專(zhuān)利名稱(chēng)：一種led芯片及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及LED制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種LED芯片及其制作方法。
背景技術(shù)：
綠色環(huán)保是現(xiàn)代照明發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)，LED技術(shù)的誕生和發(fā)展正在引發(fā)第二次照明革命。與傳統(tǒng)光源相比，LED具有壽命長(zhǎng)、光效高、功耗低、體積小、自由集成等優(yōu)勢(shì)。在戶外顯示、景觀照明、電視背光、室內(nèi)照明等應(yīng)用領(lǐng)域逐漸取代傳統(tǒng)光源成為主流。目前，LED制造常用的襯底材料有藍(lán)寶石、碳化硅(SiC)、硅(Si)等。這其中，藍(lán)寶石襯底由于合適的價(jià)格、成熟的加工技術(shù)，LED制造業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，占據(jù)了市場(chǎng)中大量的份額。LED芯片的結(jié)構(gòu)通常包括:藍(lán)寶石襯底、形成于藍(lán)寶石襯底一面的外延結(jié)構(gòu)以及形成于藍(lán)寶石襯底另一面的反射層。由于外延結(jié)構(gòu)具有較高的折射率n (n=2.2 2.4)，LED芯片產(chǎn)生的光有相當(dāng)一部分在出光面上發(fā)生全反射，并被限制在出光面和反射層形成的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中，無(wú)法射出形成有效發(fā)光，影響了 LED芯片的光析出率和工作效率。目前，業(yè)內(nèi)研發(fā)各種技術(shù)手段來(lái)提高LED芯片的光析出率和工作效率，例如圖形化襯底、外延層側(cè)壁腐蝕、光子晶體等技術(shù)，但是仍難以滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種LED芯片及其制作方法，以提高LED芯片的光析出率和工作效率。為解決以上問(wèn)題，本發(fā)明提供一種LED芯片的制造方法，包括:提供藍(lán)寶石襯底，在所述藍(lán)寶石襯底的一面形成外延層；在所述藍(lán)寶石襯底的另一面上形成掩膜層，在所述外延層上形成保護(hù)層；進(jìn)行光刻工藝，圖形化所述掩膜層，在所述掩膜層中形成陣列排布的圖形；以掩膜層為掩膜，進(jìn)行濕法刻蝕工藝刻蝕所述藍(lán)寶石襯底，形成陣列排布的棱臺(tái)；去除所述掩膜層和保護(hù)層，在所述藍(lán)寶石襯底形成有棱臺(tái)的一面上形成反射層。可選的，在形成所述外延層后，形成所述掩膜層和保護(hù)層之前，還包括將所述藍(lán)寶石襯底減薄的步驟。可選的，利用研磨的方法對(duì)所述藍(lán)寶石襯底減薄，減薄后的藍(lán)寶石襯底的厚度為
0.05mm-0.5mm?？蛇x的，所述掩膜層和保護(hù)層材質(zhì)為氧化硅或氮化硅?？蛇x的，所述掩膜層和保護(hù)層的厚度至少為20nm?？蛇x的，所述濕法刻蝕工藝的工藝溫度大于100°C，工藝時(shí)間大于10分鐘?？蛇x的，所述濕法刻蝕工藝使用的刻蝕液為H2SO4溶液、H3PO4溶液、或硫酸和磷酸的混合溶液?？蛇x的，所述濕法刻蝕工藝使用的刻蝕液為KOH溶液、NaOH溶液、或KOH溶液和NaOH溶液的混合溶液。
