[實(shí)用新型]圖形化襯底以及倒裝LED芯片

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420173240.7
• 申請(qǐng)日: 2014-04-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203800068U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張昊翔;江忠永
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 杭州士蘭明芯科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L33/02
• 分類(lèi)號(hào): H01L33/02;H01L33/20;H01L33/22
• 代理公司: 上海思微知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體光電芯片制造領(lǐng)域，尤其涉及一種圖形化襯底以及倒裝LED芯片。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)是新型固態(tài)冷光源，其具有能效高、壽命長(zhǎng)、體積小、電壓低等諸多優(yōu)點(diǎn)，使其廣泛的應(yīng)用于人們的日常生活。例如，交通紅綠燈、車(chē)頭燈、戶外顯示器、手機(jī)背光源，電器的指示燈、某些照明路燈都廣泛大量的采用LED。尤其是在節(jié)能環(huán)保方面，LED燈相比普通白熾燈和熒光燈具有明顯的優(yōu)勢(shì)，因此未來(lái)其代替?zhèn)鹘y(tǒng)光源成為主要照明光源已經(jīng)成為共識(shí)。

目前LED外延層大多采用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積技術(shù)(MOCVD)在異質(zhì)外延上制備，提高亮度使用最多的方式是表面圖形化襯底技術(shù)(PSS)，利用PSS圖形將從發(fā)光區(qū)射向襯底的光通過(guò)不同面反射回去，提高光的逸出概率，提高芯片的出光效率。但是，對(duì)于倒裝芯片而言，就不需要將光反射回去，而是需要將盡可能多的光透射穿過(guò)襯底。

商業(yè)化的正裝LED芯片大多生長(zhǎng)的藍(lán)寶石襯底上，然后將其固定在封裝支架上，導(dǎo)致其具有以下問(wèn)題：1）其主要通過(guò)傳導(dǎo)散熱，而藍(lán)寶石襯底由于較厚，所以熱量難于導(dǎo)出，熱量聚集在芯片上影響芯片可靠性，增加光衰和減少芯片壽命；2）由于電極擋光，會(huì)減少芯片的出光，導(dǎo)致出現(xiàn)光效低的問(wèn)題；3）電流擁擠會(huì)增加芯片的電壓，這些都會(huì)降低芯片的光效；4）封裝復(fù)雜，單個(gè)LED芯片的電壓為3V左右，因此需要變壓或者封裝將其串聯(lián)，這些都增加了封裝和應(yīng)用的難度，工藝難度加大，使整個(gè)芯片的可靠性變差。

相比于正裝LED芯片，倒裝芯片可以解決上述問(wèn)題。但是，由于藍(lán)寶石的折射率低于外延層材料氮化鎵的折射率，所以外延層射出來(lái)的光會(huì)在其與藍(lán)寶石襯底界面處發(fā)生反射，導(dǎo)致較多的光不能發(fā)射出來(lái)，影響出光效率。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是減少光從外延層射向襯底的光反射，增加透射穿過(guò)襯底的光，提高出光效率。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種圖形化襯底，包括：襯底、形成于所述襯底表面的若干凹坑以及填充于所述凹坑內(nèi)的絕緣介質(zhì)膜，所述襯底以及所述絕緣介質(zhì)膜均采用透光材料，所述絕緣介質(zhì)膜的折射率大于所述襯底的折射率，并小于一外延層的折射率。

可選的，在所述的圖形化襯底中，所述襯底為藍(lán)寶石、碳化硅、氧化鋅或尖晶石，所述絕緣介質(zhì)膜為氮化硅或氧化鈦。

本實(shí)用新型又提供一種倒裝LED芯片，包括：具有第一面以及第二面的襯底、形成于所述襯底表面的若干凹坑、填充于所述凹坑內(nèi)的絕緣介質(zhì)膜、以及形成于所述襯底的第一面以及所述絕緣介質(zhì)膜上的外延層，其中，所述襯底以及所述絕緣介質(zhì)膜均采用透光材料，所述絕緣介質(zhì)膜的折射率大于所述襯底的折射率，并小于所述外延層的折射率。

可選的，在所述的倒裝LED芯片中，所述襯底為藍(lán)寶石、碳化硅、氧化鋅或尖晶石，所述絕緣介質(zhì)膜為氮化硅或氧化鈦，所述外延層包括依次形成于所述襯底的第一面上的N型氮化鎵層、多量子阱有源層和P型氮化鎵層。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型在襯底表面形成凹坑，并在所述凹坑內(nèi)填充絕緣介質(zhì)膜，所述襯底以及絕緣介質(zhì)膜均采用透光材料，所述絕緣介質(zhì)膜的折射率介于所述襯底以及外延層之間，以形成折射率梯度，相當(dāng)于在襯底表面鑲嵌了微透鏡，所述鑲嵌的微透鏡可起到聚焦的效果，減少光反射，以確保光能最大程度的從襯底的出光面透射出去，從而提高倒裝LED的出光效率。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例的圖形化襯底的制造方法的流程示意圖；

圖2a～2g為本實(shí)用新型實(shí)施例一的圖形化襯底的制造方法過(guò)程中的剖面示意圖；

圖3a～3e為本實(shí)用新型實(shí)施例二的圖形化襯底的制造方法過(guò)程中的剖面示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說(shuō)明。

請(qǐng)參考圖1，其為本實(shí)用新型一實(shí)施例的圖形化襯底制造方法的流程示意圖，結(jié)合該圖，該方法包括以下步驟：

步驟S201：提供一襯底；

步驟S202：在所述襯底表面形成若干凹坑；以及

步驟S103：在所述凹坑內(nèi)填充絕緣介質(zhì)膜以形成微透鏡；

其中，所述襯底以及所述絕緣介質(zhì)膜均采用透光材料，所述絕緣介質(zhì)膜的折射率大于所述襯底的折射率并小于一外延層的折射率。