[發明專利]一種單電極LED芯片的制作方法及芯片結構

有效

• 申請號: 201410588088.3
• 申請日: 2014-10-28
• 公開（公告）號: CN104269473A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 陳立人;其他發明人請求不公開姓名
• 申請（專利權）人: 聚燦光電科技（蘇州）有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/36
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 常亮

技術領域

本發明屬于LED芯片制造技術領域，具體涉及一種單電極LED芯片的制作方法及芯片結構。

背景技術

LED芯片也稱為LED發光芯片，是LED燈的核心組件，也就是指的P-N結。其主要功能是：把電能轉化為光能，芯片的主要材料為單晶硅，半導體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導體，在他里面空穴占主導地位，另一端是N型半導體，在這邊主要是電子。但這兩種半導體連接起來的時候，他們之間就形成一個P-N結。當電流通過導線作用于這個晶片的時候，電子就會被推向P區，在P區里電子跟空穴復合，然后就會以光子的形式發出能量，這就是LED發光的原理。而光的波長也就是光的顏色，是由形成P-N結的材料決定的。

LED芯片制作流程一般包括：外延片的制作(即鍍膜)，在外延片上做電極，后用激光機切割外延片形成芯片。

LED芯片的襯底一般根據設備和LED器件的需求進行選擇，目前市場上一般有三種材料可作為襯底，藍寶石(Al₂O₃)，硅(Si)，碳化硅(SiC)。由于藍寶石是一種絕緣體無法制作垂直結構的器件，通常只能在外延層上表面制作N型和P型電極。在上表面上制作兩個電極造成了有效發光面積的減少的問題，同時增加了器件制造中的光刻和刻蝕等工藝過程，使得材料利用率降低，成本增加，而且封裝打線過程復雜，易出現電極焊接線接觸不良、斷線等異常問題。

因此，鑒于以上問題，有必要提出一種新型的芯片制作方法，可實現在藍寶石襯底的兩面制作電極，有效降低電極面積所占有效發光面積的比例，提高材料的利用率，減少工藝流程，優化芯片封裝時的打線過程，降低焊接線接觸不良斷線等問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種單電極LED芯片的制作方法通過將N電極生長在藍寶石襯底的背面，有效降低電極面積所占有效發光面積的比例，提高材料的利用率，減少工藝流程，同時由于芯片的正面僅有單一P電極，能有效優化芯片封裝時的打線過程，并節省電極焊接線，降低封裝時焊接線接觸不良斷線等問題，提高芯片質量。

根據本發明的目的提出的一種單電極LED芯片的制作方法，LED芯片的襯底為藍寶石，所述LED芯片的P電極與N電極分別位于芯片的兩側，具體制作步驟如下：

S1：外延層制作：通過MOCVD在藍寶石襯底上生長GaN外延層，包括依次位于襯底上的N-GaN層、發光層MQW與P-GaN層；

S2：制作Mesa區域：通過光刻膠保護、電感耦合等離子體干時刻機臺蝕刻、光刻膠去除的方法在外延層上刻蝕得到所需的區域；

S3：透明導電層制作：通過電子束蒸發或磁控濺射方式沉積ITO薄膜后，再通過光刻、刻蝕步驟得到芯片所需的透明導電層；

S4：SiO₂保護層、P電極制作：通過PECVD沉積SiO₂保護層，并通過光刻、蒸鍍、剝離的方式制作SiO₂保護層、P電極；

S5：導入高溫膠帶；

S6：制作N電極：通過蒸鍍方式，在芯片背面蒸鍍導電材料層，且導電材料層向上延伸與N-GaN層相接觸形成N電極。

優選的，所述N電極為環繞于襯底與N-GaN層周邊的環繞型電極。

優選的，步驟S4中，首先在Mesa區域及透明導電層上蒸鍍生長SiO₂保護層，然后在透明導電層上方部分區域通過光刻、刻蝕、剝離步驟去除部分SiO₂保護層得到P電極的制作區域，在該制作區域內制作P電極。

優選的，步驟S4中，首先在透明導電層上側制作P電極，之后在Mesa區域及透明導電層上蒸鍍生長SiO₂保護層，最終通過打磨減薄SiO₂保護層使得P電極上表面暴露在外。

優選的，在步驟S5之前還包括芯片處理步驟，將芯片減薄、切割，擴膜處理。

優選的，步驟S5中，高溫膠帶粘附于芯片的上面，在導入高溫膠帶前，將芯片背面朝上設置。

一種單電極LED芯片結構，所述芯片包括由下至上依次設置的藍寶石襯底、外延層、透明導電層與SiO2保護層，所述透明導電層上設置有P電極，所述襯底的背面生長有N電極；所述外延層包括依次位于襯底上的N-GaN層、發光層MQW與P-GaN層；所述N電極包覆于襯底周邊并向上延伸與N-GaN層至少部分接觸。

與現有技術相比，本發明公開的單電極LED芯片的制作方法及芯片結構的優點是：