CN103794689A - 覆晶式led芯片的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种覆晶式LED芯片的制作方法，包含步骤：在衬底上层叠第一导电型半导体层、发光层和第二导电型半导体层；形成第一电极孔；在第二导电型半导体层的正面覆盖导电层，并蚀刻第一电极孔的延伸部；在导电层的正面覆盖反射层，并蚀刻第一电极孔的延伸部；蚀刻反射层，形成多个第二电极孔，第二电极孔围绕第一电极孔的周围均匀分布；成型第一电极和第二电极；在发射层的正面成型第一导电层；在第一导电层的正面成型隔离层；在隔离层上蚀刻第一导电孔和第二导电孔，并在孔中成型导电金属电极；在隔离层的正面成型第二导电层。其有益效果是：保证LED芯片发光的均匀，同时有效防止LED芯片漏电，显著提高产品良率。

Description

覆晶式LED芯片的制作方法
技术领域
本发明涉及发光元件技术领域，尤其涉及一种覆晶式LED芯片的制作方法。
背景技术
随着LED（Light Emitting Diode，发光二极管）照明技术的日益发展，LED在人们日常生活中的应用也越来越广泛。采用覆晶（Flip Chip）方式进行封装的LED（以下称覆晶式LED）的固晶方式简略，拥有更高的信赖度，使得量产可行性大幅晋升，且兼具缩短高温烘烤的制程时间、高良率、导热效果佳、高出光量等优势，遂成为业界竭力开展的技术。
LED的发光是利用正极的电流到达负极所完成，电流会以最小的电阻路线由正极到达负极，一般电阻值决定于电流路线的远近，正极到负极越近则电阻值越小、正极到负极越远则电阻就越大。然而，现有LED中的电极通常为金属线状，这使得单点的一个电流从正极进入负极，并以正极到负极给电流最近的距离最亮，其它位置将由于距离金属线较远而电阻较大、相对较暗，从而存在发光不均匀的问题。同时在覆晶式LED芯片的封装中，必须保证正电极区与负电极区的可靠隔离，防止正负电极电性导通，为此，现有技术中一般采用在芯片侧边走线的方式在不同的正电极或负电极之间进行引线。但在经过长期的使用后发现，该引线方法存在漏电的可能，导致产品的良率下降。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种覆晶式LED芯片的制作方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种覆晶式LED芯片的制作方法，包含以下步骤：
在衬底上依次层叠第一导电型半导体层、发光层和第二导电型半导体层；
采用第一掩模蚀刻发光层和第二导电型半导体层，形成暴露第一导电型半导体层的至少一个第一电极孔，所述第一电极孔在发光层上均匀分布；
在第二导电型半导体层的正面覆盖具有高透射率的导电材料形成导电层，并采用第一掩模在该导电层上蚀刻第一电极孔的延伸部；
在导电层的正面覆盖具有高反射率的绝缘材料形成反射层，并采用第一掩模在该反射层上蚀刻第一电极孔的延伸部，同时该绝缘材料覆盖在第一电极孔的孔壁上形成绝缘层；
采用第二掩模蚀刻反射层，形成暴露导电层的多个第二电极孔，所述第二电极孔围绕第一电极孔的周围均匀分布；
采用金属导电材料成型经由第一电极孔连接至第一导电型半导体层的第一电极、经由第二电极孔连接至导电层的第二电极；
采用金属导电材料在发射层的正面成型第一导电层，所述第一导电层包括覆盖第一电极的第一电极区和覆盖第二电极的第二电极区，所述第一电极区和第二电极区互不相连，第一导电层暴露出部分的第一电极和第二电极；
