本发明涉及LED芯片技术领域，特别是涉及一种LED芯片及其制作方法、 LED光源模组。
背景技术：
随着技术的逐步成熟，LED(Light Emitting Diode，发光二极管)芯片的尺寸越来越小，甚至减小至微型LED芯片，通常传统LED芯片在应用时工作电流较小，约为10～90mA，这样的传统LED芯片在应用在更小的工作电流下，例如 50～200μA，芯片尺寸仍然较大，所以在使用时无法达到最佳WEP(电光转换效率，Wall Plug Efficiency)。为了使LED芯片在使用时达到最佳电光转换效率，传统技术通过减小芯片整体尺寸来实现，但是整体减小尺寸后的芯片在封装时对应的焊盘尺寸以及芯片之间的间距相应也需要减小，导致现有焊盘尺寸和芯片之间的间距无法满足封装要求。
技术实现要素：
基于此，有必要针对LED芯片在达到最佳电光转换效率时，现有焊盘尺寸和芯片之间的间距无法满足封装要求的问题，提供一种LED芯片及其制作方法、 LED光源模组。
根据本发明实施例的第一方面，提供一种LED芯片，包括：
衬底；
设置在所述衬底上的LED晶圆，所述LED晶圆具有发光区域，所述发光区域的面积和所述LED芯片的面积比的范围为0.2～0.9。
在其中一个实施例中，所述发光区域的面积和所述LED芯片的面积比的范围为0.2～0.4。
在其中一个实施例中，所述发光区域的面积和所述LED芯片的面积比为 0.3。
在其中一个实施例中，所述LED晶圆包括依次设置的N型半导体层、发光层以及P型半导体层，所述N型半导体层部分延伸至所述发光层以及所述P型半导体层外围形成N型半导体台面。
在其中一个实施例中，所述LED芯片包括：
第一电流阻挡层，形成于所述P型半导体层表面；
导电层，覆盖所述P型半导体层及所述第一电流阻挡层；
P电极，设置在所述导电层上对应所述第一电流阻挡层位置处；以及
设置于所述N型半导体台面上的N电极。
在其中一个实施例中，所述LED芯片还包括绝缘反射层，所述绝缘反射层覆盖于所述LED晶圆并从所述LED晶圆侧壁延伸至所述衬底，所述绝缘反射层分别曝露出至少部分所述P电极以及所述N电极。
在其中一个实施例中，所述LED芯片还包括分别对应所述P电极以及所述 N电极设置的接合层，所述接合层覆盖于部分所述绝缘反射层并分别连接对应的所述P电极以及所述N电极。
在其中一个实施例中，所述LED芯片还包括至少一个第二电流阻挡层，所述第二电流阻挡层覆盖部分所述P型半导体层。
在其中一个实施例中，所述LED晶圆开设至少一个凹槽，所述凹槽贯穿所述P型半导体层及所述发光层至所述N型半导体层，所述第二电流阻挡层自所述P型半导体层表面延伸至所述凹槽并覆盖所述凹槽内表面。
根据本发明实施例的第二方面，提供一种LED光源模组，包括如上述实施例任一所述的LED芯片。
根据本发明实施例的第三方面，提供一种LED芯片制作方法，包括以下步骤：
提供衬底；
在所述衬底上形成LED晶圆；
于所述LED晶圆上形成发光区域，所述发光区域的面积和所述LED芯片的面积比的范围为0.2～0.9。
在其中一个实施例中，
所述在所述衬底上形成LED晶圆的步骤包括：
在所述衬底上依次形成N型半导体层、发光层以及P型半导体层；
所述LED芯片制作方法还包括：
对所述LED晶圆进行Mesa刻蚀形成露出N型半导体台面的发光区域；
在所述P型半导体层表面沉积第一电流阻挡层；
在所述P型半导体层及所述第一电流阻挡层沉积导电层；
在所述导电层上对应所述第一电流阻挡层位置处形成P电极，在所述N型半导体台面上形成N电极；
在所述LED晶圆以及所述衬底形成绝缘反射层，所述绝缘反射层分别曝露出至少部分所述P电极以及所述N电极；
