[發明專利]具有改良出光結構的LED芯片及其制備方法

有效

• 申請號: 201110233851.7
• 申請日: 2011-08-16
• 公開（公告）號: CN102280550A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: 梁秉文
• 申請（專利權）人: 蘇州納方科技發展有限公司
• 主分類號: H01L33/20
• 分類號: H01L33/20;H01L33/00;B23K26/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種LED芯片及其制造方法，特別涉及一種高出光效率LED芯片及其制備工藝，該LED芯片具有改良出光結構。

背景技術

當前，發光二極管(LED)因具有體積小、發光效率高，壽命長等優點已在照明等領域中獲得廣泛應用，尤其是以GaN基發光元件為代表的新一代發光半導體器件在固態照明、固體激光器、光信息存儲、紫外探測器等領域都有巨大的應用潛力。常見發光二極管主要以藍寶石等材料形成的晶片作為襯底，其在外形結構上一般具有如下特點，即：襯底正面和背面與外延層中的發光層平行，其兩對側面均與發光層垂直。此類發光二極管的出光效率低，能量損失大，進而還會導致器件內積聚大量的熱量，從而加速器件老化，大大縮減其使用壽命。為此，國內外研發人員采用了諸如倒金字形、倒梯形等多種結構設計，以提升器件出光效率，但其制造工藝均較為復雜，成本高，且器件出光效率提升幅度仍非常有限。再者，此類發光二極管芯片在制造過程中，一般需要對襯底進行減薄和拋光之后，才能進行裂片操作，工序繁雜，耗時長，效率低，且易導致外延片無規則碎裂和損傷，并會產生大量粉塵污染環境。

發明內容

本發明的目的在于提出一種具有改良出光結構的LED芯片及其制備方法，該LED芯片具有高出光效率，使用壽命長，且制備工藝簡潔高效，良品率高，節能環保，從而克服了現有技術中的不足。

為實現上述發明目的，本發明采用了如下技術方案：

一種具有改良出光結構的LED芯片，包括正面生長有外延層的透明襯底，其特征在于：所述透明襯底具有臺階形結構，且至少襯底側邊上部為與豎直方向成10-45°夾角的傾斜邊。

優選的，所述襯底包括沿從上到下的順序層疊設置的第二部分和第一部分，其中，第一部分為矩形體結構，第二部分的下端面面積大于上端面面積，但小于第一部分上端面面積。

至少所述第二部分的上部具有棱臺形結構。

所述透明襯底包括藍寶石基片。

如上所述具有改良出光結構的LED芯片的制備方法，其特征在于，該方法為：

首先在透明襯底背面刻蝕形成切入透明襯底至第一設定深度的兩條傾斜切痕，該兩條傾斜切痕彼此之間成20-90°夾角但無交叉；

其后垂直刻蝕處于該兩條傾斜切痕之間的襯底背面區域，并切入襯底至第二設定深度，從而在襯底上形成Y型切槽，所述第二設定深度大于第一設定深度；

最后以激光自切槽槽底垂直切穿襯底和生長于襯底正面的外延層，將相鄰LED芯片自預定分割位置分離。

進一步的，該方法中所述刻蝕工藝至少選用干法刻蝕和激光刻蝕中的任意一種以上。

該方法具體包括如下步驟：

(1)以彼此之間成20-90°夾角的兩束激光自透明襯底背面傾斜切入透明襯底至第一設定深度，且形成的兩條傾斜切痕彼此無交叉；

(2)以平行排布在兩條傾斜切痕之間的復數束激光垂直切入襯底至第二設定深度，從而在襯底上形成Y型切槽，所述第二設定深度大于第一設定深度；

(3)以一束激光自切槽槽底垂直切穿襯底和生長于襯底正面的外延層，將相鄰LED芯片自預定分割位置分離。

所述透明襯底包括藍寶石基片，且所述透明襯底厚度在80μm以上。

所述復數束激光中位于最外側的兩束激光分別與兩條傾斜切痕的末端交叉。

所述復數束激光包括密集排布的五束以上激光。

該方法中還包括在激光切割完成后，對襯底和/或外延層上的被切割區域進行清潔的操作。

與現有技術相比，本發明的至少優點在于：

(1)本發明的LED芯片采用了具有倒置臺階型的結構設計，這樣可大幅增加LED側壁的發光面積，進而有效提升了發光效率；

(2)本發明的LED芯片在制備過程中，無需對襯底進行減薄、拋光等裂片操作，而可直接以激光進行切割分離，工藝簡單，效率高，成本低廉，且良品率高。

附圖說明

圖1是本發明實施例1中LED芯片于倒置狀態下的結構示意圖；

圖2是本發明實施例1中LED芯片的剖面結構示意圖；

圖3是本發明實施例1中LED芯片的制備工藝流程圖；

圖中所示各組件及其附圖標記分別為：襯底1、襯底第一部分11、襯底第二部分12、襯底正面1a、襯底背面1b、Y型切槽1c、外延層2。

具體實施方式

以下結合一較佳實施例對本發明的技術方案作進一步的說明。