CN106252479A - Led芯片制作方法及led芯片 - Google Patents

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张金勇
罗剑生
王磊
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    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
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Abstract

本发明公开了一种LED芯片制作方法及LED芯片，其中该LED芯片制作方法在LED芯片制作过程中，在LED芯片衬底的上下表面各制作一个发光单元。该LED芯片衬底的上下表面各有一个发光单元。本发明的LED芯片制作方法，通过LED芯片衬底上下表面均制作发光单元的结构设计，相对于传统LED芯片，所制作的LED芯片在同样大小的芯片面积之下可以实现双倍的量子阱数量，同时不引起可靠性问题。本发明的LED芯片光效高，在相同面积的情况下比传统芯片更亮，寿命更长，可靠性好，并且工艺简单，成本低，具有较大的市场价值。

Description

LED芯片制作方法及LED芯片
技术领域
本发明涉及LED芯片技术领域，尤其涉及LED芯片制作方法及LED芯片。
背景技术
LED灯是目前世界范围市场上广泛使用的照明灯具，具有体积小，亮度高，耗电量低，发热少，使用寿命长，环保等优点，并且具有丰富多彩的颜色种类，深受消费者的喜爱。与此同时，LED芯片作为背光源在手机，电视机等需要显示屏的电子产品中发挥着不可或缺的作用，随着电子产品的尺寸的不断缩小，也要求LED芯片的尺寸能够大幅减小，因此，世界各大LED芯片厂家一直致力于研制高光效的芯片结构。
从LED芯片结构本身来考虑，在争取单位面积发出更多的光子，主流技术是在LED芯片有源区增加量子阱数量，LED芯片发光的机理是电流通过芯片有源区的量子阱时空穴与电子的辐射复合发光，量子阱越多代表着产生辐射发光的机会就越大。
通过增加有源区量子阱数量来获取更高的亮度必将遇到发展的瓶颈，量子阱主要是提高复合效率，量子阱越多复合效率也越高，但是也不能无限多，也受限于量子阱与量子阱之间壁厚，如果量子阱太多，会导致壁很薄，会出现电子隧穿现象，导致量子井电量分布不均匀。另外，一个LED芯片的有源区部分厚度大概就几个微米，在这么薄的区间设计大量量子阱，必将引起热流密度集中，产生一系列可靠性问题，使用寿命大幅度下降。相关资料研究显示，随着阱个数的增加，可以使电子注入到较多的量子阱中，减小活性区载流子的密度，从而减轻俄歇复合效应。而当阱的个数增加时，由于极化的积累，使得能带弯曲和载流子泄露现象严重，导致器件性能下降；此外，增加量子阱数量，在外延生长时不仅浪费原材料，还会增加量子阱的生长难度，难以制备高质量的量子阱。
发明内容
本发明实施例提供一种LED芯片制作方法，用以在同样大小的芯片面积之下实现双倍的量子阱数量，同时不引起可靠性问题，该LED芯片制作方法在LED芯片制作过程中，在LED芯片衬底的上下表面各制作一个发光单元。
本发明实施例还提供一种LED芯片，用以在同样大小的芯片面积之下实现双倍的量子阱数量，同时不引起可靠性问题，该LED芯片衬底的上下表面各有一个发光单元。
本发明实施例的LED芯片制作方法，通过LED芯片衬底上下表面均制作发光单元的结构设计，相对于传统LED芯片，所制作的LED芯片在同样大小的芯片面积之下可以实现双倍的量子阱数量，同时不引起可靠性问题。本发明实施例的LED芯片光效高，在相同面积的情况下比传统芯片更亮，寿命更长，可靠性好，并且工艺简单，成本低，具有较大的市场价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本发明实施例中涉及的传统LED芯片结构示意图；
