專利名稱：半導體芯片、半導體發(fā)光器件及其制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于半導體領域，尤其涉及一種半導體芯片、半導體發(fā)光器件及其制作方法。
背景技術：
目前，主流倒裝結構的白光LED的制作時經(jīng)過多次光刻，由P層垂直刻蝕出LED的正負電極，此種結構的芯片由于正負電極相隔太近，對后續(xù)封裝工藝的精度要求很高，且正負極相隔太近容易短路，工藝難度大，同時制作負電極時會蝕刻掉部分量子阱，由此會損失較大的發(fā)光面積。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種半導體芯片，所述半導體芯片的負電極從芯片結構的旁側引出，與正電極分布于不同的平面，可以有效避免短路現(xiàn)象，同時所有電極都不會阻擋光路的輸出，相反還會增加光路的輸出，增大了發(fā)光面積；本發(fā)明還提供了該半導體芯片的制作方法、具有該半導體芯片的半導體發(fā)光器件及其制作方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的
一種半導體芯片，包括襯底，所述襯底上順序層疊有緩沖層、η型氮化物層、發(fā)光層、P型氮化物層和芯片正電極，所述襯底的周邊緣上設有將緩沖層、η型氮化物層、發(fā)光層、P型氮化物層和芯片正電極包圍的芯片負電極，所述芯片負電極與發(fā)光層、P型氮化物層和芯片正電極之間設有絕緣層。本發(fā)明還提供一種半導體芯片的制作方法，所述方法包括以下步驟
5101、提供一外延片，所述外延片包括襯底，在襯底上順序層疊有緩沖層、η型氮化物層、發(fā)光層和P型氮化物層；
5102、從P型氮化物層的周邊緣開始第一次光刻，直到緩沖層；
5103、在第一次光刻后的地方和P型氮化物層的表面形成絕緣層；
5104、從絕緣層的周邊緣開始直到緩沖層、以及P型氮化物層表面的絕緣層進行第二次光刻；
5105、在從絕緣層的周邊緣開始直到緩沖層光刻后的地方形成芯片負電極，且所述芯片負電極與發(fā)光層和P型氮化物層之間保留有絕緣層；在P型氮化物層表面光刻后的地方形成芯片正電極，且所述芯片正電極與芯片負電極之間保留有絕緣層。本發(fā)明還提供一種半導體發(fā)光器件，包括支架和如前所述的半導體芯片，所述支架包括支架正極，在支架正極的周圍具有絕緣導熱層，所述絕緣導熱層上設有中空的支架負極；所述半導體芯片通過中空部分倒裝嵌合于支架上，芯片正電極與支架正極接觸導通，芯片負電極通過導電層進行包覆并與支架負極接觸導通。本發(fā)明還提供一種半導體發(fā)光器件的制作方法，所述方法包括以下步驟
S201、提供一個半導體芯片，所述半導體芯片的制作方法如前所述；5202、提供一個支架，所述支架的制作方法包括以下步驟
在支架的中空部分形成支架正極；
在支架正極周圍形成絕緣導熱層； 在絕緣導熱層上形成中空的支架負極；
5203、將所述半導體芯片通過支架的中空部分倒裝嵌合于支架上，且芯片正電極與支架正極接觸導通，芯片負電極通過導電層進行包覆并與支架負極接觸導通。本發(fā)明提供的半導體芯片、半導體發(fā)光器件及其制作方法中，所述半導體芯片的負電極從芯片結構的旁側引出，與正電極分布于不同的平面，可以有效避免短路現(xiàn)象，方便了多個半導體芯片模組之間的連接，使半導體芯片模組之間的電極連接變得簡單，從而可以使后續(xù)半導體發(fā)光器件的封裝工藝變得更簡單，即可將半導體芯片的倒裝和封裝工藝進行集成，簡化了半導體芯片倒裝結構的工藝和半導體發(fā)光器件的封裝工藝，封裝以后半導體發(fā)光器件的尺寸可以做得更小，便于集成；同時，半導體發(fā)光器件中的所有電極(包括芯片正負電極、支架正負極)都不會阻擋光路的輸出，相反將半導體芯片包圍呈碗狀，光從碗口的藍寶石襯底處出來，極大的增加了光路的輸出，增大了發(fā)光面積；另外，半導體發(fā)光器件中的底層和四周都由金屬電極和導熱物質包覆，極大的增加了半導體發(fā)光器件的散熱面積，增強了半導體發(fā)光器件的可靠性。


