CN106098877A - 一种ZnO基倒装LED芯片及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种ZnO基倒装LED芯片及其制作方法，ZnO基倒装LED芯片包含N型GaN层，N型GaN层下方侧设置有发光层，发光层下设置有P型GaN层，P型GaN层下设置有ITO薄膜层，ITO薄膜层下设置有反射层，反射层下设置有保护层，保护层下设置有电极导电层，电极导电层下设置有导电层，导电层与支架相连，支架内还设置有保护材料，N型GaN层上方侧设置有缓冲层，缓冲层上方设置有ZnO层，ZnO层上方设置有衬底。利用ZnO 与GaN 的晶格几乎完全匹配的特性，保证其制备的良率和光效的提高；且有效提高芯片的发光效率；此方法比起直接在Wafer上进行激光剥离与化学腐蚀，良率提高很多。
Description
技术领域
本发明涉及LED芯片制造领域，尤其涉及一种ZnO基倒装LED芯片及其制作方法。
背景技术
传统的三种GaN基LED芯片结构，即传统正装结构，倒装结构，垂直结构。正装结构是电极同侧，电极朝出光面；倒装结构同样也是电极同侧，但电极背向出光面；而垂直结构则是NP电极异侧，即一个电极朝出光面，另一电极背向出光面。相对于出光面上有电极图形的传统正装结构与垂直结构，倒装结构由于出光面没有电极的遮挡，所以出光面积要比另外两种结构要大，而大的出光面积可以提高芯片的光效。现有技术中的倒装LED结构是由衬底，GaN，反射层，电极组成。现有倒装技术的LED芯片产生的光由于结构原因造成一定损失，为了减少损失，最直接的方法就是将衬底从芯片中剥离出去。而对于将衬底从芯片中剥离的方法，操作时没有完全对芯片发光区进行保护，对剥离后的芯片良率难以控制并且容易对Wafer造成破损。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种出光面积大，出光效果好，高的发光效率，保证芯片良率的ZnO基倒装LED芯片。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种ZnO基倒装LED芯片的制作方法，包括以下步骤：
、在衬底上采用MOCVD法产生ZnO层；
、在ZnO层上采用MOCVD法制造外延wafer，外延wafer包括： N型GaN半导体材料层、发光层、P型GaN半导体材料层；
、在外延wafer上用光刻出图形，用ICP刻蚀出N型GaN半导体材料层，用物理沉积法在P型GaN半导体材料层表面沉积出ITO薄膜层，再在ITO薄膜层上用sputter沉积反射层，用PECVD法在反射层沉积出保护层，最后用E-GUN在保护层上沉积出电极导电层和导电层；
、将成型的外延wafer通过研磨减薄，再用激光切割出芯粒；
、使用保护材料将芯粒固定在所述支架上，再用化学腐蚀法除去衬底并除去外延wafer之间的ZnO，实现衬底的剥离。
进一步，上述步骤中， ITO薄膜层通过E-GUN，Sputter或RPD沉积方法设置。
进一步，所述化学腐蚀法采用酸性溶液进行，酸性溶液为HCl、醋酸或高氯酸。
一种ZnO基倒装LED芯片， ZnO基倒装LED芯片包含N型GaN半导体材料层， N型GaN半导体材料层下方侧设置有发光层，发光层下方设置有P型GaN半导体材料层， P型GaN半导体材料层下方设置有ITO薄膜层， ITO薄膜层下方设置有反射层，反射层下方设置有保护层，保护层下方设置有电极导电层，电极导电层下方设置有导电层，导电层与支架相连，支架内还设置有保护材料， N型GaN半导体材料层上方侧设置有缓冲层，缓冲层上方设置有ZnO层， ZnO层上方设置有衬底。
所述保护材料为有机硅胶、非电胶、导热胶或LEP，保护材料厚度为8um至25um。
所述衬底为蓝宝石衬底、硅衬底或碳化硅衬底；衬底形状为平面或图形。
