[實用新型]一種具有金字塔陣列結(jié)構(gòu)的LED芯片

有效

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• 申請日: 2012-05-30
• 公開（公告）號: CN202616282U
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 卜莉敏;李慶;湯勇;丁鑫銳;李宗濤;朱本明
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: H01L33/20
• 分類號: H01L33/20
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 齊榮坤

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及LED芯片領(lǐng)域，特別涉及一種具有金字塔陣列結(jié)構(gòu)的LED芯片。

背景技術(shù)

當(dāng)前，發(fā)光二極管（LED）因具有體積小、發(fā)光效率高，可靠性高，壽命長等優(yōu)點已在照明等領(lǐng)域中獲得了廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的LED芯片結(jié)構(gòu)會使芯片的出光效率降低，能量損失加大，導(dǎo)致器件內(nèi)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(tǒng)垂直式或水平式芯片結(jié)構(gòu)采用銀漿或膠漿固晶，需另外用金相將電極引出，生產(chǎn)效率的，質(zhì)量不穩(wěn)定。為此，國內(nèi)外研發(fā)人員采用共晶工藝得倒裝芯片工藝去提高發(fā)光二極管的出光效率，減少能量損失。但是芯片的表面強(qiáng)化出光結(jié)構(gòu)單一，導(dǎo)致LED芯片出光效率還是不高。表面強(qiáng)化出光結(jié)構(gòu)在LED芯片強(qiáng)化出光方面的應(yīng)用十分重要，但是目前實現(xiàn)的手段相對單一，微結(jié)構(gòu)的加工主要依賴于光化學(xué)等腐蝕加工技術(shù)，卻有受加工材料限制、加工效率低、環(huán)境污染、成本較高等問題。例如，熱平版印刷術(shù)用于LCD、LED導(dǎo)光板的微結(jié)構(gòu)加工，加工尺度可以達(dá)到數(shù)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(jié)構(gòu)，但無法加工發(fā)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(shù)可以在單晶硅表面上沿結(jié)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(dāng)加工尺度到亞微米級時，其形狀精度無法控制。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的之一在于針對當(dāng)前LED芯片出光效率不高，芯片表面強(qiáng)化出光結(jié)構(gòu)單一的不足，提出一種具有金字塔陣列結(jié)構(gòu)的LED芯片。此種芯片結(jié)構(gòu)可具有更高的出光效率，穩(wěn)定可靠，使用壽命長。

本實用新型的另一目的在于提出一種具有金字塔陣列結(jié)構(gòu)的LED芯片的制造方法。此加工工藝簡單高效，成本低廉，環(huán)保節(jié)能。此外，此制造方法精度高，容易控制，產(chǎn)品良品率高。

本實用新型采用的技術(shù)方案：

一種具有金字塔陣列結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，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(fù)極，所述金字塔陣列結(jié)構(gòu)由“V”字形溝槽陣列相互交錯構(gòu)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(lán)寶石或碳化硅。

一種具有金字塔陣列結(jié)構(gòu)的LED芯片的制造方法，所述金字塔陣列結(jié)構(gòu)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(jìn)行校平調(diào)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(jìn)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(cè)面的方向；然后將基板旋轉(zhuǎn)角度θ，重復(fù)校平調(diào)整后，磨削出第二方向的“V”字形溝槽陣列；再將基板旋轉(zhuǎn)角度θ，重復(fù)校平調(diào)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(fù)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(jìn)行清洗及烘干處理，得到金字塔陣列結(jié)構(gòu)。

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(zhuǎn)角度θ為60°-120°。

本實用新型的有益效果：

（1）本實用新型提出的具有金字塔陣列強(qiáng)化出光結(jié)構(gòu)的LED芯片能有效減少光線在芯片內(nèi)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(xué)腐蝕等工藝，本實用新型的制造方法不會產(chǎn)生有毒害的腐蝕液，環(huán)保安全。

（3）本實用新型的制造方法無需對芯片襯底進(jìn)行減薄操作，工藝簡潔，設(shè)備簡單，成本低廉，生產(chǎn)效率高。

附圖說明

圖1是本實用新型一種具有金字塔陣列結(jié)構(gòu)的LED芯片的軸測圖；

圖2是本實用新型的金剛石砂輪截面圖；