CN106531859B - 免封装高亮度led芯片结构及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种免封装高亮度LED芯片结构及其制作方法，包括：GaN基LED结构及透明衬底；GaN基LED结构包括反射镜、N型GaN层、发光层、P型GaN层、透明电极、P电极、N电极及P电极引出电极；反射镜、N型GaN层、发光层、P型GaN层及透明电极由下至上依次叠置；GaN基LED结构远离反射镜的一面为P面；P电极贯穿透明电极且与P型GaN层接触连接；N电极位于N型GaN层表面或位于反射镜表面；P电极引出电极一端与P电极相连接，另一端贯穿P型GaN层、发光层、N型GaN层及反射镜并延伸至反射镜的表面；透明衬底键合于GaN基LED结构的P面。本发明的LED芯片结构具有漏电率低、实现免封装及出光效率高等优点。

Description

免封装高亮度LED芯片结构及其制作方法

技术领域

本发明属于半导体技术领域，特别是涉及一种免封装高亮度LED芯片结构及其制作方法。

背景技术

现有的LED芯片结构中主要包括：倒装芯片结构、垂直芯片结构及正装芯片结构；在上述三种芯片结构中，倒装芯片结构是最常用的主流芯片结构。现有的倒装芯片结构是从背面出光，出光效率较低；且没有剥离生长衬底，外延层中存在较大的生长应力，使得倒装芯片结构具有较大的漏电率；同时，现有的倒装芯片结构制作完成之后还需要使用树脂或别的材料进行封装，从而增加了工艺步骤，增加了生产成本。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种免封装高亮度LED芯片结构及其制作方法，用于解决现有技术中的的倒装芯片结构由于采用背面出光而存在的出光效率较低的问题；由于没有剥离生长衬底而存在的外延层中存在较大生长应力，使得倒装芯片结构具有较大的漏电率的问题；以及需要额外的封装工艺而导致的工艺步骤增加，生产成本提升的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种免封装高亮度LED芯片结构，所述免封装高亮度LED芯片结构包括：GaN基LED结构及透明衬底；

所述GaN基LED结构包括反射镜、N型GaN层、发光层、P型GaN层、透明电极、P电极、N电极及P电极引出电极；

所述反射镜、所述N型GaN层、所述发光层、所述P型GaN层及所述透明电极由下至上依次叠置；所述GaN基LED结构远离所述反射镜的一面为P面；

所述P电极贯穿所述透明电极且与所述P型GaN层接触连接；

所述N电极位于所述N型GaN层表面或位于所述反射镜表面；

所述P电极引出电极一端与所述P电极相连接，另一端贯穿所述P型GaN层、所述发光层、所述N型GaN层及所述反射镜并延伸至所述反射镜的表面，以将所述P电极自所述反射镜一侧引出；

所述透明衬底键合于所述GaN基LED结构的P面。

作为本发明的免封装高亮度LED芯片结构的一种优选方案，所述GaN基LED结构还包括第一绝缘层，所述第一绝缘层位于所述P型GaN层、所述发光层、所述N型GaN层及所述反射镜与所述P电极引出电极之间。

作为本发明的免封装高亮度LED芯片结构的一种优选方案，所述N电极位于所述N型GaN层表面时，位于所述N型GaN层远离所述反射镜的一侧；所述GaN基LED结构还包括N电极引出电极，所述N电极引出电极一端与所述N电极相连接，另一端贯穿所述N型GaN层及所述反射镜并延伸至所述反射镜的表面，以将所述N电极自所述反射镜一侧引出。

作为本发明的免封装高亮度LED芯片结构的一种优选方案，所述N电极位于所述反射镜表面时，位于所述反射镜远离所述N型GaN层的一侧。

作为本发明的免封装高亮度LED芯片结构的一种优选方案，所述透明衬底经由粘合层与所述GaN基LED结构的P面键合。

作为本发明的免封装高亮度LED芯片结构的一种优选方案，所述N型GaN层、所述发光层、所述P型GaN层、所述透明电极、所述粘合层及所述透明衬底组成的堆叠键合结构的侧面为倾斜面，所述反射镜还覆盖于所述堆叠键合结构倾斜面的表面。

作为本发明的免封装高亮度LED芯片结构的一种优选方案，所述免封装高亮度LED芯片结构还包括第二绝缘层，所述第二绝缘层位于所述堆叠键合结构倾斜面与所述反射镜之间。

本发明还提供一种免封装高亮度LED芯片结构的制作方法，所述制作方法包括如下步骤：

1)提供生长衬底；

2)在所述生长衬底表面依次生长N型GaN层、发光层及P型GaN层；

3)去除部分所述P型GaN层及部分所述发光层，以裸露出所述N型GaN层；在裸露的所述N型GaN层表面形成N电极，并在所述P型GaN层表面形成P电极及透明电极，所述P电极上下贯穿所述透明电极；

