CN110364605A - 一种防漏蓝倒装led芯片及其制作方法、led器件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防漏蓝倒装LED芯片及其制作方法、LED器件，所述LED芯片包括衬底、设于衬底上的发光结构、以及n个刻蚀台阶，n≥1；第1个刻蚀台阶沿着衬底表面向发光结构一侧进行刻蚀，后一个刻蚀台阶沿着前一个刻蚀台阶进行刻蚀，n个刻蚀台阶呈阶梯型从衬底表面向发光结构一侧延伸。本发明通过对衬底的侧壁刻蚀形成n个刻蚀台阶，有效增加荧光粉与衬底侧壁的接触面积，使得荧光粉更好地附着在衬底的侧壁上，从而减少芯片侧面漏蓝，提高出光效率；此外，还可以有效减少荧光粉的用量。
Description
技术领域
本发明涉及发光二极管技术领域，尤其涉及一种防漏蓝倒装LED芯片及其制作方法、LED器件。
背景技术
倒装LED芯片是近几年新型态的LED，主要功能在于无封装制程，大幅节省生产效能，可应用在大电流上，更可以实现超微小mini型态的LED。
倒装LED芯片在发光效能上，由于二次光学反射的关系，出光效率较低。封装时考虑到色温、显指和亮度的影响，添加的荧光粉不能太多。参见图1，由于重力作用，荧光粉会想沙堆一样，底部量多且面积大，上部量少且面积小；此外，由于芯片有一定的高度，导致荧光粉不能完全涂覆到芯片侧面，一般是四分之一到三分之一的高度，所以容易出现侧边漏蓝，造成光效过低，光色度不纯的问题。参见图2，若将荧光粉全部覆盖在芯片的侧面上，则需要大量的荧光粉，不仅增加成本，还降低芯片的亮度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种防漏蓝倒装LED芯片，在芯片衬底的侧面形成刻蚀台阶，可减少芯片侧面漏蓝，提高出光效率。
本发明还提供了一种防漏倒装LED芯片的制作方法，操作简单。
本发明还提供了一种LED器件，荧光粉可全部覆盖在芯片的侧面，防止器件漏蓝，且可减少荧光粉的用量。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种防漏蓝倒装LED芯片，包括衬底、设于衬底上的发光结构、以及n个刻蚀台阶，n≥1；第1个刻蚀台阶沿着衬底表面向发光结构一侧进行刻蚀，后一个刻蚀台阶沿着前一个刻蚀台阶进行刻蚀，n个刻蚀台阶呈阶梯型从衬底表面向发光结构一侧延伸。
作为上述方案的改进，第1个刻蚀台阶的刻蚀深度为d，宽度为n*k，第m个刻蚀台阶的刻蚀深度为d，宽度为(n-m+1)*k，第n个刻蚀台阶的刻蚀深度为d，宽度为k，其中，m为1和n之间的所有整数。
作为上述方案的改进，所述衬底的厚度为h，其中，1/4h≤k≤1/3h，1/4h≤d≤1/3h。
作为上述方案的改进，包括3个刻蚀台阶，第1个刻蚀台阶沿着衬底表面向发光结构一侧进行刻蚀，第1个刻蚀台阶的刻蚀深度为d，宽度为3*k；
第2个刻蚀台阶沿着第1个刻蚀台阶向衬底一侧刻蚀，第2个刻蚀台阶的刻蚀深度为d，宽度为2*k；
第3个刻蚀台阶沿着第2个刻蚀台阶向衬底一侧刻蚀，第3个刻蚀台阶的刻蚀深度为d，宽度为k，其中，1/4h≤k＝d≤1/3h。
相应地，本发明还提供了一种防漏蓝倒装LED芯片的制作方法，包括：
在衬底上形成发光结构；
对所述衬底进行分段刻蚀，形成n个刻蚀台阶，n≥1，所述n个刻蚀台阶呈阶梯型并从衬底的表面向发光结构一侧延伸，所述衬底表面的宽度大于衬底与发光结构接触面的宽度。
