覆晶式led芯片的制作方法
【专利摘要】一种覆晶式LED芯片，包括：基板以及沿水平方向依次设置在基板的正面上的正电极、负电极、和隔离区，其中水平方向为与基板的正面平行的方向，隔离区在基板的正面上的垂直投影位于正电极和负电极在基板的正面上的垂直投影之间，隔离区在水平方向上的中心线与覆晶式LED芯片在水平方向上的中轴线重叠，且隔离区在水平方向上的宽度不超过覆晶式LED芯片在水平方向上的宽度的三分之一。本实用新型实施例的覆晶式LED芯片的隔离区具有较适宜的宽度，在实现正电极和负电极的隔离的同时，不仅能够获得较高的发光效果，还能够有效避免在芯片封装工艺中因高温等原因造成的正电极和负电极电性导通。
【专利说明】覆晶式LED芯片
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及发光元件【技术领域】，具体涉及ー种覆晶式LED芯片。
【背景技术】
[0002]随着LED (Light Emitting Diode,发光二极管)照明技术的日益发展，LED在人们日常生活中的应用也越来越广泛。
[0003]采用覆晶(Flip Chip)方式进行封装的LED (以下称覆晶式LED)的固晶方式简略，拥有更高的信赖度，使得量产可行性大幅晋升，且兼具缩短高温烘烤的制程时间、高良率、导热效果佳、高出光量等优势，遂成为业界竭カ开展的技木。
[0004]通过在覆晶式LED芯片的正电极以及负电极所电性连接的基板的结构上进行金球、锡球、或共晶焊接来焊接覆晶式LED芯片，以实现覆晶式LED芯片的封装。覆晶式LED芯片的正电极和负电极之间形成有隔离区，以防止两电极短路。为了获得最大的发光效果，现有的覆晶式LED芯片的隔离区通常做的较窄，并且隔离区随着正电极和负电极大小的不同而偏左或偏右设置。但是，较窄的隔离区容易在芯片封装エ艺中，因高温等原因导致两电极跨过隔离区电性导通从而造成短路。此外，由于在芯片封装エ艺中用于点导电金属(例如银胶或锡膏)的点针的位置是固定的，通常以该覆晶式LED芯片正面的中轴线为轴对称分布，这将使得导电金属会出现点在同一个电极上、或同时点在两个电极上的现象，或因ー个电极过小导致导电金属溢出电极表面进而出现短路的现象。这些都将影响LED的封装良率。
实用新型内容
[0005]有鉴于此，本实用新型提供了一种覆晶式LED芯片，其具有合适的隔离区。
[0006]为了解决上述问题，第一方面，本实用新型实施例提供了一种覆晶式LED芯片，包括:基板以及沿水平方向依次设置在所述基板的正面上的正电极、负电极、以及隔离区，其中所述水平方向为与所述基板的正面平行的方向，所述隔离区在所述基板的正面上的垂直投影位于所述正电极和负电极在所述基板的正面上的垂直投影之间，所述隔离区在所述水平方向上的中心线与所述覆晶式LED芯片在所述水平方向上的中轴线重叠，且所述隔离区在所述水平方向上的宽度不超过所述覆晶式LED芯片在所述水平方向的宽度的三分之一。
[0007]对于上述覆晶式LED芯片，在ー种可能的实现方式中，所述覆晶式LED芯片还包括:第一导电型半导体层，位于所述基板的正面；发光层，位于所述第一导电型半导体层的正面；第二导电型半导体层，位于所述发光层的正面；正电极层，位于所述第二导电型半导体层的正面；以及隔离层，至少位于所述正电极层的正面，且裸露出部分所述正电极层，所述正电极层裸露出的部分为所述正电极；其中，所述负电极位于所述隔离层的正面，且裸露出部分所述隔离层，所述隔离层裸露出的部分为所述隔离区，所述负电极通过贯穿所述隔离层、正电极层、第二导电型半导体层以及发光层的通孔与所述第一导电型半导体层电性接触。在ー种可能的具体实现方式中，所述隔离层还位于所述覆晶式LED芯片的侧面。在ー种可能的具体实现方式中，所述隔离层为SiO2或DBR或光子晶体结构或SiNx或A1N。[0008]对于上述覆晶式LED芯片，在ー种可能的实现方式中，所述覆晶式LED芯片还包括:保护层，位于所述负电极的正面和/或所述正电极层的至少所述正电极的正面。在ー种可能的具体实现方式中，所述保护层为钛、镍、铬、金材料中的ー种。以及，在ー种可能的具体实现方式中，所述保护层的厚度为50人?10000人。