4)提供透明衬底，将所述透明衬底与步骤3)得到的结构进行键合，步骤3)得到的结构中与所述生长衬底相对的一面为键合面；

5)去除所述生长衬底；

6)在所述N型GaN层远离所述发光层的一侧形成反射镜；在对应于所述P电极的位置形成贯穿所述反射镜、所述N型GaN层、所述发光层及所述P型GaN层的第一刻蚀孔；并在对应于所述N电极的位置形成贯穿所述反射镜及所述N型GaN层的第二刻蚀孔；

7)在所述第一刻蚀孔内及所述第一刻蚀孔外围的所述反射镜的表面形成P电极引出电极，并在所述第二刻蚀孔内及所述第二刻蚀孔外围的所述反射镜的表面形成N电极引出电极。

作为本发明的免封装高亮度LED芯片结构的制作方法的一种优选方案，步骤5)与步骤6)之间还包括将步骤5)得到的结构的侧面刻蚀为倾斜面，以及在所述倾斜面表面形成第二绝缘层的步骤；此时，步骤6)中，在所述N型GaN层远离所述发光层的一侧形成反射镜的同时在所述第二绝缘层的表面形成所述反射镜。

作为本发明的免封装高亮度LED芯片结构的制作方法的一种优选方案，步骤6)与步骤7)之间还包括在所述第一刻蚀孔内及所述第一刻蚀孔外围的所述反射镜的表面形成第一绝缘层的步骤，所述第一绝缘层适于将所述P电极引出电极与所述P型GaN层、所述发光层、所述N型GaN层及所述反射镜绝缘隔离。

本发明还提供一种免封装高亮度LED芯片结构的制作方法，所述制作方法包括如下步骤：

1)提供生长衬底；

2)在所述生长衬底表面依次生长N型GaN层、发光层及P型GaN层；

3)在所述P型GaN层表面形成P电极及透明电极，所述P电极上下贯穿所述透明电极；

4)提供透明衬底，将所述透明衬底与步骤3)得到的结构进行键合，步骤3)得到的结构中与所述生长衬底相对的一面为键合面；

5)去除所述生长衬底；

6)在所述N型GaN层远离所述发光层的一侧形成反射镜；并在对应于所述P电极的位置形成贯穿所述反射镜、所述N型GaN层、所述发光层及所述P型GaN层的第一刻蚀孔；

7)在所述第一刻蚀孔内及所述第一刻蚀孔外围的所述反射镜的表面形成P电极引出电极，并在所述反射镜远离所述N型GaN层的表面形成N电极。

作为本发明的免封装高亮度LED芯片结构的制作方法的一种优选方案，步骤5)与步骤6)之间还包括将步骤5)得到的结构的侧面刻蚀为倾斜面，以及在所述倾斜面表面形成第二绝缘层的步骤；此时，步骤6)中，在所述N型GaN层远离所述发光层的一侧形成反射镜的同时在所述第二绝缘层的表面形成所述反射镜。

作为本发明的免封装高亮度LED芯片结构的制作方法的一种优选方案，步骤6)与步骤7)之间还包括在所述第一刻蚀孔内及所述第一刻蚀孔外围的所述反射镜的表面形成第一绝缘层的步骤，所述第一绝缘层适于将所述P电极引出电极与所述P型GaN层、所述发光层、所述N型GaN层及所述反射镜绝缘隔离。

如上所述，本发明的免封装高亮度LED芯片结构及其制作方法，具有以下有益效果：本发明的免封装高亮度LED芯片结构由于剥离掉了生长衬底，释放了各外延层中的生长应力，大大降低了芯片结构的漏电率；GaN基LED结构键合于透明衬底上，节省了后续的封装过程，降低了生产成本；同时，透明衬底透过率很好，光线从P面出光，大大提高了出光效率；能够像倒装芯片一样通大电流。本发明的制作方法能够制作出高品质高效率的LED芯片结构，且制作工艺简单。