可選的，所述反射層為Al、Ag、SiO2AiOx薄膜或其中任意種組合的多層薄膜。本發(fā)明的另一面，提供一種上述的方法制造出的LED芯片，包括:藍(lán)寶石襯底，形成于所述藍(lán)寶石襯底的一面的外延層，形成于所述藍(lán)寶石襯底的另一面的陣列排布的棱臺(tái)，形成于所述藍(lán)寶石襯底形成有棱臺(tái)的一面上的反射層。 本發(fā)明提供一種LED芯片及其制作方法，所述LED芯片的制造方法，在藍(lán)寶石襯底的一面形成外延層，然后在藍(lán)寶石襯底的另一面上形成陣列排布的棱臺(tái)，之后在所述藍(lán)寶石襯底形成有棱臺(tái)的一面上形成反射層。在出光面發(fā)生全反射的光在棱臺(tái)側(cè)壁處的反射層上反射，改變了其在出光面上的入射角，光得以射出LED器件形成有效發(fā)光，從而提高LED芯片的光析出率和工作效率。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的LED芯片的制造方法的流程圖；圖2、3、4A、5A、6A為本發(fā)明實(shí)施例的LED芯片的制造方法的各步驟的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4B、5B、6B為發(fā)明實(shí)施例的LED芯片的制造方法的各步驟的仰視圖。
具體實(shí)施例方式在背景技術(shù)中已經(jīng)提及，由于現(xiàn)有LED芯片產(chǎn)生的光有相當(dāng)一部分因?yàn)槿瓷浔幌拗圃谛酒瑑?nèi)部無(wú)法射出形成有效發(fā)光，影響了 LED芯片的光析出率和工作效率。為此，本發(fā)明提供一種LED芯片及其制作方法，在藍(lán)寶石襯底的一面形成外延層，在所述藍(lán)寶石襯底的另一面上形成陣列排布的棱臺(tái)，并在所述藍(lán)寶石襯底形成有棱臺(tái)的一面上形成反射層。這樣通過(guò)在反射層上的二次反射改變光在LED芯片表面的出射角度，降低全反射幾率，從而達(dá)到提高光析出率的目的。下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中表示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)所述理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的本發(fā)明，而仍然實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。因此，下列描述應(yīng)當(dāng)被理解為對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛知道，而并不作為對(duì)本發(fā)明的限制。為了清楚，不描述實(shí)際實(shí)施例的全部特征。在下列描述中，不詳細(xì)描述公知的功能和結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗鼈儠?huì)使本發(fā)明由于不必要的細(xì)節(jié)而混亂。應(yīng)當(dāng)認(rèn)為在任何實(shí)際實(shí)施例的開(kāi)發(fā)中，必須做出大量實(shí)施細(xì)節(jié)以實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)者的特定目標(biāo)，例如按照有關(guān)系統(tǒng)或有關(guān)商業(yè)的限制，由一個(gè)實(shí)施例改變?yōu)榱硪粋€(gè)實(shí)施例。另外，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這種開(kāi)發(fā)工作可能是復(fù)雜和耗費(fèi)時(shí)間的，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)僅僅是常規(guī)工作。在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發(fā)明。根據(jù)下面說(shuō)明和權(quán)利要求書(shū)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說(shuō)明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的目的。