專利名稱：Led的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種LED。
背景技術(shù)：
倒裝芯片技術(shù)是當(dāng)今最先進(jìn)的微電子封裝技術(shù)之一，它既是一種芯片互連技術(shù)，又是一種理想的芯片粘接技術(shù)，它將電路組裝密度提升到了一個(gè)新的高度。在所有表面安裝技術(shù)中，倒裝芯片可以達(dá)到最小、最薄的封裝，隨著電子產(chǎn)品體積的進(jìn)一步縮小，倒裝芯片的應(yīng)用將會(huì)越來越廣泛。
將LED裸芯片倒扣在硅襯底上的封裝形式稱為倒裝LED。傳統(tǒng)的倒裝LED為平面型結(jié)構(gòu)，如圖1所示，它包括LED裸芯片和硅襯底2，所述LED裸芯片由襯底10和N型外延層11、P型外延層12組成，所述硅襯底2頂面有兩個(gè)分離的沉積金屬層30、31，所述P型外延層12、所述N型外延層11分別通過焊球40、41焊接在所述金屬層30、31上，所述金屬層30、31與所述硅襯底2的結(jié)合區(qū)分別還有一個(gè)與所述硅襯底2極性相反的隔離層20、21，用于隔離所述金屬層30、31與所述硅襯底2，起到保護(hù)的作用。這種傳統(tǒng)的倒裝LED的PN結(jié)在正面、側(cè)面和底面上均會(huì)發(fā)光，但是由于側(cè)面及底面發(fā)出的光都被散射出去，因而沒有被充分利用，造成LED的發(fā)光效率較低，使得正面出光的強(qiáng)度降低。
正裝芯片技術(shù)是傳統(tǒng)的微電子封裝技術(shù)，其技術(shù)成熟，應(yīng)用范圍最廣泛。目前絕大多數(shù)LED均為正裝LED，LED裸芯片正裝在一個(gè)帶有反射杯的支架上，其P型外延層、N型外延層分別通過金屬線焊接在陽極和陰極引線上，這種正裝LED雖然有反射杯，可反射側(cè)面的光使其從正面射出，但是效果仍然不夠好，正面出光會(huì)被金屬焊線遮蔽，如襯底為絕熱材料時(shí)，其散熱性差。同時(shí)，這種正裝LED較難實(shí)現(xiàn)多芯片集成。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)上的不足，提供一種發(fā)光效率高、正面出光強(qiáng)度高的LED。
本實(shí)用新型所采用的第一種技術(shù)方案是本實(shí)用新型包括LED裸芯片和硅襯底，所述LED裸芯片包括襯底和N型外延層、P型外延層，所述硅襯底頂面有兩個(gè)分離的沉積金屬層，所述P型外延層、所述N型外延層分別通過焊球倒裝焊接在所述金屬層上，所述金屬層與所述硅襯底的結(jié)合區(qū)分別還有一個(gè)摻雜的隔離層I，所述硅襯底上表面有一個(gè)U型凹槽，所述LED裸芯片位于所述U型凹槽內(nèi)，所述U型凹槽內(nèi)有透明絕緣的填充樹脂，所述金屬層覆蓋于所述U型凹槽的底面和側(cè)面，所述金屬層的外表面為反光面，所述金屬層與所述硅襯底之間各有一個(gè)隔離層II。
所述硅襯底為<100>晶向的硅襯底，所述U型凹槽為四棱臺(tái)體形狀，所述U型凹槽的各側(cè)面與所述硅襯底頂面之間的夾角均為54.7°。
本實(shí)用新型還包括保護(hù)層，所述保護(hù)層覆蓋于所述金屬層外表面。
所述硅襯底為P型或N型，所述隔離層I與所述硅襯底極性相反，所述填充樹脂內(nèi)混有熒光粉，所述焊球?yàn)榻鹎蛩ɑ蜚~球栓或錫球，所述金屬層為金屬鋁或硅鋁合金。