附图说明

图1显示为本发明实施例一中提供的免封装高亮度LED芯片结构的结构示意图。

图2显示为本发明实施例二中提供的免封装高亮度LED芯片结构的结构示意图。

图3显示为本发明实施例三中提供的免封装高亮度LED芯片结构的制作方法的流程图。

图4至图12显示为本发明实施例三中提供的免封装高亮度LED芯片结构的制作方法各步骤中的结构示意图。

图13显示为本发明实施例四中提供的免封装高亮度LED芯片结构的制作方法的流程图。

图14至图22显示为本发明实施例四中提供的免封装高亮度LED芯片结构的制作方法各步骤中的结构示意图。

元件标号说明

10 反射镜

11 N型GaN层

12 发光层

13 P型GaN层

14 透明电极

15 P电极

16 N电极

17 P电极引出电极

18 N电极引出电极

19 第一绝缘层

20 第一刻蚀孔

21 第二刻蚀孔

22 第二绝缘层

3 透明衬底

4 粘合层

5 生长衬底

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图22。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。

实施例一

请参阅图1，本发明提供一种免封装高亮度LED芯片结构，本发明提供一种免封装高亮度LED芯片结构，所述免封装高亮度LED芯片结构包括：GaN基LED结构及透明衬底3；所述GaN基LED结构包括反射镜10、N型GaN层11、发光层12、P型GaN层13、透明电极14、P电极15、N电极16及P电极引出电极17；所述反射镜10、所述N型GaN层11、所述发光层12、所述P型GaN层13及所述透明电极14由下至上依次叠置；所述GaN基LED结构远离所述反射镜10的一面为P面；所述P电极15贯穿所述透明电极14且与所述P型GaN层13接触连接，即所述P电极的一端面位于所述P型GaN层13表面，另一端贯穿所述透明电极14延伸至所述透明电极14的上方；所述N电极16位于所述N型GaN层11表面，且位于所述N型GaN层11远离所述反射镜10的一侧；所述P电极引出电极17一端与所述P电极15相连接，另一端贯穿所述P型GaN层13、所述发光层12、所述N型GaN层11及所述反射镜10并延伸至所述反射镜10的表面，以将所述P电极15自所述反射镜10一侧引出；所述透明衬底3键合于所述GaN基LED结构的P面。本发明的免封装高亮度LED芯片结构由于剥离掉了生长衬底，可以释放各外延层中的生长应力，大大降低了芯片结构的漏电率；GaN基LED结构与所述透明衬底3键合，节省了后续的封装过程，降低了生产成本；同时，由于所述透明衬底3透过率很好，光线从所述GaN基LED结构的P面出光，大大提高了出光效率；本发明的免封装高亮度LED芯片结构能够像倒装芯片一样通大电流。

作为示例，所述GaN基LED结构还包括第一绝缘层19，所述第一绝缘层19位于所述P型GaN层13、所述发光层12、所述N型GaN层11及所述反射镜10与所述P电极引出电极17之间，以将所述P电极引出电极17与所述P型GaN层13、所述发光层12、所述N型GaN层11及所述反射镜10电隔离。

作为示例，所述GaN基LED结构还包括N电极引出电极18，所述N电极引出电极18一端与所述N电极16相连接，另一端贯穿所述N型GaN层16及所述反射镜10并延伸至所述反射镜10的表面，以将所述N电极16自所述反射镜10一侧引出。

作为示例，所述透明衬底3可以经由但不仅限于粘合层4与所述GaN基LED结构的P面键合，即所述透明衬底3位于所述P型GaN层13、所述透明电极14、所述P电极、所述N电极及裸露的所述N型GaN层11之间。

作为示例，所述透明衬底3可以为但不仅限于玻璃衬底。

作为示例，所述N型GaN层11、所述发光层12、所述P型GaN层13、所述透明电极14、所述粘合层4及所述透明衬底3组成的堆叠键合结构的侧面为倾斜面，所述反射镜10还覆盖于所述堆叠键合结构倾斜面的表面，如图1所示。将所述N型GaN层11、所述发光层12、所述P型GaN层13、所述透明电极14、所述粘合层4及所述透明衬底3组成的堆叠键合结构的侧面设置为倾斜面，并在所述倾斜面表面设置所述反射镜10，可以提高所述免封装高亮度LED芯片结构的出光效率。