圖I是本發(fā)明提供的半導體芯片制作方法中光刻外延片的示意圖。圖2是本發(fā)明提供的半導體芯片制作方法中形成絕緣層的示意圖。圖3是本發(fā)明提供的半導體芯片制作方法中光刻絕緣層的示意圖。圖4是本發(fā)明提供的半導體芯片制作方法中形成正負電極的示意圖。圖5是本發(fā)明提供的半導體芯片制作方法流程示意圖。圖6是本發(fā)明提供的半導體發(fā)光器件制作方法中支架的剖視示意圖。圖7是本發(fā)明提供的半導體發(fā)光器件的結構示意圖。圖8是本發(fā)明提供的半導體發(fā)光器件制作方法流程示意圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。請參考圖4所示，一種半導體芯片，包括襯底11，所述襯底11上順序層疊有緩沖層
12、η型氮化物層13、發(fā)光層14、ρ型氮化物層15和芯片正電極18，所述襯底11的周邊緣上設有將緩沖層12、η型氮化物層13、發(fā)光層14、ρ型氮化物層15和芯片正電極18包圍的芯片負電極19，所述芯片負電極19與發(fā)光層14、ρ型氮化物層15和芯片正電極18之間設有絕緣層17。本發(fā)明提供的半導體芯片中，所述半導體芯片的負電極從芯片結構的旁側引出，與正電極分布于不同的平面，可以有效避免短路現(xiàn)象，方便了多個半導體芯片模組之間的連接，使半導體芯片模組之間的電極連接變得簡單，從而可以使后續(xù)半導體發(fā)光器件的封裝工藝變得更簡單，即可將半導體芯片的倒裝和封裝工藝進行集成，簡化了半導體芯片倒裝結構的工藝和半導體發(fā)光器件的封裝工藝，封裝以后半導體發(fā)光器件的尺寸可以做得更小，便于集成；同時，具有該半導體芯片的倒裝半導體發(fā)光器件的所有電極都不會阻擋光路的輸出，相反將半導體芯片包圍呈碗狀，光從碗口的藍寶石襯底處出來，極大的增加了光路的輸出，增大了發(fā)光面積。作為具體的實施方式，所述絕緣層17的材料為二氧化硅(Si02)、三氧化二鋁和鉿合金中的一種；優(yōu)選地，絕緣層17的材料為二氧化硅。請參考圖5所示，本發(fā)明還提供一種半導體芯片的制作方法，所述方法包括以下步驟
5101、提供一外延片，所述外延片包括襯底，在襯底上順序層疊有緩沖層、η型氮化物層、發(fā)光層和P型氮化物層；
5102、從ρ型氮化物層的周邊緣開始第一次光刻，直到緩沖層；
5103、在第一次光刻后的地方和ρ型氮化物層的表面形成絕緣層；·
5104、從絕緣層的周邊緣開始直到緩沖層、以及ρ型氮化物層表面的絕緣層進行第二次光刻；
5105、在從絕緣層的周邊緣開始直到緩沖層光刻后的地方形成芯片負電極，且所述芯片負電極與發(fā)光層和P型氮化物層之間保留有絕緣層；在P型氮化物層表面光刻后的地方形成芯片正電極，且所述芯片正電極與芯片負電極之間保留有絕緣層。本發(fā)明提供的半導體芯片的制作方法中，所述半導體芯片的負電極從芯片結構的旁側引出，與正電極分布于不同的平面，可以有效避免短路現(xiàn)象，方便了多個半導體芯片模組之間的連接，使半導體芯片模組之間的電極連接變得簡單，從而可以使后續(xù)半導體發(fā)光器件的封裝工藝變得更簡單，即可將半導體芯片的倒裝和封裝工藝進行集成，簡化了半導體芯片倒裝結構的工藝和半導體發(fā)光器件的封裝工藝，封裝以后半導體發(fā)光器件的尺寸可以做得更小，便于集成；同時，具有該半導體芯片的倒裝半導體發(fā)光器件的所有電極都不會阻擋光路的輸出，相反將半導體芯片包圍呈碗狀，光從碗口的藍寶石襯底處出來，極大的增加了光路的輸出，增大了發(fā)光面積。以下將結合具體地的實施方式，對本發(fā)明提供的半導體芯片的制作方法進行詳細說明。在步驟SlOl中，所述外延片的結構以及形成的具體方法已為本領域技術人員所熟知，在此不再詳述。請參考圖I所示，在步驟S102中，從P型氮化物層15的周邊緣開始第一次光刻，直到緩沖層12，即從ρ型氮化物層15的周邊緣開始，包括發(fā)光層14、η型氮化物層13和緩沖層12在內的共四個層，都需要進行光刻處理，露出用于形成電極部分，具體請參見圖I中標號16標不的部分,該部分的層疊區(qū)域將被光刻處理掉。