CN102709434A

CN102709434A - 一种抗电极沾污的发光二极管及其制作方法

Info

Publication number: CN102709434A
Application number: CN2012101728676A
Authority: CN
Inventors: 尹灵峰; 郑建森; 刘传桂; 欧毅德; 何安和; 林素慧
Original assignee: Anhui Sanan Optoelectronics Co Ltd
Current assignee: Anhui Sanan Optoelectronics Co Ltd
Priority date: 2012-05-30
Filing date: 2012-05-30
Publication date: 2012-10-03

Abstract

本发明提出了一种抗电极沾污的发光二极管芯片及其制作方法。该抗电极沾污的发光二极管包括：衬底，发光外延层，位于所述衬底之上，其至下而上包括第一半导体层、发光层和第二半导体层；电极，位于所述发光外延层之上；透光性介质层，位于所述发光外延层之上，其具有至少一开口，所述电极位于所述开口内；所述电极的顶面低于所述透光性介质层的顶面，其高低差为2微米以上。

Description

一种抗电极沾污的发光二极管及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种发光二极管及其制作方法，更具体地是一种抗电极沾污的发光二极管及其制作方法。

背景技术

发光二极管（英文为Light Emitting Diode，简称LED）是半导体二极管的一种，它能将电能转化为光能，发出黄、绿、蓝等各种颜色的可见光及红外和紫外不可见光。与小白炽灯泡及氖灯相比，它具有工作电压和电流低、可靠性高、寿命长且可方便调节发光亮度等优点。自20世纪90年代氮化镓（GaN）基LED开发成功以来，随着研究的不断进展，其发光亮度也不断提高，应用领域也越来越广。

发光二极管的制作主要包括外延生长、芯片制作、装封工艺，在芯片工艺过程中一般需要采用蓝膜/白膜对芯片进行包装。请参照附图1及图2，图1所示为一传统的氮化镓基LED芯片的简单结构示意，采用蓝膜140对芯片100进行包装。如图2所示，传统的LED芯片的电极直接与蓝膜接触，在反复的倒模和撕膜过程中容易导致沾污（比如电极有机物沾污、电极灰尘颗粒沾污等），后果则直接导致后期封装工艺中无法打线，或即便打线时完好但使用过程中由于受热而导致电极脱落。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出了一种抗电极沾污的发光二极管芯片及其制作方法。

本发明解决上述问题的技术方案为：抗电极沾污的发光二极管，包括：衬底，发光外延层，位于所述衬底之上，其至下而上包括第一半导体层、发光层和第二半导体层；电极，位于所述发光外延层之上；透光性介质层，位于所述发光外延层之上，其具有至少一开口，所述电极位于所述开口内；所述电极的顶面低于所述透光性介质层的顶面，其高低差为2微米以上。

前述抗电极沾污的发光二极管的制作方法，包括步骤：在一基板上形成发光外延层，其至下而上包括第一半导体层、发光层和第二半导体层；在所述发光外延层形成一透明导电层；在所述所述透明导电层上制作电极；在所述透明导电层上形成一透光性介质层，其将所述电极覆盖；去除电极区域的透光性介质层形成开口，露出电极，所述电极的顶面低于所述透光性介质层的顶面。

在本发明中，优选地，所述透光性介质层的厚度为2~10微米，所述透光性介质层的材料为光敏性材料，其折射率为1.52，可选用苯环丁烯(benzocyclobutene，BCB)或旋转涂布玻璃（spin-on-glass，SOG)。所述电极的顶面与所述透光性介质层的顶面的高低差最好大于2微米。

本发明的有益效果：在发光外延层的表面上覆盖一透光性介质层用于保护芯片，减少外界环境的造成的漏电，而电极设置在所述介质层的开口内，在使用蓝膜或白膜进行包装时，不与蓝膜直接接触，有效降低了芯片被沾污的机率。进一步地，由于介质层的厚度较大，增加了发光的窗口效应，增加出光，而有效的选择该介质层的材料，更有益于光线从高折射率到封装端的环氧树脂的出光率。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。

图1为传统的氮化镓基LED芯片的结构示意。

图2为使用蓝膜对图1所示的LED芯片进行包装的结构示意图。

图3为根据本发明实施的一种抗电极沾污的发光二极管的结构示意图。

图4为使用蓝膜对图3所示的LED芯片进行包装的结构示意图。

图5 ~ 图8为根据本发明实施的一种抗电极沾污的发光二极管的制作过程截面示意图。

图中各标号表示：

100：传统LED芯片，110，210：衬底；120，220：发光外延层；121，221：n型GaN层；122，222：发光层；123，223：p型GaN型；130，230：透明导电层；140，240：p电极；141，241：n电极；150：SiO₂保护膜；200：抗电极沾污LED芯片；250：透光性介质层；251：开口；300：蓝膜（包装膜）。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