作为示例，所述免封装高亮度LED芯片结构还包括第二绝缘层22，所述第二绝缘层22位于所述堆叠键合结构倾斜面与所述反射镜10之间。

实施例二

请参阅图2，本实施例还提供一种免封装高亮度LED芯片结构，所述免封装高亮度LED芯片结构包括：GaN基LED结构及透明衬底3；所述GaN基LED结构包括反射镜10、N型GaN层11、发光层12、P型GaN层13、透明电极14、P电极15、N电极16及P电极引出电极17；所述反射镜10、所述N型GaN层11、所述发光层12、所述P型GaN层13及所述透明电极14由下至上依次叠置；所述GaN基LED结构远离所述反射镜的一面为P面；所述P电极15贯穿所述透明电极14且与所述P型GaN层13接触连接，即所述P电极的一端面位于所述P型GaN层13表面，另一端贯穿所述透明电极14延伸至所述透明电极14的上方；所述N电极16位于所述反射镜10表面，且位于所述反射镜10远离所述N型GaN层11的一侧；所述P电极引出电极17一端与所述P电极15相连接，另一端贯穿所述P型GaN层13、所述发光层12、所述N型GaN层11及所述反射镜10并延伸至所述反射镜10的表面，以将所述P电极15自所述反射镜10一侧引出；所述透明衬底3键合于所述GaN基LED结构的P面。本发明的免封装高亮度LED芯片结构由于剥离掉了生长衬底，可以释放各外延层中的生长应力，大大降低了芯片结构的漏电率；GaN基LED结构与所述透明衬底3键合，节省了后续的封装过程，降低了生产成本；同时，由于所述透明衬底3透过率很好，光线从所述GaN基LED结构的P面出光，大大提高了出光效率；本发明的免封装高亮度LED芯片结构能够像倒装芯片一样通大电流。

作为示例，所述GaN基LED结构还包括第一绝缘层19，所述第一绝缘层19位于所述P型GaN层13、所述发光层12、所述N型GaN层11及所述反射镜10与所述P电极引出电极17之间，以将所述P电极引出电极17与所述P型GaN层13、所述发光层12、所述N型GaN层11及所述反射镜10电隔离。

作为示例，所述透明衬底3可以经由但不仅限于粘合层4与所述GaN基LED结构的P面键合，即所述透明衬底3位于所述P型GaN层13、所述透明电极14、所述P电极、所述N电极及裸露的所述N型GaN层11之间。

作为示例，所述透明衬底3可以为但不仅限于玻璃衬底。

作为示例，所述N型GaN层11、所述发光层12、所述P型GaN层13、所述透明电极14、所述粘合层4及所述透明衬底3组成的堆叠键合结构的侧面为倾斜面，所述反射镜10还覆盖于所述堆叠键合结构倾斜面的表面，如图2所示。将所述N型GaN层11、所述发光层12、所述P型GaN层13、所述透明电极14、所述粘合层4及所述透明衬底3组成的堆叠键合结构的侧面设置为倾斜面，并在所述倾斜面表面设置所述反射镜10，可以提高所述免封装高亮度LED芯片结构的出光效率。

作为示例，所述免封装高亮度LED芯片结构还包括第二绝缘层22，所述第二绝缘层22位于所述堆叠键合结构倾斜面与所述反射镜10之间。

实施例三

请参阅图3，本发明还提供一种免封装高亮度LED芯片结构的制作方法，所述制作方法适于制备实施例一中的免封装高亮度LED芯片结构，所述制作方法包括如下步骤：

1)提供生长衬底；

2)在所述生长衬底表面依次生长N型GaN层、发光层及P型GaN层；

3)去除部分所述P型GaN层及部分所述发光层，以裸露出所述N型GaN层；在裸露的所述N型GaN层表面形成N电极，并在所述P型GaN层表面形成P电极及透明电极，所述P电极上下贯穿所述透明电极；

4)提供透明衬底，将所述透明衬底与步骤3)得到的结构进行键合，步骤3)得到的结构中与所述生长衬底相对的一面为键合面；

5)去除所述生长衬底；

6)在所述N型GaN层远离所述发光层的一侧形成反射镜；在对应于所述P电极的位置形成贯穿所述反射镜、所述N型GaN层、所述发光层及所述P型GaN层的第一刻蚀孔；并在对应于所述N电极的位置形成贯穿所述反射镜及所述N型GaN层的第二刻蚀孔；

7)在所述第一刻蚀孔内及所述第一刻蚀孔外围的所述反射镜的表面形成P电极引出电极，并在所述第二刻蚀孔内及所述第二刻蚀孔外围的所述反射镜的表面形成N电极引出电极。

在步骤1)中，请参阅图3中的S1步骤及图4，提供生长衬底5。

作为示例，所述生长衬底5的材料可以为Al₂O₃、SiC、Si、ZnO或GaN。

在步骤2)中，请参阅图3中的S2步骤及图5，在所述生长衬底5表面依次生长N型GaN层11、发光层12及P型GaN层13。

作为示例，通过外延工艺在所述生长衬底5表面依次生长所述N型GaN层11、所述发光层12及所述P型GaN层13。具体的外延方法为本领域人员所熟知，此处不再累述。

在步骤3)中，请参阅图3中的S3步骤及图6，去除部分所述P型GaN层13及部分所述发光层12，以裸露出所述N型GaN层11；在裸露的所述N型GaN层11表面形成N电极16，并在所述P型GaN层13表面形成P电极15及透明电极14，所述P电极15上下贯穿所述透明电极14。

