CN104377276B - 覆晶led芯片的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了覆晶LED芯片的制作方法。通过先沿相邻的覆晶LED芯片的分界线对光学薄膜划切后再裂片，或者先沿相邻的覆晶LED芯片的分界线在蓝宝石基板的出光面上划切以形成凹槽后再形成光学薄膜，本发明的覆晶LED芯片的制作方法，能够减小光学薄膜在裂片时受到的应力，从而保证光学薄膜不会在裂片时碎裂或剥落。
Description
技术领域
本发明涉及发光元件领域，尤其涉及一种覆晶LED芯片的制作方法。
背景技术
在覆晶LED（Light Emitting Diode，发光二极管）中，LED芯片倒装于蓝宝石基板上，光经由LED芯片的蓝宝石基板射出LED。然而，基于光折射原理，当光从一种物质入射到折射率不同的另一种物质时，一部分光会被反射回去。并且，这两种物质的折射率差异越大，因反射而无法射出的光量越大。因此，现有技术中，通常在蓝宝石基板（折射率约1.76）的出光面与空气或者蓝宝石基板与封装用透明胶（折射率约为1.5）之间加镀一层或多层光学薄膜。其中，光学薄膜的折射率介于蓝宝石基板与空气或者蓝宝石基板与透明胶之间，以尽量增加LED的发光效率。
然而，为了将形成于同一大块蓝宝石基板上的多个LED芯片分离，需要进行裂片处理。在蓝宝石基板上加镀了光学薄膜的情况下，在裂片过程中，光学薄膜将受到应力拉扯。于是，由于光学薄膜与蓝宝石基板的材质不同，并且通常较薄、较脆，从而极易从蓝宝石基板上剥落、甚至碎裂。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题是，如何在裂片时能够不损伤覆晶LED上的光学薄膜。
为了解决上述问题，在第一方面，本发明提供了一种覆晶LED芯片的制作方法，包括：在蓝宝石基板的出光面上形成至少一层光学薄膜；在所述蓝宝石基板的外延面上形成至少两个覆晶LED芯片；沿相邻的所述覆晶LED芯片的分界线，对所述光学薄膜进行划切；以及沿所述分界线对所述蓝宝石基板进行劈裂，以使所述相邻的覆晶LED芯片分离。
对于上述制作方法，在一种可能的实现方式中，在蓝宝石基板的出光面上形成至少一层光学薄膜之前，还包括：沿要形成的相邻的所述覆晶LED芯片的分界线，对所述出光面进行划切，以在所述出光面上形成凹槽。
为了解决上述问题，在第二方面，本发明提供了一种覆晶LED芯片的制作方法，包括：沿要形成的相邻的覆晶LED芯片的分界线，对蓝宝石基板的出光面进行划切，以在所述出光面上形成凹槽；在所述出光面上形成至少一层光学薄膜；在所述蓝宝石基板的外延面上形成至少两个覆晶LED芯片；以及沿所述分界线，对所述蓝宝石基板进行劈裂，以使所述相邻的覆晶LED芯片分离。
对于上述制作方法，在一种可能的实现方式中，在形成至少一层所述光学薄膜之前，还包括：对所述出光面进行粗糙化处理或图案化处理，以在所述出光面上形成特定的图案。
对于上述制作方法，在一种可能的实现方式中，所述特定的图案为沟渠状、网格状、同心圆状、蜂窝状、连续的米字形状、连续的圆柱体状、连续的圆锥状、连续的角锥状、连续的凸球状中的任意一种或多种。
对于上述制作方法，在一种可能的实现方式中，所述粗糙化处理包括：以高压喷砂方式使所述出光面形成粗化状态。
对于上述制作方法，在一种可能的实现方式中，所述图案化处理包括：在所述出光面上进行激光雕刻，以在所述出光面上直接雕刻出所述特定的图案。
对于上述制作方法，在一种可能的实现方式中，所述图案化处理包括：利用二氧化硅形成掩模；在所述出光面上暴露所述特定的图案；以及基于所述掩模对所述出光面进行蚀刻，从而形成所述特定的图案。
对于上述制作方法，在一种可能的实现方式中，所述图案化处理包括：利用二氧化硅在所述出光面上形成保护层；利用光阻抗蚀剂在所述保护层上暴露所述特定的图案；以及基于所述掩模对所述保护层进行蚀刻，从而形成所述特定的图案。
对于上述制作方法，在一种可能的实现方式中，所述光学薄膜的折射率小于所述蓝宝石基板的折射率，并且大于空气或将要涂覆于所述光学薄膜上的透明胶的折射率。
通过先沿相邻的覆晶LED芯片的分界线对光学薄膜划切后再裂片，或者先沿相邻的覆晶LED芯片的分界线对蓝宝石基板的出光面划切以形成凹槽后再形成光学薄膜，根据本发明实施例的覆晶LED芯片的制作方法，能够减小光学薄膜在裂片时受到的应力，从而保证光学薄膜不会在裂片时碎裂或剥落。