作为上述方案的改进，采用ICP对所述衬底进行分段刻蚀，包括：
第1次刻蚀，沿着衬底表面边缘向发光结构一侧进行刻蚀，形成第1刻蚀台阶，第1刻蚀台阶的深度为D、宽度为n*K，所述衬底的厚度为H，1/4H≤K＝D≤1/3H；
第m次刻蚀，沿着上一个台阶继续进行刻蚀，形成第m刻蚀台阶，第m刻蚀台阶的深度为D、宽度为(n-m+1)*K；
第n次刻蚀，沿着上一个台阶继续进行刻蚀，形成第n刻蚀台阶，第n刻蚀台阶的深度为D、宽度为K，其中，m为1和n之间的所有整数。
作为上述方案的改进，采用ICP对所述衬底进行分段刻蚀，包括：
第1次刻蚀，沿着衬底表面边缘向发光结构一侧进行刻蚀，形成第1刻蚀台阶，第1刻蚀台阶的深度为D、宽度为3*K，所述衬底的厚度为H，1/4H≤K＝D≤1/3H；
第2次刻蚀，沿着第1台阶继续进行刻蚀，形成第2刻蚀台阶，第2刻蚀台阶的深度为D、宽度为2*K；
第3次刻蚀，沿着第2台阶继续进行刻蚀，形成第3刻蚀台阶，第3刻蚀台阶的深度为D、宽度为K。
作为上述方案的改进，采用ICP对所述衬底进行分段刻蚀，包括：
第1次刻蚀，沿着衬底表面边缘向发光结构一侧进行刻蚀，形成第1刻蚀台阶，第1刻蚀台阶的深度为D、宽度为4*K，所述衬底的厚度为H，1/4H≤K＝D≤1/3H；
第2次刻蚀，沿着第1台阶继续进行刻蚀，形成第2刻蚀台阶，第2刻蚀台阶的深度为D、宽度为3*K；
第3次刻蚀，沿着第2台阶继续进行刻蚀，形成第3刻蚀台阶，第3刻蚀台阶的深度为D、宽度为2*K；
第4次刻蚀，沿着第3台阶继续进行刻蚀，形成第4刻蚀台阶，第4刻蚀台阶的深度为D、宽度为K。
作为上述方案的改进，在对衬底进行分段刻蚀之前，还包括以下步骤：对所述衬底进行减薄，使得衬底的厚度为90～200微米。
相应地，本发明还提供了一种LED器件，包括如上述任一项所述的防漏蓝倒装LED芯片、荧光粉和基板，所述防漏蓝倒装LED芯片设置在基板上，所述荧光粉覆盖在防漏蓝倒装LED芯片表面并沿着芯片侧面的刻蚀台阶延伸至基板上，实现全覆盖。
实施本发明，具有如下有益效果：
1、本发明提供了一种防漏蓝倒装LED芯片，包括衬底、设于衬底上的发光结构、以及n个刻蚀台阶，n≥1；第1个刻蚀台阶沿着衬底表面向发光结构一侧进行刻蚀，后一个刻蚀台阶沿着前一个刻蚀台阶进行刻蚀，n个刻蚀台阶呈阶梯型从衬底表面向发光结构一侧延伸。本发明通过对衬底的侧壁刻蚀形成n个刻蚀台阶，有效增加荧光粉与衬底侧壁的接触面积，使得荧光粉更好地附着在衬底的侧壁上，从而减少芯片侧面漏蓝，提高出光效率；此外，还可以有效减少荧光粉的用量。
2、每个刻蚀台阶的深度为d、宽度为k，所述衬底的厚度为h,其中，1/4h≤k＝d≤1/3h，刻蚀台阶的深度与衬底的厚度的关系是根据常规荧光粉的密度、沉积速度和固化时间得出的，这样可以最大限度减少荧光粉用量的同时，同时保证荧光粉能全覆盖在芯片上。
此外，每个刻蚀台阶的深度是相同的，这样可以使荧光粉覆盖高度保持一致。
进一步的，每个刻蚀台阶的深度和宽度是相同的，这样可以保证荧光粉完全涂覆于衬底的侧壁上。
3、本发明的LED器件，在不需要改变现有封装方法的情况下，通过在芯片衬底上刻蚀形成阶梯状的刻蚀台阶，有效增加荧光粉与衬底侧壁的接触面积，使得荧光粉更好地附着在衬底的侧壁上，可以保证衬底的侧壁均能够涂覆上荧光粉；此外，还可以减少荧光粉的用量，提高芯片的出光效率。