請(qǐng)參考圖1，其為本發(fā)明實(shí)施例提供的LED芯片制作方法的流程圖，所述方法包括如下步驟:步驟S31，提供藍(lán)寶石襯底，在所述藍(lán)寶石襯底的一面形成外延層；步驟S32，在所述藍(lán)寶石襯底的另一面上形成掩膜層，在所述外延層上形成保護(hù)層；步驟S33，進(jìn)行光刻工藝，圖形化所述掩膜層，在所述掩膜層中形成陣列排布的圖形；步驟S34，以掩膜層為掩膜，進(jìn)行濕法刻蝕工藝刻蝕所述藍(lán)寶石襯底，形成陣列排布的棱臺(tái)；步驟S35，去除所述掩膜層和保護(hù)層，在所述藍(lán)寶石襯底形成有棱臺(tái)的一面上形成反射層。參照?qǐng)D2，執(zhí)行步驟S31，提供藍(lán)寶石襯底101，在所述藍(lán)寶石襯底的一面形成外延層102。外延層102的結(jié)構(gòu)和形成方法為本領(lǐng)域人員的公知常識(shí)且本申請(qǐng)未對(duì)該部分做出改進(jìn)，在此不再贅述。優(yōu)選的，在形成所述外延層后102之后，還包括將所述藍(lán)寶石襯底101減薄的步驟，可以利用研磨工藝對(duì)所述藍(lán)寶石襯底101減薄，減薄后的藍(lán)寶石襯底101的厚度為
0.05mm-0.5mm。這樣一方面便于后續(xù)切割和封裝工藝的順利進(jìn)行，另一方面可以提高藍(lán)寶石襯底101的導(dǎo)熱能力。參照?qǐng)D3，執(zhí)行步驟S32，在所述藍(lán)寶石襯底101的另一面上形成掩膜層104，在所述外延層102上形成保護(hù)層103。所述掩膜層104在后續(xù)刻蝕工藝中作為掩膜，保護(hù)層103用以保護(hù)所述外延層102不被刻蝕。所述掩膜層104和保護(hù)層103材質(zhì)優(yōu)選為SiNx或SiO2,所述掩膜層104和保護(hù)層103的厚度至少為20nm。參照?qǐng)D4A和4B，執(zhí)行步驟S33，進(jìn)行光刻工藝，圖形化所述掩膜層104，在所述掩膜層104中形成陣列排布的圖形204。根據(jù)在外延層102形成的LED發(fā)光單元的形狀和尺寸調(diào)整所述圖形204的形狀和尺寸，本實(shí)施例以較常見(jiàn)的矩形LED發(fā)光單元為例，所述圖形204的形狀對(duì)應(yīng)的也為矩形。所述圖形的位置與LED發(fā)光單元的位置對(duì)應(yīng)，尺寸小于等于LED發(fā)光單元的尺寸。參照?qǐng)D5A和5B，執(zhí)行步驟S34，以掩膜層104為掩膜，進(jìn)行濕法刻蝕工藝刻蝕所述藍(lán)寶石襯底101，形成陣列排布的棱臺(tái)201。所述濕法刻蝕工藝的工藝溫度大于100°C，工藝時(shí)間大于10分鐘。所述濕法刻蝕工藝使用的刻蝕液為能刻蝕藍(lán)寶石材質(zhì)的溶液,例如可以是H2SO4溶液、H3PO4溶液、或H2SO4溶液和H3PO4溶液的混合溶液；也可以是為KOH溶液、NaOH溶液、或KOH溶液和NaOH溶液的混合溶液。由藍(lán)寶石晶體的特性，在濕法刻蝕時(shí)，不會(huì)刻蝕形成豎直向下的側(cè)壁，而是根據(jù)藍(lán)寶石晶體結(jié)構(gòu)，側(cè)壁會(huì)形成一定的夾角。這樣濕法刻蝕工藝后，藍(lán)寶石襯底101上形成了陣列排布的棱臺(tái)201結(jié)構(gòu)。參照?qǐng)D6A和6B，執(zhí)行步驟S35，去除所述掩膜層104和保護(hù)層103，在所述藍(lán)寶石襯底101形成有棱臺(tái)201的一面上形成反射層105。所述反射層105包括單層或多層高反射率的薄膜，用以將LED發(fā)出的光反射。優(yōu)選的，所述反射層105為Al、Ag、Si02/Ti0x的一種薄膜薄膜或其中任意種組合的多層薄膜。這樣，反射層105和LED的出光面無(wú)法形成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，在出光面發(fā)生全反射的光在側(cè)壁處反射層上反射，改變了其在出光面上的入射角，得以射出LED器件形成有效發(fā)光。在形成反射層105后還包括一些公知的步驟，如，對(duì)外延層進(jìn)行刻蝕和形成電極的步驟，對(duì)整塊的LED芯片切割以得到單顆LED芯片的步驟。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本領(lǐng)域的公知常識(shí)將這些步驟補(bǔ)充到本發(fā)明的方案中，在此不再贅述。
