CN101980382B - 一种led芯片的制造方法、led芯片及led - Google Patents
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Abstract
本发明适用于照明领域,尤其涉及一种LED芯片的制造方法、LED芯片及LED,所述LED芯片的制造方法包括以下步骤:于基板上依序形成第一半导体层、发光层及第二半导体层;于所述第二半导体层上形成荧光粉层;移除部分荧光粉层及部分第二半导体层以形成至少一沟槽,所述沟槽暴露部分第二半导体层;移除部分荧光粉层、部分第二半导体层、部分发光层及部分第一半导体层以形成至少一缺角,所述缺角暴露部分第一半导体层;于所述缺角处形成第一电极,于所述沟槽处形成第二电极。本发明将LED的制造过程中涂覆荧光粉的工序提至LED芯片的制程中,工艺简单、可控,提高了LED的出光效率,节省了大量荧光粉,极大地降低了成本。
Description
技术领域
本发明属于照明领域,尤其涉及一种LED芯片的制造方法、LED芯片及LED。
背景技术
众所周之,LED作为新一代绿色照明光源,具有光效高、寿命长、色彩鲜艳、节能、环保等众多优点,应用领域越来越广泛,如室内外照明、背光源、医疗、交通、植物生长等。
LED芯片为LED中重要的部件,提高LED芯片的光电参数和实施新的荧光粉涂敷技术是提高LED产品光效的两种途径,LED芯片的光电参数主要由芯片厂商不断进行提升,而新型荧光粉涂敷技术则由封装厂不断改善。
现有技术中,LED涂敷荧光粉的方式主要有:荧光粉远离芯片、荧光粉均匀分布在封装材料和荧光粉紧贴芯片表面的封装方式。其中荧光粉均匀分布在封装材料的封装方式容易操作,但该封装方式荧光粉的激发效率较低;由于荧光粉远离芯片的工艺繁杂且难以控制至今还未实现工业化生产;荧光粉紧贴芯片的封装方式是借助中介封装材料与芯片粘结在一起,缺陷是中介封装材料的折射率较低,芯片发出的光容易产生全反射而导致热量聚集,反而降低芯片的出光效率并影响荧光粉的激发(荧光粉所处的激发温度相对较高)。将荧光粉直接涂覆已固晶焊线的半成品上,这又会造成荧光粉的大量浪费。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种LED芯片的制造方法,旨在解决现有技术未能于LED芯片的制造过程中将荧光粉层成形于LED芯片的表面,造成LED的出光效率低,荧光粉于后续工序中存在大量浪费的问题。
本发明实施例是这样实现的,一种LED芯片的制造方法,包括以下步骤:
于基板上依序形成第一半导体层、发光层及第二半导体层;
于所述第二半导体层上形成荧光粉层;
移除部分荧光粉层及部分第二半导体层以形成至少一沟槽,所述沟槽暴露部分第二半导体层;
移除部分荧光粉层、部分第二半导体层、部分发光层及部分第一半导体层以形成至少一缺角,所述缺角暴露部分第一半导体层;
于所述缺角处形成第一电极,于所述沟槽处形成第二电极。
本发明实施例的另一目的在于提供一种LED芯片,所述LED芯片采用上述制造方法制得。
本发明实施例的另一目的在于提供一种LED,所述LED具有上述LED芯片。
本发明实施例将LED的制造过程中涂覆荧光粉的工序提至LED芯片的制程中,工艺简单、可控,提高了LED的出光效率,节省了大量荧光粉,极大地降低了成本。
附图说明
图1是本发明实施例提供的LED芯片的制造方法的实现流程图;
图2是外延片的结构示意图;
图3是于外延片上形成透光导电层后的结构示意图;
图4是于透光导电层上形成荧光粉层的结构示意图;
图5是于荧光粉层上形成第一光阻层的结构示意图;
图6是蚀刻至第二半导体层的结构示意图;
图7是形成第二光阻层的结构示意图;
图8是蚀刻至第一半导体层的结构示意图;
图9是形成第三光阻层的结构示意图;
图10是形成金属电极的结构示意图;
图11是LED芯片的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明实施例将LED的制造过程中涂覆荧光粉的工序提至LED芯片的制程中,工艺简单、可控,提高了LED的出光效率,节省了大量荧光粉,极大地降低了成本。
本发明实施例提供的LED芯片的制造方法包括以下步骤:
于基板上依序形成第一半导体层、发光层及第二半导体层;