在一示例中，首先，通过光刻刻蚀工艺去除部分所述P型GaN层13及部分所述发光层12，以裸露出所述N型GaN层11；其次，在裸露的所述N型GaN层11表面形成所述N电极16，并同时在所述P型GaN层13表面形成所述P电极15；最后，在所述P型GaN层13表面形成所述透明电极14。

在另一示例中，首先，通过光刻刻蚀工艺去除部分所述P型GaN层13及部分所述发光层12，以裸露出所述N型GaN层11；其次，在所述P型GaN层13表面形成所述透明电极14，并在所述透明电极14对应于后续要形成所述P电极的位置形成贯穿所述透明电极14的通孔；最后，在裸露的所述N型GaN层11表面形成所述N电极16，并同时在所述通孔内的所述P型GaN层13表面形成所述P电极15。

在又一示例中，首先，在所述P型GaN层13表面形成所述透明电极14，并在所述透明电极14对应于后续要形成所述P电极的位置形成贯穿所述透明电极14的通孔；其次，通过光刻刻蚀工艺去除部分所述透明电极14、部分所述P型GaN层13及部分所述发光层12，以裸露出所述N型GaN层11；最后，在裸露的所述N型GaN层11表面形成所述N电极16，并同时在所述通孔内的所述P型GaN层13表面形成所述P电极15。

在步骤4)中，请参阅图3中的S4步骤及图7，提供透明衬底3，将所述透明衬底3与步骤3)得到的结构进行键合，步骤3)得到的结构中与所述生长衬底3相对的一面为键合面。

作为示例，所述透明衬底3可以为但不仅限于玻璃衬底。

作为示例，所述透明衬底3可以经由但不仅限于粘合层4与步骤3)得到的结构进行键合。

在步骤5)中，请参阅图3中的S5步骤及图8，去除所述生长衬底5。

作为示例，可以采用激光玻璃工艺或化学剥离工艺去除所述生长衬底5。

作为示例，如图9所示，步骤5)之后还包括将步骤5)得到的结构的侧面刻蚀为倾斜面，以及在所述倾斜面表面形成第二绝缘层22的步骤。作为示例，可以采用刻蚀工艺刻蚀所述步骤5)得到的结构，以得到所述倾斜面。刻蚀后得到的结构为倒梯形结构。

在步骤6)中，请参阅图3中的S6步骤及图10，在所述N型GaN层11远离所述发光层12的一侧及所述第二绝缘层22表面形成反射镜10；在对应于所述P电极15的位置形成贯穿所述反射镜10、所述N型GaN层11、所述发光层12及所述P型GaN层13的第一刻蚀孔20；并在对应于所述N电极16的位置形成贯穿所述反射镜10及所述N型GaN层11的第二刻蚀孔21。

在一示例中，首先，通过蒸镀工艺在所述N型GaN层11远离所述发光层12的一侧形成反射镜10；其次，通过刻蚀工艺在对应于所述P电极15的位置形成贯穿所述反射镜10、所述N型GaN层11、所述发光层12及所述P型GaN层13的第一刻蚀孔20，并同时在对应于所述N电极16的位置形成贯穿所述反射镜10及所述N型GaN层11的第二刻蚀孔21。

在另一示例中，首先，通过刻蚀工艺在对应于所述P电极15的位置形成贯穿所述N型GaN层11、所述发光层12及所述P型GaN层13的第一刻蚀孔20，并同时在对应于所述N电极16的位置形成贯穿所述N型GaN层11的第二刻蚀孔21；其次，通过蒸镀工艺在所述N型GaN层11远离所述发光层12的一侧形成反射镜10。

作为示例，如图11所示，步骤6)之后还包括在所述第一刻蚀孔20内及所述第一刻蚀孔20外围的所述反射镜10的表面形成第一绝缘层19的步骤，所述第一绝缘层19适于将所述P电极引出电极17与所述P型GaN层13、所述发光层12、所述N型GaN层11及所述反射镜10绝缘隔离。

作为示例，所述第一绝缘层19的材料可以为SiO₂、Si₃N₄或SiON_x。

在步骤7)中，请参阅图3中的S7步骤及图12，在所述第一绝缘层19的表面形成所述P电极引出电极17，并在所述第二刻蚀孔21内及所述第二刻蚀孔21外围的所述反射镜10的表面形成N电极引出电极18。