根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本发明的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本发明的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本发明的原理。
图1a示出根据本发明一实施例的覆晶LED芯片的制作方法的流程图；
图1b示出根据本发明一实施例的蓝宝石基板10上形成光学薄膜20和形成覆晶LED芯片后的结构示意图；
图1c示出根据本发明一实施例的蓝宝石基板10上划切光学薄膜20后的结构示意图；
图2a示出根据本发明另一实施例的覆晶LED芯片的制作方法的流程图；
图2b示出根据本发明另一实施例的蓝宝石基板10上划切蓝宝石基板10后的结构示意图；
图2c示出根据本发明另一实施例的蓝宝石基板10上形成光学薄膜20后的结构示意图；
图3a示出根据本发明又一实施例的覆晶LED芯片的制作方法的流程图；
图3b示出根据本发明又一实施例的蓝宝石基板10上进行粗糙化处理后的结构示意图；以及
图3c示出根据本发明又一实施例的蓝宝石基板10上进行图案化处理后的结构示意图。
附图标记列表：
10：蓝宝石基板；11：蓝宝石基板的出光面；12：蓝宝石基板的外延面；20：光学薄膜；30：外延层；31：正电极；32：负电极；40：凹槽；41：相邻的覆晶LED芯片的分界线；50：凹槽；60：粗糙化凸起；70：图案化凸起。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本发明的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的组件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。在另外一些实例中，对于大家熟知的方法、手段、组件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
实施例1
图1a示出根据本发明一实施例的覆晶LED芯片的制作方法的流程图。如图1a所示，该覆晶LED芯片的制作方法主要包括以下步骤：
步骤S110、在蓝宝石基板10的出光面11上形成至少一层光学薄膜20。
具体地，如图1b所示，可以使用例如电子束蒸镀方式或磁控溅射方式等的镀膜方式，在蓝宝石基板10的出光面11上，形成光学薄膜20如氧化物透明导电层。其中，根据覆晶式LED芯片的出光率的需要，光学薄膜20可以为一层或多层。当光从蓝宝石基板10上经由光学薄膜20入射到外界物质时，由于该光学薄膜20的折射率与蓝宝石基板10的折射率接近，如该光学薄膜20的折射率可以稍大于或稍小于蓝宝石基板10的折射率，因此该光学薄膜20能够增加蓝宝石基板10与外界物质的光取出效率，从而提升LED的发光效率。
在一种可能的实现方式中，光学薄膜20的折射率小于蓝宝石基板10的折射率，并且大于空气或所要涂覆在光学薄膜20上的透明胶的折射率。
具体地，覆晶式LED芯片制作完成后，还要对覆晶式LED芯片涂覆透明胶如荧光胶和封装胶等，以得到期望发光颜色的LED。本实施例中，当光从蓝宝石基板10上经由该光学薄膜20入射到空气或透明胶时，由于光学薄膜20的折射率小于蓝宝石基板10的折射率，并且大于空气或透明胶的折射率，因此该光学薄膜20能够增加蓝宝石基板10与空气或透明胶的光取出效率，从而能够提升LED的发光效率。
步骤S120、在所述蓝宝石基板10的外延面12上，形成至少两个覆晶LED芯片。
具体地，如图1b所示，可以在所述蓝宝石基板10的外延面12上形成至少两个覆晶LED芯片。其中，各覆晶LED芯片可包括外延层30、正电极31和负电极32。其中，外延层30可以包括第一导电型半导体层、发光层、第二导电型半导体层、正电极层、隔离层和负电极层。任意两个相邻的覆晶LED芯片之间以分界线41为界限相互分隔。
例如：在蓝宝石基板10的外延面12上依次形成第一导电型半导体层（n型GaN层）、发光层（如MQW（multiple-quantum-well，多重量子井）和第二导电型半导体层（如p型GaN层）。在第二导电型半导体层上形成正电极层（如Cr/Au层）。在正电极层上形成隔离层（如SiO2层），并暴露正电极层上的正电极31。在隔离层上形成负电极层（如Cr/Au层），并暴露隔离层上的隔离区和负电极层上的负电极32。
步骤S130、沿相邻的所述覆晶LED芯片的分界线41，将所述光学薄膜20划切。