本實(shí)用新型所采用的第二種技術(shù)方案是本實(shí)用新型包括LED裸芯片和硅襯底，所述LED裸芯片包括襯底和N型外延層、P型外延層，所述硅襯底頂面有兩個(gè)分離的沉積金屬層，所述N型外延層、所述P型外延層分別通過金屬線正裝焊接在所述金屬層上，所述金屬層與所述硅襯底的結(jié)合區(qū)還有兩個(gè)分離的摻雜的隔離層III，所述硅襯底上表面有一個(gè)U型凹槽，所述LED裸芯片位于所述U型凹槽內(nèi)，所述U型凹槽內(nèi)有透明絕緣的填充樹脂，所述金屬層覆蓋于所述U型凹槽的底面和側(cè)面，所述金屬層的外表面為反光面，所述金屬層與所述硅襯底之間有隔離層IV。
所述硅襯底為<100>晶向的硅襯底，所述U型凹槽為四棱臺(tái)體形狀，所述U型凹槽的各側(cè)面與所述硅襯底頂面之間的夾角均為54.7°。
本實(shí)用新型還包括保護(hù)層，所述保護(hù)層覆蓋于所述金屬層外表面。
所述硅襯底為P型或N型，所述隔離層III與所述硅襯底極性相反，所述填充樹脂內(nèi)混有熒光粉，所述金屬線為金線或鋁線或銅線，所述金屬層為金屬鋁或硅鋁合金。
本實(shí)用新型的有益效果是由于本實(shí)用新型所述硅襯底上表面有一個(gè)U型凹槽，所述LED裸芯片位于所述U型凹槽內(nèi)，所述金屬層覆蓋于所述U型凹槽的底面和側(cè)面，所述LED裸芯片的PN結(jié)在側(cè)面和底面發(fā)出的光線遇到所述凹槽的側(cè)面和底面覆蓋的所述金屬層會(huì)發(fā)生反射，反射的光線又從正面射出，這樣，無論是從PN結(jié)的正面、底面還是側(cè)面發(fā)出的光都得到了有效利用，不會(huì)造成側(cè)面及底面光的浪費(fèi)，提高了發(fā)光效率，即使是正裝LED也避免了傳統(tǒng)正裝的缺陷，故本實(shí)用新型LED發(fā)光效率高、正面出光強(qiáng)度高，散熱效果好，且工藝簡(jiǎn)便，產(chǎn)品質(zhì)量好，易于實(shí)現(xiàn)多芯片集成。


圖1是傳統(tǒng)倒裝LED的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一如圖2所示，本實(shí)施例的LED為一種倒裝LED，包括LED裸芯片和硅襯底2，所述LED裸芯片包括藍(lán)寶石(Al2O3)襯底10和氮化鎵(GaN)N型外延層11、P型外延層12，當(dāng)然，所述襯底10也可以為碳化硅(SiC)等其他材料的襯底，所述硅襯底2為<100>晶向的P型硅襯底，所述硅襯底2上表面有一個(gè)U型凹槽，所述LED裸芯片位于所述U型凹槽內(nèi)。所述硅襯底2頂面有兩個(gè)分離的沉積金屬層32、33，所述金屬層32、33為金屬鋁，當(dāng)然也可以采用硅鋁合金，所述金屬層32、33覆蓋于所述U型凹槽的底面和側(cè)面，所述金屬層32、33的外表面為反光面，所述金屬層32、33既是電極又是側(cè)面及底面光線的反光體，所述P型外延層12、所述N型外延層11分別通過焊球40、41倒裝焊接在所述金屬層32、33上，所述焊球40、41為金球栓，當(dāng)然也可以為銅球栓或錫球，所述金屬層32、33與所述硅襯底2的結(jié)合區(qū)分別還有一個(gè)摻雜磷、砷等材料的N型隔離層I22、23，用于隔離所述金屬層30、31與所述硅襯底2，防止所述金屬層30、31之間漏電或短路，同時(shí)所述隔離層I22、23與所述硅襯底2之間也構(gòu)成一個(gè)靜電保護(hù)二極管，也可起到在封裝過程中靜電保護(hù)的作用，同時(shí)所述隔離層I22、23將所述LED裸芯片傳給所述金屬層30、31的熱量再傳遞給所述硅襯底2，起到良好的導(dǎo)熱、散熱作用。