于所述第二半导体层上形成荧光粉层;
移除部分荧光粉层及部分第二半导体层以形成至少一沟槽,所述沟槽暴露部分第二半导体层;
移除部分荧光粉层、部分第二半导体层、部分发光层及部分第一半导体层以形成至少一缺角,所述缺角暴露部分第一半导体层;
于所述缺角处形成第一电极,于所述沟槽处形成第二电极。
本发明实施例提供的LED芯片采用上述制造方法制得。
本发明实施例提供的LED具有上述LED芯片。
以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细描述。
图1示出了本发明实施例提供的LED芯片的制造方法的实现流程,详述如下:
在步骤S101中,于基板上依序形成第一半导体层、发光层、第二半导体层;
如图2所示,先于基板1上生长第一半导体层2,接着于第一半导体层2上沉积发光层3,再于发光层3上生长第二半导体层4,形成外延片。其中基板1的材料例如但不限于蓝宝石、硅、碳化硅或合金,以具有导热性为佳。
通常,第一半导体层2为N型半导体层(如N-GaN),第二半导体层4为P型半导体层(如P-GaN),发光层3例如但不限于能隙层或多量子阱(MultipleQutum Well,MQW)。
在步骤S102中,于第二半导体层上形成荧光粉层;
作为本发明的一个实施例,先于第二半导体层4上形成透光导电层5(Transparent Conductive Layer,TCL),透光导电层5(如ITO,铟锡氧化物半导体)以蒸镀的方式形成于第二半导体层4,如图3所示。该透光导电层5使电流均匀分布于第二半导体层4,因而LED芯片的发光更加均匀。
如图4所示,于透光导电层5上形成荧光粉层6。本发明实施例采用磁控溅射镀膜机,以与LED芯片(如蓝光LED芯片)匹配的荧光粉(如黄色荧光粉)为靶材于透光导电层5上镀一荧光粉层6,工艺参数如下:
a.将保护气体注入磁控溅射镀膜机,优选氩气(Ar)为保护气体;
b.调节荧光粉(靶材)的位置,使荧光粉(靶材)与透光导电层5之间的距离为50~20mm;
c.抽真空,使磁控溅射镀膜机的真空度不超过2*10-3Pa;
d.使溅射的功率为200~500W;
e.溅射的时间根据荧光粉层6的厚度(0.1~10um)来确定,一般为20~120min。
本发明实施例于LED芯片的制造过程中于外延片上形成荧光粉层,所使用的荧光粉极少,成本亦低。
优选地,于蒸镀透光导电层5之前,可对第二半导体层4的表面进行粗化,使透光导电层5与第二半导体层4的结合更加紧密,有助于提高芯片的可靠性。当然,于透光导电层5上形成荧光粉层6之前,可对透光导电层5的表面进行粗化,使透光导电层5与荧光粉层6的结合更加紧密,同样有助于提高芯片的可靠性。
在步骤S103中,移除部分荧光粉层及部分第二半导体层以形成至少一沟槽,该沟槽暴露部分第二半导体层;
如图5所示,首先于荧光粉层6上涂覆光刻胶,形成厚度为0.5~2.0mm的第一光阻层7,其中第一光阻层7暴露部分荧光粉层17。接着用NaOH的稀溶液(浓度为0.01mol/L)对荧光粉层进行湿法蚀刻,使暴露的部分荧光粉层17移除。然后利用电感耦合等离子反应器(ICP)蚀刻至第二半导体层,使部分第二半导体层移除即形成一沟槽16,如图6所示。再进行曝光、显影以去除光阻剂。
在步骤S104中,移除部分荧光粉层、部分第二半导体层、部分发光层及部分第一半导体层以形成至少一缺角,该缺角暴露部分第一半导体层;
如图7所示,首先于荧光粉层6及沟槽16涂覆光刻胶,形成厚度为0.5~2.0mm的第二光阻层8,其中第二光阻层8暴露边缘的部分荧光粉层15。接着用NaOH的稀溶液(浓度为0.01mol/L)对荧光粉层进行湿法蚀刻,使边缘部分的荧光粉层15移除。然后采用电感耦合等离子反应器(ICP)蚀刻至第一半导体层2,移除部分荧光粉层、部分第二半导体层、部分发光层以及部分第一半导体层形成一缺角18,其中缺角18具有一平面部及竖直部,如图8所示。再进行曝光、显影以去除光阻剂。
在步骤S105中,于缺角处形成第一电极,于沟槽处形成第二电极;