图2为本发明实施例中LED芯片结构示意图；
图3为本发明实施例中LED芯片封装形式示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
本发明实施例中提供一种LED芯片制作方法，利用该方法制作出的LED芯片光效高，在相同面积的情况下比传统芯片更亮，寿命更长，可靠性好，并且工艺简单，成本低，具有较大的市场价值。本发明实施例的LED芯片制作方法，可以在不改变现有LED芯片工艺流程的基础上，尽量少增加工序，制作一种衬底双面都有有源区的LED芯片，从而使量子阱数量设计成倍增加。
下面先介绍传统LED芯片结构，图1为本发明实施例中涉及的传统LED芯片结构示意图，如图1所示，在传统的LED芯片中，衬底11上设有N型缓冲层12、N型层13、有源区量子阱15、P型层16、透明导电层17、正电极18和负电极14。传统LED芯片大致工艺流程例如：制作衬底，进行结构设计，缓冲层生长，N型GaN层生长，多量子阱发光层生长，P型GaN层生长，退火，检测(光荧光、X射线)，外延片，设计、加工掩模版，光刻，离子刻蚀，N型电极(镀膜、退火、刻蚀)，P型电极(镀膜、退火、刻蚀)，划片，芯片分检、分级等。由于传统LED芯片生产工艺已经发展得相当成熟，这里仅举一例说明其大致工艺流程，本领域技术人员熟知，具体生产时工艺过程可能有一些细节的变化。
本发明实施例的LED芯片制作方法，在LED芯片制作过程中，在LED芯片衬底的上下表面各制作一个发光单元。实施例中在同一衬底上下表面各自制作一个发光单元，可以按上述传统LED芯片工艺先后制作上下面发光单元，实现起来较为简单。当然，本领域技术人员也可以理解，具体实施时可以在上述传统LED芯片工艺基础上按需进行工艺流程上的变化，以制作符合需求的LED芯片。即，本发明实施例的LED芯片，LED芯片衬底的上下表面各有一个发光单元。
在具体实例中，在LED芯片衬底的上下表面各制作一个发光单元，可以包括：在LED芯片衬底的上下表面各制作一个尺寸大小一致的发光单元。实施时在同一衬底上下面各自制作一个相同的发光单元，在保持上下表面发光单元尺寸大小一致的情况下，只需重复一遍生产流程，不需额外调整产线配置，适合大规模生产。即在实例中，本发明实施例的LED芯片，LED芯片衬底的上下表面发光单元尺寸大小一致。
具体实施时，在LED芯片衬底的上表面或下表面制作发光单元，可以包括在衬底上形成N型缓冲层、N型层、有源区量子阱、P型层、透明导电层、正电极和负电极。即在实例中，本发明实施例的LED芯片，LED芯片衬底的上表面或下表面发光单元包括在衬底上形成的N型缓冲层、N型层、有源区量子阱、P型层、透明导电层、正电极和负电极。
图2为本发明实施例中LED芯片结构示意图，如图2所示，本发明实施例中LED芯片，在衬底21上表面设有N型缓冲层22、N型层23、有源区量子阱25、P型层26、透明导电层27、正电极28和负电极24；在衬底21下表面设有N型缓冲层29、N型层30、有源区量子阱31、P型层32、透明导电层33、正电极34和负电极35。
在具体的实例中，本发明实施例的LED芯片制作方法还可以包括：将LED芯片衬底的上下表面两个发光单元的正电极相互连接，将LED芯片衬底的上下表面两个发光单元的负电极相互连接，形成表面贴片形式，并以倒装焊接形式贴于基板上。这样，可以使本发明实施例的LED芯片封装工艺简单。
在具体的实例中，可以用金线或铜线将LED芯片衬底的上下表面两个发光单元的正电极相互连接，和/或，用金线或铜线将LED芯片衬底的上下表面两个发光单元的负电极相互连接，以实现良好的导电性。