所述U型凹槽內(nèi)有透明絕緣的填充樹脂7，所述填充樹脂7內(nèi)混有熒光粉，所述LED裸芯片經(jīng)所述藍(lán)寶石襯底10發(fā)出的藍(lán)色光激勵(lì)所述熒光粉發(fā)出黃色光，兩種顏色的光混合，最終向外發(fā)出白色光，所述金屬層32、33與所述硅襯底2之間各有一個(gè)隔離層II 51、53，所述金屬層32、33之間還有一個(gè)隔離層II 52。所述倒裝LED還包括保護(hù)層6，所述保護(hù)層6覆蓋于所述金屬層32、33外表面，以防止所述金屬層32、33短路，所述保護(hù)層6采用二氧化硅(SiO2)材料，當(dāng)然也可以采用氮化硅(SiN)等其他材料。所述U型凹槽為正四棱臺(tái)體形狀，所述U型凹槽的側(cè)面與所述硅襯底2頂面之間的夾角為54.7°，當(dāng)然所述U型凹槽也可以為上、下底面為矩形的四棱臺(tái)體形狀。當(dāng)然，所述硅襯底2也可以為<100>晶向的N型硅襯底，此時(shí)，所述隔離層II22、23為摻雜硼等材料的P型隔離層本實(shí)用新型的生產(chǎn)工藝過程如下在所述硅襯底2上生長掩蔽層，通過光刻、蝕刻形成兩個(gè)掩蔽層；利用掩蔽層，用KOH或NaOH溶液腐蝕出四個(gè)<111>晶向的硅面形成四棱臺(tái)體形狀的U型凹槽；在所述硅襯底2上表面及所述U型凹槽內(nèi)生長出氧化層，經(jīng)光刻、蝕刻后形成三個(gè)隔離層II51、52、53；然后高溫?cái)U(kuò)散出隔離層I22、23；沉積金屬層，經(jīng)光刻、蝕刻后形成兩個(gè)金屬層32、33；沉積出保護(hù)層6；經(jīng)光刻、蝕刻后，倒裝上LED裸芯片，將P型外延層12、N型外延層11分別通過焊球40、41焊接在金屬層32、33上；最后填充樹脂材料形成填充樹脂7。
當(dāng)然，所述硅襯底2也可以為<100>晶向的N型硅襯底，此時(shí)，所述隔離層II22、23為摻雜硼等材料的P型隔離層。
實(shí)施例二如圖3所示，本實(shí)施例的LED為一種正裝LED，包括LED裸芯片和硅襯底2，所述LED裸芯片包括藍(lán)寶石(Al2O3)襯底10和氮化鎵(GaN)N型外延層11、P型外延層12，當(dāng)然，所述襯底10也可以為碳化硅(SiC)等其他材料的襯底，所述硅襯底2為<100>晶向的P型硅襯底，所述硅襯底2上表面有一個(gè)U型凹槽，所述LED裸芯片位于所述U型凹槽內(nèi)。所述硅襯底2頂面有兩個(gè)分離的沉積金屬層35、36，所述金屬層35、36為金屬鋁，當(dāng)然也可以采用硅鋁合金，所述金屬層35、36覆蓋于所述U型凹槽的底面和側(cè)面，所述金屬層35、36的外表面為反光面，所述金屬層35、36既是電極又是側(cè)面光線的反光體，所述N型外延層11、所述P型外延層12分別通過金屬線45、46正裝焊接在所述金屬層35、36上，所述金屬線45、46為金線，當(dāng)然也可以為鋁線或銅線，所述金屬層35、36與所述硅襯底2的結(jié)合區(qū)還有兩個(gè)分離的摻雜磷、砷等材料的N型隔離層III25、26，用于隔離所述金屬層35、36與所述硅襯底2，防止所述金屬層35、36之間漏電或短路，同時(shí)所述隔離層III25、26與所述硅襯底2之間也構(gòu)成一個(gè)靜電保護(hù)二極管，也可起到在封裝過程中靜電保護(hù)的作用，同時(shí)所述隔離層III25、26將所述LED裸芯片傳給所述金屬層35、36的熱量再傳遞給所述硅襯底2，起到良好的導(dǎo)熱、散熱作用。