作为示例，通过蒸镀工艺形成所述P电极引出电极17及所述N电极引出电极18，所述P电极引出电极17填满所述第一绝缘层19内侧的所述第一刻蚀孔20，并在所述反射镜10表面形成焊盘，所述N电极引出电极18填满所述第二刻蚀孔21，并在所述反射镜10表面形成焊盘。

本实施例中的制作方法能够制作出如实施例一中所述的高品质高效率的免封装高亮度LED芯片结构，且制作工艺简单。

实施例四

请参阅图13，本发明还提供一种免封装高亮度LED芯片结构的制作方法，所述制作方法适于制作实施例二中所述的免封装高亮度LED芯片结构，所述制作方法包括如下步骤：

1)提供生长衬底；

2)在所述生长衬底表面依次生长N型GaN层、发光层及P型GaN层；

3)在所述P型GaN层表面形成P电极及透明电极，所述P电极上下贯穿所述透明电极；

4)提供透明衬底，将所述透明衬底与步骤3)得到的结构进行键合，步骤3)得到的结构中与所述生长衬底相对的一面为键合面；

5)去除所述生长衬底；

6)在所述N型GaN层远离所述发光层的一侧形成反射镜；并在对应于所述P电极的位置形成贯穿所述反射镜、所述N型GaN层、所述发光层及所述P型GaN层的第一刻蚀孔；

7)在所述第一刻蚀孔内及所述第一刻蚀孔外围的所述反射镜的表面形成P电极引出电极，并在所述反射镜远离所述N型GaN层的表面形成N电极。

在步骤1)中，请参阅图12中的S1步骤及图14，提供生长衬底5。

作为示例，所述生长衬底5的材料可以为Al₂O₃、SiC、Si、ZnO或GaN。

在步骤2)中，请参阅图12中的S2步骤及图15，在所述生长衬底5表面依次生长N型GaN层11、发光层12及P型GaN层13。

作为示例，通过外延工艺在所述生长衬底5表面依次生长所述N型GaN层11、所述发光层12及所述P型GaN层13。具体的外延方法为本领域人员所熟知，此处不再累述。

在步骤3)中，请参阅图12中的S3步骤及图16，在所述P型GaN层13表面形成P电极15及透明电极14，所述P电极15上下贯穿所述透明电极14。

在一示例中，首先，在所述P型GaN层13表面形成所述P电极15；然后，再在所述P型GaN层13表面形成所述透明电极14。

在另一示例中，首先，在所述P型GaN层13表面形成所述透明电极14；然后，在对应于后续要形成所述P电极15的位置形成通孔，所述通孔暴露出所述P型GaN层13；最后，在所述通孔内形成所述P电极15。

在步骤4)中，请参阅图12中的S4步骤及图17，提供透明衬底3，将所述透明衬底3与步骤3)得到的结构进行键合，步骤3)得到的结构中与所述生长衬底3相对的一面为键合面。

作为示例，所述透明衬底3可以为但不仅限于玻璃衬底。

作为示例，所述透明衬底3可以经由但不仅限于粘合层4与步骤3)得到的结构进行键合。

在步骤5)中，请参阅图12中的S5步骤及图18，去除所述生长衬底5。

作为示例，可以采用激光玻璃工艺或化学剥离工艺去除所述生长衬底5。

作为示例，如图19所示，步骤5)之后还包括将步骤5)得到的结构的侧面刻蚀为倾斜面，以及在所述倾斜面表面形成第二绝缘层22的步骤。作为示例，可以采用刻蚀工艺刻蚀所述步骤5)得到的结构，以得到所述倾斜面。刻蚀后得到的结构为倒梯形结构。

在步骤6)中，请参阅图12中的S6步骤及图20，在所述N型GaN层11远离所述发光层12的一侧及所述第二绝缘层22表面形成反射镜10；并在对应于所述P电极15的位置形成贯穿所述反射镜10、所述N型GaN层11、所述发光层12及所述P型GaN层13的第一刻蚀孔20。

在一示例中，首先，通过蒸镀工艺在所述N型GaN层11远离所述发光层12的一侧形成反射镜10；其次，通过刻蚀工艺在对应于所述P电极15的位置形成贯穿所述反射镜10、所述N型GaN层11、所述发光层12及所述P型GaN层13的第一刻蚀孔20。

在另一示例中，首先，通过刻蚀工艺在对应于所述P电极15的位置形成贯穿所述N型GaN层11、所述发光层12及所述P型GaN层13的第一刻蚀孔20；其次，通过蒸镀工艺在所述N型GaN层11远离所述发光层12的一侧形成反射镜10。

