[发明专利]一种照明用LED芯片的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体发光二极管LED光源，特别涉及一种照明领域的白光LED芯片的制造方法。

背景技术

发光二极管(LED)是一种新型光源，和传统光源相比它具有很多优点：长寿、节能、低电压、体积小、无污染。LED自诞生以来，技术在不断进步，发光效率在不断提高，目前白光LED的发光效率已经超过了普通荧光灯，LED已开始进入照明领域。

目前垂直通孔结构的LED芯片是最先进的一种LED芯片，如图1所示是典型的通孔垂直结构的LED芯片示意图，芯片最上到下依次为半导体外延层6，反射/欧姆/键合层5，金属层4，支持衬底2和电极1、11。外延层6包括第一类型限制层13、活化层14和第二类型限制层15。该LED芯片的电流流动方向依序如下：外部电源的第二极、第二电极1、通孔/金属填充塞3、金属层4、反射/欧姆/键合层5、半导体外延层6、图形化电极7、半通孔/金属填充塞8、金属层9、通孔/金属填充塞10、第一电极11、外部电源的第一极。对于大功率大尺寸的LED，与图形化电极7连接的半通孔/金属填充塞8可以设置一个以上。

白光LED的技术主要包括芯片制作和封装技术，在上述垂直通孔结构的蓝光LED芯片上涂敷黄光荧光粉，两种光混合产生白光的方法是目前白光LED封装的主流技术。主要封装过程包括：固晶烧结，金线压焊，点粉，灌封，固化，切筋，测试。用这种方法制作的LED芯片的缺陷是：(1)封装过程比较复杂，出光率低，(2)产品难以小型化，(3)产品不易集成。为提高照明用LED灯的发光性能，行业上普遍的做法是通过改进封装工艺达到性能良好的发光效果，而在目前的封装工艺下很难克服LED芯片的缺陷。

发明内容

本发明提供了一种照明用LED芯片的制造方法，通过改进芯片制作工艺克服现有技术的不足，用该方法制造的LED芯片易集成、易封装且出光率高。

本发明采用的技术方案是：将外延层、反射/欧姆/键合层和金属化的硅支持衬底用常用方法制作一个垂直通孔结构的LED芯片，该芯片的外延层包括第一类型限制层、活化层和第二类型限制层，还依次包括如下步骤：

(1)、在第一类型限制层上生长一个透明层，透明层的材料和第一类限制层相同，或者是折射率等于或略低于第一类限制层的透光材料；透明层的厚度和半导体外延层的厚度相近；

(2)、在透明层的表面对其进行蚀刻，形成棱状微透镜阵列，阵列中每个微透镜的直径为透明层厚度的1～10倍；

(3)、在外延层的四周蚀刻棱状微透镜阵列层和外延层，直至反射/欧姆/键合层的上表面暴露，在外圈形成一圈凹槽；

(4)、将荧光粉和树脂均匀混合在一起，用甩胶的方法使荧光粉和树脂的混合物均匀地敷在棱状微透镜阵列和表面和凹槽内，形成荧光粉层；

(5)、将步骤所制成的带棱状微透镜阵列和荧光粉层的外延层切割成单颗芯片，封装成单颗的LED芯片，或者切割成包含多个芯片的芯片阵列再封装。

本发明在外延层上直接生长棱状微透镜和荧光粉层，可有效弥补目前白光LED封装技术的不足，与传统的LED芯片相比其优点是：

1、现有技术中，在蓝光LED芯片上涂敷黄光荧光粉这道工序属于LED制作时的后道封装工序，本发明将这道工序放在前道的芯片制作过程完成，使用该芯片封装LED管时无需再涂荧光粉，可直接发白光，使封装过程大大简化。

2、本发明的LED芯片上的棱状微透镜能使芯片的出光面从平面改为球面，可大大减少全反射损失，提高LED出光率。

3、现有技术的多芯片集成封装是将很多个单芯片封装在一起，很难做到位置准确，发光均匀，封装难度远大于单芯片封装，而本发明的LED多芯片集成只需将相当于多个单芯片面积的外延层切割成多芯片阵列，等同于一个面积较大的单芯片，芯片很易集成和小型化。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明现有技术中垂直通孔结构的LED芯片的结构示意图。

图2～6是制造方法中各步骤的结构示意图。

具体实施方式