作為一種具體的實施例,所述發(fā)光層14和ρ型氮化物層15光刻掉的寬度為1-5毫米，η型氮化物層13和緩沖層12光刻掉的寬度為O. 5-3毫米；所述發(fā)光層14和ρ型氮化物層15光刻掉的寬度比η型氮化物層13和緩沖層12光刻掉的寬度最好大，是為了有利于后續(xù)在芯片負電極19與發(fā)光層14和ρ型氮化物層15之間形成絕緣層。當然，本領域的技術人員應當明白，所述發(fā)光層14和ρ型氮化物層15光刻掉的寬度比η型氮化物層13和緩沖層12光刻掉的寬度大并不是蝕刻時所必須的，所述發(fā)光層14和ρ型氮化物層15光刻掉的寬度比η型氮化物層13和緩沖層12光刻掉的寬度也可以相同，后續(xù)再在芯片負電極19與發(fā)光層14和ρ型氮化物層15之間形成絕緣層也是可行的。請參考圖2所示，在步驟S103中，在第一次光刻后的地方和P型氮化物層15的表面形成絕緣層17，即在第一次光刻后露出的部分和ρ型氮化物層15的表面制作絕緣層，具體請參見圖2中標號17標示的部分。作為一種具體的實施例，所述形成絕緣層17的方法為等離子體增強化學氣相沉積(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,簡稱PECVD),即將絕緣層17沉積在第一光刻后露出的部分和ρ型氮化物層15的表面。進一步，所述絕緣層17的材料為二氧化硅(Si02)、三氧化二鋁和鉿合金中的一種；優(yōu)選地，絕緣層17的材料為二氧化硅。請參考圖3所示，在步驟S104中，從絕緣層17的周邊緣開始直到緩沖層12是指從絕緣層17的周邊絕緣開始進行第二次光刻，光刻的深度要達到與緩沖層12平齊，其光刻的具體路徑可與第一次光刻時從P型氮化物層15的周邊緣開始直到緩沖層12相同，而對于該光刻部分中P型氮化物層15以上的絕緣層，其光刻的寬度可比發(fā)光層14和ρ型氮化物層15光刻掉的寬度大，即與發(fā)光層14和ρ型氮化物層15之間形成臺階,或者與發(fā)光層14和ρ型氮化物層15光刻掉的寬度相同，以便于工藝制作；而對P型氮化物層15表面的絕緣層17進行第二次光刻是指，將ρ型氮化物層15表面的絕緣層光刻掉，但是在ρ型氮化物層15表面的外圈需要保留有部分絕緣層，以保證后續(xù)制作正負電極時，兩者之間能夠保持絕緣。請參考圖4所示，在步驟S105中，在從絕緣層的周邊緣開始直到緩沖層光刻后的 地方形成芯片負電極19，且所述芯片負電極19與發(fā)光層14和ρ型氮化物層15之間保留有絕緣層17 ;在ρ型氮化物層15表面光刻后的地方形成芯片正電極18，且所述芯片正電極18與芯片負電極19之間保留有絕緣層17。作為一種具體的實施例，所述形成正負電極的方法為真空蒸鍍。本發(fā)明所提供的半導體芯片的制作方法還包括步驟S106 :對所述半導體芯片進行切割，以形成單個的半導體芯片，便于后續(xù)使用。請參考圖7所示，本發(fā)明還提供一種半導體發(fā)光器件，包括支架和前述的半導體芯片，所述支架包括支架正極21，在支架正極21的周圍具有絕緣導熱層22，所述絕緣導熱層22上設有中空的支架負極23 ;所述半導體芯片通過中空部分倒裝嵌合于支架上，芯片正電極18與支架正極21接觸導通，芯片負電極19通過導電層20進行包覆并與支架負極23接觸導通。本發(fā)明提供的半導體發(fā)光器件中，所述半導體芯片的負電極從芯片結構的旁側引出，與正電極分布于不同的平面，可以有效避免短路現(xiàn)象，方便了多個半導體芯片模組之間的連接，使半導體芯片模組之間的電極連接變得簡單，從而可以使后續(xù)半導體發(fā)光器件的封裝工藝變得更簡單，即可將半導體芯片的倒裝和封裝工藝進行集成，簡化了半導體芯片倒裝結構的工藝和半導體發(fā)光器件的封裝工藝，封裝以后半導體發(fā)光器件的尺寸可以做得更小，便于集成；同時，半導體發(fā)光器件中的所有電極(包括芯片正負電極、支架正負極)都不會阻擋光路的輸出，相反將半導體芯片包圍呈碗狀，光從碗口的藍寶石襯底處出來，極大的增加了光路的輸出，增大了發(fā)光面積；另外，半導體發(fā)光器件中的底層和四周都由金屬電極和導熱物質包覆，極大的增加了半導體發(fā)光器件的散熱面積，增強了半導體發(fā)光器件的