[0009]对于上述覆晶式LED芯片，在ー种可能的实现方式中，所述隔离区在水平方向的宽度为0.11mm?0.5mm。
[0010]对于上述覆晶式LED芯片，在ー种可能的实现方式中，所述正电极和所述负电极在水平方向上的宽度大于0.11mm。
[0011]本实用新型实施例的覆晶式LED芯片的隔离区具有较适宜的宽度，在实现正电极和负电极的隔离的同时，不仅能够获得较高的发光效果，还能够有效避免在芯片封装エ艺中因高温等原因造成的正电极和负电极电性导通。此外，在本实用新型实施例的覆晶式LED芯片中，隔离区位于覆晶式LED芯片的中间，相当于正电极和负电极分布在该覆晶式LED芯片的中轴线的两侧，正电极和负电极的大小不至于相差太多，导电金属会恰好点落至两个电极上且大小适中，从而防止了出现导电金属溢出的现象，进ー步提高了产品的良率。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]包含在说明书中并且构成说明书的一部分的说明书附图与说明书一起示出了本实用新型的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本实用新型的原理。
[0013]图1为本实用新型实施例的覆晶式LED芯片的俯视图；
[0014]图2为本实用新型实施例的一种结构的覆晶式LED芯片的剖视图；
[0015]图3为图2所示的覆晶式LED芯片的制备方法流程图；
[0016]图4 (a)_图4 (e)分别为制备图2所不的覆晶式LED芯片的各エ艺过程中所形成结构的剖视图。
[0017]附图标记说明:
[0018]10:基板；20:n型氣化嫁层；30:发光层；40:p型氣化嫁层；41:通孔；50:正电极层；51:正电极；52:通孑し；60:隔尚层；61:隔尚区；62:通孑し；71:负电极层。
【具体实施方式】
[0019]以下将參考附图详细说明本实用新型的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
[0020]在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
[0021]另外，为了更好的说明本实用新型，在下文的【具体实施方式】中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有这些具体细节，本实用新型同样可以实施。在另外ー些实例中，对于大家熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本实用新型的主_。
[0022]图1为本实用新型实施例的一种覆晶式LED芯片的俯视图，该覆晶式LED芯片包括基板10以及沿水平方向依次设置在基板10的正面上的正电极51、负电极71、和隔离区61。其中，该水平方向为图1中虚线箭头所示的与基板10的正面平行的方向，该隔离区61在基板10的正面上的垂直投影位于正电极51和负电极71在基板10的正面上的垂直投影之间，用于隔离正电极51和负电极71，且在本实用新型实施例的覆晶式LED芯片中，该隔离区61在水平方向上的中心线与该覆晶式LED芯片在水平方向上的中轴线A在同一条线上，隔离区61在水平方向上的宽度L2不超过覆晶式LED芯片在水平方向上的宽度LI的三分之一。
[0023]本实用新型实施例的覆晶式LED芯片的隔离区61具有较适宜的宽度，在实现正电极和负电极的隔离的同时，不仅能够获得较高的发光效果，还能够有效避免在芯片封装エ艺中因高温等原因造成的正电极和负电极电性导通。此外，在本实用新型实施例的覆晶式LED芯片中，隔离区位于覆晶式LED芯片的中间，相当于正电极和负电极分布在该覆晶式LED芯片正面的中轴线的两侧，正电极和负电极的大小不至于相差太多，封装エ艺中的导电金属会恰好点至两个电极上且大小适中，从而防止了出现导电金属溢出的现象，进ー步提闻了广品的良率。
[0024]优选地，在本实用新型实施例的覆晶式LED芯片中，隔离区61在水平方向上的宽度可为 0.1lmm ?0.5mm 范围中的任意值，例如 0.18mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.48mm等，且正电极和负电极的大小基本上相同，例如正电极和负电极在水平方向上的宽度可为0.1lmm0
[0025]以下，通过ー种具体的覆晶式LED芯片的结构来进一步说明本实用新型实施例的覆晶式LED芯片，本实用新型的覆晶式LED芯片的具体结构不限于此。
[0026]图2为本实用新型实施例的一种结构的覆晶式LED芯片的立体剖视图，该覆晶式LED芯片包括:基板10,依次形成于基板10的正面上的第一导电型半导体层20、发光层30、以及第ニ导电型半导体层40，还包括正电极层50、隔离层60、以及负电极71。
[0027]该覆晶式LED芯片的第一导电型半导体层20可采用n型氮化镓制作，第二导电型半导体层40可采用p型氮化镓层制作。且在该覆晶式LED芯片中，将p型氮化镓层40的远离发光层30的一面称之为正面，将p型氮化镓层40的更靠近发光层30的一面称之为背面，并将P型氮化镓层40的剩下四个面均称之为侧面。将n型氮化镓层20的更靠近发光层30的一面称之为正面，将n型氮化镓层20的更靠近基板10的一面称之为背面，并将n型氮化镓层20的剩下四个面均称之为侧面。将发光层30的更靠近p型氮化镓层40的一面称之为正面，将发光层30的更靠近n型氮化镓层20的一面称之为背面，将发光层30的剩下的面均称之为侧面。
[0028]正电极层50位于n型氮化镓层20的正面，隔离层60位于至少正电极层50的正面，且裸露出部分正电极层50,该正电极层60裸露出的部分为图1中所不的正电极51。负电极71位于隔离层60的正面，且裸露出部分隔离层60，隔离层60裸露出的部分为图1中所示的隔离区61，负电极71通过贯穿隔离层60、正电极层50、p型氮化镓层40以及发光层30的通孔41、52、62与n型氮化镓层20电性接触。
[0029]该隔离层60可为SiO2或分布式布拉格反射镜DBR或光子晶体结构或SiNx (氮化硅)或AlN (氮化铝)，且该隔离层60还可以位于覆晶式LED芯片的侧面，且在各层所刻蚀的通孔，尤其是正电极层50的通孔的孔壁上形成有类似的隔离层材料，以防止正电极和负电极材料的电性导通。[0030]此外，在本实用新型实施例的覆晶式LED芯片中，正电极层50以及负电极71可由ITO (纳米铟锡金属氧化物)及铝材料制成，且为了防止电极氧化，在负电极71和/或正电极层50的至少正电极51的正面上还可形成有保护层(未示出)，该保护层可由薄层金属例如钛、镍、铬、或金材料中的ー种或几种的混合制成，其厚度为50人0000人时可被锡膏或银胶焊接使用。
[0031]图3为图2所示的覆晶式LED芯片的制备方法的流程图，结合图4 Ca)-图4 Ce)所示，该方法包括:
[0032]S1.在基板10上依次形成第一导电型半导体层20、发光层30以及第二导电型半导体层40，形成如图4 (a)所示的结构。
[0033]本实施例中，基板10具体为蓝宝石基板。第一导电型半导体层20的材料可以为n型氮化镓系列材料，也可以为n型磷化铝铟镓系列材料(AlGaInP),第二导电型半导体层20的材料可以为p型氮化镓系列材料，也可以为p型磷化铝铟镓系列材料，发光层30的材料可以为氮化铝铟镓系列材料，也可以为磷化铝铟镓系列材料。优选地，本申请各实施例中的第一导电型半导体层20和第二导电型半导体层40分别采用n型氮化镓和p型氮化镓制作。
[0034]S2.在第二导电型半导体层40及发光层30上刻蚀形成将供负电极连接至第一导电型半导体层20的多个通孔41，并在刻蚀了通孔41的第二导电型半导体层40的正面上进行镀ITO后再加铝的制程，形成正电极层50，如图4 (b)所示。
