[發明專利]一種倒裝LED芯片結構及其制作方法

在審

• 申請號: 201710251224.3
• 申請日: 2017-04-18
• 公開（公告）號: CN107086260A
• 公開（公告）日: 2017-08-22
• 發明（設計）人: 王鋼;勞裕欽;馬學進;馬艷飛;陳梓敏;范冰豐;閆林超
• 申請（專利權）人: 中山大學;佛山市中山大學研究院
• 主分類號: H01L33/20
• 分類號: H01L33/20;H01L33/00
• 代理公司: 廣州圣理華知識產權代理有限公司44302
• 代理人: 頓海舟,李唐明

1.一種倒裝LED芯片，其特征在于：包括，三維圖形結構、藍寶石襯底、半導體材料層、N電極、接觸反射層、絕緣隔離層、P電極和焊接電極；所述半導體材料層包括N型半導體材料、發光層和P型半導體材料；所述三維圖形在所述藍寶石襯底的上表面，所述發光層在所述N型半導體材料和所述P型半導體材料之間，所述P電極、N電極與所述焊接電極連接，所述接觸反射層設置在所述P型半導體材料和所述P電極之間，所述焊接電極設置在所述倒裝LED芯片最下端。

2.根據權利要求1所述的一種倒裝LED芯片，其特征在于，所述三維圖形結構分為單個球面透鏡、二維周期性陣列透鏡、一維周期性陣列透鏡、菲涅爾透鏡或相差透鏡，所述三維圖形結構通過出光的準直、發散、匯聚、相位改變來輸出圖形。

3.根據權利要求2所述的一種倒裝LED芯片，其特征在于，所述單個球面透鏡為凸球面或凹球面透鏡。

4.根據權利要求2所述的一種倒裝LED芯片，其特征在于，所述二維周期性陣列透鏡由多組單元圖形組成，所述單元圖形分為：球面凸起、球面下凹、圓錐凸起、圓錐下凹、三角錐凸起、三角錐下凹、圓柱凸起、圓柱下凹、棱柱凸起或棱柱下凹。

5.根據權利要求2所述的一種倒裝LED芯片，其特征在于，所述一維周期性陣列透鏡的單元圖形為長條圖形，其剖面可以為：弧形凸起、弧形下凹、三角凸起、三角下凹、矩形凸起、正梯形凸起或反梯形凸起。

6.根據權利要求1所述的一種倒裝LED芯片，其特征在于，所述藍寶石襯底下端外延的所述半導體材料層為LED材料，所述LED材料為GaN體系材料，包括Ga_xAl_1-xN、Ga_xIn_1-xN或者Ga_x(Al_yIn_1-y)_1-xN,發光顏色范圍為綠光到紫外波段，光波長為200nm～560nm。

7.一種包括權利要求1～7的任一所述倒裝LED芯片的制作方法，其特征在于，所述倒裝LED芯片制作步驟如下：

(1)：在晶圓上使用MOCVD設備在所述藍寶石襯底上沉積所述半導體材料層；

(2)：在晶圓上制作所述倒裝LED芯片，其中包括正負極臺階、所述接觸反射層、所述P電極、所述N電極、所述絕緣隔離層、所述焊接電極，所述正負極臺階放置所述P電極和所述N電極，所述絕緣隔離層設置在所述P電極和所述N電極之間；

(3)：根據三維圖形結構加工要求和實際使用要求，可選擇性的對晶圓上的所述藍寶石襯底背部進行減薄、研磨和拋光加工；

(4)：將掩膜材料覆蓋于所述藍寶石襯底上表面，形成掩膜，使用設計的光刻版，通過光刻顯影方法將圖案轉移至光刻膠上定型；

(5)：蝕刻掩膜，去除光刻膠，將光刻膠圖案制作在掩膜材料上，形成所述三維圖形結構的掩膜層；

(6)：使用蝕刻方法，蝕刻所述藍寶石襯底，把所述掩膜層上的三維圖形結構轉移到所述藍寶石襯底，清除所述掩膜，形成帶有所述三維圖形結構的所述藍寶石襯底；

(7)：使用激光劃片機和裂片機對晶圓進行激光劃片和裂片分離，制出所述倒裝LED芯片。

8.根據權利要求7所述的一種倒裝LED芯片的制作方法，其特征在于，步驟(3)中的所述藍寶石襯底經過減薄研磨拋光后的厚度為100～1000μm。

9.根據權利要求7所述的一種倒裝LED芯片的制作方法，其特征在于，所述掩膜材料為光刻膠、金屬、氧化物中的一種或多種。

10.根據權利要求7所述的一種倒裝LED芯片的制作方法，其特征在于，步驟(5)中的所述蝕刻掩膜方法和步驟(6)中的所述蝕刻方法為濕法化學蝕刻、干法蝕刻或者濕法和干法蝕刻混合使用。