所述反射层为Ag反射层；所述保护层为SiO2保护层。
本发明的有益效果是：首先，利用ZnO 与GaN 的晶格几乎完全匹配的特性，ZnO作为GaN生长的缓冲层，对外延生长无任何影响，可以保证其制备的良率和光效的提高；其次，利用倒装LED薄膜芯片结构能有效增加发光面积和减少光在介质中传输损失的特性，可有效提高芯片的发光效率；最后，利用ZnO易被酸性溶液腐蚀的化学特性，将封装固定好的倒装LED芯片，用化学溶液腐蚀的方法，能容易的将衬底与外延层间的ZnO腐蚀掉。另外，此制备方法的优点在于，将芯片先用保护材料保护，再进行腐蚀，对芯粒间无任何影响，比起直接在Wafer上进行激光剥离与化学腐蚀，良率能有很大提高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明具体实施结构示意图；
图2是本发明产品结构示意图；
图3是本发明制作方法步骤流程图；
其中：1.缓冲层，2.N型GaN半导体材料层，3.发光层，4. P型GaN半导体材料层，5.ITO薄膜层，6.反射层，7.保护层，8.电极导电层，9.导电层，10.支架，11.保护材料，12.ZnO层，13.衬底。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
参照图1、图2，本发明的一种ZnO基倒装LED芯片的制作方法，包括以下步骤：
、在所述衬底13上采用MOCVD法产生ZnO层12；
、在所述的ZnO层12上采用MOCVD法制造外延wafer，所述外延wafer包括： N型GaN半导体材料层2、发光层3、P型GaN半导体材料层4；
、在所述外延wafer上用光刻出图形，用ICP刻蚀出N型GaN半导体材料层2，用物理沉积法在P型GaN半导体材料层4表面沉积出ITO薄膜层5，再在ITO薄膜层5上用sputter沉积反射层6，用PECVD法在反射层6沉积出保护层7，最后用E-GUN在保护层上沉积出电极导电层8和导电层9；
、将成型的所述外延wafer通过研磨减薄，再用激光切割出芯粒；
、使用保护材料将芯粒固定在所述支架10上，再用化学腐蚀法除去所述衬底13并除去外延wafer之间的ZnO，实现衬底13的剥离。
步骤中， ITO薄膜层5通过E-GUN，Sputter或RPD沉积方法设置。所述化学腐蚀法采用酸性溶液进行，酸性溶液为HCl、醋酸或高氯酸。
进一步，本发明的一种ZnO基倒装LED芯片，在衬底上采用MOCVD法生长一层ZnO本征薄膜材料；在长好ZnO的表面上，用MOCVD方法生长外延结构，此外延结构包括有缓冲层，N型层GaN层，发光层，P型GaN层，完整的LED外延结构。将生长好的外延Wafer制备成倒装LED芯片。将生长好的Wafer先用光刻的方法，在Wafer上制造了图形，然后用ICP刻蚀出N型GaN层。用物理沉积的方法在P-GaN表面先沉积厚度在10Å-1000Å的ITO透明导电层，然后在透明导电层上用Sputter沉积1000Å-2000Å 厚的Ag反射层，使用PECVD方法在Ag反射层沉积SiO2保护层，最后再用E-GUN的方法在保护层上沉积金属接触层。将做好芯片图形的Wafer通过研磨工艺，将Wafer厚度减薄，然后用激光切割工艺将每颗芯粒切开。用保护胶或者LEP将每颗芯粒与导电层对准，并固定及保护在封装支架上，用化学腐蚀的方法将衬底与外延层之间的ZnO腐蚀掉，同时将衬底剥离掉，剩余的LED结构为倒装LED薄膜芯片结构。
一种ZnO基倒装LED芯片，所述ZnO基倒装LED芯片包含N型GaN半导体材料层2， N型GaN半导体材料层2下方侧设置有发光层3，发光层3下方设置有P型GaN半导体材料层4， P型GaN半导体材料层4下方设置有ITO薄膜层5， ITO薄膜层5下方设置有反射层6，反射层6下方设置有保护层7，保护层7下方设置有电极导电层8，电极导电层8下方设置有导电层9，导电层9与支架10相连，支架10内还设置有保护材料11， N型GaN半导体材料层2上方侧设置有缓冲层1，缓冲层1上方设置有ZnO层12， ZnO层12上方设置有衬底13。
