CN102208499A

CN102208499A - 白光led芯片制作工艺及其产品

Info

Publication number: CN102208499A
Application number: CN 201110122401
Authority: CN
Inventors: 殷仕乐
Original assignee: Shenzhen Refond Optoelectronics Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Refond Optoelectronics Co Ltd
Priority date: 2011-05-12
Filing date: 2011-05-12
Publication date: 2011-10-05

Abstract

本发明适用于LED生产领域，提供了一种白光LED芯片制作工艺，包括如下步骤：步骤一，将基板切割成合适的尺寸，步骤二，制作出透明电极层；步骤三，制作出P电极和N电极；步骤四，采用激光切割出切割道；步骤五，在所述裸芯片上增设荧光粉硅胶层；步骤六，在所述荧光粉硅胶层上涂布光阻层；步骤七，除去所述P电极和N电极上的光阻层；步骤八，除去所述P电极和N电极上的荧光粉硅胶层；步骤九，除去所述荧光粉硅胶层上的光阻层。本发明提供的工艺，通过在芯片的表层直接涂布荧光粉，使其形成一荧光粉硅胶层，大大提高芯片的出光率，并可大大节省原有工序和工艺成本。本发明还提供了由上述工艺制作的一种白光LED芯片，其白光发光效率高，且发光均匀。

Description

白光LED芯片制作工艺及其产品

技术领域

本发明属于化合物半导体LED生产技术领域，更具体地说，是涉及一种白光LED芯片制作工艺及其产品。

背景技术

传统的白光LED为采用GaN蓝光芯片在封装时用混有荧光粉的胶体包裹起来，通电发蓝光后激发荧光粉后转化黄光与未能被激发的蓝光混合成白光的方式发射出来。请参见图1，其结构包括：P极1′，透明导电层2′，P-GaN层3′，LED发光层4′，N-GaN层5′，N极6′和蓝宝石衬底(Sapphire)7′，该芯片工艺为在蓝宝石(Sapphire)基板上采用MOCVD工艺生长GaN外延发光层后经芯片化学、黄光、蒸镀、蚀刻等工艺制作金属电极，再经研磨、抛光、切割等工艺制作成单颗的芯片。请参见图2，现有的一种白光LED封装的制作工艺为：将单颗的芯片11′采用封装工艺将芯片11′固定到PCB板或金属支架上经打线工艺再经荧光粉22′点胶封胶工艺后制作成白光LED封装产品。该种工艺生产白光LED较为复杂，而且由于荧光粉胶体比较厚，不利于光的散发出光率也较低，同时，因为芯片11′表面荧光粉22′厚度不一，即芯片表面受激发荧光粉22′的量不一，一次和二次光学难以设计；再者，蓝光芯片11′激发荧光粉22′发出的黄光与未激发荧光粉溢出的蓝光混合的比例不一，必然会存在光斑现象。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种白光LED芯片制作工艺，使得白光芯片的制作工艺简单易行，节约工艺成本，且制作出的LED芯片能够直接发出白光，并提升芯片的发光率和出光率。

为解决上述技术问题，本发明的采用的技术方案是：提供一种白光LED芯片制作工艺，包括以下步骤：

步骤一，将依次层叠设有蓝宝石衬底、N-GaN层、LED发光层、P-GaN层的基板切割成合适的尺寸；

步骤二，在切割后的基板上制作出透明电极层，并采用蚀刻法将P-GaN层露出，以便制作N电极；

步骤三，在透明电极层上制作出P电极，在N-GaN层上制作出N电极；

步骤四，采用激光切割出切割道，切割深度至基板的蓝宝石衬底；

步骤五，在芯片上增设一可以将蓝光激发为白光的荧光粉硅胶层；

步骤六，在所述荧光粉硅胶层上涂布光阻层；

步骤七，通过显影、刻蚀工艺除去所述P电极和N电极上的光阻层；

步骤八，除去所述P电极和N电极上的荧光粉硅胶层；

步骤九，除去所述荧光粉硅胶层上的光阻层，得到白光LED芯片。

进一步地，在所述步骤九之后还包括步骤十：将步骤八得到的白光LED芯片分离成单晶LED。

进一步地，所述步骤二中的蚀刻法为湿式蚀刻法和干式蚀刻法。

进一步地，所述步骤四顺次包括涂布、光刻、蚀刻、烘烤。

进一步地，所述步骤九顺次包括研磨、抛光、切割、劈裂工艺。

本发明提供的白光LED芯片制作工艺的有益效果在于：与现有技术相比，本发明将LED上游、中游工艺结合在一起，在不改变原有的芯片结构的基础上，通过在芯片的表层直接涂布荧光粉，使其形成一荧光粉硅胶层，这样能够大大提高芯片的发光率和出光效率，其芯片的发光效率综合提升16％以上；同时可大大节省原有工序和工艺成本。

