CN1877875A

CN1877875A - Led及制造方法

Info

Publication number: CN1877875A
Application number: CNA2006100354764A
Authority: CN
Inventors: 吴纬国
Original assignee: Guangzhou Nanker Integrated Electronic Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Nanker Integrated Electronic Co Ltd
Priority date: 2006-05-17
Filing date: 2006-05-17
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2026-05-17
Also published as: CN100418242C

Abstract

本发明公开了一种发光效率高、正面出光强度高的LED及制造方法。该LED包括LED裸芯片和硅衬底，LED裸芯片包括N型外延层、P型外延层，硅衬底顶面有两个金属层，两个外延层通过焊球或金属线焊接在金属层上，金属层与硅衬底的结合区还有两个隔离层I，硅衬底上表面有U型凹槽，LED裸芯片位于凹槽内，凹槽内有填充树脂，金属层覆盖于凹槽的底面和侧面，金属层的外表面为反光面，金属层与硅衬底之间有隔离层II。该制造方法包括形成掩蔽层、凹槽、氧化层、隔离层、金属层、保护层及焊装LED的步骤。本发明可广泛应用于LED领域。

Description

LED及制造方法

技术领域

本发明涉及一种LED及制造方法。

背景技术

倒装芯片技术是当今最先进的微电子封装技术之一，它既是一种芯片互连技术，又是一种理想的芯片粘接技术，它将电路组装密度提升到了一个新的高度。在所有表面安装技术中，倒装芯片可以达到最小、最薄的封装，随着电子产品体积的进一步缩小，倒装芯片的应用将会越来越广泛。

将LED裸芯片倒扣在硅衬底上的封装形式称为倒装LED。传统的倒装LED为平面型结构，如图1所示，它包括LED裸芯片和硅衬底2，所述LED裸芯片由衬底10和N型外延层11、P型外延层12组成，所述硅衬底2顶面有两个分离的沉积金属层30、31，所述P型外延层12、所述N型外延层11分别通过焊球40、41焊接在所述金属层30、31上，所述金属层30、31与所述硅衬底2的结合区分别还有一个与所述硅衬底2极性相反的隔离层20、21，用于隔离所述金属层30、31与所述硅衬底2，起到保护的作用。这种传统的倒装LED的PN结在正面、侧面和底面上均会发光，但是由于侧面及底面发出的光都被散射出去，因而没有被充分利用，造成LED的发光效率较低，使得正面出光的强度降低。

正装芯片技术是传统的微电子封装技术，其技术成熟，应用范围最广泛。目前绝大多数LED均为正装LED，LED裸芯片正装在一个带有反射杯的支架上，其P型外延层、N型外延层分别通过金属线焊接在阳极和阴极引线上，这种正装LED虽然有反射杯，可反射侧面的光使其从正面射出，但是效果仍然不够好，正面出光会被金属焊线遮蔽，如衬底为绝热材料时，其散热性差。同时，这种正装LED较难实现多芯片集成。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术上的不足，提供一种发光效率高、正面出光强度高的LED及制造该LED的方法。

本发明LED所采用的第一种技术方案是：本发明LED包括LED裸芯片和硅衬底，所述LED裸芯片包括衬底和N型外延层、P型外延层，所述硅衬底顶面有两个分离的沉积金属层，所述P型外延层、所述N型外延层分别通过焊球倒装焊接在所述金属层上，所述金属层与所述硅衬底的结合区分别还有一个掺杂的隔离层I，所述硅衬底上表面有一个U型凹槽，所述LED裸芯片位于所述U型凹槽内，所述U型凹槽内有透明绝缘的填充树脂，所述金属层覆盖于所述U型凹槽的底面和侧面，所述金属层的外表面为反光面，所述金属层与所述硅衬底之间各有一个隔离层II。

所述硅衬底为<100>晶向的硅衬底，所述U型凹槽为四棱台体形状，所述U型凹槽的各侧面与所述硅衬底顶面之间的夹角均为54.7°。

本发明LED还包括保护层，所述保护层覆盖于所述金属层外表面。

所述硅衬底为P型或N型，所述隔离层I与所述硅衬底极性相反，所述填充树脂内混有荧光粉，所述焊球为金球栓或铜球栓或锡球，所述金属层为金属铝或硅铝合金。

本发明LED的制造方法所采用的第一种技术方案是：它包括以下步骤：

(a)形成掩蔽层：将<100>晶向的所述硅衬底的上表面在氧化炉管内热氧化生长出氧化层I，然后在光刻机上利用U槽光刻掩模版进行光刻，形成光刻图形，光刻时图形之框线须与所述硅衬底晶片之<011>主平边方向平行，再用含HF的腐蚀液对氧化层I的所述光刻图形部分进行蚀刻，去除所述光刻图形部分内的氧化层I，剩余的氧化层I构成掩蔽层；或者

