNx或SiO2,所述掩膜层104和保护层103的厚度至少为20nm。参照图4A和4B，执行步骤S33，进行光刻工艺，图形化所述掩膜层104，在所述掩膜层104中形成阵列排布的图形204。根据在外延层102形成的LED发光单元的形状和尺寸调整所述图形204的形状和尺寸，本实施例以较常见的矩形LED发光单元为例，所述图形204的形状对应的也为矩形。所述图形的位置与LED发光单元的位置对应，尺寸小于等于LED发光单元的尺寸。参照图5A和5B，执行步骤S34，以掩膜层104为掩膜，进行湿法刻蚀工艺刻蚀所述蓝宝石衬底101，形成阵列排布的棱台201。所述湿法刻蚀工艺的工艺温度大于100°C，工艺时间大于10分钟。所述湿法刻蚀工艺使用的刻蚀液为能刻蚀蓝宝石材质的溶液,例如可以是H2SO4溶液、H3PO4溶液、或H2SO4溶液和H3PO4溶液的混合溶液；也可以是为KOH溶液、NaOH溶液、或KOH溶液和NaOH溶液的混合溶液。由蓝宝石晶体的特性，在湿法刻蚀时，不会刻蚀形成竖直向下的侧壁，而是根据蓝宝石晶体结构，侧壁会形成一定的夹角。这样湿法刻蚀工艺后，蓝宝石衬底101上形成了阵列排布的棱台201结构。参照图6A和6B，执行步骤S35，去除所述掩膜层104和保护层103，在所述蓝宝石衬底101形成有棱台201的一面上形成反射层105。所述反射层105包括单层或多层高反射率的薄膜，用以将LED发出的光反射。优选的，所述反射层105为Al、Ag、Si02/Ti0x的一种薄膜薄膜或其中任意种组合的多层薄膜。这样，反射层105和LED的出光面无法形成波导结构，在出光面发生全反射的光在侧壁处反射层上反射，改变了其在出光面上的入射角，得以射出LED器件形成有效发光。在形成反射层105后还包括一些公知的步骤，如，对外延层进行刻蚀和形成电极的步骤，对整块的LED芯片切割以得到单颗LED芯片的步骤。本领域技术人员可以根据本领域的公知常识将这些步骤补充到本发明的方案中，在此不再赘述。
本发明的另一面，提供一种上述的方法制造出的LED芯片，包括:蓝宝石衬底；形成于所述蓝宝石衬底的一面的外延层；形成于所述蓝宝石衬底的另一面的阵列排布的棱台；以及形成于所述蓝宝石衬底形成有棱台的一面上的反射层。综上所述，本发明提供一种LED芯片及其制作方法，在所述蓝宝石衬底的一面形成外延层，在所述蓝宝石衬底的另一面上形成阵列排布的棱台，并在所述蓝宝石衬底形成有棱台的一面上形成反射层。这样通过在反射层上的二次反射改变光在LED芯片表面的出射角度，降低全反射几率，从而达到提高光析出率的目的。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1.一种LED芯片的制造方法，包括: 提供监宝石衬底； 在所述蓝宝石衬底的一面形成外延层； 在所述蓝宝石衬底的另一面上形成掩膜层； 在所述外延层上形成保护层； 进行光刻工艺，图形化所述掩膜层，在所述掩膜层中形成阵列排布的图形； 以所述掩膜层为掩膜，进行湿法刻蚀工艺刻蚀所述蓝宝石衬底，形成阵列排布的棱台； 去除所述掩膜层和保护层，在所述蓝宝石衬底形成有棱台的一面上形成反射层。
2.如权利要求1所述的LED芯片的制造方法，其特征在于:在形成所述外延层后，形成所述掩膜层和保护层之前，还包括将所述蓝宝石衬底减薄的步骤。
3.如权利要求2所述的LED芯片的制造方法，其特征在于:利用研磨工艺对所述蓝宝石衬底减薄，减薄后的蓝宝石衬底的厚度为0.05mm-0.5_。
4.如权利要求1所述的LED芯片的制造方法，其特征在于:所述掩膜层和保护层材质为 SiNx*Si02。
5.如权利要求4所述的LED芯片的制造方法，其特征在于:所述掩膜层和保护层的厚度至少为20nm。
6.如权利要求1所述的LED芯片的制造方法，其特征在于:所述湿法刻蚀工艺的工艺温度大于100°C，工艺时间大于10分钟。
7.如权利要求6所述的LED芯片的制造方法，其特征在于:所述湿法刻蚀工艺使用的刻蚀液为H2SO4溶液、H3PO4溶液、或H2SO4溶液和H3PO4溶液的混合溶液。
8.如权利要求6所述的LED芯片的制造方法，其特征在于:所述湿法刻蚀工艺使用的刻蚀液为KOH溶液、NaOH溶液、或KOH溶液和NaOH溶液的混合溶液。
9.如权利要求1所述的LED芯片的制造方法，其特征在于:所述反射层为Al、Ag、Si02/TiOx薄膜或其中任意种组合的多层薄膜。
10.如权利要求1所述的方法制造的LED芯片，包括: 蓝宝石衬底； 形成于所述蓝宝石衬底的一面的外延层； 形成于所述蓝宝石衬底的另一面的阵列排布的棱台；以及 形成于所述蓝宝石衬底形成有棱台的一面上的反射层。
全文摘要
本发明揭露了一种LED芯片及其制造方法，所述LED芯片的制造方法，在蓝宝石衬底的一面形成外延层，在所述蓝宝石衬底的另一面上形成阵列排布的棱台，并在所述蓝宝石衬底形成有棱台的一面上形成反射层。这样通过在反射层上的二次反射改变光在LED芯片表面的出射角度，反射层和LED的出光面无法形成波导结构，降低全反射几率，从而达到提高光析出率的目的。
文档编号H01L33/00GK103078022SQ20131002037
公开日2013年5月1日 申请日期2013年1月18日 优先权日2013年1月18日
发明者汪洋 申请人:映瑞光电科技(上海)有限公司