一种立式LED芯片及其制作方法与流程

本发明涉及一种半导体照明器件及其制作方法，特别是涉及一种立式LED芯片及其制作方法。

背景技术：

半导体照明作为新型高效固体光源，具有寿命长、节能、环保、安全等显著优点，将成为人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一次飞跃，其应用领域正在迅速扩大，正带动传统照明、显示等行业的升级换代，其经济效益和社会效益巨大。正因如此，半导体照明被普遍看作是21世纪最具发展前景的新兴产业之一，也是未来几年光电子领域最重要的制高点之一。发光二极管LED是由如GaAs(砷化镓)、GaP(磷化镓)、GaAsP(磷砷化镓)等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子一部分与多数载流子复合而发光。

当前全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下，节约能源是我们未来面临的重要的问题，在照明领域，LED发光产品的应用正吸引着世人的目光，LED作为一种新型的绿色光源产品，必然是未来发展的趋势，二十一世纪将进入以LED为代表的新型照明光源时代。

LED被称为第四代照明光源或绿色光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，可以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。

现有的LED芯片结构包括正装LED芯片结构、垂直LED芯片结构以及倒装LED芯片结构，如图1～图3所示。

图1显示为正装LED芯片结构，其一般包括支撑基底101、衬底102、发光外延103、N电极104以及P电极105，其中，所述衬底贴置于支撑基底上，这种正装结构的LED芯片，由于支撑基底不透光，只能从芯片的正面出光，大大阻碍了LED芯片的出光效率。

图2显示为垂直LED芯片结构，其一般包括支撑基底101、发光外延103、N电极104以及P电极105，这种结构的LED芯片的N电极和P电极为垂直分布于发光外延的两侧，工作时电流分布较均匀，可以提高芯片的寿命以及发光效率，然而，其制作需要剥离蓝宝石衬底，工艺非常复杂，大大增加了芯片的制造成本。

图3显示为倒装LED芯片结构，其一般包括支撑基底101、衬底102、发光外延103、N电极104以及P电极105，其中，N电极以及P电极通过焊膏焊接于支撑基底上。这种结构 的LED芯片同样面临支撑基底不透光的影响，阻碍了LED芯片的出光效率。

基于以上所述，提供一种可以有效提高LED芯片出光效率的LED芯片结构实属必要。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种立式LED芯片及其制作方法，用于解决现有技术中LED芯片出光率较低的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种立式LED芯片的制作方法，所述制作方法包括：

步骤1)，提供一衬底、于所述衬底表面依次形成包括N型层、量子阱层、P型层的外延结构，于所述外延结构表面形成透明导电层；

步骤2)，于外延结构表面形成阻挡层，去除切割道及紧靠于所述切割道的第一边缘的N电极引线区域的阻挡层，并进一步刻蚀出直至所述N型层内部的台面；

步骤3)，采用光刻工艺及刻蚀工艺将所述切割道内的外延结构去除；

步骤4)，于所述N电极引线区域制作N电极引线；

步骤5)，沉积绝缘层，并采用光刻工艺及刻蚀工艺于N电极引线的部分区域以及P电极引线区域制作开孔，P电极引线的开孔的一端延伸至所述切割道区域的第一边缘；

步骤6)，制作P电极引线、P焊盘以及N焊盘，所述P电极引线制作于P电极引线的开孔，所述P焊盘制作于与P电极引线相连的切割道的第一边缘区域，所述N焊盘制作于切割道的第一边缘区域并通过开孔与N电极引线相连。

