[發明專利]一種具有金字塔陣列結構的LED芯片及其制造方法

無效

• 申請號: 201210172631.2
• 申請日: 2012-05-30
• 公開（公告）號: CN102709425A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 湯勇;丁鑫銳;李宗濤;袁冬;蔡卓宇
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01L33/22
• 分類號: H01L33/22;H01L33/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 齊榮坤

技術領域

本發明涉及LED芯片領域，特別涉及一種具有金字塔陣列結構的LED芯片及其制造方法。

背景技術

當前，發光二極管（LED）因具有體積小、發光效率高，可靠性高，壽命長等優點已在照明等領域中獲得了廣泛應用。傳統的LED芯片結構會使芯片的出光效率降低，能量損失加大，導致器件內積聚大量的熱量，加速器件老化縮短器件的使用壽命。此外，傳統垂直式或水平式芯片結構采用銀漿或膠漿固晶，需另外用金相將電極引出，生產效率的，質量不穩定。為此，國內外研發人員采用共晶工藝得倒裝芯片工藝去提高發光二極管的出光效率，減少能量損失。但是芯片的表面強化出光結構單一，導致LED芯片出光效率還是不高。表面強化出光結構在LED芯片強化出光方面的應用十分重要，但是目前實現的手段相對單一，微結構的加工主要依賴于光化學等腐蝕加工技術，卻有受加工材料限制、加工效率低、環境污染、成本較高等問題。例如，熱平版印刷術用于LCD、LED導光板的微結構加工，加工尺度可以達到數十納米，但加工對象的選擇具有局限性。激光束加工可以加工出深寬比較大的空間微結構，但無法加工發光或透明的材料，形狀精度控制較困難。此外，利用AFM原子力技術可以在單晶硅表面上沿結晶面加工出深度為1?nm、寬度為28?nm的溝槽，但加工尺度范圍有限，加工周期長。采用電子束（EB）在石英玻璃界面上能夠加工出納米級的圓錐陣列，但當加工尺度到亞微米級時，其形狀精度無法控制。

發明內容

本發明的目的之一在于針對當前LED芯片出光效率不高，芯片表面強化出光結構單一的不足，提出一種具有金字塔陣列結構的LED芯片。此種芯片結構可具有更高的出光效率，穩定可靠，使用壽命長。

本發明的另一目的在于提出一種具有金字塔陣列結構的LED芯片的制造方法。此加工工藝簡單高效，成本低廉，環保節能。此外，此制造方法精度高，容易控制，產品良品率高。

本發明采用的技術方案：

一種具有金字塔陣列結構的LED芯片，包括具有外延層的透明襯底、所述透明襯底頂部表面為金字塔陣列結構，透明襯底的底部為外延層，外延層的底部為芯片電極的正、負極，所述金字塔陣列結構由“V”字形溝槽陣列相互交錯構成。

所述“V”字形溝槽的兩邊夾角為60°-100°，“V”字形溝槽深度為50-100um，兩“V”字形溝槽間距為1-1.5倍槽寬。

所述“V”字形溝槽陣列相互交錯的夾角為60°-120°。

所述透明襯底的厚度大于等于150um，透明襯底的材料為藍寶石或碳化硅。

一種具有金字塔陣列結構的LED芯片的制造方法，所述金字塔陣列結構的制造方法包括如下步驟：

（1）將待加工的LED芯片固定在基板上；

（2）將固定好的基板安裝在磨床上，進行校平調整后，采用“V”字形尖端的金剛石砂輪加工“V”字形溝槽陣列；

所述“V”字形溝槽陣列的加工，具體方法為：

開動磨床，利用顯微鏡進行金剛石砂輪與被加工表面的對刀；

在透明襯底頂部表面磨削出第一方向的“V”字形溝槽陣列，所述第一方向為垂直于透明襯底一個側面的方向；然后將基板旋轉角度θ，重復校平調整后，磨削出第二方向的“V”字形溝槽陣列；再將基板旋轉角度θ，重復校平調整后，在透明襯底頂部表面磨削出第三方向的“V”字形溝槽陣列；重復上述方法，直到“V”字形溝槽陣列均勻分布在透明襯底頂部表面；

所述加工過程中加入冷凍液；

（3）對“V”字形溝槽陣列進行清洗及烘干處理，得到金字塔陣列結構。

所述金剛石砂輪的粒度為SD400或SD600，“V”字形尖端半徑小于20um，“V”字形兩邊夾角60°-100。

所述清洗采用丙酮或酒精溶液。

所述“V”字形溝槽陣列相互交錯夾角即基板旋轉角度θ為60°-120°。

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本發明的有益效果：

（1）本發明提出的具有金字塔陣列強化出光結構的LED芯片能有效減少光線在芯片內部因全反射而造成的吸收，可使大量光線射出，從而提升出光效率；

（2）相比光刻，化學腐蝕等工藝，本發明的制造方法不會產生有毒害的腐蝕液，環保安全。

（3）本發明的制造方法無需對芯片襯底進行減薄操作，工藝簡潔，設備簡單，成本低廉，生產效率高。

附圖說明

圖1是本發明一種具有金字塔陣列結構的LED芯片的軸測圖；

圖2是本發明的金剛石砂輪截面圖；