CN103187488A - 一种白光led芯片制造方法及其产品 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种白光LED芯片制造方法及其产品，本发明通过在芯片焊垫周围制作内围坝，预留焊盘，在芯片外框制作外围坝，预留划片槽，然后在内围坝和外围坝间涂敷荧光粉的方法制得白光LED芯片。本发明的方法能在芯片表面获得平整均匀的荧光粉涂层，真正实现荧光粉芯片级封装。这种方法得到的白光芯片的色温一致，没有局部蓝圈或黄圈的不均匀光斑。

Description

一种白光LED芯片制造方法及其产品

技术领域

本发明涉及一种白光LED芯片制造方法及其产品，尤其涉及一种将荧光粉直接涂覆在芯片表面获得白光的制造方法，属于半导体照明技术领域。

背景技术

LED（Light Emitting Diode）作为一种新型的绿色光源产品，具有高效率、高亮度、体积小、使用寿命长、耗电量低、不含Hg等有害物优点，有望取代传统白炽灯、日光灯、卤素灯及传统背光源，成为广泛应用的优质光源。

业界获得白光LED的主要手段是通过采用单色光激发荧光粉，形成混合白光。

现有技术中，单色LED芯片一般是由处于产业中游的芯片制造企业提供，下游封装企业负责在芯片表面涂敷一层球冠状荧光粉胶体。具体的，获得白光的传统灌封工艺是将荧光粉粉末与硅胶或环氧树脂混合，按一定比例混合均匀，经过脱泡处理，制成粉浆，利用小细管将其涂敷在芯片表面，理想的状况下能在芯片表面形成球冠状的荧光粉涂层。 

但这种技术手段容易产生涂层厚度不均匀，造成色温不一致；涂层表面凹凸不平，导致光线射出时形成的白光颜色不均匀，局部出现偏黄或偏蓝的不均匀光斑。

发明内容

本发明的目的解决上述技术问题，提出一种白光LED芯片制造方法及其产品。

本发明的目的，将通过以下技术方案得以实现：

一种白光LED芯片的制造方法，包括如下步骤：

步骤一、在衬底上生长完整的LED外延结构：在蓝宝石衬底上利用有机化学气相沉积的方法依次外延生长N型电极接触层，发光有源区，P型电极接触层；

步骤二、制作N型电极区：利用光刻胶或介质膜作掩膜，用离子刻蚀的方法在P-GaN上将设计的N型接触区域和分割区域刻蚀至N型接触电极区；

步骤三、制作透明导电层：用光刻和蒸镀的方法在P-GaN表面制作透明导电层，并在400℃-600℃时，退火10-30分钟；

步骤四、制作电极：利用光刻胶作掩膜，蒸镀多层金属，剥离之后形成P型欧姆接触电极和N型欧姆接触电极；

步骤五、制作围坝：在接触电极周围形成内围坝，在芯片外框形成外围坝；

步骤六、涂覆荧光粉：将荧光粉粉末与硅胶或环氧树脂按比例混合，经过脱泡处理，制成粉浆，在步骤五的芯片的内外围坝之间涂敷粉浆；

步骤七、分割芯片：将经过步骤六涂覆荧光粉的基板背面减薄，用划片和裂片的方法将芯片分割成独立单元。

优选地，所述步骤四中制作围坝的方法为光刻、离子刻蚀、湿法腐蚀、丝网印刷中的一种。

优选地，所述内、外围坝的材料为光刻胶、SiO2、SiNx中的一种。 

优选地，所述内、外围坝的厚度为10um～50um，高度为100 um～500um。

优选地，所述步骤六中的荧光粉为YAG荧光粉、TAG荧光粉或BOSE荧光粉中的一种或一种以上的混合。

优选地，所述步骤六中粉浆的涂敷方法为滴灌、旋涂或喷涂的其中一种。

优选地，一种由白光LED芯片制造方法所得的白光芯片，所述芯片包括依次形成在生产衬底上的外延层、透明导电层、钝化层，所述的外延层包括依次形成的N层、量子阱层和P层，所述透明导电层覆盖所述P层，其特征在于：所述芯片的N层、P层的P型欧姆接触电极和N型欧姆接触电极周围设置有内围坝，所述芯片的外框四周设置有外围坝。

本发明的有益效果主要体现在：使用本发明的方法制作白光芯片可以在芯片表面获得平整均匀的荧光粉涂层，真正实现荧光粉芯片级封装。这种方法得到的白光芯片的色温一致，没有局部蓝圈或黄圈的不均匀光斑。 