附图说明
图1是本发明LED芯片的结构示意图；
图2是本发明衬底的示意图；
图3a是本发明衬底进行第1次刻蚀后的示意图；
图3b是本发明衬底进行第m次刻蚀后的示意图；
图3c是本发明衬底进行第n次刻蚀后的示意图；
图4是本发明LED器件的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
参见图1，本发明提供的一种防漏蓝倒装LED芯片，包括衬底10、设于衬底10上的发光结构20、以及n个刻蚀台阶30，n≥1。
所述衬底10的材质为蓝宝石、碳化硅或硅，也可以为其他半导体材料。优选的，本发明的衬底10为蓝宝石衬底。
所述发光结构20包括设于衬底10上的第一半导体层21、设于第一半导体层21上的有源层22、设于有源层22上的第二半导体层23、与第一半导体层21导电连接的第一电极24、以及与第二半导体层23导电连接的第二电极25。本发明提供的第一半导体层21为N型氮化镓基层，第二半导体层23为P型氮化镓基层，有源层22为MQW量子阱层。
所述n个刻蚀台阶30呈阶梯型并从衬底10表面向发光结构20一侧延伸，所述衬底10表面的宽度大于衬底10与发光结构20接触面的宽度。
本发明通过对衬底10的侧壁刻蚀形成n个刻蚀台阶，有效增加荧光粉与衬底侧壁的接触面积，使得荧光粉更好地附着在衬底的侧壁上。
具体的，第1个刻蚀台阶沿着衬底表面向发光结构一侧进行刻蚀，后一个刻蚀台阶沿着前一个刻蚀台阶进行刻蚀，n个刻蚀台阶呈阶梯型从衬底表面向发光结构一侧延伸。由于n个刻蚀台阶30呈阶梯型结构，每个刻蚀台阶上的荧光粉在重力的作用下，也会呈底部量多且面积大，上部量少且面积小，但本发明通过刻蚀形成n个刻蚀台阶，可以保证衬底的侧壁均能够涂覆上荧光粉；此外，还可以减少荧光粉的用量，提高芯片的出光效率。
参见图2，第1个刻蚀台阶的刻蚀深度为d，宽度为n*k，第m个刻蚀台阶的刻蚀深度为d，宽度为(n-m+1)*k，第n个刻蚀台阶的刻蚀深度为d，宽度为k，其中，m为1和n之间的所有整数。需要说明的是，所述衬底最终形成的阶梯状结构的刻蚀台阶，每个刻蚀台阶的高度和宽度均相同，这样可以使荧光粉覆盖高度保持一致。
具体的，所述衬底的厚度为h,其中，1/4h≤d≤1/3h。本发明刻蚀台阶的深度与衬底的厚度的关系是根据常规荧光粉的密度、沉积速度和固化时间得出的，这样可以最大限度减少荧光粉用量的同时，同时保证荧光粉能全覆盖在芯片上。若刻蚀台阶的深度d小于1/4h，则会形成过多的刻蚀台阶，从而需要更多的荧光粉；若刻蚀台阶的深度大于1/3h，则荧光粉难以完全覆盖在衬底的侧壁上，或需要更多的荧光粉，降低芯片的出光效率。由于芯片的外延层和芯片层厚度较薄，因此刻蚀深度以衬底厚度来计算。
作为本发明的另一优选实施方案，所述倒装LED芯片包括3个刻蚀台阶，第1个刻蚀台阶沿着衬底表面向发光结构一侧进行刻蚀，第1个刻蚀台阶的刻蚀深度为d，宽度为3*k；第2个刻蚀台阶沿着第1个刻蚀台阶向衬底一侧刻蚀，第2个刻蚀台阶的刻蚀深度为d，宽度为2*k；第3个刻蚀台阶沿着第2个刻蚀台阶向衬底一侧刻蚀，第3个刻蚀台阶的刻蚀深度为d，宽度为k，其中，1/4h≤k＝d≤1/3h。
进一步的，每个刻蚀台阶的深度和宽度是相同的，这样可以保证荧光粉完全涂覆于衬底的侧壁上。