具体地，如图1c所示，沿相邻的覆晶LED芯片的分界线41，可以使用例如激光切割方式或超声波切割方式等的切割方式，在覆晶LED芯片的正面（即光学薄膜20的表面）上将光学薄膜20划切。划切的光学薄膜20能够在步骤S140中为裂片预留应力缓冲空间，从而减小光学薄膜20在裂片时受到的应力。其中，光学薄膜20的切割深度（即凹槽40的深度），以裂片时不损伤覆晶LED芯片以及光学薄膜20为准。例如：光学薄膜20的切割深度，可以等于光学薄膜20的厚度，即将光学薄膜20切透；也可以小于光学薄膜20的厚度，例如等于光学薄膜20的厚度的2/3或更小；还可以大于光学薄膜20的厚度，即使凹槽40延伸至蓝宝石基板10。换言之，本发明对光学薄膜20的切割深度不做限定，用户可根据具体应用场景和实际需求灵活设定光学薄膜20的切割深度，只要能够降低裂片时对光学薄膜20的冲击即可。
步骤S140、沿所述分界线41对所述蓝宝石基板10进行劈裂，以使所述相邻的覆晶LED芯片分离。
由于裂片前已经沿分界线41先将光学薄膜20划切，因此光学薄膜20在裂片时受到的应力较小，从而保证光学薄膜20不会在裂片时碎裂或剥落。
这样，通过先沿相邻的覆晶LED芯片的分界线对光学薄膜划切后再裂片，根据本发明实施例的覆晶LED芯片的制作方法，能够在裂片前为光学薄膜预留应力缓冲空间，减小光学薄膜在裂片时受到的应力，从而保证了光学薄膜不会在裂片时碎裂或剥落，进一步提高了LED的发光效率。
实施例2
图2a示出根据本发明另一实施例的覆晶LED芯片的制作方法的流程图。图2a中标号与图1a相同的组件具有相同的功能，为简明起见，省略对这些组件的详细说明。如图2a所示，该覆晶LED芯片的制作方法主要包括以下步骤：
步骤S100、沿要形成的相邻的覆晶LED芯片的分界线41，对蓝宝石基板10的出光面11进行划切，以在所述出光面11上形成凹槽50。
步骤S110、在所述出光面11上形成至少一层光学薄膜20。
步骤S120、在所述蓝宝石基板10的外延面12上形成至少两个覆晶LED芯片。
步骤S140、沿所述分界线41，对所述蓝宝石基板10进行劈裂，以使所述相邻的覆晶LED芯片分离。
具体地，如图2b所示，沿相邻的覆晶LED芯片的分界线41，可以使用例如激光切割方式或超声波切割方式等的切割方式，在蓝宝石基板10的出光面11上进行划切，从而形成凹槽50。如图2c所示，凹槽50能够使步骤S110中所形成的光学薄膜20在凹槽50处不连续，从而在步骤S140中为裂片预留应力缓冲空间，即减小光学薄膜20在裂片时受到的应力。其中，蓝宝石基板10的切割深度（即凹槽50的深度），以裂片时不损伤覆晶LED芯片以及光学薄膜20为准。换言之，本发明对凹槽50的深度不做限定，用户可根据具体应用场景和实际需求灵活设定凹槽50的深度，只要能够降低裂片时对光学薄膜20的冲击即可。
这样，通过在蓝宝石基板的出光面上先沿相邻的覆晶LED芯片的分界线划切以形成凹槽再形成光学薄膜，根据本发明实施例的覆晶LED芯片的制作方法，能够在裂片前为光学薄膜预留应力缓冲空间，减小光学薄膜在裂片时受到的应力，从而保证光学薄膜不会在裂片时碎裂或剥落，进一步提高了LED的发光效率。
此外，尽管介绍了本发明的分别在形成光学薄膜之前形成凹槽（如图2a所示）以及在形成光学薄膜之后形成凹槽（如图1a所示）的两个实施例，但本领域技术人员应该理解，本发明应不限于此。事实上，只要能够在裂片之前在光学薄膜上形成期望深度的凹槽，从而在裂片时为光学薄膜提供应力缓冲空间，本发明对进行划切以形成凹槽的具体时机和次数不做限定。例如，还可以在形成光学薄膜之前和之后都进行划切，以形成相对深和/或宽的凹槽，即形成相对大的应力缓冲空间，从而进一步降低裂片时损伤光学薄膜的可能性。
实施例3
图3a示出根据本发明又一实施例的覆晶LED芯片的制作方法的流程图。图3a中标号与图1a和图2a中相同的组件具有相同的功能，为简明起见，省略对这些步骤的详细说明。如图3a所示，图3a所示的制作方法与图1a和图2a所示的制作方法的主要区别在于：在步骤S110之前，还包括以下步骤：
步骤S310、对所述出光面11进行粗糙化处理或图案化处理，以在所述出光面11上形成特定的图案。