先将<100>晶向的所述硅衬底的上表面在氧化炉管内热氧化生长出氧化层II后，再以低压化学气相沉积法生长出氮化硅薄膜，然后在光刻机上利用U槽光刻掩模版进行光刻，形成光刻图形，光刻时图形之框线须与所述硅衬底晶片之<011>主平边方向平行，再用干法蚀刻氮化硅，然后以湿法蚀刻氧化层II，去除所述光刻图形部分内的氮化硅薄膜和氧化层II，剩余的氮化硅薄膜和氧化层II构成掩蔽层；

(b)形成U型凹槽：利用掩蔽层，用KOH或NaOH溶液对所述硅衬底进行各向异性腐蚀，腐蚀出<111>晶向的硅面，形成一个侧面与顶面呈54.7°的所述U型凹槽；

(c)形成隔离层II：在氧化炉管内热氧化生长出氧化层III，在光刻机上利用扩散光刻掩模版进行光刻，光刻时采用负光刻胶，再用含HF的腐蚀液对氧化层III进行蚀刻，去除光刻图形部分内的氧化层III，剩余的氧化层III构成所述隔离层II；

(d)形成隔离层I：在高温扩散炉中热扩散形成所述隔离层I；

(e)形成金属层：以溅射或蒸镀的方法沉积金属层I，然后在光刻机上利用金属光刻掩模版进行光刻，光刻时采用负光刻胶，再用湿法或干法蚀刻工艺对金属层I进行蚀刻，蚀刻后剩余的金属层I构成所述金属层；

(f)形成保护层：用化学气相沉积法沉积二氧化硅或氮化硅保护层，然后在光刻机上利用护层光刻掩模版进行光刻，再用含HF的腐蚀液对二氧化硅进行蚀刻或对氮化硅用干法进行蚀刻，使保护层出现两个用于植焊球的开口；

(g)LED裸芯片倒装：植金球栓或铜球栓或锡球于保护层的两个开口内，再通过超声键合将LED裸芯片倒装在金球栓或铜球栓或锡球上；

(h)灌封填充树脂：将树脂材料填充灌封入所述U型凹槽内，形成所述填充树脂。

本发明LED所采用的第二种技术方案是：本发明LED包括LED裸芯片和硅衬底，所述LED裸芯片包括衬底和N型外延层、P型外延层，所述硅衬底顶面有两个分离的沉积金属层，所述N型外延层、所述P型外延层分别通过金属线正装焊接在所述金属层上，所述金属层与所述硅衬底的结合区还有两个分离的掺杂的隔离层III，所述硅衬底上表面有一个U型凹槽，所述LED裸芯片位于所述U型凹槽内，所述U型凹槽内有透明绝缘的填充树脂，所述金属层覆盖于所述U型凹槽的底面和侧面，所述金属层的外表面为反光面，所述金属层与所述硅衬底之间有隔离层IV。

所述硅衬底为P型或N型，所述隔离层III与所述硅衬底极性相反，所述填充树脂内混有荧光粉，所述金属线为金线或铝线或铜线，所述金属层为金属铝或硅铝合金。

本发明LED的制造方法所采用的第二种技术方案是：它包括以下步骤：

(a)形成第一掩蔽层：将<100>晶向的所述硅衬底的上表面在氧化炉管内热氧化生长出氧化层IV，然后在光刻机上利用扩散光刻掩模版进行光刻，再用含HF的腐蚀液对氧化层IV进行蚀刻，去除所述光刻图形部分内的氧化层IV，形成将要扩散的图形，剩余的氧化层IV构成第一掩蔽层；

(b)形成隔离层III：利用第一掩蔽层，在高温扩散炉中热扩散形成隔离层III；

(c)形成第二掩蔽层：用含HF的腐蚀液去除第一掩蔽层，然后在氧化炉管内热氧化生长出氧化层V及用化学气相法生成氮化硅层，然后在光刻机上利用U槽光刻掩模版进行光刻，再用干法蚀刻氮化硅层，再用含HF的腐蚀液对氧化层V进行蚀刻，去除所述光刻图形部分内的氧化层V及氮化硅层，剩余的氧化层V及氮化硅层构成第二掩蔽层；