所述U型凹槽內(nèi)有透明絕緣的填充樹脂7，所述填充樹脂7內(nèi)混有熒光粉，所述LED裸芯片經(jīng)所述藍(lán)寶石襯底10發(fā)出的藍(lán)色光激勵(lì)所述熒光粉發(fā)出黃色光，兩種顏色的光混合，最終向外發(fā)出白色光，所述金屬層與所述硅襯底之間有隔離層IV，所述隔離層IV由氧化層54、55、56、57和氮化硅層84、85、86、87組成。所述正裝LED還包括保護(hù)層6，所述保護(hù)層6覆蓋于所述金屬層35、36外表面，以防止所述金屬層35、36短路，所述保護(hù)層6采用二氧化硅(SiO2)材料，當(dāng)然也可以采用氮化硅(SiN)等其他材料。所述U型凹槽為正四棱臺(tái)體形狀，所述U型凹槽的側(cè)面與所述硅襯底2頂面之間的夾角為54.7°，當(dāng)然所述U型凹槽也可以為上、下底面為矩形的四棱臺(tái)體形狀。當(dāng)然，所述硅襯底2也可以為<100>晶向的N型硅襯底，此時(shí)，所述隔離層III25、26為摻雜硼等材料的P型隔離層本實(shí)用新型的生產(chǎn)工藝過程如下在所述硅襯底2上生長第一掩蔽層，通過光刻、蝕刻形成一個(gè)第一掩蔽層；利用第一掩蔽層，高溫?cái)U(kuò)散出兩個(gè)隔離層；然后去除第一掩蔽層，再生長出氧化層54、55、56、57及氮化硅層84、85、86、87，通過光刻、蝕刻形成兩個(gè)第二掩蔽層；利用第二掩蔽層，用KOH或NaOH溶液腐蝕出四個(gè)<111>晶向的硅面形成四棱臺(tái)體形狀的U型凹槽；利用第二掩蔽層，高溫?cái)U(kuò)散出兩個(gè)最終的隔離層III25、26，通過光刻、蝕刻形成兩個(gè)與隔離層III接觸的通孔；沉積金屬層，經(jīng)光刻、蝕刻后形成兩個(gè)金屬層35、36；沉積出保護(hù)層6；經(jīng)光刻、蝕刻后，正裝上LED裸芯片，將N型外延層11、P型外延層12分別通過金屬線45、46焊接在金屬層35、36上；最后填充樹脂材料形成填充樹脂7。
當(dāng)然，所述硅襯底2也可以為<100>晶向的N型硅襯底，此時(shí)，所述隔離層III25、26為摻雜硼等材料的P型隔離層。
本實(shí)用新型可廣泛應(yīng)用于LED領(lǐng)域。
權(quán)利要求1.一種LED，包括LED裸芯片和硅襯底(2)，所述LED裸芯片包括襯底(10)和N型外延層(11)、P型外延層(12)，所述硅襯底(2)頂面有兩個(gè)分離的沉積金屬層(32、33)，所述P型外延層(12)、所述N型外延層(11)分別通過焊球(40、41)倒裝焊接在所述金屬層(32、33)上，所述金屬層(32、33)與所述硅襯底(2)的結(jié)合區(qū)分別還有一個(gè)摻雜的隔離層I(22、23)，其特征在于所述硅襯底(2)上表面有一個(gè)U型凹槽，所述LED裸芯片位于所述U型凹槽內(nèi)，所述U型凹槽內(nèi)有透明絕緣的填充樹脂(7)，所述金屬層(32、33)覆蓋于所述U型凹槽的底面和側(cè)面，所述金屬層(32、33)的外表面為反光面，所述金屬層(32、33)與所述硅襯底(2)之間各有一個(gè)隔離層II(51、53)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED，其特征在于所述硅襯底(2)為<100>晶向的硅襯底，所述U型凹槽為四棱臺(tái)體形狀，所述U型凹槽的各側(cè)面與所述硅襯底(2)頂面之間的夾角均為54.7°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED，其特征在于它還包括保護(hù)層(6)，所述保護(hù)層(6)覆蓋于所述金屬層(32、33)外表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的LED，其特征在于所述硅襯底(2)為P型或N型，所述隔離層I(22、23)與所述硅襯底(2)極性相反，所述填充樹脂(7)內(nèi)混有熒光粉，所述焊球(40、41)為金球栓或銅球栓或錫球，所述金屬層(32、33)為金屬鋁或硅鋁合金。
5.一種LED，包括LED裸芯片和硅襯底(2)，所述LED裸芯片包括襯底(10)和N型外延層(11)、P型外延層(12)，所述硅襯底(2)頂面有兩個(gè)分離的沉積金屬層(35、36)，所述N型外延層(11)、所述P型外延層(12)分別通過金屬線(45、46)正裝焊接在所述金屬層(35、36)上，所述金屬層(35、36)與所述硅襯底(2)的結(jié)合區(qū)還有兩個(gè)分離的摻雜的隔離層III(25、26)，其特征在于所述硅襯底(2)上表面有一個(gè)U型凹槽，所述LED裸芯片位于所述U型凹槽內(nèi)，所述U型凹槽內(nèi)有透明絕緣的填充樹脂(7)，所述金屬層(35、36)覆蓋于所述U型凹槽的底面和側(cè)面，所述金屬層(35、36)的外表面為反光面，所述金屬層(35、36)與所述硅襯底(2)之間有隔離層IV。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的LED，其特征在于所述硅襯底(2)為<100>晶向的硅襯底，所述U型凹槽為四棱臺(tái)體形狀，所述U型凹槽的各側(cè)面與所述硅襯底(2)頂面之間的夾角均為54.7°。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的LED，其特征在于它還包括保護(hù)層(6)，所述保護(hù)層(6)覆蓋于所述金屬層(35、36)外表面。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6或7所述的LED，其特征在于所述硅襯底(2)為P型或N型，所述隔離層III(25、26)與所述硅襯底(2)極性相反，所述填充樹脂(7)內(nèi)混有熒光粉，所述金屬線(45、46)為金線或鋁線或銅線，所述金屬層(35、36)為金屬鋁或硅鋁合金。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種LED，旨在提供一種發(fā)光效率高、正面出光強(qiáng)度高的LED。本實(shí)用新型包括LED裸芯片和硅襯底，LED裸芯片包括N型外延層、P型外延層，硅襯底頂面有兩個(gè)金屬層，兩個(gè)外延層通過焊球或金屬線焊接在金屬層上，金屬層與硅襯底的結(jié)合區(qū)還有兩個(gè)隔離層I，硅襯底上表面有U型凹槽，LED裸芯片位于凹槽內(nèi)，凹槽內(nèi)有填充樹脂，金屬層覆蓋于凹槽的底面和側(cè)面，金屬層的外表面為反光面，金屬層與硅襯底之間有隔離層II。本實(shí)用新型可廣泛應(yīng)用于LED領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H01L33/00GK2904307SQ200620058968
公開日2007年5月23日 申請(qǐng)日期2006年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月17日
發(fā)明者吳緯國 申請(qǐng)人:廣州南科集成電子有限公司