对应所述P电极和所述N电极分别形成接合层，所述接合层覆盖于部分所述绝缘反射层并分别连接对应的所述P电极以及所述N电极。
本发明实施例提供的LED芯片包括衬底和设置在衬底上的LED晶圆，该 LED晶圆具有发光区域，通过减小发光区域面积使发光区域的面积和LED芯片的面积比的范围为0.2～0.9，可以保证在LED芯片整体尺寸不变的情况下，使 LED芯片工作在小电流下工况下，如50-200μA，达到最佳电光转换效率，而无需在封装时减小焊盘尺寸和芯片之间的间距。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1-2为本发明一示例性实施例示出的一种LED芯片的结构示意图；
图3为本发明一示例性实施例示出的另一种LED芯片的结构示意图；
图4为本发明图3在A-A处的剖面图；
图5为本发明一示例性实施例示出的一种LED芯片方法流程图；
图6为本发明一示例性实施例示出的一种LED芯片制造方法的第一个工艺图；
图7为本发明一示例性实施例示出的一种LED芯片制造方法的第二个工艺
图8为本发明一示例性实施例示出的一种LED芯片制造方法的第三个工艺图；
图9为本发明一示例性实施例示出的一种LED芯片制造方法的第四个工艺图；
图10为本发明一示例性实施例示出的一种LED芯片制造方法的第五个工艺图；
图11为本发明一示例性实施例示出的一种LED芯片制造方法的第六个工艺图；
图12为本发明一示例性实施例示出的一种LED芯片制造方法的第七个工艺图；
图13为本发明一示例性实施例示出的一种LED芯片制造方法的第八个工艺图；
图14为本发明一示例性实施例示出的一种LED芯片制造方法的第九个工艺图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
图1-2为本发明一示例性实施例提供的一种LED芯片结构示意图，该LED 芯片包括衬底41和LED晶圆42，该LED晶圆42具有发光区域410，该发光区域410的面积和LED芯片的面积的比的范围为0.2～0.9。进一步地，发光区域 410的面积和LED芯片的面积的比的范围为0.2～0.4，更具体地，发光区域410 的面积和LED芯片的面积的比为0.3。例如，假设LED芯片的面积为0.0254mm ×0.0254mm时，则发光区域的面积为0.3×(0.0254mm×0.0254mm)。这样，可以保证在LED芯片整体尺寸不变的情况下，使LED芯片可以工作在小电流下工况下，如50～200μA，达到最佳电光转换效率，而无需在封装时减小焊盘尺寸和芯片之间的间距。
在本实施例中，所述LED晶圆42包括依次设置的N型半导体层421、发光层422以及P型半导体层423，其中，上述发光区域410是指发光层422在LED 芯片通电时的有效出光区域。N型半导体层421朝向衬底41设置，P型半导体层423背离衬底41设置，所述N型半导体层421部分延伸至所述发光层422以及所述P型半导体层423外围形成N型半导体台面45。
在其他实施方式中，所述LED芯片还包括第一电流阻挡层431，该第一电流阻挡层431形成于所述P型半导体层423表面，用于隔绝电流；在所述第一电流阻挡层431和所述P型半导体层423上覆盖有导电层44，在导电层44对应所述第一电流阻挡层431位置处设置P电极471，在所述N型半导体台面45上设置有N电极472。其中，上述第一电流阻挡层431的材料可以为SiO2，本发明对电流阻挡层的材料并不进行限制，任何可以起到隔绝电流的材料都在本发明的保护之内。