(d)形成U型凹槽：利用第二掩蔽层，用KOH或NaOH溶液对所述硅衬底进行各向异性腐蚀，腐蚀出<111>晶向的硅面，形成一个侧面与顶面呈54.7°的所述U型凹槽；

(e)连通隔离层III、形成隔离层IV：利用第二掩蔽层，在高温扩散炉中热扩散最终形成所述隔离层III，然后在光刻机上利用接触光刻掩模版进行光刻，再用干法刻蚀氮化硅层，用含HF的腐蚀液对氧化层V进行蚀刻，形成两个与所述隔离层III接触的通孔，剩余的氧化层和氮化硅层构成隔离层IV；

(f)形成金属层：以溅射或蒸镀的方法沉积金属层II，然后在光刻机上利用金属光刻掩模版进行光刻，再用湿法或干法蚀刻工艺对金属层II进行蚀刻，蚀刻后剩余的金属层II构成所述金属层；

(g)形成保护层：用化学气相沉积法沉积二氧化硅或氮化硅保护层，然后在光刻机上利用护层光刻掩模版进行光刻，再用含HF的腐蚀液对二氧化硅进行蚀刻或对氮化硅用干法进行蚀刻，使保护层出现两个用于焊接所述金属线的开口和一个用于安装LED裸芯片的缺口；

(h)LED裸芯片正装：用银胶将LED裸芯片正装在所述U型凹槽的底部，再将连接LED焊点的所述金属线焊接于保护层的两个开口内的所述金属层上；

(i)灌封填充树脂：将树脂材料填充灌封入所述U型凹槽内，形成所述填充树脂。

本发明的有益效果是：由于本发明LED所述硅衬底上表面有一个U型凹槽，所述LED裸芯片位于所述U型凹槽内，所述金属层覆盖于所述U型凹槽的底面和侧面，所述LED裸芯片的PN结在侧面和底面发出的光线遇到所述凹槽的侧面和底面覆盖的所述金属层会发生反射，反射的光线又从正面射出，这样，无论是从PN结的正面、底面还是侧面发出的光都得到了有效利用，不会造成侧面及底面光的浪费，提高了发光效率，即使是正装LED也避免了传统正装的缺陷，故本发明LED发光效率高、正面出光强度高，散热效果好；同理，采用本发明的制造方法制造的LED具有上述优点，且该方法工艺简便，产品质量好，易于实现多芯片集成。

附图说明

图1是传统倒装LED的结构示意图；

图2是本发明实施例一LED的结构示意图；

图3是本发明实施例一LED的制造方法步骤(a)完成后的结构示意图；

图4是本发明实施例一LED的制造方法步骤(b)完成后的结构示意图；

图5是本发明实施例一LED的制造方法步骤(c)完成后的结构示意图；

图6是本发明实施例一LED的制造方法步骤(d)完成后的结构示意图；

图7是本发明实施例一LED的制造方法步骤(e)完成后的结构示意图；

图8是本发明实施例一LED的制造方法步骤(f)完成后的结构示意图；

图9是本发明实施例一LED的制造方法步骤(g)完成后的结构示意图；

图10是本发明实施例二LED的结构示意图；

图11是本发明实施例二LED的制造方法步骤(a)完成后的结构示意图；

图12是本发明实施例二LED的制造方法步骤(b)完成后的结构示意图；

图13是本发明实施例二LED的制造方法步骤(c)完成后的结构示意图；

图14是本发明实施例二LED的制造方法步骤(d)完成后的结构示意图；

图15是本发明实施例二LED的制造方法步骤(e)完成后的结构示意图；

图16是本发明实施例二LED的制造方法步骤(f)完成后的结构示意图；

图17是本发明实施例二LED的制造方法步骤(g)完成后的结构示意图；

图18是本发明实施例二LED的制造方法步骤(h)完成后的结构示意图。

具体实施方式

实施例一：

如图2所示，本实施例的LED为一种倒装LED，包括LED裸芯片和硅衬底2，所述LED裸芯片包括蓝宝石(Al₂O₃)衬底10和氮化镓(GaN)N型外延层11、P型外延层12，当然，所述衬底10也可以为碳化硅(SiC)等其他材料的衬底，所述硅衬底2为<100>晶向的P型硅衬底，所述硅衬底2上表面有一个U型凹槽，所述LED裸芯片位于所述U型凹槽内。所述硅衬底2顶面有两个分离的沉积金属层32、33，所述金属层32、33为金属铝，当然也可以采用硅铝合金，所述金属层32、33覆盖于所述U型凹槽的底面和侧面，所述金属层32、33的外表面为反光面，所述金属层32、33既是电极又是侧面及底面光线的反光体，所述P型外延层12、所述N型外延层11分别通过焊球40、41倒装焊接在所述金属层32、33上，所述焊球40、41为金球栓，当然也可以为铜球栓或锡球，所述金属层32、33与所述硅衬底2的结合区分别还有一个掺杂磷、砷等材料的N型隔离层I 22、23，用于隔离所述金属层30、31与所述硅衬底2，防止所述金属层30、31之间漏电或短路，同时所述隔离层I 22、23与所述硅衬底2之间也构成一个静电保护二极管，也可起到在封装过程中静电保护的作用，同时所述隔离层I 22、23将所述LED裸芯片传给所述金属层30、31的热量再传递给所述硅衬底2，起到良好的导热、散热作用。所述U型凹槽内有透明绝缘的填充树脂7，所述填充树脂7内混有荧光粉，所述LED裸芯片经所述蓝宝石衬底10发出的蓝色光激励所述荧光粉发出黄色光，两种颜色的光混合，最终向外发出白色光，所述金属层32、33与所述硅衬底2之间各有一个隔离层II 51、53，所述金属层32、33之间还有一个隔离层II 52。所述倒装LED还包括保护层6，所述保护层6覆盖于所述金属层32、33外表面，以防止所述金属层32、33短路，所述保护层6采用二氧化硅(SiO₂)材料，当然也可以采用氮化硅(SiN)等其他材料。所述U型凹槽为正四棱台体形状，所述U型凹槽的侧面与所述硅衬底2顶面之间的夹角为54.7°，当然所述U型凹槽也可以为上、下底面为矩形的四棱台体形状。当然，所述硅衬底2也可以为<100>晶向的N型硅衬底，此时，所述隔离层I22、23为掺杂硼等材料的P型隔离层

本实施例的倒装LED的制造方法包括以下步骤：

(a)形成掩蔽层：将<100>晶向的所述硅衬底2的上表面在氧化炉管内热氧化生长出厚度为10000埃的氧化层I，所述氧化层I的厚度范围可控制在2000～20000埃，然后在光刻机上利用U槽光刻掩模版进行光刻，形成光刻图形，光刻时图形之框线须与所述硅衬底2晶片之<011>主平边方向平行，否则在蚀刻时会有严重的侧面蚀刻造成图形变形，再用含HF的腐蚀液对氧化层I的所述光刻图形部分进行蚀刻，去除所述光刻图形部分内的氧化层I，剩余的氧化层I构成掩蔽层，此步骤最后形成的剖面图如图3所示；

本步骤以氧化层作为掩蔽层保护膜的方法也可以被下列氮化硅掩蔽层薄膜方法所取代，即：

先将<100>晶向的所述硅衬底2的上表面在氧化炉管内热氧化生长出厚度为350埃的氧化层II后，所述氧化层II的厚度范围可控制在200～500埃，再以低压化学气相沉积法生长出厚度为1500埃的氮化硅薄膜，所述氮化硅薄膜的厚度范围可控制在1000～3000埃，然后在光刻机上利用U槽光刻掩模版进行光刻，形成光刻图形，光刻时图形之框线须与所述硅衬底2晶片之<011>主平边方向平行，再用干法蚀刻氮化硅，然后以湿法蚀刻氧化层II，去除所述光刻图形部分内的氮化硅薄膜和氧化层II，剩余的氮化硅薄膜和氧化层II构成掩蔽层，最后形成的剖面图如图3所示；

(b)形成U型凹槽：利用掩蔽层，用温度为65℃、浓度为55％的KOH溶液对所述硅衬底2进行各向异性腐蚀，腐蚀出<111>晶向的硅面，形成一个侧面与顶面呈54.7°的所述U型凹槽，所述U型凹槽的深度控制在50～200微米，所述KOH溶液的温度控制在40～90℃、浓度控制在30％～80％均可，所述KOH溶液也可以用NaOH溶液代替，所述U型凹槽的形成利用了KOH或NaOH在不同晶向的硅面上蚀刻速率不同的特性，即采用了各向异性蚀刻，此步骤最后形成的剖面图如图4所示；