采用绝缘材料在第一导电层的正面成型隔离层，所述隔离层覆盖该覆晶式LED芯片的顶面以及第一导电型半导体层和第二导电型半导体层的侧面；
在隔离层上蚀刻暴露第一电极区的第一导电孔和暴露第二电极区的第二导电孔；
采用金属导电材料在所述第一导电孔和第二导电孔中成型导电金属电极；
采用金属导电材料在隔离层的正面成型第二导电层，所述第二导电层分别与所述导电金属电极电性相连以形成两个电极连接点。
其中，所述绝缘材料包括包括分布式布拉格反射镜DBR或SiO2、SiNx、AlN。
其中，所述第一电极、第二电极和第一导电层的材质为钛、铬、铝和银中的一种。
其中，所述第一导电层的厚度为
Figure BDA0000469587090000021
其中，所述第二导电层和导电金属电极的材质为金、银、铂、钛、铬、镍、铜和铝中的一种或多种。
其中，所述第二导电层的厚度为
其中，所述隔离层在该覆晶式LED芯片的顶面的水平方向上暴露于第二导电层之间的长度在整体尺寸中的占比为五分之一至二分之一。
其中，所述导电层的材质为透明导电材料或掺锡氧化铟ITO。
本发明采用的另一个技术方案是：提供一种覆晶式LED芯片的制作方法，包含以下步骤：
在衬底上依次层叠第一导电型半导体层、发光层和第二导电型半导体层；
在第二导电型半导体层的正面覆盖具有高透射率的导电材料形成导电层；
在导电层的正面覆盖具有高反射率的绝缘材料形成反射层；
采用第一掩模蚀刻反射层至第二导电型半导体层，形成暴露第一导电型半导体层的至少一个第一电极孔，所述第一电极孔在反射层上均匀分布；
采用绝缘材料覆盖在第一电极孔的孔壁上形成绝缘层；
采用第二掩模蚀刻反射层，形成暴露导电层的多个第二电极孔，所述第二电极孔围绕第一电极孔的周围均匀分布；
采用金属导电材料成型经由第一电极孔连接至第一导电型半导体层的第一电极、经由第二电极孔连接至导电层的第二电极；
采用金属导电材料在发射层的正面成型第一导电层，所述第一导电层包括覆盖第一电极的第一电极区和覆盖第二电极的第二电极区，所述第一电极区和第二电极区互不相连，第一导电层暴露出部分的第一电极和第二电极；
采用绝缘材料在第一导电层的正面成型隔离层，所述隔离层覆盖该覆晶式LED芯片的顶面以及第一导电型半导体层和第二导电型半导体层的侧面；
在隔离层上蚀刻暴露第一电极区的第一导电孔和暴露第二电极区的第二导电孔；
采用金属导电材料在所述第一导电孔和第二导电孔中成型导电金属电极；
采用金属导电材料在隔离层的正面成型第二导电层，所述第二导电层分别与所述导电金属电极电性相连以形成两个电极连接点。
本发明的有益效果是：通过围绕第一电极孔的周围均匀设置的第二电极孔来保证LED芯片发光的均匀，同时，通过在覆晶式LED芯片的正面设置两层导电层和一层隔离层，可以有效防止LED芯片漏电，显著提高产品良率。
附图说明
图1至图10是本发明的覆晶式LED芯片的制作方法的第一实施方式的制作流程图，其中图7为图6的俯视图，图11为图10的俯视图。
主要元件符号说明：
10、衬底；20、第一导电型半导体层；30、发光层；40、第二导电型半导体层；50、导电层；60、反射层；61、绝缘层；70、第一电极孔；71、第一电极；72、第一电极区；80、第二电极孔；81、第二电极；82、第二电极区；90、第一导电层；100、隔离层；101、第一导电孔；102、第二导电孔；110、第二导电层；120、导电金属电极。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
请参阅图1至图10，图1至图5是本发明的覆晶式LED芯片的制作方法的第一实施方式的制作流程图，其流程步骤的具体说明如下：