作为示例，如图21所示，步骤6)之后还包括在所述第一刻蚀孔20内及所述第一刻蚀孔20外围的所述反射镜10的表面形成第一绝缘层19的步骤，所述第一绝缘层19适于将所述P电极引出电极17与所述P型GaN层13、所述发光层12、所述N型GaN层11及所述反射镜10绝缘隔离。

作为示例，所述第一绝缘层19的材料可以为SiO₂、Si₃N₄或SiON_x。

在步骤7)中，请参阅图12中的S7步骤及图22，在所述第一刻蚀孔20内及所述第一刻蚀孔20外围的所述反射镜10的表面形成P电极引出电极17，并在所述反射镜10远离所述N型GaN层11的表面形成N电极16。

作为示例，通过蒸镀工艺形成所述P电极引出电极17，所述P电极引出电极17填满所述第一绝缘层19内侧的所述第一刻蚀孔20，并在所述反射镜10表面形成焊盘。

本实施例中的制作方法能够制作出如实施例二中所述的高品质高效率的免封装高亮度LED芯片结构，且制作工艺简单。

综上所述，本发明提供一种免封装高亮度LED芯片结构及其制作方法，所述免封装高亮度LED芯片结构包括：GaN基LED结构及透明衬底；所述GaN基LED结构包括反射镜、N型GaN层、发光层、P型GaN层、透明电极、P电极、N电极及P电极引出电极；所述反射镜、所述N型GaN层、所述发光层、所述P型GaN层及所述透明电极由下至上依次叠置；所述GaN基LED结构远离所述反射镜的一面为P面；所述P电极贯穿所述透明电极且与所述P型GaN层接触连接；所述N电极位于所述N型GaN层表面或位于所述反射镜表面；所述P电极引出电极一端与所述P电极相连接，另一端贯穿所述P型GaN层、所述发光层、所述N型GaN层及所述反射镜并延伸至所述反射镜的表面，以将所述P电极自所述反射镜一侧引出；所述透明衬底键合于所述GaN基LED结构的P面。本发明的免封装高亮度LED芯片结构由于剥离掉了生长衬底，释放了各外延层中的生长应力，大大降低了芯片结构的漏电率；GaN基LED结构键合于透明衬底上，节省了后续的封装过程，降低了生产成本；同时，透明衬底透过率很好，光线从P面出光，大大提高了出光效率；能够像倒装芯片一样通大电流。本发明的制作方法能够制作出高品质高效率的LED芯片结构，且制作工艺简单。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (13)

1.一种免封装高亮度LED芯片结构，其特征在于，所述免封装高亮度LED芯片结构包括：GaN基LED结构及透明衬底；

所述GaN基LED结构包括反射镜、N型GaN层、发光层、P型GaN层、透明电极、P电极、N电极及P电极引出电极；

所述反射镜、所述N型GaN层、所述发光层、所述P型GaN层及所述透明电极由下至上依次叠置；所述GaN基LED结构远离所述反射镜的一面为P面；

所述P电极贯穿所述透明电极且与所述P型GaN层接触连接；

所述N电极位于所述N型GaN层表面或位于所述反射镜表面；

所述P电极引出电极一端与所述P电极相连接，另一端贯穿所述P型GaN层、所述发光层、所述N型GaN层及所述反射镜并延伸至所述反射镜的表面，以将所述P电极自所述反射镜一侧引出；

所述透明衬底键合于所述GaN基LED结构的P面。

2.根据权利要求1所述的免封装高亮度LED芯片结构，其特征在于：所述GaN基LED结构还包括第一绝缘层，所述第一绝缘层位于所述P型GaN层、所述发光层、所述N型GaN层及所述反射镜与所述P电极引出电极之间。

3.根据权利要求1所述的免封装高亮度LED芯片结构，其特征在于：所述N电极位于所述N型GaN层表面时，位于所述N型GaN层远离所述反射镜的一侧；所述GaN基LED结构还包括N电极引出电极，所述N电极引出电极一端与所述N电极相连接，另一端贯穿所述N型GaN层及所述反射镜并延伸至所述反射镜的表面，以将所述N电极自所述反射镜一侧引出。