(c)形成隔离层II：在氧化炉管内热氧化生长出厚度为3000埃的氧化层III，所述氧化层III的厚度范围可控制在1000～5000埃，在光刻机上利用扩散光刻掩模版进行光刻，所述U型凹槽的底面与所述硅衬底2的上表面位于两个不同平面，光刻时为达到两个台面同时被解析，采用负光刻胶取代集成电路常用的正光刻胶，而且负光刻胶比正光刻胶易于实现光刻图形，再用含HF的腐蚀液对氧化层III进行蚀刻，去除光刻图形部分内的氧化层III，剩余的氧化层III构成所述隔离层II 51、52、53，所述隔离层II 52在工艺过程中有可能被蚀刻掉，但对于产品不产生影响，此步骤最后形成的剖面图如图5所示；

(d)形成隔离层I：在高温扩散炉中热扩散形成所述隔离层I 22、23，所述隔离层I 22、23将使LED两个电极处于隔离状态，避免短路漏电，同时又使LED芯片能够通过硅片散热，此步骤最后形成的剖面图如图6所示；

(e)形成金属层：以溅射或蒸镀的方法沉积厚度为12000埃的金属层I，所述金属层I的厚度范围可控制在5000～40000埃，然后在光刻机上利用金属光刻掩模版进行光刻，光刻时同样采用负光刻胶，再用半导体工艺习用的干法蚀刻工艺对金属层I进行蚀刻，当然，也可以采用湿法蚀刻对金属层I进行蚀刻，蚀刻后剩余的金属层I构成所述金属层32、33，此步骤最后形成的剖面图如图7所示；

(f)形成保护层：用化学气相沉积法沉积厚度为12000埃的二氧化硅保护层，所述二氧化硅保护层的厚度范围可控制在8000～15000埃，所述二氧化硅保护层也可以采用氮化硅保护层替代，然后在光刻机上利用护层光刻掩模版进行光刻，再用含HF的腐蚀液对二氧化硅进行蚀刻或对氮化硅用干法进行蚀刻，使保护层出现两个用于植焊球的开口，此步骤最后形成的剖面图如图8所示；

(g)LED裸芯片倒装：植金球栓于保护层的两个开口内，再通过超声键合将LED裸芯片倒装在金球栓上，当然金球栓也可以采用铜球栓或锡球，此步骤最后形成的剖面图如图9所示；

(h)灌封填充树脂：将混有荧光粉的树脂材料填充灌封入所述U型凹槽内，形成所述填充树脂7，此步骤最后形成的剖面图如图2所示。

实施例二：

如图10所示，本实施例的LED为一种正装LED，包括LED裸芯片和硅衬底2，所述LED裸芯片包括蓝宝石(Al₂O₃)衬底10和氮化镓(GaN)N型外延层11、P型外延层12，当然，所述衬底10也可以为碳化硅(SiC)等其他材料的衬底，所述硅衬底2为<100>晶向的P型硅衬底，所述硅衬底2上表面有一个U型凹槽，所述LED裸芯片位于所述U型凹槽内。所述硅衬底2顶面有两个分离的沉积金属层35、36，所述金属层35、36为金属铝，当然也可以采用硅铝合金，所述金属层35、36覆盖于所述U型凹槽的底面和侧面，所述金属层35、36的外表面为反光面，所述金属层35、36既是电极又是侧面光线的反光体，所述N型外延层11、所述P型外延层12分别通过金属线45、46正装焊接在所述金属层35、36上，所述金属线45、46为金线，当然也可以为铝线或铜线，所述金属层35、36与所述硅衬底2的结合区还有两个分离的掺杂磷、砷等材料的N型隔离层III 25、26，用于隔离所述金属层35、36与所述硅衬底2，防止所述金属层35、36之间漏电或短路，同时所述隔离层III25、26与所述硅衬底2之间也构成一个静电保护二极管，也可起到在封装过程中静电保护的作用，同时所述隔离层III 25、26将所述LED裸芯片传给所述金属层35、36的热量再传递给所述硅衬底2，起到良好的导热、散热作用。所述U型凹槽内有透明绝缘的填充树脂7，所述填充树脂7内混有荧光粉，所述LED裸芯片经所述蓝宝石衬底10发出的蓝色光激励所述荧光粉发出黄色光，两种颜色的光混合，最终向外发出白色光，所述金属层与所述硅衬底之间有隔离层IV，所述隔离层IV由氧化层54、55、56、57和氮化硅层84、85、86、87组成。所述正装LED还包括保护层6，所述保护层6覆盖于所述金属层35、36外表面，以防止所述金属层35、36短路，所述保护层6采用二氧化硅(SiO₂)材料，当然也可以采用氮化硅(SiN)等其他材料。所述U型凹槽为正四棱台体形状，所述U型凹槽的侧面与所述硅衬底2顶面之间的夹角为54.7°，当然所述U型凹槽也可以为上、下底面为矩形的四棱台体形状。当然，所述硅衬底2也可以为<100>晶向的N型硅衬底，此时，所述隔离层III 25、26为掺杂硼等材料的P型隔离层