进一步，所述保护材料11为有机硅胶、非电胶、导热胶或LEP，保护材料11厚度为8um至25um；衬底13为蓝宝石衬底、硅衬底或碳化硅衬底；衬底13形状为平面；衬底13形状为图形。反射层6为Ag反射层；保护层7为SiO2保护层。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种ZnO基倒装LED芯片的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
、在所述衬底（13）上采用MOCVD法产生ZnO层（12）；
、在所述的ZnO层（12）上采用MOCVD法制造外延wafer，所述外延wafer包括： N型GaN半导体材料层（2）、发光层（3）、P型GaN半导体材料层（4）；
、在所述外延wafer上用光刻出图形，用ICP刻蚀出N型GaN半导体材料层（2），用物理沉积法在P型GaN半导体材料层（4）表面沉积出ITO薄膜层（5），再在ITO薄膜层（5）上用sputter沉积反射层（6），用PECVD法在反射层（6）沉积出保护层（7），最后用E-GUN在保护层上沉积出电极导电层（8）和导电层（9）；
、将成型的所述外延wafer通过研磨减薄，再用激光切割出芯粒；
、使用保护材料将芯粒固定在所述支架（10）上，再用化学腐蚀法除去所述衬底（13）并除去外延wafer之间的ZnO，实现衬底（13）的剥离。
2.根据权利要求1所述的一种ZnO基倒装LED芯片的制作方法，其特征在于：步骤中，所述ITO薄膜层（5）通过E-GUN，Sputter或RPD沉积方法设置。
3.根据权利要求1所述的一种ZnO基倒装LED芯片的制作方法，其特征在于： 所述化学腐蚀法采用酸性溶液进行，所述酸性溶液为HCl、醋酸或高氯酸。
4.一种ZnO基倒装LED芯片，其特征在于：所述ZnO基倒装LED芯片包含N型GaN半导体材料层（2），所述N型GaN半导体材料层（2）下方侧设置有发光层（3），所述发光层（3）下方设置有P型GaN半导体材料层（4），所述P型GaN半导体材料层（4）下方设置有ITO薄膜层（5），所述ITO薄膜层（5）下方设置有反射层（6），所述反射层（6）下方设置有保护层（7），所述保护层（7）下方设置有电极导电层（8），所述电极导电层（8）下方设置有导电层（9），所述导电层（9）与支架（10）相连，所述支架（10）内还设置有保护材料（11），所述N型GaN半导体材料层（2）上方侧设置有缓冲层（1），所述缓冲层（1）上方设置有ZnO层（12），所述ZnO层（12）上方设置有衬底（13）。
5.根据权利要求4所述的一种ZnO基倒装LED芯片，其特征在于：所述保护材料（11）为有机硅胶、非电胶、导热胶或LEP，所述保护材料（11）厚度为8um至25um。
6.根据权利要求4所述的一种ZnO基倒装LED芯片，其特征在于：所述衬底（13）为蓝宝石衬底、硅衬底或碳化硅衬底。
7.根据权利要求4所述的一种ZnO基倒装LED芯片，其特征在于：所述衬底（13）形状为平面。
8.根据权利要求4所述的一种ZnO基倒装LED芯片，其特征在于：所述衬底（13）形状为图形。
9.根据权利要求4所述的一种ZnO基倒装LED芯片，其特征在于：所述反射层（6）为Ag反射层。
10.根据权利要求4所述的一种ZnO基倒装LED芯片，其特征在于：所述保护层（7）为SiO2保护层。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20161109 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |