LED制造方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术可广泛应用于ＬＥＤ领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种LED及制造方法。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术LED所采用的第一种技术方案是本专利技术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°。本专利技术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。本专利技术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。本专利技术LED所采用的第二种技术方案是本专利技术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<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°。本专利技术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。本专利技术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5本文档来自技高网...

【技术保护点】
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）。

【技术特征摘要】
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)；(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...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴纬国，
申请(专利权)人：广州南科集成电子有限公司，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]