本实施例的正装LED的制造方法包括以下步骤：

(a)形成第一掩蔽层：将<100>晶向的所述硅衬底2的上表面在氧化炉管内热氧化生长出厚度为3500埃的氧化层IV，所述氧化层IV的厚度范围可控制在2000～5000埃，然后在光刻机上利用扩散光刻掩模版进行光刻，再用含HF的腐蚀液对氧化层IV进行蚀刻，去除所述光刻图形部分内的氧化层IV，形成将要扩散的图形，剩余的氧化层IV构成第一掩蔽层，此步骤最后形成的剖面图如图11所示；

(b)形成隔离层III：利用第一掩蔽层，在高温扩散炉中热扩散形成隔离层III 24、26，此步骤最后形成的剖面图如图12所示；

(c)形成第二掩蔽层：用含HF的腐蚀液去除第一掩蔽层，然后在氧化炉管内热氧化生长出厚度为350埃的氧化层V及用化学气相法生成厚度为1500埃的氮化硅层，所述氧化层V的厚度范围可控制在200～500埃，所述氮化硅层的厚度范围可控制在1000～3000埃，然后在光刻机上利用U槽光刻掩模版进行光刻，再用半导体工艺习用的干法蚀刻工艺蚀刻氮化硅层，再用含HF的腐蚀液对氧化层V进行蚀刻，去除所述光刻图形部分内的氧化层V及氮化硅层，剩余的氧化层V及氮化硅层构成第二掩蔽层，此步骤最后形成的剖面图如图13所示；

(d)形成U型凹槽：利用第二掩蔽层，用温度为65℃、浓度为55％的KOH溶液对所述硅衬底2进行各向异性腐蚀，腐蚀出<111>晶向的硅面，形成一个侧面与顶面呈54.7°的所述U型凹槽，所述U型凹槽的深度控制在50～200微米，所述KOH溶液的温度控制在40～90℃、浓度控制在30％～80％均可，所述KOH溶液也可以用NaOH溶液代替，所述U型凹槽的形成利用了KOH或NaOH在不同晶向的硅面上蚀刻速率不同的特性，即采用了各向异性蚀刻，此步骤最后形成的剖面图如图14所示；

(e)连通隔离层III、形成隔离层IV：利用第二掩蔽层，在高温扩散炉中热扩散最终形成所述隔离层III 25、26，使得断开的隔离层III 24重新连接起来，所述隔离层III 25、26将使LED两个电极处于隔离状态，避免短路漏电，同时又使LED芯片能够通过硅片散热，然后在光刻机上利用接触光刻掩模版进行光刻，再用干法刻蚀氮化硅层，用含HF的腐蚀液对氧化层V进行蚀刻，形成两个与所述隔离层III 25、26接触的通孔，剩余的氧化层54、55、56、57和氮化硅层84、85、86、87构成隔离层IV，此步骤最后形成的剖面图如图15所示；

(f)形成金属层：以溅射或蒸镀的方法沉积厚度为12000埃的金属层II，所述金属层II的厚度范围可控制在5000～40000埃，然后在光刻机上利用金属光刻掩模版进行光刻，再用半导体工艺习用的干法蚀刻工艺对金属层II进行蚀刻，当然，也可以采用湿法蚀刻对金属层II进行蚀刻，蚀刻后剩余的金属层II构成所述金属层35、36，此步骤最后形成的剖面图如图16所示；

(g)形成保护层：用化学气相沉积法沉积厚度为12000埃的二氧化硅保护层，所述二氧化硅保护层的厚度范围可控制在8000～15000埃，所述二氧化硅保护层也可以采用氮化硅保护层替代，然后在光刻机上利用护层光刻掩模版进行光刻，再用含HF的腐蚀液对二氧化硅进行蚀刻或对氮化硅用干法进行蚀刻，使保护层出现两个用于焊接所述金属线45、46的开口和一个用于安装LED裸芯片的缺口，此步骤最后形成的剖面图如图17所示；