本發(fā)明的另一面，提供一種上述的方法制造出的LED芯片，包括:藍(lán)寶石襯底；形成于所述藍(lán)寶石襯底的一面的外延層；形成于所述藍(lán)寶石襯底的另一面的陣列排布的棱臺(tái)；以及形成于所述藍(lán)寶石襯底形成有棱臺(tái)的一面上的反射層。綜上所述，本發(fā)明提供一種LED芯片及其制作方法，在所述藍(lán)寶石襯底的一面形成外延層，在所述藍(lán)寶石襯底的另一面上形成陣列排布的棱臺(tái)，并在所述藍(lán)寶石襯底形成有棱臺(tái)的一面上形成反射層。這樣通過(guò)在反射層上的二次反射改變光在LED芯片表面的出射角度，降低全反射幾率，從而達(dá)到提高光析出率的目的。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種LED芯片的制造方法，包括: 提供監(jiān)寶石襯底； 在所述藍(lán)寶石襯底的一面形成外延層； 在所述藍(lán)寶石襯底的另一面上形成掩膜層； 在所述外延層上形成保護(hù)層； 進(jìn)行光刻工藝，圖形化所述掩膜層，在所述掩膜層中形成陣列排布的圖形； 以所述掩膜層為掩膜，進(jìn)行濕法刻蝕工藝刻蝕所述藍(lán)寶石襯底，形成陣列排布的棱臺(tái)； 去除所述掩膜層和保護(hù)層，在所述藍(lán)寶石襯底形成有棱臺(tái)的一面上形成反射層。
2.如權(quán)利要求1所述的LED芯片的制造方法，其特征在于:在形成所述外延層后，形成所述掩膜層和保護(hù)層之前，還包括將所述藍(lán)寶石襯底減薄的步驟。
3.如權(quán)利要求2所述的LED芯片的制造方法，其特征在于:利用研磨工藝對(duì)所述藍(lán)寶石襯底減薄，減薄后的藍(lán)寶石襯底的厚度為0.05mm-0.5_。
4.如權(quán)利要求1所述的LED芯片的制造方法，其特征在于:所述掩膜層和保護(hù)層材質(zhì)為 SiNx*Si02。
5.如權(quán)利要求4所述的LED芯片的制造方法，其特征在于:所述掩膜層和保護(hù)層的厚度至少為20nm。
6.如權(quán)利要求1所述的LED芯片的制造方法，其特征在于:所述濕法刻蝕工藝的工藝溫度大于100°C，工藝時(shí)間大于10分鐘。
7.如權(quán)利要求6所述的LED芯片的制造方法，其特征在于:所述濕法刻蝕工藝使用的刻蝕液為H2SO4溶液、H3PO4溶液、或H2SO4溶液和H3PO4溶液的混合溶液。
8.如權(quán)利要求6所述的LED芯片的制造方法，其特征在于:所述濕法刻蝕工藝使用的刻蝕液為KOH溶液、NaOH溶液、或KOH溶液和NaOH溶液的混合溶液。
9.如權(quán)利要求1所述的LED芯片的制造方法，其特征在于:所述反射層為Al、Ag、Si02/TiOx薄膜或其中任意種組合的多層薄膜。
10.如權(quán)利要求1所述的方法制造的LED芯片，包括: 藍(lán)寶石襯底； 形成于所述藍(lán)寶石襯底的一面的外延層； 形成于所述藍(lán)寶石襯底的另一面的陣列排布的棱臺(tái)；以及 形成于所述藍(lán)寶石襯底形成有棱臺(tái)的一面上的反射層。
全文摘要
本發(fā)明揭露了一種LED芯片及其制造方法，所述LED芯片的制造方法，在藍(lán)寶石襯底的一面形成外延層，在所述藍(lán)寶石襯底的另一面上形成陣列排布的棱臺(tái)，并在所述藍(lán)寶石襯底形成有棱臺(tái)的一面上形成反射層。這樣通過(guò)在反射層上的二次反射改變光在LED芯片表面的出射角度，反射層和LED的出光面無(wú)法形成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，降低全反射幾率，從而達(dá)到提高光析出率的目的。
文檔編號(hào)H01L33/00GK103078022SQ20131002037
公開(kāi)日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月18日
發(fā)明者汪洋 申請(qǐng)人:映瑞光電科技(上海)有限公司