在其他实施方式中，所述LED芯片在衬底41与N型半导体层421之间还可设有缓冲层(图未示)。所述衬底可以是蓝宝石衬底、碳化硅衬底或硅衬底，本发明对此并不进行限制。
在其他实施方式中，所述LED芯片还包括起反射和绝缘作用的绝缘反射层 48，该绝缘反射层48覆盖于所述LED晶圆42并从所述LED晶圆42侧壁延伸至所述衬底41，所述绝缘反射层48分别曝露出至少部分所述P电极471以及所述N电极472。所述绝缘反射层48为由SiO2和Ti3O5材料交替组成的布拉格反射层。
在其他的实施方式中，所述LED芯片还包括分别对应所述P电极471以及所述N电极472设置的接合层49，所述接合层49覆盖于所述绝缘反射层48并分别连接对应的所述P电极471以及所述N电极472。其中，上述接合层49的材料为具有高反射率的铝。
在其他实施方式中，所述LED芯片还包括隔离槽46，该隔离槽46设置在紧挨所述N型半导体台面45边缘的衬底41表面上，形成于对所述N型半导体台面45进行刻蚀，直至刻蚀到衬底41表面。
图3-4为本发明一示例性实施例示出的另一种LED芯片结构示意图，本实施例中的LED芯片与上述实施例中的LED芯片相似之处是同样减小了发光区域面积，可以使LED芯片工作在小电流的工况下，如50-200μA，还可以增大电流密度，以达到最佳电光转换效率；与上述实施例中的LED芯片不同之处在于本实施例中的LED芯片减小发光区域面积的方法是通过增加至少一个第二电流阻挡层432实现，且该第二电流阻挡层432覆盖部分所述P型半导体层423，位于 P型半导体层423内部位置，这样既能实现减小发光区域410面积，使LED芯片工作在小电流工况下达到最佳电光转换效率，还可以使发光区域410侧壁靠近LED芯片边缘，避免发光区域410距离LED芯片边缘较远，而导致LED芯片侧面出光减小，即本实施例中的LED芯片不仅可以在工作在小电流工况下达到最佳电光转换效率，还可以增加LED芯片的侧面出光。
在其他的实施方式中，如图3-4所示，所述LED晶圆42开设有至少一个凹槽5，所述凹槽5贯穿所述P型半导体层423及所述发光层422至所述N型半导体层421，所述第二电流阻挡层432自所述P型半导体层423表面延伸至所述凹槽5并覆盖所述凹槽5内表面。具体地，第一电流阻挡431设置在LED晶圆42边缘处，在LED晶圆42内部位置开设两个凹槽5，两个凹槽5分别贯穿所述P型半导体层423及所述发光层422至所述N型半导体层421，两个第二电流阻挡层432分别自所述P型半导体层423表面延伸至所述凹槽5并覆盖所述凹槽5内表面，这样通过开设凹槽5使得发光区域410侧壁周长增加，从而增大LED侧边出光。
本发明实施例中的LED芯片具有以下优点：1、可以在不改变焊盘尺寸和芯片之间的间距的情况下，使LED芯片工作在小电流工况下达到最佳电光转换效率；2、可以使发光区域靠近LED芯片边缘，增大LED芯片侧面出光；3、可以增大发光区域侧壁周长，从而增大LED芯片侧面出光。
与上述实施例中的LED芯片相对应，本发明还提供了一种LED光源模组，该LED光源模组包括上述任一实施例中的LED芯片，当然，上述任一实施例中的LED芯片不仅仅限于应用于LED光源模组，任何可以应用上述LED芯片的装置或设备都在本发明的保护范围之内。
本发明还提供了一种制作上述任一实施例中LED芯片的制作方法，如图5 所示，LED芯片的制作方法包括以下步骤：
在步骤501中，如图5A所示，提供衬底41。
在本实施例中，所述衬底41可以为蓝宝石衬底、碳化硅衬底或者硅衬底，本发明对此并不限制。