本发明还提供了一种由上述所述的工艺制作的白光LED芯片，包括依序层叠设置的蓝宝石衬底、N-GaN层、LED发光层、P-GaN层、透明电极层，以及制作于所述透明电极层上的P-电极和制作于所述N-GaN层上的N-电极，所述透明电极层上设有荧光粉硅胶层。

进一步地，所述的荧光粉硅胶层的厚度为：10μm-80μm。

进一步地，所述的白光LED芯片的侧面还设置有荧光粉硅胶层。

本发明提供的白光LED芯片的有益效果在于：本白光LED芯片结构将原SiO₂保护层用荧光粉硅胶层替代，让LED蓝光直接激发荧光粉以白光的方式发射出来，同时LED侧面发光同样可以被荧光粉硅胶层遮挡受激发而出白光，该种结构的芯片可大大提升白光在封装端的发光效率，且发出的白光均匀。

附图说明

图1为现有的LED蓝光芯片的剖面结构示意图；

图2为现有的LED蓝光芯片封装成发白光芯片后的剖面结构示意图；

图3为本发明实施例提供的白光LED芯片制作工艺中蚀刻前芯片的剖面结构示意图；

图4为本发明实施例提供的白光LED芯片制作工艺中蚀刻后芯片的剖面结构示意图；

图5为本发明实施例提供的白光LED芯片制作工艺中制作好电极后芯片的剖面结构示意图；

图6为本发明实施例提供的白光LED芯片制作工艺中制作好切割道后芯片的剖面结构示意图；

图7为本发明实施例提供的白光LED芯片制作工艺中涂上荧光粉硅胶层后芯片的剖面结构示意图；

图8为本发明实施例提供的白光LED芯片制作工艺中涂布好光阻层后芯片的剖面结构示意图；

图9为本发明实施例提供的白光LED芯片制作工艺中除去电极上的光阻层后芯片的剖面结构示意图；

图10为本发明实施例提供的白光LED芯片制作工艺中除去电极上的荧光粉硅胶层后芯片的剖面结构示意图；

图11为本发明实施例提供的白光LED芯片制作工艺中除去荧光粉硅胶层的光阻层后芯片的剖面结构示意图；

图12为本发明实施例提供的白光LED芯片制作工艺中切割成单颗晶粒后芯片的剖面结构示意图；

图13为本发明实施例提供的白光LED芯片的俯视结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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。

请顺次参照图3至图12，为本发明提供的白光LED芯片制作工艺中各步骤芯片的剖面结构示意图，现对其进行说明。所述白光LED芯片制作工艺，包括以下步骤：

步骤一，将依次层叠设有蓝宝石衬底1、N-GaN层2、LED发光层3和P-GaN层4的基板切割成合适的尺寸将基板切割成合适的尺寸；切割后的结构请参见图5。

步骤二，在切割后的基板上制作出透明电极层5，并采用蚀刻法将P-GaN层露出，以便制作N电极；具体结构参见图4。

步骤三，在透明电极层5上制作出P电极6，在N-GaN层2上制作出N电极7；具体参见图5，刻蚀后，凹陷处10为制作N电极6的位置，而P电极7制作于透明电极层5之上。

步骤四，采用激光切割出切割道20，切割深度至基板的蓝宝石衬底1。参见图6，切割道20形成后为环芯片上半部分一周，为半切状态，目的在于便于后续工艺中可以在芯片上半部分的侧面填充荧光粉，同时也便于将芯片切割成单颗的晶粒。

步骤五，在芯片上增设一可以将蓝光激发为白光的荧光粉硅胶层8；参见图7，将荧光粉硅胶层8涂布后，其分布于切割道20内、覆盖于P电极6和N电极7上以及透明电极层5上。此步骤是将荧光粉硅胶层均匀的涂布在整个芯片表层。

步骤六，在所述荧光粉硅胶层8上涂布光阻层9；该步骤完成后，芯片的结构如图8所示。目的在于利用光阻层9对光的敏感程度在表层的荧光粉硅胶层8上形成需要去除或者需要保留的区域。

步骤七，通过显影、刻蚀等工艺除去所述P电极6和N电极7上的光阻层9；该步骤完成后，芯片的结构如图9所示，去除了除芯片发光区外的光阻层9。

步骤八，除去所述P电极6和N电极7上的荧光粉硅胶层8；参见图10。去除了除芯片发光区外的荧光粉硅胶层8。

步骤九，除去剩余部分的荧光粉硅胶层8上的光阻层9。参见图11。将发光区部分的光阻层9完全去除，这样芯片激发荧光粉产生的黄光与蓝光混合白光直接射出芯片表面而不需要再透过一层光阻层。