如图1所示，在衬底10上依次层叠第一导电型半导体层20、发光层30和第二导电型半导体层40。
如图2所示，采用第一掩模蚀刻发光层30和第二导电型半导体层40，形成暴露第一导电型半导体层20的三个第一电极孔70，三个第一电极孔70在发光层30上均匀分布。
如图3所示，在第二导电型半导体层40的正面覆盖具有高透射率的导电材料形成导电层50，并采用第一掩模在导电层50上蚀刻第一电极孔70的延伸部。
如图4所示，在导电层50的正面覆盖具有高反射率的绝缘材料形成反射层60，并采用第一掩模在反射层60上蚀刻第一电极孔70的延伸部，同时该绝缘材料覆盖在第一电极孔70的孔壁上形成绝缘层61。
如图5所示，采用第二掩模蚀刻反射层60，形成暴露导电层50的多个第二电极孔80，所述第二电极孔80围绕第一电极孔70的周围均匀分布。
采用金属导电材料成型经由第一电极孔70连接至第一导电型半导体层20的第一电极71、经由第二电极孔80连接至导电层50的第二电极81。
如图6和图7所示，采用金属导电材料在发射层60的正面成型第一导电层90，所述第一导电层90包括覆盖第一电极71的第一电极区72和覆盖第二电极81的第二电极区82，所述第一电极区72和第二电极区82互不相连，第一导电层90暴露出部分的第一电极70和第二电极80。
如图8所示，采用绝缘材料在第一导电层90的正面成型隔离层100，所述隔离层100覆盖该覆晶式LED芯片的顶面以及第一导电型半导体层20和第二导电型半导体层40的侧面。
如图9所示，在隔离层100上蚀刻暴露第一电极区72的第一导电孔101和暴露第二电极区82的第二导电孔102。
采用金属导电材料在所述第一导电孔101和第二导电孔102中成型导电金属电极120。
如图10和图11所示，采用金属导电材料在隔离层100的正面成型第二导电层110，所述第二导电层110分别与导电金属电极120电性相连以形成左右两个电极连接点。
本实施方式通过围绕第一电极孔的周围均匀设置的第二电极孔来保证LED芯片发光的均匀，同时，通过在覆晶式LED芯片的正面设置两层导电层和一层隔离层，可以有效防止LED芯片漏电，显著提高产品良率。对于该实施方式中将第一电极孔及第一电极的数量设置为三个，仅为方便说明本发明的技术方案如何实施，在实际制造中可依据不用的产品要求设置不同数量的第一电极孔及第一电极。
具体地，在对第一实施方式的一项优化改进中，所述绝缘材料包括包括分布式布拉格反射镜DBR或SiO2、SiNx、AlN。
具体地，在对第一实施方式的一项优化改进中，所述第一电极71、第二电极81和第一导电层90的材质为钛、铬、铝和银中的一种。第一导电层90的材质若为银，则可达到最理想的反射率。
具体地，在对第一实施方式的一项优化改进中，所述第一导电层90的厚度为
Figure BDA0000469587090000051
具体地，在对第一实施方式的一项优化改进中，所述第二导电层110和导电金属电极120的材质为金、银、铂、钛、铬、镍、铜和铝中的一种或多种。
具体地，在对第一实施方式的一项优化改进中，所述第二导电层110的厚度为
Figure BDA0000469587090000061
具体地，在对第一实施方式的一项优化改进中，所述隔离层100在该覆晶式LED芯片的顶面的水平方向上暴露于第二导电层110之间的长度在整体尺寸中的占比为五分之一至二分之一，这样可进一步提高LED芯片封装的良率，防止封装后分设于左右两侧的第二导电层110之间发生短路。在第一实施方式中该占比为三分之一，该尺寸落入上述的优化尺寸范围内。