(h)LED裸芯片正装：用银胶9将LED裸芯片正装在所述U型凹槽的底部，再将连接LED焊点的所述金属线45、46焊接于保护层的两个开口内的所述金属层35、36上，此步骤最后形成的剖面图如图18所示；

(i)灌封填充树脂：将树脂材料填充灌封入所述U型凹槽内，形成所述填充树脂7，此步骤最后形成的剖面图如图10所示。

采用本实施例的正装LED的制造方法不必在U槽内进行光刻加工，对所述金属层35、36光刻时不必考虑两个台面同时解析的问题，加工容易，且正装封装较易完成，如果衬底是热导体，则散热效果更好。该制造方法利用集成电路制造工艺比传统的加反射杯的正装LED制造方法更加容易集成。

本发明可广泛应用于LED领域。

Claims

1、一种LED，包括LED裸芯片和硅衬底(2)，所述LED裸芯片包括衬底(10)和N型外延层(11)、P型外延层(12)，所述硅衬底(2)顶面有两个分离的沉积金属层(32、33)，所述P型外延层(12)、所述N型外延层(11)分别通过焊球(40、41)倒装焊接在所述金属层(32、33)上，所述金属层(32、33)与所述硅衬底(2)的结合区分别还有一个掺杂的隔离层I(22、23)，其特征在于：所述硅衬底(2)上表面有一个U型凹槽，所述LED裸芯片位于所述U型凹槽内，所述U型凹槽内有透明绝缘的填充树脂(7)，所述金属层(32、33)覆盖于所述U型凹槽的底面和侧面，所述金属层(32、33)的外表面为反光面，所述金属层(32、33)与所述硅衬底(2)之间各有一个隔离层II(51、53)。

2、根据权利要求1所述的LED，其特征在于：所述硅衬底(2)为<100>晶向的硅衬底，所述U型凹槽为四棱台体形状，所述U型凹槽的各侧面与所述硅衬底(2)顶面之间的夹角均为54.7°。

3、根据权利要求1所述的LED，其特征在于：它还包括保护层(6)，所述保护层(6)覆盖于所述金属层(32、33)外表面。

4、根据权利要求1或2或3所述的LED，其特征在于：所述硅衬底(2)为P型或N型，所述隔离层I(22、23)与所述硅衬底(2)极性相反，所述填充树脂(7)内混有荧光粉，所述焊球(40、41)为金球栓或铜球栓或锡球，所述金属层(32、33)为金属铝或硅铝合金。

5、一种用于制造权利要求1所述的LED的方法，其特征在于：包括以下步骤：

(a)形成掩蔽层：将<100>晶向的所述硅衬底(2)的上表面在氧化炉管内热氧化生长出氧化层I，然后在光刻机上利用U槽光刻掩模版进行光刻，形成光刻图形，光刻时图形之框线须与所述硅衬底(2)晶片之<011>主平边方向平行，再用含HF的腐蚀液对氧化层I的所述光刻图形部分进行蚀刻，去除所述光刻图形部分内的氧化层I，剩余的氧化层I构成掩蔽层；或者

先将<100>晶向的所述硅衬底(2)的上表面在氧化炉管内热氧化生长出氧化层II后，再以低压化学气相沉积法生长出氮化硅薄膜，然后在光刻机上利用U槽光刻掩模版进行光刻，形成光刻图形，光刻时图形之框线须与所述硅衬底(2)晶片之<011>主平边方向平行，再用干法蚀刻氮化硅，然后以湿法蚀刻氧化层II，去除所述光刻图形部分内的氮化硅薄膜和氧化层II，剩余的氮化硅薄膜和氧化层II构成掩蔽层；

(b)形成U型凹槽：利用掩蔽层，用KOH或NaOH溶液对所述硅衬底(2)进行各向异性腐蚀，腐蚀出<111>晶向的硅面，形成一个侧面与顶面呈54.7°的所述U型凹槽；

(c)形成隔离层II：在氧化炉管内热氧化生长出氧化层III，在光刻机上利用扩散光刻掩模版进行光刻，光刻时采用负光刻胶，再用含HF的腐蚀液对氧化层III进行蚀刻，去除光刻图形部分内的氧化层III，剩余的氧化层III构成所述隔离层II(51、52、53)；