相应地，本发明还提供了一种防漏蓝倒装LED芯片的制作方法，其特征在于，包括：
在衬底上形成发光结构；
对所述衬底进行分段刻蚀，形成n个刻蚀台阶，n≥1，所述n个刻蚀台阶呈阶梯型并从衬底的表面向发光结构一侧延伸，所述衬底表面的宽度大于衬底与发光结构接触面的宽度。
需要说明的是，本发明需要在衬底上形成发光结构之后，才可以对衬底进行分段刻蚀。若先对衬底进行刻蚀，则会影响外延结构的晶体质量，降低芯片亮度。
为了进一步提高芯片的出光效率，对所述衬底进行减薄，使得衬底的厚度为90～200微米。
为了保证形成本发明阶梯状的刻蚀台阶，提高刻蚀的精度，本发明采用ICP对所述衬底进行分段刻蚀，包括：
参见图3a，第1次刻蚀，沿着衬底表面边缘向发光结构一侧进行刻蚀，形成第1刻蚀台阶，第1刻蚀台阶的深度为D、宽度为n*K，所述衬底的厚度为H，1/4H≤K＝D≤1/3H；
参见图3b，第m次刻蚀，沿着上一个台阶继续进行刻蚀，形成第m刻蚀台阶，第m刻蚀台阶的深度为D、宽度为(n-m+1)*K；
参见图3c，第n次刻蚀，沿着上一个台阶继续进行刻蚀，形成第n刻蚀台阶，第n刻蚀台阶的深度为D、宽度为K，其中，m为1和n之间的所有整数。
优选的，采用ICP对所述衬底进行分段刻蚀，包括：
第1次刻蚀，沿着衬底表面边缘向发光结构一侧进行刻蚀，形成第1刻蚀台阶，第1刻蚀台阶的深度为D、宽度为3*K，所述衬底的厚度为H，1/4H≤K＝D≤1/3H；
第2次刻蚀，沿着第1台阶继续进行刻蚀，形成第2刻蚀台阶，第2刻蚀台阶的深度为D、宽度为2*K；
第3次刻蚀，沿着第2台阶继续进行刻蚀，形成第3刻蚀台阶，第3刻蚀台阶的深度为D、宽度为K。
优选的，采用ICP对所述衬底进行分段刻蚀，包括：
第1次刻蚀，沿着衬底表面边缘向发光结构一侧进行刻蚀，形成第1刻蚀台阶，第1刻蚀台阶的深度为D、宽度为4*K，所述衬底的厚度为H，1/4H≤K＝D≤1/3H；
第2次刻蚀，沿着第1台阶继续进行刻蚀，形成第2刻蚀台阶，第2刻蚀台阶的深度为D、宽度为3*K；
第3次刻蚀，沿着第2台阶继续进行刻蚀，形成第3刻蚀台阶，第3刻蚀台阶的深度为D、宽度为2*K；
第4次刻蚀，沿着第3台阶继续进行刻蚀，形成第4刻蚀台阶，第4刻蚀台阶的深度为D、宽度为K。
参见图4，本发明还提供了一种LED器件，包括本发明的防漏蓝倒装LED芯片1、荧光粉2和基板3，所述倒装LED芯片1设置在基板3上，所述荧光粉覆盖在倒装LED芯片1表面并沿着芯片侧面的刻蚀台阶延伸到基板3上，实现全覆盖。
本发明的LED器件，在不需要改变现有封装方法的情况下，通过在芯片衬底上刻蚀形成阶梯状的刻蚀台阶，有效增加荧光粉与衬底侧壁的接触面积，使得荧光粉更好地附着在衬底的侧壁上，可以保证衬底的侧壁均能够涂覆上荧光粉；此外，还可以减少荧光粉的用量，提高芯片的出光效率。实验数据表明，相同尺寸的芯片，本发明的LED芯片亮度可以提高2～3％。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种防漏蓝倒装LED芯片，其特征在于，包括衬底、设于衬底上的发光结构、以及n个刻蚀台阶，n≥1；第1个刻蚀台阶沿着衬底表面向发光结构一侧进行刻蚀，后一个刻蚀台阶沿着前一个刻蚀台阶进行刻蚀，n个刻蚀台阶呈阶梯型从衬底表面向发光结构一侧延伸。