具体地，在对第一实施方式的一项优化改进中，所述导电层50的材质为透明导电材料或掺锡氧化铟ITO。
本发明采用的第二实施方式为一种覆晶式LED芯片的制作方法，包含以下步骤：
在衬底上依次层叠第一导电型半导体层、发光层和第二导电型半导体层；
在第二导电型半导体层的正面覆盖具有高透射率的导电材料形成导电层；
在导电层的正面覆盖具有高反射率的绝缘材料形成反射层；
采用第一掩模蚀刻反射层至第二导电型半导体层，形成暴露第一导电型半导体层的至少一个第一电极孔，所述第一电极孔在反射层上均匀分布；
采用绝缘材料覆盖在第一电极孔的孔壁上形成绝缘层；
采用第二掩模蚀刻反射层，形成暴露导电层的多个第二电极孔，所述第二电极孔围绕第一电极孔的周围均匀分布；
采用金属导电材料成型经由第一电极孔连接至第一导电型半导体层的第一电极、经由第二电极孔连接至导电层的第二电极；
采用金属导电材料在发射层的正面成型第一导电层，所述第一导电层包括覆盖第一电极的第一电极区和覆盖第二电极的第二电极区，所述第一电极区和第二电极区互不相连，第一导电层暴露出部分的第一电极和第二电极；
采用绝缘材料在第一导电层的正面成型隔离层，所述隔离层覆盖该覆晶式LED芯片的顶面以及第一导电型半导体层和第二导电型半导体层的侧面；
在隔离层上蚀刻暴露第一电极区的第一导电孔和暴露第二电极区的第二导电孔；
采用金属导电材料在所述第一导电孔和第二导电孔中成型导电金属电极；
采用金属导电材料在隔离层的正面成型第二导电层，所述第二导电层分别与所述导电金属电极电性相连以形成两个电极连接点。
第二实施方式的有益效果与第一实施方式相同，两者的不同点在于对第一电极孔的蚀刻处理方式上。
具体地，在对第二实施方式的一项优化改进中，所述绝缘材料包括包括分布式布拉格反射镜DBR或SiO2、SiNx、AlN。
具体地，在对第二实施方式的一项优化改进中，所述第一电极、第二电极和第一导电层的材质为钛、铬、铝和银中的一种。第一导电层的材质若为银，则可达到最理想的反射率。
具体地，在对第二实施方式的一项优化改进中，所述第一导电层的厚度为
Figure BDA0000469587090000071
具体地，在对第二实施方式的一项优化改进中，所述第二导电层和导电金属电极的材质为金、银、铂、钛、铬、镍、铜和铝中的一种或多种。
具体地，在对第二实施方式的一项优化改进中，所述第二导电层的厚度为
具体地，在对第二实施方式的一项优化改进中，所述隔离层在该覆晶式LED芯片的顶面的水平方向上暴露于第二导电层之间的长度在整体尺寸中的占比为五分之一至二分之一，这样可进一步提高LED芯片封装的良率。
具体地，在对第二实施方式的一项优化改进中，所述导电层的材质为透明导电材料或掺锡氧化铟ITO。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种覆晶式LED芯片的制作方法，其特征在于，包含以下步骤：
在衬底上依次层叠第一导电型半导体层、发光层和第二导电型半导体层；
采用第一掩模蚀刻发光层和第二导电型半导体层，形成暴露第一导电型半导体层的至少一个第一电极孔，所述第一电极孔在发光层上均匀分布；
在第二导电型半导体层的正面覆盖具有高透射率的导电材料形成导电层，并采用第一掩模在该导电层上蚀刻第一电极孔的延伸部；
在导电层的正面覆盖具有高反射率的绝缘材料形成反射层，并采用第一掩模在该反射层上蚀刻第一电极孔的延伸部，同时该绝缘材料覆盖在第一电极孔的孔壁上形成绝缘层；
采用第二掩模蚀刻反射层，形成暴露导电层的多个第二电极孔，所述第二电极孔围绕第一电极孔的周围均匀分布；