[0035]S3.在步骤S2形成的正电极层50上加薄层金属保护层(未示出)，在保护层和正电极层50上与通孔41对应的位置刻蚀通孔52，并用ニ氧化硅或DBR或光子晶体结构薄膜镀于通孔52的孔壁内表面,如图4 (c)所示。
[0036]S4.用ニ氧化硅或DBR或光子晶体结构或SiNx (氮化硅)或AlN (氮化铝)覆盖在完成步骤S3的正电极层50和保护层上，形成隔离层60，使所覆盖的隔离层60的面积裸露出将要形成的正电极，并使将要裸露出的隔离区的中心线与该结构正面的中轴线位于同一条直线上，如图4 (d)所示。
[0037]S5.在步骤S4中形成的隔离层60上对应通孔41处刻蚀同样的通孔62，如图4(e)所示。
[0038]S6.在完成步骤S5的隔离层60上进行镀ITO后再加铝或银等具有高反射率的金属的制程，形成负电极71，并使负电极71材料进入通孔62、通孔52以及通孔41后与第一导电型半导体层20电性导通，且使负电极71形成后恰好裸露出隔离区61，从而形成如图2所示的结构。
[0039]S7.在负电极71上加薄层金属保护层。
[0040]需要说明的是，在上述方法中，通孔41、通孔52以及通孔62可在同一道エ序中刻蚀形成，例如，在隔离层60形成之后，以简化工艺步骤。
【权利要求】
1.一种覆晶式LED芯片，其特征在于，包括: 基板；以及 沿水平方向依次设置在所述基板的正面上的正电极、负电极、和隔离区， 其中，所述水平方向为与所述基板的正面平行的方向， 所述隔离区在所述基板的正面上的垂直投影位于所述正电极和负电极在所述基板的正面上的垂直投影之间， 所述隔离区在所述水平方向上的中心线与所述覆晶式LED芯片在所述水平方向上的中轴线重叠,且 所述隔离区在所述水平方向上的宽度不超过所述覆晶式LED芯片在所述水平方向上的宽度的三分之一。
2.根据权利要求1所述的覆晶式LED芯片，其特征在于，还包括: 第一导电型半导体层，位于所述基板的正面； 发光层，位于所述第一导电型半导体层的正面； 第二导电型半导体层，位于所述发光层的正面； 正电极层，位于所述第二导电型半导体层的正面；以及 隔离层，至少位于所述正电极层的正面，且裸露出部分所述正电极层， 其中，所述正电极层裸露出的部分为所述正电极； 所述负电极位于所述隔离层的正面，且裸露出部分所述隔离层，所述隔离层裸露出的部分为所述隔离区， 所述负电极通过贯穿所述隔离层、正电极层、第二导电型半导体层以及发光层的通孔与所述第一导电型半导体层电性接触。
3.根据权利要求2所述的覆晶式LED芯片，其特征在于，所述隔离层还位于所述覆晶式LED芯片的侧面。
4.根据权利要求2所述的覆晶式LED芯片，其特征在干，所述隔离层为SiO2或DBR或光子晶体结构或SiNx或A1N。
5.根据权利要求2所述的覆晶式LED芯片，其特征在于，还包括: 保护层，位于所述负电极的正面和/或所述正电极层的至少所述正电极的正面。
6.根据权利要求5所述的覆晶式LED芯片，其特征在于，所述保护层为钛、镍、铬、金材料中的ー种。
7.根据权利要求5所述的覆晶式LED芯片，其特征在于，所述保护层的厚度为buA?10000 A。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的覆晶式LED芯片，其特征在于，所述隔离区在所述水平方向上的宽度为0.1lmm?0.5mm。
9.根据权利要求8所述的覆晶式LED芯片，其特征在于，所述正电极和所述负电极在所述水平方向上的宽度大于0.11mm。
【文档编号】H01L33/62GK203456494SQ201320491283
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年8月12日 优先权日:2012年12月26日
【发明者】吴裕朝, 吴冠伟, 刘艳 申请人:东莞市正光光电科技有限公司