即，本发明实施例的LED芯片封装形式可以为：LED芯片衬底的上下表面两个发光单元的正电极相互连接，LED芯片衬底的上下表面两个发光单元的负电极相互连接，形成表面贴片形式，并以倒装焊接形式贴于基板上。在一个实例中，LED芯片衬底的上下表面两个发光单元的正电极用金线或铜线相互连接；和/或，LED芯片衬底的上下表面两个发光单元的负电极用金线或铜线相互连接。
图3为本发明实施例中LED芯片封装形式示意图，如图3所示，LED芯片衬底的上表面发光单元的正电极28与LED芯片衬底的下表面发光单元的正电极34相互连接，LED芯片衬底的上表面发光单元的负电极24与LED芯片衬底的下表面发光单元的负电极35相互连接，分别形成表面贴片形式的正极36和负极37，并以倒装焊接形式贴于基板38上。图3中圆圈代表连接两个正电极或两个负电极所用的金线或铜线等连接线结构。
综上所述，本发明实施例的LED芯片制作方法，通过LED芯片衬底上下表面均制作发光单元的结构设计，相对于传统LED芯片，所制作的LED芯片在同样大小的芯片面积之下可以实现双倍的量子阱数量，同时不引起可靠性问题。本发明实施例的LED芯片光效高，在相同面积的情况下比传统芯片更亮，寿命更长，可靠性好，并且工艺简单，成本低，具有较大的市场价值。
本发明实施例的LED芯片也可以设计成表面贴片的形式，使封装工艺简单。本发明实施例可以在目前已经发展的非常成熟的LED衬底单面设计有源区的基础上，再在另一面多设计有源区，工艺和条件均可以与传统LED芯片一样，实现起来没有困难。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种LED芯片制作方法，其特征在于，在LED芯片制作过程中，在LED芯片衬底的上下表面各制作一个发光单元。
2.如权利要求1所述的LED芯片制作方法，其特征在于，所述在LED芯片衬底的上下表面各制作一个发光单元，包括：在LED芯片衬底的上下表面各制作一个尺寸大小一致的发光单元。
3.如权利要求1所述的LED芯片制作方法，其特征在于，在LED芯片衬底的上表面或下表面制作发光单元，包括在衬底上形成N型缓冲层、N型层、有源区量子阱、P型层、透明导电层、正电极和负电极。
4.如权利要求1所述的LED芯片制作方法，其特征在于，还包括：
将LED芯片衬底的上下表面两个发光单元的正电极相互连接，将LED芯片衬底的上下表面两个发光单元的负电极相互连接，形成表面贴片形式，并以倒装焊接形式贴于基板上。
5.如权利要求4所述的LED芯片制作方法，其特征在于，所述将LED芯片衬底的上下表面两个发光单元的正电极相互连接，包括用金线或铜线将LED芯片衬底的上下表面两个发光单元的正电极相互连接；
和/或，所述将LED芯片衬底的上下表面两个发光单元的负电极相互连接，包括用金线或铜线将LED芯片衬底的上下表面两个发光单元的负电极相互连接。
6.一种LED芯片，其特征在于，所述LED芯片衬底的上下表面各有一个发光单元。
7.如权利要求6所述的LED芯片，其特征在于，所述LED芯片衬底的上下表面发光单元尺寸大小一致。
8.如权利要求6所述的LED芯片，其特征在于，所述LED芯片衬底的上表面或下表面发光单元包括在衬底上形成的N型缓冲层、N型层、有源区量子阱、P型层、透明导电层、正电极和负电极。
9.如权利要求6所述的LED芯片，其特征在于，所述LED芯片衬底的上下表面两个发光单元的正电极相互连接，所述LED芯片衬底的上下表面两个发光单元的负电极相互连接，形成表面贴片形式，并以倒装焊接形式贴于基板上。
10.如权利要求9所述的LED芯片，其特征在于，所述LED芯片衬底的上下表面两个发光单元的正电极用金线或铜线相互连接；和/或，所述LED芯片衬底的上下表面两个发光单元的负电极用金线或铜线相互连接。
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