采用金属导电材料成型经由第一电极孔连接至第一导电型半导体层的第一电极、经由第二电极孔连接至导电层的第二电极；
采用金属导电材料在发射层的正面成型第一导电层，所述第一导电层包括覆盖第一电极的第一电极区和覆盖第二电极的第二电极区，所述第一电极区和第二电极区互不相连，第一导电层暴露出部分的第一电极和第二电极；
采用绝缘材料在第一导电层的正面成型隔离层，所述隔离层覆盖该覆晶式LED芯片的顶面以及第一导电型半导体层和第二导电型半导体层的侧面；
在隔离层上蚀刻暴露第一电极区的第一导电孔和暴露第二电极区的第二导电孔；
采用金属导电材料在所述第一导电孔和第二导电孔中成型导电金属电极；
采用金属导电材料在隔离层的正面成型第二导电层，所述第二导电层分别与所述导电金属电极电性相连以形成两个电极连接点。
2.根据权利要求1所述的覆晶式LED芯片的制作方法，其特征在于，所述绝缘材料包括包括分布式布拉格反射镜DBR或SiO2、SiNx、AlN。
3.根据权利要求1所述的覆晶式LED芯片的制作方法，其特征在于，所述第一电极、第二电极和第一导电层的材质为钛、铬、铝和银中的一种。
4.根据权利要求1或3所述的覆晶式LED芯片的制作方法，其特征在于，所述第一导电层的厚度为
5.根据权利要求1所述的覆晶式LED芯片的制作方法，其特征在于，所述第二导电层和导电金属电极的材质为金、银、铂、钛、铬、镍、铜和铝中的一种或多种。
6.根据权利要求1或5所述的覆晶式LED芯片的制作方法，其特征在于，所述第二导电层的厚度为
Figure FDA0000469587080000022
7.根据权利要求1所述的覆晶式LED芯片的制作方法，其特征在于，所述隔离层在该覆晶式LED芯片的顶面的水平方向上暴露于第二导电层之间的长度在整体尺寸中的占比为五分之一至二分之一。
8.根据权利要求1所述的覆晶式LED芯片的制作方法，其特征在于，所述导电层的材质为透明导电材料或掺锡氧化铟ITO。
9.一种覆晶式LED芯片的制作方法，其特征在于，包含以下步骤：
在衬底上依次层叠第一导电型半导体层、发光层和第二导电型半导体层；
在第二导电型半导体层的正面覆盖具有高透射率的导电材料形成导电层；
在导电层的正面覆盖具有高反射率的绝缘材料形成反射层；
采用第一掩模蚀刻反射层至第二导电型半导体层，形成暴露第一导电型半导体层的至少一个第一电极孔，所述第一电极孔在反射层上均匀分布；
采用绝缘材料覆盖在第一电极孔的孔壁上形成绝缘层；
采用第二掩模蚀刻反射层，形成暴露导电层的多个第二电极孔，所述第二电极孔围绕第一电极孔的周围均匀分布；
采用金属导电材料成型经由第一电极孔连接至第一导电型半导体层的第一电极、经由第二电极孔连接至导电层的第二电极；
采用金属导电材料在发射层的正面成型第一导电层，所述第一导电层包括覆盖第一电极的第一电极区和覆盖第二电极的第二电极区，所述第一电极区和第二电极区互不相连，第一导电层暴露出部分的第一电极和第二电极；
采用绝缘材料在第一导电层的正面成型隔离层，所述隔离层覆盖该覆晶式LED芯片的顶面以及第一导电型半导体层和第二导电型半导体层的侧面；
在隔离层上蚀刻暴露第一电极区的第一导电孔和暴露第二电极区的第二导电孔；
采用金属导电材料在所述第一导电孔和第二导电孔中成型导电金属电极；
采用金属导电材料在隔离层的正面成型第二导电层，所述第二导电层分别与所述导电金属电极电性相连以形成两个电极连接点。
10.根据权利要求9所述的覆晶式LED芯片的制作方法，其特征在于，还包括权利要求2至8任意一项所述附加技术特征。
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