具体地，如图3b所示，可以使用例如高压喷砂、化学溶液蚀刻、或电子束蒸镀等的粗糙化处理方式，在蓝宝石基板10的出光面11上进行粗糙化处理，从而在出光面11上形成特定的图案如粗糙化凸起60。如图3c所示，也可以使用例如激光雕刻、蚀刻、或镀膜结合蚀刻等的图案化方式，在蓝宝石基板10的出光面11上进行图案化处理，从而在出光面11上形成特定的图案如图案化凸起70。当光从出光面11上射入外界物质或光学薄膜20时，由于蓝宝石基板10的出光面11上具有特定的图案，降低了光被反射回蓝宝石基板10内部的比率，即增加了蓝宝石基板10与外界物质或光学薄膜20之间的光取出效率，从而能够进一步提升LED的发光效率。
在一种可能的实现方式中，所述粗糙化处理包括：以高压喷砂方式使所述出光面11形成粗化状态。
在一种可能的实现方式中，所述图案化处理包括：在所述出光面11上进行激光雕刻，以在所述出光面11上直接雕刻出所述特定的图案。
在一种可能的实现方式中，所述图案化处理包括：利用二氧化硅形成掩模；在所述出光面11上暴露所述特定的图案；基于所述掩模对所述出光面11进行蚀刻，从而形成所述特定的图案。
在一种可能的实现方式中，所述图案化处理包括：利用二氧化硅在所述出光面11上形成保护层；利用光阻抗蚀剂在所述保护层上暴露出所述特定的图案；基于所述掩模对所述保护层进行蚀刻，从而形成所述特定的图案。
在一种可能的实现方式中，所述特定的图案为沟渠状、网格状、同心圆状、蜂窝状、连续的米字形状、连续的圆柱体状、连续的圆锥状、连续的角锥状、连续的凸球状中的任意一种或多种。
这样，通过对蓝宝石基板的出光面进行粗糙化处理或图案化处理，根据本发明实施例的覆晶LED芯片的制作方法，能够增加蓝宝石基板与光学薄膜之间的光取出效率，进一步提升了LED的发光效率。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种覆晶LED芯片的制作方法，其特征在于，包括：
对蓝宝石基板的出光面进行粗糙化处理或图案化处理，以在所述出光面上形成特定的图案；
在所述出光面上形成至少一层光学薄膜；
在所述蓝宝石基板的外延面上形成至少两个覆晶LED芯片；
沿相邻的所述覆晶LED芯片的分界线，在所述覆晶LED芯片的正面对所述光学薄膜进行划切；以及
沿所述分界线对所述蓝宝石基板进行劈裂，以使所述相邻的覆晶LED芯片分离，
其中，所述特定的图案为沟渠状、网格状、同心圆状、蜂窝状、连续的米字形状、连续的圆柱体状、连续的圆锥状、连续的角锥状、连续的凸球状中的任意一种或多种。
2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在蓝宝石基板的出光面上形成至少一层光学薄膜之前，还包括：
沿要形成的相邻的所述覆晶LED芯片的分界线，对所述出光面进行划切，以在所述出光面上形成凹槽。
3.一种覆晶LED芯片的制作方法，其特征在于，包括：
沿要形成的相邻的覆晶LED芯片的分界线，在所述覆晶LED芯片的正面对蓝宝石基板的出光面进行划切，以在所述出光面上形成凹槽；
对所述出光面进行粗糙化处理或图案化处理，以在所述出光面上形成特定的图案；
在所述出光面上形成至少一层光学薄膜；
在所述蓝宝石基板的外延面上形成至少两个覆晶LED芯片；以及
沿所述分界线，对所述蓝宝石基板进行劈裂，以使所述相邻的覆晶LED芯片分离，
其中，所述特定的图案为沟渠状、网格状、同心圆状、蜂窝状、连续的米字形状、连续的圆柱体状、连续的圆锥状、连续的角锥状、连续的凸球状中的任意一种或多种。
4.根据权利要求1或3所述的制作方法，其特征在于，所述粗糙化处理包括：
以高压喷砂方式使所述出光面形成粗化状态。
5.根据权利要求1或3所述的制作方法，其特征在于，所述图案化处理包括：
在所述出光面上进行激光雕刻，以在所述出光面上直接雕刻出所述特定的图案。
6.根据权利要求1或3所述的制作方法，其特征在于，所述图案化处理包括：
利用二氧化硅形成掩模；
在所述出光面上暴露所述特定的图案；以及
基于所述掩模对所述出光面进行蚀刻，从而形成所述特定的图案。
7.根据权利要求1或3所述的制作方法，其特征在于，所述图案化处理包括：
利用二氧化硅在所述出光面上形成保护层；
利用光阻抗蚀剂在所述保护层上暴露所述特定的图案；以及
基于掩模对所述保护层进行蚀刻，从而形成所述特定的图案。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的制作方法，其特征在于，所述光学薄膜的折射率小于所述蓝宝石基板的折射率，并且大于空气或将要涂覆于所述光学薄膜上的透明胶的折射率。
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