可靠性。作為具體的實施方式，所述支架正極21和支架負極23的材料為具有導電性和散熱性的金屬或合金；所述金屬可以為金、銀和鋁中的一種，所述合金可以為鋁合金、銀鎢合金和鎢銅合金中的一種。作為具體的實施方式，所述導電層的材料為銀膠或其它導熱導電的材料。請參考圖8所示，本發(fā)明還提供一種半導體發(fā)光器件的制作方法，所述方法包括以下步驟
5201、提供一個半導體芯片，所述半導體芯片的制作方法如前所述；
5202、提供一個支架，所述支架的制作方法包括以下步驟
在支架的中空部分形成支架正極；
在支架正極周圍形成絕緣導熱層；
在絕緣導熱層上形成中空的支架負極；
5203、將所述半導體芯片通過支架的中空部分倒裝嵌合于支架上，且芯片正電極與支架正極接觸導通，芯片負電極通過導電層進行包覆并與支架負極接觸導通。本發(fā)明提供的半導體發(fā)光器件的制作方法中，所述半導體芯片的負電極從芯片結構的旁側引出，與正電極分布于不同的平面，可以有效避免短路現(xiàn)象，方便了多個半導體芯片模組之間的連接，使半導體芯片模組之間的電極連接變得簡單，從而可以使后續(xù)半導體發(fā)光器件的封裝工藝變得更簡單，即可將半導體芯片的倒裝和封裝工藝進行集成，簡化了半導體芯片倒裝結構的工藝和半導體發(fā)光器件的封裝工藝，封裝以后半導體發(fā)光器件的尺寸可以做得更小，便于集成；同時，半導體發(fā)光器件中的所有電極(包括芯片正負電極、支架正負極)都不會阻擋光路的輸出，相反將半導體芯片包圍呈碗狀，光從碗口的藍寶石襯底處出來，極大的增加了光路的輸出，增大了發(fā)光面積；另外，半導體發(fā)光器件中的底層和四周都由金屬電極和導熱物質包覆，極大的增加了半導體發(fā)光器件的散熱面積，增強了半導體發(fā)光器件的可靠性。以下將結合具體地的實施方式，對本發(fā)明提供的半導體發(fā)光器件的制作方法進行詳細說明。在步驟S201中，所述半導體芯片的制作方法在前面已詳細介紹過，在此不再詳述。請參考圖6所示，在步驟S202中，所述支架的制作方法包括以下步驟
在支架的中空部分形成支架正極21，所述支架的正極材料為具有導電性和散熱性的金屬或合金；
在支架正極21周圍形成絕緣導熱層22，即在支架正極的外圍形成絕緣導熱層，所述絕緣導熱層的材料為絕緣硅膠或矽膠；
在絕緣導熱層22上形成中空的支架負極23，即支架負極的中空部分是支架正極，支架負極的邊緣與絕緣導熱層的邊緣最好平齊，所述支架的正極材料為具有導電性和散熱性的金屬或合金；
由此，形成一個具有中空部分的支架；所述金屬可以為金、銀和鋁中的一種，所述合金可以為鋁合金、銀鎢合金和鎢銅合金中的一種。
在步驟S202中，將所述半導體芯片通過支架的中空部分倒裝嵌合于支架上，當所述半導體芯片與中空的支架嵌合以后，芯片正電極18與支架正極21接觸導通，并從此處引出半導體發(fā)光器件的正極，同時將芯片負電極19通過導電層20進行包覆，以便與支架負極23更好的接觸導通，并從此處引出半導體發(fā)光器件的負極。作為具體的實施例，所述導電層20的材料為銀膠或其它導熱導電的材料。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內?！?br> 權利要求
1.一種半導體芯片，其特征在于，包括襯底，所述襯底上順序層疊有緩沖層、η型氮化物層、發(fā)光層、P型氮化物層和芯片正電極，所述襯底的周邊緣上設有將緩沖層、η型氮化物層、發(fā)光層、P型氮化物層和芯片正電極包圍的芯片負電極，所述芯片負電極與發(fā)光層、P型氮化物層和芯片正電極之間設有絕緣層。
2.根據(jù)權利要求I所述的半導體芯片，其特征在于，所述絕緣層的材料為二氧化硅、三氧化二鋁和鉿合金中的一種。