在步骤502中，如图5B所示，在衬底上形成LED晶圆42。
在本实施例中，LED晶圆42包括依次设置的N型半导体层421、发光层422 以及P型半导体层423，P型半导体层423可以是P-GaN，所述N型半导体层 421可以是N-GaN。
在步骤503中，如图5C所示，在P型半导体层423表面沉积第一电流阻挡层431。
在本实施例中，首先使用光刻胶对电流阻挡层进行CBL(Current Blocking Layer，电流阻挡层)光刻，形成具有CBL图形的光刻胶层；然后以该具有CBL 图形的光刻胶层作为掩膜对CBL层进行湿法刻蚀，形成电流阻挡层431，最后去掉光刻胶。
在本实施例中，电流阻挡层431所使用的材料为SiO2。
在步骤504中，如图5D所示，在P型半导体层423及第一电流阻挡层431 沉积导电层44。
在本实施例中，首先，使用光刻胶对导电层进行光刻，形成具有导电层图形的光刻胶；然后以该具有导电层图形的光刻胶层作为掩膜对导电层进行湿法刻蚀，形成导电层44；最后去掉光刻胶。在本实施例中，所述导电层44为透明导电层。
在步骤505中，如图5E所示，对LED晶圆42进行Mesa刻蚀形成露出N 型半导体台面45的发光区域。
在本实施例中，首先使用光刻胶对LED晶圆42进行光刻，形成具有Mesa 图形的光刻胶层，以该具有Mesa图形的光刻胶层作为掩膜对LED晶圆42进行干法刻蚀，形成露出N型半导体台面45的发光区域。
在步骤506中，如图5F所示，对所述N型半导体台面45进行刻蚀形成隔离槽46。
在本实施例中，首先使用光刻胶进行隔离槽光刻，形成具有该隔离槽图形的光刻胶层，以具有该隔离槽图形的光刻胶层作为掩膜进行干法刻蚀，刻蚀到衬底形成隔离槽。
在步骤507中，如图5G所示，在所述导电层44对应第一电流阻挡层431 位置处形成P电极471，在N型半导体台面45上形成N电极472。
在本实施例中，所述N型半导体台面45是指经过上述步骤506刻蚀后剩余的N型半导体台面，在该剩余的N型半导体台面上形成N电极472。
在步骤508中，如图5H所示，在所述LED晶圆42以及衬底41形成绝缘反射层48。
在本实施例中，形成的绝缘反射层48分别曝露出至少部分P电极471以及所述N电极472，使用光刻胶进行绝缘反射层光刻，形成具有绝缘反射层图形的光刻胶层，以具有该绝缘反射层图形的光刻胶层作为掩膜进行干法刻蚀，刻蚀到金属电极层，去掉光刻胶。在本实施例中，所述绝缘反射层48为由SiO2和Ti3O5材料交替组成的布拉格绝缘反射层，可以有效避免固晶时侧壁漏电，在隔离槽内起到绝缘保护的作用。
在步骤509中，如图5I所示，对应所述P电极471和所述N电极472分别形成接合层49。
在本实施例中，所述接合层49覆盖于部分所述绝缘反射层48并分别连接对应的所述P电极471以及所述N电极472，其中，所述接合层49的材料为具有高反射的铝。
本发明实施例提供的LED芯片通过减小发光区域面积，使发光区域的面积和LED芯片的面积比的范围为0.2～0.9，可以保证在LED芯片整体尺寸不变的情况下，使LED芯片工作在小电流下工况下，如50-200μA，达到最佳电光转换效率，而无需在封装时减小焊盘尺寸和芯片之间的间距。另外，通过增加第二电流阻挡层减小发光区域中间位置的发光面积，使得发光区域侧壁靠近LED芯片边缘，可以增大LED芯片侧面出光，且通过在LED晶圆设置贯穿P型半导体层及发光层至N型半导体层的凹槽，增加发光区域侧壁周长，也可以增大LED 芯片侧面出光。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。