4.根据权利要求1所述的免封装高亮度LED芯片结构，其特征在于：所述N电极位于所述反射镜表面时，位于所述反射镜远离所述N型GaN层的一侧。

5.根据权利要求1所述的免封装高亮度LED芯片结构，其特征在于：所述透明衬底经由粘合层与所述GaN基LED结构的P面键合。

6.根据权利要求5所述的免封装高亮度LED芯片结构，其特征在于：所述N型GaN层、所述发光层、所述P型GaN层、所述透明电极、所述粘合层及所述透明衬底组成的堆叠键合结构的侧面为倾斜面，所述堆叠键合结构为倒梯形结构，所述反射镜还覆盖于所述堆叠键合结构倾斜面的表面。

7.根据权利要求6所述的免封装高亮度LED芯片结构，其特征在于：所述免封装高亮度LED芯片结构还包括第二绝缘层，所述第二绝缘层位于所述堆叠键合结构倾斜面与所述反射镜之间。

8.一种免封装高亮度LED芯片结构的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括如下步骤：

1)提供生长衬底；

2)在所述生长衬底表面依次生长N型GaN层、发光层及P型GaN层；

3)去除部分所述P型GaN层及部分所述发光层，以裸露出所述N型GaN层；在裸露的所述N型GaN层表面形成N电极，并在所述P型GaN层表面形成P电极及透明电极，所述P电极上下贯穿所述透明电极；

4)提供透明衬底，将所述透明衬底与步骤3)得到的结构进行键合，步骤3)得到的结构中与所述生长衬底相对的一面为键合面；

5)去除所述生长衬底；

6)在所述N型GaN层远离所述发光层的一侧形成反射镜；在对应于所述P电极的位置形成贯穿所述反射镜、所述N型GaN层、所述发光层及所述P型GaN层的第一刻蚀孔；并在对应于所述N电极的位置形成贯穿所述反射镜及所述N型GaN层的第二刻蚀孔；

7)在所述第一刻蚀孔内及所述第一刻蚀孔外围的所述反射镜的表面形成P电极引出电极，并在所述第二刻蚀孔内及所述第二刻蚀孔外围的所述反射镜的表面形成N电极引出电极。

9.根据权利要求8所述的免封装高亮度LED芯片结构的制作方法，其特征在于：步骤5)与步骤6)之间还包括将步骤5)得到的结构的侧面刻蚀为倾斜面，以及在所述倾斜面表面形成第二绝缘层的步骤；刻蚀后得到的结构为倒梯形结构；此时，步骤6)中，在所述N型GaN层远离所述发光层的一侧形成反射镜的同时在所述第二绝缘层的表面形成所述反射镜。

10.根据权利要求8所述的免封装高亮度LED芯片结构的制作方法，其特征在于：步骤6)与步骤7)之间还包括在所述第一刻蚀孔内及所述第一刻蚀孔外围的所述反射镜的表面形成第一绝缘层的步骤，所述第一绝缘层适于将所述P电极引出电极与所述P型GaN层、所述发光层、所述N型GaN层及所述反射镜绝缘隔离。

11.一种免封装高亮度LED芯片结构的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括如下步骤：

1)提供生长衬底；

2)在所述生长衬底表面依次生长N型GaN层、发光层及P型GaN层；

3)在所述P型GaN层表面形成P电极及透明电极，所述P电极上下贯穿所述透明电极；

4)提供透明衬底，将所述透明衬底与步骤3)得到的结构进行键合，步骤3)得到的结构中与所述生长衬底相对的一面为键合面；

5)去除所述生长衬底；

6)在所述N型GaN层远离所述发光层的一侧形成反射镜；并在对应于所述P电极的位置形成贯穿所述反射镜、所述N型GaN层、所述发光层及所述P型GaN层的第一刻蚀孔；

7)在所述第一刻蚀孔内及所述第一刻蚀孔外围的所述反射镜的表面形成P电极引出电极，并在所述反射镜远离所述N型GaN层的表面形成N电极。

12.根据权利要求11所述的免封装高亮度LED芯片结构的制作方法，其特征在于：步骤5)与步骤6)之间还包括将步骤5)得到的结构的侧面刻蚀为倾斜面，以及在所述倾斜面表面形成第二绝缘层的步骤；刻蚀后得到的结构为倒梯形结构；此时，步骤6)中，在所述N型GaN层远离所述发光层的一侧形成反射镜的同时在所述第二绝缘层的表面形成所述反射镜。

13.根据权利要求11所述的免封装高亮度LED芯片结构的制作方法，其特征在于：步骤6)与步骤7)之间还包括在所述第一刻蚀孔内及所述第一刻蚀孔外围的所述反射镜的表面形成第一绝缘层的步骤，所述第一绝缘层适于将所述P电极引出电极与所述P型GaN层、所述发光层、所述N型GaN层及所述反射镜绝缘隔离。