作为本发明的立式LED芯片的制作方法的一种有优选方案，所述N型层、量子阱层、P型层的基体材料为GaN，所述透明导电层的材料为ITO。

作为本发明的立式LED芯片的制作方法的一种有优选方案，步骤2)中，切割道及N电极引线区域的刻蚀深度为直至所述外延结构内1～2μm，以形成所述台面。

作为本发明的立式LED芯片的制作方法的一种有优选方案，步骤4)包括：

步骤4-1)，旋涂光刻胶，通过显影的方法将N电极引线区域的光刻胶去除露出N型层表面；

步骤4-2)，进行金属蒸镀，以于裸露的N型层表面以及光刻胶表面形成金属层；

步骤4-3)，采用金属剥离的方法将非N电极引线区域的金属层进行剥离，以制作出N电极引线。

作为本发明的立式LED芯片的制作方法的一种有优选方案，所述P焊盘及N焊盘的宽度范围为20～50μm。

作为本发明的立式LED芯片的制作方法的一种有优选方案，所述P焊盘及N焊盘的距离为不小于50μm。

作为本发明的立式LED芯片的制作方法的一种有优选方案，所述制作方法还包括步骤：

步骤7)，依据各切割道将LED芯片进行裂片，获得LED芯片单元；

步骤8)，将LED芯片单元形成有N焊盘及P焊盘的第一边缘侧立于基底，并藉由焊膏将所述N焊盘及P焊盘焊接于所述基底的电极引线上，实现电性引出。

作为本发明的立式LED芯片的制作方法的一种有优选方案，所述基底为制作有电极引线的陶瓷基底。

本发明还提供一种立式LED芯片，包括：衬底；外延结构，包括依次层叠的N型层、量子阱层以及P型层；透明导电层，形成于所述外延结构表面；台面，形成于切割道及紧靠于所述切割道的第一边缘的N电极引线区域，所述台面直至N型层内部；N电极引线，形成于所述N电极引线区域；绝缘层，其于N电极引线的部分区域以及P电极引线区域具有开孔，且所述P电极引线的开孔的一端延伸至所述切割道区域的第一边缘；P电极引线，形成于P电极引线的开孔内；P焊盘，形成于切割道的第一边缘区域，并与所述P电极引线相连；N焊盘，形成于切割道的第一边缘区域，并通过开孔与N电极引线相连。

作为本发明的立式LED芯片的一种优选方案，所述N型层、量子阱层、P型层的基体材料为GaN，所述透明导电层的材料为ITO。

作为本发明的立式LED芯片的一种优选方案，所述切割道及N电极引线区域的台面的深度为直至所述外延结构内1～2μm。

作为本发明的立式LED芯片的一种优选方案，所述P焊盘及N焊盘的宽度范围为20～50μm。

作为本发明的立式LED芯片的一种优选方案，所述P焊盘及N焊盘的距离为不小于50μm。

作为本发明的立式LED芯片的一种优选方案，所述立式LED芯片还包括基底，所述N焊盘及P焊盘的第一边缘侧立于所述基底，并藉由焊膏焊接于所述基底的电极引线上，实现电性引出。

作为本发明的立式LED芯片的一种优选方案，所述基底为表面制作有电极引线的陶瓷基底。

如上所述，本发明的立式LED芯片及其制作方法，具有以下有益效果：本发明通过将P电极焊盘及N电极焊盘制作于LED芯片的同一边缘上，并通过侧立的方式将N电极焊盘及P电极焊盘焊接于支撑衬底，实现电性引出，使得LED芯片的正面以及背面都可以同时出光， 不需要制作反射镜等结构，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。本发明通过芯片结构的调整使LED芯片具备正反面同时出光的特性，可以增加一倍的LED芯片有效出光面积。本发明结构和制作方法简单，可有效提高LED亮度，在半导体照明领域具有广泛的应用前景。

附图说明

图1显示为现有技术中正装LED芯片结构的结构示意图。

图2显示为现有技术中垂直LED芯片结构的结构示意图。

图3显示为现有技术中倒装LED芯片结构的结构示意图。

图4～图10显示为本发明的立式LED芯片的制作方法各步骤所呈现的结构示意图，其中，图10显示为本发明的立式LED芯片的结构示意图。

元件标号说明

201 第一光刻胶

202 切割道

203 台面

204 第二光刻胶

205 第三光刻胶

206 N电极引线

207 第四光刻胶

208 N电极引线的开孔

209 P电极引线的开孔

210 二氧化硅

211 N焊盘

212 P电极引线

213 P焊盘

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精 神下进行各种修饰或改变。

请参阅图4～图10。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图4～图10所示，本实施例提供一种立式LED芯片的制作方法，所述制作方法包括：

首先进行步骤1)，提供一衬底、于所述衬底表面依次形成包括N型层、量子阱层、P型层的外延结构，于所述外延结构表面形成透明导电层。

作为示例，所述衬底可以为如蓝宝石衬底等适于外延生长的基底，所述N型层、量子阱层、P型层的基体材料为GaN，所述量子阱层为多量子阱结构，所述透明导电层的材料为ITO。当然，所述外延结构的基体材料也可以是如GaAs等材料，所述透明导电层的材料也可以根据需求进行选择，并不限于此处所列举的示例。

作为示例，所述外延结构可以采用如化学气相沉积法等制备，所述透明导电层则可以采用如蒸镀、溅射以及化学气相沉积等方法制备。

如图4所示，然后进行步骤2)，于外延结构表面形成阻挡层，去除切割道202及紧靠于所述切割道202的第一边缘的N电极引线区域的阻挡层，并进一步刻蚀出直至所述N型层内部的平台203。

具体地，于所述外延结构表面旋涂第一光刻胶201，作为阻挡层，然后采用光刻工艺去除切割道202及紧靠于所述切割道202的第一边缘的N电极引线区域的光刻胶，并进一步刻蚀出直至所述N型层内部的平台203，其中，所述切割道202及N电极引线区域的刻蚀深度为直至所述外延结构内1～2μm，以形成所述平台203，最后去除所述第一光刻胶201。

