一种发光二极管芯片及其封装结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种发光二极管芯片及其封装结构，包括第一侧壁和第二侧壁,第一侧壁全部或者部分区域上设置有粗化结构，粗化结构呈现阶梯状排布，第一侧壁的粗糙度大于第二侧壁。多层阶梯状侧壁粗化结构可有效减少在出光面出现全反射造成光损，提升发光效率；同时可在封装工艺填入胶材时能有效阻止胶材轻易翻越过芯片、覆盖在芯片的发光面上，避免降低芯片的发光效率；且在对芯片表面进行光刻工艺时，侧壁粗化结构可避免光散射问题。侧壁粗化结构可避免光散射问题。侧壁粗化结构可避免光散射问题。

【技术实现步骤摘要】
一种发光二极管芯片及其封装结构


[0001]本技术涉及半导体器件
，特别涉及一种发光二极管芯片及其封装结构。

技术介绍

[0002]发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)因具有高的发光效率及更长的使用寿命等优点，目前已经广泛地应用在背光、照明、景观等各个光源领域。进一步提高LED芯片的发光效率仍然是当前行业发展的重点。
[0003]LED芯片的发光效率主要由两个效率决定，第一个是电子空穴在有源区的辐射复合效率，即通常说的内量子效率；第二个是光的提取效率。
[0004]欲提升发光效率可通过以下几个方式，其包括改善外延生长的品质，通过增加电子和空穴结合的几率，提升内部量子效率（IQE）。另一方面，发光二极管产生的光线若无法有效被取出，部分光线因全反射因素而局限在发光二极管内部来回反射或折射，最终被电极或发光层吸收，使亮度无法提升，因此使用表面粗化或者改变结构的几何形状等，提升外量子效率（EQE），从而提升发光二极管的发光亮度和发光效率。
[0005]现有的发光二极管通过对半导体层序列的台面和侧壁进行粗化，可提升发光二极管的光取出效率，提升发光亮度。但是，目前常见的侧壁粗化的LED芯片的缺陷在于，由于是连续、简单的粗化半导体外延表面，粗化效果不理想。且在封装工艺填入胶材时，胶材容易翻越过芯片, 覆盖在芯片的发光面上，影响芯片的发光效率，造成光损等异常。