(d)形成隔离层I：在高温扩散炉中热扩散形成所述隔离层I(22、23)；

(e)形成金属层：以溅射或蒸镀的方法沉积金属层I，然后在光刻机上利用金属光刻掩模版进行光刻，光刻时采用负光刻胶，再用湿法或干法蚀刻工艺对金属层I进行蚀刻，蚀刻后剩余的金属层I构成所述金属层(32、33)；

(h)灌封填充树脂：将树脂材料填充灌封入所述U型凹槽内，形成所述填充树脂(7)。

6、一种LED，包括LED裸芯片和硅衬底(2)，所述LED裸芯片包括衬底(10)和N型外延层(11)、P型外延层(12)，所述硅衬底(2)顶面有两个分离的沉积金属层(35、36)，所述N型外延层(11)、所述P型外延层(12)分别通过金属线(45、46)正装焊接在所述金属层(35、36)上，所述金属层(35、36)与所述硅衬底(2)的结合区还有两个分离的掺杂的隔离层III(25、26)，其特征在于：所述硅衬底(2)上表面有一个U型凹槽，所述LED裸芯片位于所述U型凹槽内，所述U型凹槽内有透明绝缘的填充树脂(7)，所述金属层(35、36)覆盖于所述U型凹槽的底面和侧面，所述金属层(35、36)的外表面为反光面，所述金属层(35、36)与所述硅衬底(2)之间有隔离层IV。

7、根据权利要求6所述的LED，其特征在于：所述硅衬底(2)为<100>晶向的硅衬底，所述U型凹槽为四棱台体形状，所述U型凹槽的各侧面与所述硅衬底(2)顶面之间的夹角均为54.7°。

8、根据权利要求6所述的LED，其特征在于：它还包括保护层(6)，所述保护层(6)覆盖于所述金属层(35、36)外表面。

9、根据权利要求6或7或8所述的LED，其特征在于：所述硅衬底(2)为P型或N型，所述隔离层III(25、26)与所述硅衬底(2)极性相反，所述填充树脂(7)内混有荧光粉，所述金属线(45、46)为金线或铝线或铜线，所述金属层(35、36)为金属铝或硅铝合金。

10、一种用于制造权利要求6所述的LED的方法，其特征在于：包括以下步骤：

(a)形成第一掩蔽层：将<100>晶向的所述硅衬底(2)的上表面在氧化炉管内热氧化生长出氧化层IV，然后在光刻机上利用扩散光刻掩模版进行光刻，再用含HF的腐蚀液对氧化层IV进行蚀刻，去除所述光刻图形部分内的氧化层IV，形成将要扩散的图形，剩余的氧化层IV构成第一掩蔽层；

(b)形成隔离层III：利用第一掩蔽层，在高温扩散炉中热扩散形成隔离层III(24、26)；

(d)形成U型凹槽：利用第二掩蔽层，用KOH或NaOH溶液对所述硅衬底(2)进行各向异性腐蚀，腐蚀出<111>晶向的硅面，形成一个侧面与顶面呈54.7°的所述U型凹槽；

(e)连通隔离层III、形成隔离层IV：利用第二掩蔽层，在高温扩散炉中热扩散最终形成所述隔离层III(25、26)，然后在光刻机上利用接触光刻掩模版进行光刻，再用干法刻蚀氮化硅层，用含HF的腐蚀液对氧化层V进行蚀刻，形成两个与所述隔离层III(25、26)接触的通孔，剩余的氧化层(54、55、56、57)和氮化硅层(84、85、86、87)构成隔离层IV；

(f)形成金属层：以溅射或蒸镀的方法沉积金属层II，然后在光刻机上利用金属光刻掩模版进行光刻，再用湿法或干法蚀刻工艺对金属层II进行蚀刻，蚀刻后剩余的金属层II构成所述金属层(35、36)；

(g)形成保护层：用化学气相沉积法沉积二氧化硅或氮化硅保护层，然后在光刻机上利用护层光刻掩模版进行光刻，再用含HF的腐蚀液对二氧化硅或氮化硅进行蚀刻，使保护层出现两个用于焊接所述金属线(45、46)的开口和一个用于安装LED裸芯片的缺口；

(h)LED裸芯片正装：用银胶(9)将LED裸芯片正装在所述U型凹槽的底部，再将连接LED焊点的所述金属线(45、46)焊接于保护层的两个开口内的所述金属层(35、36)上；

(i)灌封填充树脂：将树脂材料填充灌封入所述U型凹槽内，形成所述填充树脂(7)。