如图3所示一种抗电极沾污的发光二极管，包括：衬底210，发光外延层220，透明导电层230，p、n电极240、241，透光性介质层250。发光外延层210可以通过外延生长（如MOCVD）沉积在衬底210，也可通过覆晶技术粘结在散热性基板上。发光外延层材料为氮化镓基化合物或四元系材料，以下以氮化镓基化合物进行举例说明，发光外延层220至少包括n-GaN层221、量子阱发光层222、p- GaN层223。透明导电层230覆盖在发光外延层的顶层上，其材料可为ITO、AZO、IZO、GZO等金属氧化物，用于提供欧姆接触。P电极形成于透光性导电层230上。透光性介质层250形成于透明导电层230上，并/或覆盖发光外延层的侧壁，在与p电极对应的地方具有开口结构251，p电极240位于该开口内。透光性介质层250的顶面高于p电极的顶部，两者的高低差h为2微米以上，整个介质层250的厚度可为2~10微米。材料选择折射性较高的光敏性材料为佳（如苯环丁烯或旋转涂布玻璃），在本发明的一个实施例中，优选苯环丁烯(benzocyclobutene，BCB) ，相较于传统的发光二极管以SiO₂作为保护层，该材料的折射率为1.52，更有益于光线从高折射率材料到封装端的环氧树脂的出光率。N电极形成于n半导体导体上。

前述抗电极沾污的发光二极管可通过下面步骤制备而成。

如图5所示，在衬底210上依次外延生长n型层221、发光量子阱MQW层222、p型层外延材料223。

如图6所示，首先，利用微影和ICP干时刻技术刻蚀出N电极区域；接着在p型层上形成一透明导电层230，然后在p、n型层上形成P、N电极。

如图7所示，在芯片表面涂布一层具有光敏的BCB(苯并环丁烯)材料作为透光性介质层250。该材料具有光敏特性，厚度介于2~10微米之间，折射率约为1.52，耐高温大于350℃。采用该材料的优点：保护芯片，减少外界环境的造成的漏电；由于该材料比较厚(相对于常规LED芯片保护层SiO2约为30~500nm)，增加了发光的窗口效应，增加出光；由于该材料的折射率为1.52，特别是对于折射率高（约为2.05）溅射镀膜的ITO作为透明导电层的LED芯片，比SiO2的折射率（1.47）高，更有益于光线从高折射率到封装端的环氧树脂的出光率，即减少了由于全放射造成的光损失。

如图8所示，通过微影技术使得PN电极区域暴露，用于打线。

最后，通过切割制程分割LED芯片，倒扣在蓝膜上，如图4。由于BCB材料比较厚，使得P和N电极均未和蓝膜直接接触，减小了由于反复倒模和撕膜或由于离心纸造成沾污。

很明显地，本发明的说明不应理解为仅仅限制在上述实施例，而是包括利用本发明构思的全部实施方式。

Claims

1.抗电极沾污的发光二极管，包括：

衬底；

发光外延层，位于所述衬底之上，其至下而上包括第一半导体层、发光层和第二半导体层；

电极，位于所述发光外延层之上；

透光性介质层，位于所述发光外延层之上，其具有至少一开口，所述电极位于所述开口内；

所述电极的顶面低于所述透光性介质层的顶面，其高低差为2微米以上。

2.根据权利要求1所述的一种抗电极沾污的发光二极管，其特征在于：所述高低差为2~10微米。

3.根据权利要求1所述的一种抗电极沾污的发光二极管，其特征在于：所述透光性介质层的厚度为2~10微米。

4.根据权利要求1所述的一种抗电极沾污的发光二极管，其特征在于：所述透光性介质层的材料为光敏性材料，其折射率为1.52。

5.根据权利要求1所述的一种抗电极沾污的发光二极管，其特征在于：所述透光性介质层的材料为苯环丁烯或旋转涂布玻璃。

6.抗电极沾污的发光二极管的制作方法，其包括步骤：

在一基板上形成发光外延层，其至下而上包括第一半导体层、发光层和第二半导体层；

在所述发光外延层形成一透明导电层；

在所述所述透明导电层上制作电极；

在所述透明导电层上形成一透光性介质层，其将所述电极覆盖；

去除电极区域的透光性介质层形成开口，露出电极，所述电极的顶面低于所述透光性介质层的顶面。

7.根据权利要求6所述的一种抗电极沾污的发光二极管的制作方法，其特征在于：所述高低差为2微米以上。

8.根据权利要求6所述的一种抗电极沾污的发光二极管的制作方法，其特征在于：所述透光性介质层的厚度为2~10微米。

9.根据权利要求6所述的一种抗电极沾污的发光二极管的制作方法，其特征在于：所述透光性介质层的材料为光敏性材料，其折射率为1.52。

10.根据权利要求6所述的一种抗电极沾污的发光二极管的制作方法，其特征在于：所述透光性介质层的材料为苯环丁烯或旋转涂布玻璃。