附图说明

图1是本发明的白光LED芯片平面结构示意图；

图2是本发明的白光LED芯片制作好内、外围坝的结构示意图；

图3是本发明的白光LED芯片涂覆好荧光粉的结构示意图；

图4是本发明的白光LED芯片剖面结构示意图。

具体实施方式

本发明揭示了一种白光LED芯片的制造方法，整个过程结合如图1-图4所示，包括如下步骤：

步骤一、在衬底上生长完整的LED外延结构：在蓝宝石衬底上利用有机化学气相沉积的方法依次外延生长N型电极接触层，发光有源区，P型电极接触层；

步骤二、制作N型电极区：利用光刻胶或介质膜作掩膜，用离子刻蚀的方法在P-GaN上将设计的N型接触区域和分割区域刻蚀至N型接触电极区；

步骤三、制作透明导电层：用光刻和蒸镀的方法在P-GaN表面制作透明导电层，并在400℃～600℃时，退火10～30分钟；

步骤四、制作电极：利用光刻胶作掩膜，蒸镀多层金属，剥离之后形成P型欧姆接触电极2和N型欧姆接触电极1； 

步骤五、制作围坝：在接触电极，包括P型欧姆接触电极2和N型欧姆接触电极1周围采用光刻、离子刻蚀、湿法腐蚀、丝网印刷中的任意一种方法形成内围坝11。同样的，在芯片外框也制作出外围坝12；所述围坝的材料为光刻胶、SiO2、SiNx中的一种，所述围坝的厚度为10um～50um，高度为100 um～500um。

步骤六、涂覆荧光粉：将荧光粉粉末与硅胶或环氧树脂按比例混合，经过脱泡处理，制成粉浆，在步骤五的芯片的内、外围坝之间采用滴灌、旋涂或喷涂的任意一种方法涂敷粉浆13；所述的荧光粉为YAG荧光粉、TAG荧光粉或BOSE荧光粉中的一种或一种以上的混合。

步骤七、分割芯片：将经过步骤六涂覆粉浆13的基板背面减薄，用划片和裂片的方法将芯片分割成独立单元。

用以上方法制得的芯片与现有的芯片结构大致一致。所述芯片包括依次形成在生产衬底上的外延层、透明导电层、钝化层，所述的外延层包括依次形成的N层、量子阱层和P层，所述透明导电层覆盖所述P层。

本发明通过在芯片焊垫周围制作内围坝，预留焊线区域，在芯片外框制作外围坝，预留划片槽，然后在内围坝和外围坝间涂敷荧光粉的方法；同时，由于现有技术中是在支架中固晶后涂覆粉浆，容易造成粉浆的凹凸不平，而利用本发明的方法省去了在支架中固晶的过程，使得芯片表面能获得平整均匀的荧光粉涂层；真正实现荧光粉芯片级封装，这种方法得到的白光芯片的色温一致，没有局部蓝圈或黄圈的不均匀光斑。

本发明尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种白光LED芯片的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、在衬底上生长完整的LED外延结构：在蓝宝石衬底上利用有机化学气相沉积的方法依次外延生长N型电极接触层，发光有源区，P型电极接触层；

步骤二、制作N型电极区：利用光刻胶或介质膜作掩膜，用离子刻蚀的方法在P-GaN上将设计的N型接触区域和分割区域刻蚀至N型接触电极区；

步骤三、制作透明导电层：用光刻和蒸镀的方法在P-GaN表面制作透明导电层，并在400℃～600℃时，退火10～30分钟；

步骤四、制作电极：利用光刻胶作掩膜，蒸镀金属，剥离之后形成P型欧姆接触电极和N型欧姆接触电极；

步骤五、制作围坝：在步骤四的P型和N型接触电极周围形成内围坝，在芯片外框形成外围坝；

步骤六、涂覆荧光粉：将荧光粉粉末与硅胶或环氧树脂按比例混合，经过脱泡处理，制成粉浆，在步骤五的芯片的内外围坝之间涂敷粉浆；

步骤七、分割芯片：将经过步骤六涂覆荧光粉的基板背面减薄，用划片和裂片的方法将芯片分割成独立单元。

2.根据权利要求1所述的一种白光LED芯片的制造方法，其特征在于：所述步骤四中制作围坝的方法为光刻、离子刻蚀、湿法腐蚀、丝网印刷中的任意一种。

3.根据权利要求2所述的一种白光LED芯片的制造方法，其特征在于：所述内、外围坝的材料为光刻胶、SiO₂、SiNx中的任意一种。

4.根据权利要求3所述的一种白光LED芯片的制造方法，其特征在于：所述内、外围坝的厚度为10um～50um，高度为100 um～500um。

5.根据权利要求1所述的一种白光LED芯片的制造方法，其特征在于：所述步骤六中的荧光粉为YAG荧光粉、TAG荧光粉或BOSE荧光粉中的一种或一种以上的混合。

6.根据权利要求1所述的一种白光LED芯片的制造方法，其特征在于：所述步骤六中粉浆的涂敷方法为滴灌、旋涂或喷涂的其中的任意一种。

7.根据权利要求1-6所述的任意一种由白光LED芯片制造方法所得的白光芯片，所述芯片包括依次形成在生产衬底上的外延层、透明导电层、钝化层，所述的外延层包括依次形成的N层、量子阱层和P层，所述透明导电层覆盖所述P层，其特征在于：所述芯片的N层、P层的P型欧姆接触电极和N型欧姆接触电极周围设置有内围坝，所述芯片的外框四周设置有外围坝。

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