如图9所示,首先于荧光粉层上及缺角18处涂覆光刻胶,形成厚度为0.5~2.0mm的第三光阻层9,其中第三光阻层9暴露上述沟槽16及缺角处需设置电极的部分。然后蒸镀电极,优选金属(如Au)进行蒸镀,于第三光阻层9上形成一金属镀层10,使第一电极11(如负电极)成形于缺角18处即暴露的第一半导体层,第二电极12(如正电极)成形于沟槽16即暴露的第二半导体层,如图10所示。再进行曝光、显影、清洗以去除光阻剂及位于第三光阻层9之上的镀层,由此制成LED芯片(如白光LED芯片),该LED芯片可通过透明胶水直接封装成所需颜色的LED(如白光LED),如图11所示。LED芯片发出的光直接进入具有较高折射率的荧光粉层,减少了全反射的几率,增加出光的同时降低了芯片的温度。此外,荧光粉层直接接收LED芯片发出的光,不存在因被吸收而损失,更容易被激发。当然可将较大尺寸的LED芯片切割出成所需尺寸的LED芯片。
本发明实施例将LED的制造过程中涂覆荧光粉的工序提至LED芯片的制程中,工艺简单、可控,提高了LED的出光效率,节省了大量荧光粉,极大地降低了成本。先于第二半导体层上形成透光导电层,然后于透光导电层上形成荧光粉层,使LED发光均匀。此外,荧光粉层通过磁控溅射镀膜机形成于透光导电层上,以荧光粉作为靶材,易于操控。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种LED芯片的制造方法,其特征在于,所述制造方法包括以下步骤:
于基板上依序形成第一半导体层、发光层及第二半导体层;
于所述第二半导体层上形成荧光粉层;
移除部分荧光粉层及部分第二半导体层以形成至少一沟槽,所述沟槽暴露部分第二半导体层;
移除部分荧光粉层、部分第二半导体层、部分发光层及部分第一半导体层以形成至少一缺角,所述缺角暴露部分第一半导体层;
于所述缺角处形成第一电极,于所述沟槽处形成第二电极。
2.如权利要求1所述的LED芯片的制造方法,其特征在于,所述于所述第二半导体层上形成荧光粉层的步骤之前还包括以下步骤:
于所述第二半导体层上形成透光导电层。
3.如权利要求2所述的LED芯片的制造方法,其特征在于,所述荧光粉层的厚度为0.1~10um,所述第二半导体层及透光导电层均经粗化处理,所述荧光粉层成形于所述透光导电层上。
4.如权利要求3所述的LED芯片的制造方法,其特征在于,所述荧光粉层通过磁控溅射镀膜机成形于所述透光导电层上,其步骤具体为:
将保护气体注入所述磁控溅射镀膜机;
以荧光粉作为靶材,调整所述靶材的位置,使所述靶材与透光导电层之间的距离为20~50mm;
抽真空,使所述磁控溅射镀膜机的真空度不超过2*10-3Pa;
控制溅射的功率为200~500W。
5.如权利要求1所述的LED芯片的制造方法,其特征在于,所述移除部分荧光粉层及部分第二半导体层以形成至少一沟槽,所述沟槽暴露部分第二半导体层的步骤具体为:
于所述荧光粉层上涂覆光刻胶以形成第一光阻层,所述第一光阻层暴露部分荧光粉层;
蚀刻所述荧光粉层,使暴露的部分荧光粉层移除;
蚀刻至所述第二半导体层,移除部分第二半导体层形成一沟槽;
进行曝光、显影以去除光阻剂。
6.如权利要求5所述的LED芯片的制造方法,其特征在于,所述移除部分荧光粉层、部分第二半导体层、部分发光层及部分第一半导体层以形成至少一缺角,所述缺角暴露部分第一半导体层的步骤具体为:
于所述荧光粉层及沟槽涂覆光刻胶以形成第二光阻层,所述第二光阻层暴露边缘的部分荧光粉层;
蚀刻所述荧光粉层,使边缘的部分荧光粉层移除;
蚀刻至第一半导体层,使部分荧光粉层、部分第二半导体层、部分发光层及部分第一半导体层移除形成一缺角;
进行曝光、显影以去除光阻剂。
7.如权利要求5或6所述的LED芯片的制造方法,其特征在于,采用NaOH溶液对所述荧光粉层进行湿法蚀刻。
8.如权利要求6所述的LED芯片的制造方法,其特征在于,所述于所述缺角处形成第一电极,于所述沟槽处形成第二电极的步骤具体为:
于所述荧光粉层上及缺角处涂覆光刻胶以形成第三光阻层,所述第三光阻层暴露所述沟槽及缺角处需设置电极的部分;
蒸镀电极,于所述缺角处成形第一电极,于所述沟槽处成形第二电极;
进行曝光、显影、清洗以去除光阻剂及位于所述第三光阻层之上的镀层。
9.一种LED芯片,其特征在于,所述LED芯片采用如权利要求1~8任一项所述的制造方法制得。
10.一种LED,其特征在于,所述LED具有如权利要求9所述的LED芯片。
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