技术实现思路

[0006]为了解决上述问题，本技术提出一种发光二极管芯片，其包括：半导体层序列，具有相对设置的第一表面和第二表面，包括在第一表面和第二表面之间顺序排列的第一类型半导体层、设计用于产生辐射的有源层、第二类型半导体层，
[0007]第一侧壁, 形成于第一类型半导体层和/或有源层的侧部，
[0008]第二侧壁，形成于第二类型半导体层的侧部，
[0009]在第一侧壁全部或者部分区域上设置有粗化结构，粗化结构呈现阶梯状排布，第一侧壁的粗糙度大于第二侧壁。
[0010]优选的，阶梯状粗化结构的粗糙度范围为0.05μm~2μm。
[0011]优选的，第二侧壁的粗糙度不大于0.05μm。
[0012]优选的，阶梯状粗化结构，阶梯数量2个。
[0013]更优选的，阶梯状粗化结构，阶梯数量3个以上。
[0014]多层阶梯状粗化结构的各层表面及侧面形成粗化面，增大粗化面积，提升粗化效果，有效减少在出光面出现全反射造成光损，增加出光面积，提升发光效率。阶梯的转角能有效阻止胶材攀爬，阶梯数量越多，转角越多，对阻止胶材翻越到芯片表面的效果越好。
[0015]优选的，阶梯状粗化结构的粒径自下而上由小至大分层排布，即粗化程度自下而
上由光滑至粗糙分层排布。
[0016]优选的，阶梯包括第一阶梯和第二阶梯，第一阶梯相对第二阶梯更靠近所述半导体层序列的第一表面。
[0017]优选的，第一阶梯和第二阶梯的粗糙度比值为1.2~5倍。
[0018]优选的，第一阶梯的粗糙度包括0.1μm~2μm。
[0019]优选的，第二阶梯的粗糙度包括0.05μm~1μm。
[0020]优选的，阶梯状粗化结构的阶梯斜面与水平面的角度范围为20
°
~70
°
。
[0021]更优选的，阶梯状粗化结构的阶梯斜面与水平面的角度范围为30
°
~50
°
。
[0022]阶梯斜面与水平面的角度越小，所形成的阶梯数量越多，转角越多，对阻止胶材翻越到芯片表面的效果越好。
[0023]优选的，阶梯宽度范围为1nm~5000nm，阶梯宽度至少大于1nm，以达到阻止胶材攀爬的目的。
[0024]优选的，阶梯厚度范围为0.1μm~4μm，或4μm至10μm。
[0025]阶梯厚度越小，所形成的阶梯数量越多，转角越多，对阻止胶材翻越到芯片表面的效果越好。
[0026]优选的，阶梯厚度自下至上呈阶梯式递增减，且临近半导体层序列第一表面的阶梯厚度最小。
[0027]阶梯的转角能有效阻止胶材攀爬，转角越临近半导体层序列第一表面，对阻止胶材翻越到芯片表面的效果越好。
[0028]优选的，第一类型半导体层的生长温度小于所述第二类型半导体层，第一类型半导体层包括低温氮化镓基半导体材料。
[0029]优选的，第二类型半导体层包括高温氮化镓基半导体材料。
[0030]优选的，有源层包括氮化镓/铟镓氮的材料。
[0031]优选的，第一表面上设置有粗化结构。
[0032]优选的，第一表面上的粗化结构的粗糙度范围为0.5μm~2μm。
[0033]优选的，粗化结构包含不规则粗化形状、规则的球形、锥形粗化形状。
[0034]本技术同时提供如下一种发光二极管封装体，包括基板、安装在基板上的至少一个发光二极管芯片以及部分或全部覆盖基板的胶材，胶材部分或全部覆盖发光二极管芯片侧壁，在本技术中，胶材至少部分覆盖发光二极管芯片侧壁，发光二极管芯片侧壁胶材覆盖发光二极管芯片侧壁的最高点的位置的高度不超过发光二极管芯片的半导体层序列的第一表面的高度。
[0035]优选的，所述胶材覆盖所述发光二极管芯片侧壁的最高点的位置距离所述发光二极管芯片的半导体层序列的第一表面的距离范围为大于0.1μm。
[0036]优选的，所述胶材的材料包括硅树脂或者环氧树脂。
[0037]与现有技术相比，本技术至少达到如下效果：
[0038]1.侧壁粗化呈现多层阶梯状排布，阶梯数量2个或者3个以上，多层阶梯状粗化结构的各层表面及侧面形成粗化面，增大粗化面积，提升粗化效果，有效减少在出光面出现全反射造成光损，增加出光面积，提升发光效率；
[0039]2.侧壁粗化呈现多层阶梯状排布，此设计可在封装工艺填入胶材时能有效阻止胶
材轻易翻越过芯片，防止胶材覆盖在芯片的发光面上，避免降低芯片的发光效率，阶梯的转角能有效阻止胶材攀爬，阶梯数量越多，转角越多，效果越好；
[0040]3.在侧壁与第一电连接层的的距离不大于8μm，对芯片表面进行光刻工艺时，侧壁粗化结构可避免光散射问题。侧壁粗化结构有利于将由侧壁进入的光直接反射出去，避免由侧壁进入的光反射至芯片表面的光刻胶，造成光刻胶吸收光而导致蚀刻出现问题，得不到设想的图案化结构。
附图说明
[0041]图1为实施例1的剖面结构示意图；
[0042]图2~3为实施例2的剖面结构示意图；
[0043]图4~5为实施例3的剖面结构示意图；
[0044]图6为实施例3的图5阶梯状粗化结构的局部放大图；
[0045]图7为实施例4、6的剖面结构示意图；
[0046]图8、9为实施例5的剖面结构示意图；
[0047]图10为实施例7的剖面结构示意图；
[0048]图11为实施例8的剖面结构示意图；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管芯片，包括：半导体层序列，具有相对设置的第一表面和第二表面，包括在所述第一表面和第二表面之间顺序排列的第一类型半导体层、设计用于产生辐射的有源层、第二类型半导体层，第一侧壁, 形成于所述第一类型半导体层和/或所述有源层的侧部，第二侧壁，形成于所述第二类型半导体层的侧部，其特征在于，在所述第一侧壁全部或者部分区域上设置有粗化结构，所述粗化结构呈现阶梯状排布，所述第一侧壁的粗糙度大于所述第二侧壁的粗糙度。2.根据权利要求1所述的一种发光二极管芯片，其特征在于，所述阶梯状粗化结构的粗糙度范围包括0.05μm~2μm，所述第二侧壁的粗糙度不大于0.05μm。3.根据权利要求1所述的一种发光二极管芯片，其特征在于，所述阶梯状粗化结构，阶梯数量2个或者3个以上。4.根据权利要求1所述的一种发光二极管芯片，其特征在于，所述阶梯状粗化结构的粒径自下而上由小至大分层排布，所述阶梯包括第一阶梯和第二阶梯，所述第一阶梯相对第二阶梯更靠近所述半导体层序列的第一表面。5.根据权利要求4所述的一种发光二极管芯片，其特征在于，所述第一阶梯和所述第二阶梯的粗糙度比值为1.2~5倍。6.根据权利要求4所述的一种发光二极管芯片，其特征在于，所述第一阶梯的粗糙度包括0.1μm~2μm，所述第二阶梯的粗糙度包括0.05μm~1μm。7.根据权利要求1所述的一种发光二极管芯片，其特征在于，所述阶梯状粗化结构的阶梯斜面与水平面的角度范围为20
°
~70
°
。8.根据权利要求1所述的一种发光二极管芯片，其特征在于，所述阶梯状粗化结构的阶梯斜面与水平面的角度范...

【专利技术属性】
技术研发人员：张博扬，林凡威，林信泰，张中英，
申请(专利权)人：厦门三安光电有限公司，
类型：新型
国别省市：