本发明提供的白光LED芯片制作工艺将LED上游和中游工艺结合在一起，在不改变原有的芯片结构的基础上，通过在芯片的表层直接涂布荧光粉，使其形成一荧光粉硅胶层8，这样能够大大提高芯片的出光率，芯片的发光效率综合提升16％以上，再加上二次光学设计后封装成型可再提升15％以上；同时可大大节省原有工序和工艺成本。

进一步地，作为本发明提供的白光LED芯片制作工艺的一种具体实施方式，在所述步骤九之后还包括步骤十：将步骤八得到的白光LED芯片分离成单颗的LED晶粒。单颗晶粒的结构请参见图12。

进一步地，作为本发明提供的白光LED芯片制作工艺的一种具体实施方式，所述步骤二中的蚀刻法为湿式蚀刻法和干式蚀刻法。具体来说，湿式蚀刻法是利用溶液溶解需要除去的物质，不需要除去的物质需要用另外一种物质作为保护；干式蚀刻法是利用电场离子轰击将不需要的物质去除。

进一步地，作为本发明提供的白光LED芯片制作工艺的一种具体实施方式，所述步骤四中，将荧光粉硅胶层8制作于透明电极层5之上的工艺顺次包括涂布、光刻、蚀刻、烘烤。荧光粉与硅胶以一定比例混合好之后倒入涂布机中，设置一定的机台参数及需要涂布的厚度，均匀涂布，然后将涂布荧光粉的芯片放到高温烤箱里以一定温度和时间烘烤。

进一步地，作为本发明提供的白光LED芯片制作工艺的一种具体实施方式，所述步骤九顺次包括研磨、抛光、切割、劈裂工艺。具体为：将芯片固定在研磨机台的研磨轮或者抛光轴上，以一定的速率和时间进行研磨、抛光；利用激光切割机根据芯片的大小进行半切，可以正切和背切；运用劈裂机沿着切割道劈裂成单颗芯片。

本发明还提供了一种白光LED芯片。请参见图12，所述白光LED芯片包括依序层叠设置的蓝宝石衬底1、N-GaN层2、LED发光层3、P-GaN层4、透明电极层5，以及制作于所述透明电极层5上的P-电极6和制作于所述N-GaN层2上的N-电极7，所述透明电极层5上设有荧光粉硅胶层8。

本发明提供的白光LED芯片结构为采用将原SiO₂保护层用荧光粉硅胶层8替代，让LED蓝光直接激发荧光粉以直接以白光的方式发射出来，该种结构的芯片可大大提升白光在封装端的发光效率及出光率，且发出的白光均匀。

进一步地，作为本发明提供的白光LED芯片的一种具体实施方式，所述的荧光粉硅胶层8的厚度为：10μm-80μm。该厚度可以根据需求的白光的光电参数合理调整荧光粉硅胶层8的厚度。

进一步地，作为本发明提供的白光LED芯片的一种具体实施方式，所述的白光LED芯片的侧面还设置有荧光粉硅胶层8。这样，对于侧面发光的芯片来说，侧面涂布荧光粉硅胶层8能够防止蓝光从侧面溢出，形成光斑；并且LED侧面发出的蓝光同样可以被荧光粉硅胶层8遮挡受激发而出白光，进一步提升其发光率。不过，对于垂直发光的芯片，则不需要在侧面涂布荧光粉。

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

1.一种白光LED芯片制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤六，在所述荧光粉硅胶层上涂布光阻层；

步骤八，除去所述P电极和N电极上的荧光粉硅胶层；

2.根据权利要求1所述的白光LED芯片制作工艺，其特征在于，在所述步骤九之后还包括步骤十：将步骤八得到的白光LED芯片分离成单晶LED。

3.根据权利要求1所述的白光LED芯片制作工艺，其特征在于，所述步骤二中的蚀刻法为湿式蚀刻法和干式蚀刻法。

4.根据权利要求1所述的白光LED芯片制作工艺，其特征在于，所述步骤四顺次包括涂布、光刻、蚀刻、烘烤。

5.根据权利要求2所述的白光LED芯片制作工艺，其特征在于，所述步骤九顺次包括研磨、抛光、切割、劈裂工艺。

6.一种由权利要求1至5所述的工艺制作的白光LED芯片，包括依序层叠设置的蓝宝石衬底、N-GaN层、LED发光层、P-GaN层、透明电极层，以及制作于所述透明电极层上的P-电极和制作于所述N-GaN层上的N-电极，其特征在于，所述透明电极层上设有荧光粉硅胶层。

7.根据权利要求6所述的白光LED芯片，其特征在于，所述的荧光粉硅胶层的厚度为10μm-80μm。

8.根据权利要求6或者7所述的白光LED芯片，其特征在于，所述的白光LED芯片的侧面还设置有荧光粉硅胶层。