3.一種半導體芯片的制作方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 5101、提供一外延片，所述外延片包括襯底，在襯底上順序層疊有緩沖層、η型氮化物層、發(fā)光層和P型氮化物層； 5102、從P型氮化物層的周邊緣開始第一次光刻，直到緩沖層； 5103、在第一次光刻后的地方和P型氮化物層的表面形成絕緣層； 5104、從絕緣層的周邊緣開始直到緩沖層、以及P型氮化物層表面的絕緣層進行第二次光刻； 5105、在從絕緣層的周邊緣開始直到緩沖層光刻后的地方形成芯片負電極，且所述芯片負電極與發(fā)光層和P型氮化物層之間保留有絕緣層；在P型氮化物層表面光刻后的地方形成芯片正電極，且所述芯片正電極與芯片負電極之間保留有絕緣層。
4.根據(jù)權利要求3所述的半導體芯片的制作方法，其特征在于，所述步驟S102中，所述發(fā)光層和P型氮化物層光刻掉的寬度為1-5毫米，η型氮化物層和緩沖層光刻掉的寬度為O.5~3暈米。
5.根據(jù)權利要求3所述的半導體芯片的制作方法，其特征在于，所述步驟S103中，形成絕緣層的方法為等離子體增強化學氣相沉積。
6.根據(jù)權利要求3所述的半導體芯片的制作方法，其特征在于，所述步驟S103中，絕緣層的材料為二氧化硅、三氧化二鋁和鉿合金中的一種。
7.根據(jù)權利要求3所述的半導體芯片的制作方法，其特征在于，所述方法還包括步驟S106 :對所述半導體芯片進行切割，以形成單個的半導體芯片。
8.一種半導體發(fā)光器件，其特征在于，包括支架和根據(jù)權利要求I或2所述的半導體芯片，所述支架包括支架正極，在支架正極的周圍具有絕緣導熱層，所述絕緣導熱層上設有中空的支架負極；所述半導體芯片通過中空部分倒裝嵌合于支架上，芯片正電極與支架正極接觸導通，芯片負電極通過導電層進行包覆并與支架負極接觸導通。
9.根據(jù)權利要求8所述的半導體發(fā)光器件，其特征在于，所述支架正極和支架負極的材料為具有導電性和散熱性的金屬或合金。
10.根據(jù)權利要求8所述的半導體發(fā)光器件，其特征在于，所述導電層的材料為銀膠。
11.一種半導體發(fā)光器件的制作方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 S201、提供一個半導體芯片，所述半導體芯片的制作方法根據(jù)權利要求3-7中任一項所述； S202、提供一個支架，所述支架的制作方法包括以下步驟 在支架的中空部分形成支架正極； 在支架正極周圍形成絕緣導熱層； 在絕緣導熱層上形成中空的支架負極；S203、將所述半導體芯片通過支架的中空部分倒裝嵌合于支架上，且芯片正電極與支架正極接觸導通，芯片負電極通過導電層進行包覆并與支架負極接觸導通。
12.根據(jù)權利要求11所述的半導體芯片的制作方法，其特征在于，在所述步驟S202中，所述支架正極和支架負極的材料為具有導電性和散熱性的金屬或合金。
13.根據(jù)權利要求11所述的半導體芯片的制作方法，其特征在于，在所述步驟S203中，所述導電層的材料為銀膠。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導體芯片，包括襯底，所述襯底上順序層疊有緩沖層、n型氮化物層、發(fā)光層、p型氮化物層和芯片正電極，所述襯底的周邊緣上設有將緩沖層、n型氮化物層、發(fā)光層、p型氮化物層和芯片正電極包圍的芯片負電極，所述芯片負電極與發(fā)光層、p型氮化物層和芯片正電極之間設有絕緣層。本發(fā)明還提供該半導體芯片的制作方法、具有該半導體芯片的半導體發(fā)光器件及其制作方法。本發(fā)明提供的半導體芯片、半導體發(fā)光器件及其制作方法中，所述半導體芯片的負電極從芯片結構的旁側引出，與正電極分布于不同的平面，可以有效避免短路現(xiàn)象；所有電極將半導體芯片包圍呈碗狀，光從碗口的藍寶石襯底處出來，極大的增加了光路的輸出，增大了發(fā)光面積。
文檔編號H01L33/38GK102956783SQ20111023981
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月21日 優(yōu)先權日2011年8月21日
發(fā)明者肖懷曙 申請人:比亞迪股份有限公司