2.如权利要求1所述的防漏蓝倒装LED芯片，其特征在于，第1个刻蚀台阶的刻蚀深度为d，宽度为n*k，第m个刻蚀台阶的刻蚀深度为d，宽度为(n-m+1)*k，第n个刻蚀台阶的刻蚀深度为d，宽度为k，其中，m为1和n之间的所有整数。
3.如权利要求2所述的防漏蓝倒装LED芯片，其特征在于，所述衬底的厚度为h，其中，1/4h≤d≤1/3h。
4.如权利要求3所述的防漏蓝倒装LED芯片，其特征在于，包括3个刻蚀台阶，第1个刻蚀台阶沿着衬底表面向发光结构一侧进行刻蚀，第1个刻蚀台阶的刻蚀深度为d，宽度为3*k；
第2个刻蚀台阶沿着第1个刻蚀台阶向衬底一侧刻蚀，第2个刻蚀台阶的刻蚀深度为d，宽度为2*k；
第3个刻蚀台阶沿着第2个刻蚀台阶向衬底一侧刻蚀，第3个刻蚀台阶的刻蚀深度为d，宽度为k，其中，1/4h≤k＝d≤1/3h。
5.一种如权利要1～4任一项所述的防漏蓝倒装LED芯片的制作方法，其特征在于，包括：
在衬底上形成发光结构；
对所述衬底进行分段刻蚀，形成n个刻蚀台阶，n≥1，所述n个刻蚀台阶呈阶梯型并从衬底的表面向发光结构一侧延伸，所述衬底表面的宽度大于衬底与发光结构接触面的宽度。
6.如权利要求5所述的制作方法，其特征在于，采用ICP对所述衬底进行分段刻蚀，包括：
第1次刻蚀，沿着衬底表面边缘向发光结构一侧进行刻蚀，形成第1刻蚀台阶，第1刻蚀台阶的深度为D、宽度为n*K，所述衬底的厚度为H，1/4H≤K＝D≤1/3H；
第m次刻蚀，沿着上一个台阶继续进行刻蚀，形成第m刻蚀台阶，第m刻蚀台阶的深度为D、宽度为(n-m+1)*K；
第n次刻蚀，沿着上一个台阶继续进行刻蚀，形成第n刻蚀台阶，第n刻蚀台阶的深度为D、宽度为K，其中，m为1和n之间的所有整数。
7.如权利要求6所述的制作方法，其特征在于，采用ICP对所述衬底进行分段刻蚀，包括：
第1次刻蚀，沿着衬底表面边缘向发光结构一侧进行刻蚀，形成第1刻蚀台阶，第1刻蚀台阶的深度为D、宽度为3*K，所述衬底的厚度为H，1/4H≤K＝D≤1/3H；
第2次刻蚀，沿着第1台阶继续进行刻蚀，形成第2刻蚀台阶，第2刻蚀台阶的深度为D、宽度为2*K；
第3次刻蚀，沿第2台阶继续进行刻蚀，形成第3刻蚀台阶，第3刻蚀台阶的深度为D、宽度为K。
8.如权利要求6所述的制作方法，其特征在于，采用ICP对所述衬底进行分段刻蚀，包括：
第1次刻蚀，沿着衬底表面边缘向发光结构一侧进行刻蚀，形成第1刻蚀台阶，第1刻蚀台阶的深度为D、宽度为4*K，所述衬底的厚度为H，1/4H≤K＝D≤1/3H；
第2次刻蚀，沿着第1台阶继续进行刻蚀，形成第2刻蚀台阶，第2刻蚀台阶的深度为D、宽度为3*K；
第3次刻蚀，沿着第2台阶继续进行刻蚀，形成第3刻蚀台阶，第3刻蚀台阶的深度为D、宽度为2*K；
第4次刻蚀，沿着第3台阶继续进行刻蚀，形成第4刻蚀台阶，第4刻蚀台阶的深度为D、宽度为K。
9.如权利要求5所述的制作方法，其特征在于，在对衬底进行分段刻蚀之前，还包括以下步骤：对所述衬底进行减薄，使得衬底的厚度为90～200微米。
10.一种LED器件，其特征在于，包括如权利要求1～4任一项所述的防漏蓝倒装LED芯片、荧光粉和基板，所述防漏蓝倒装LED芯片设置在基板上，所述荧光粉覆盖在防漏蓝倒装LED芯片表面并沿着芯片侧面的刻蚀台阶延伸至基板上，实现全覆盖。
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