如图5所示，接着进行步骤3)，采用光刻工艺及刻蚀工艺将所述切割道202内的外延结构去除。

具体地，先旋涂第二光刻胶204，然后采用光刻工艺去除切割道202区域的光刻胶打开窗口，最后采用刻蚀工艺去除所述切割道202内的外延结构，刻蚀的深度约为7μm。

如图6所示，然后进行步骤4)，于所述N电极引线区域制作N电极引线206。

具体地，包括步骤：

步骤4-1)，旋涂第三光刻胶205，通过显影的方法将N电极引线区域的光刻胶去除露出N型层表面；

步骤4-2)，进行金属蒸镀，以于裸露的N型层表面以及光刻胶表面形成金属层；

步骤4-3)，采用金属剥离的方法将非N电极引线区域的金属层进行剥离，以制作出N 电极引线206。

如图7～图8所示，接着进行步骤5)，沉积绝缘层，并采用光刻工艺及刻蚀工艺于N电极引线206的部分区域以及P电极引线区域制作开孔，P电极引线的开孔209的一端延伸至所述切割道202区域的第一边缘。

具体地，沉积二氧化硅210作为绝缘层，然后旋涂第四光刻胶207，通过光刻工艺形成光刻图形，接着采用刻蚀工艺于N电极引线206的部分区域以及P电极引线区域制作开孔，其中，P电极引线的开孔209的一端延伸至所述切割道202区域的第一边缘，最后去除所述第四光刻胶207。

如图8～图9所示，接着进行步骤6)，制作P电极引线212、P焊盘213以及N焊盘211，所述P电极引线212制作于P电极引线的开孔209，所述P焊盘213制作于与P电极引线212相连的切割道202的第一边缘区域，所述N焊盘211制作于切割道202的第一边缘区域并通过开孔208与N电极引线206相连。

具体地，旋涂第五光刻胶，采用光刻工艺形成光刻图形，露出P电极引线的开孔209、N电极的开孔208、N焊盘211区域及P焊盘213区域，然后蒸镀金属层，并采用金属剥离工艺去除第五光刻胶表面的金属层，以制作出P电极引线212、P焊盘213以及N焊盘211。

在本实施例中，所述P焊盘213及N焊盘211的宽度范围为20～50μm，所述P焊盘213及N焊盘211的距离为不小于50μm。

接着进行步骤7)，依据各切割道202将LED芯片进行裂片，获得LED芯片单元。

如图10所示，最后进行步骤8)，将LED芯片单元形成有N焊盘211及P焊盘213的第一边缘侧立于基底，并藉由焊膏将所述N焊盘211及P焊盘213焊接于所述基底的电极引线上，实现电性引出。

如图10所示本实施例还提供一种立式LED芯片，包括：衬底；外延结构，包括依次层叠的N型层、量子阱层以及P型层；透明导电层，形成于所述外延结构表面；平台203，形成于切割道202及紧靠于所述切割道202的第一边缘的N电极引线区域，所述平台203直至N型层内部；N电极引线206，形成于所述N电极引线区域；绝缘层，其于N电极引线206的部分区域以及P电极引线区域具有开孔，且所述P电极引线的开孔209的一端延伸至所述切割道202区域的第一边缘；P电极引线212，形成于P电极引线的开孔209内；P焊盘213，形成于切割道202的第一边缘区域，并与所述P电极引线212相连；N焊盘211，形成于切割道202的第一边缘区域，并通过开孔208与N电极引线206相连。

作为示例，所述N型层、量子阱层、P型层的基体材料为GaN，所述透明导电层的材料为ITO。

作为示例，所述切割道202及N电极引线区域的平台203的深度为直至所述外延结构内1～2μm。

作为示例，所述P焊盘213及N焊盘211的宽度范围为20～50μm。

作为示例，所述P焊盘213及N焊盘211的距离为不小于50μm。

作为示例，所述立式LED芯片还包括基底，所述N焊盘211及P焊盘213的第一边缘侧立于所述基底，并藉由焊膏焊接于所述基底的电极引线上，实现电性引出。

作为示例，所述基底为表面制作有电极引线的陶瓷基底。

如上所述，本发明的立式LED芯片及其制作方法，具有以下有益效果：本发明通过将P电极焊盘及N电极焊盘制作于LED芯片的同一边缘上，并通过侧立的方式将N电极焊盘及P电极焊盘焊接于支撑衬底，实现电性引出，使得LED芯片的正面以及背面都可以同时出光，不需要制作反射镜等结构，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。本发明通过芯片结构的调整使LED芯片具备正反面同时出光的特性，可以增加一倍的LED芯片有效出光面积。本发明结构和制作方法简单，可有效提高LED亮度，在半导体照明领域具有广泛的应用前景。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。