一种LED器件及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种LED器件及其制造方法。该方法，包括：在外延片上设置P‑电极/反射层，其中外延片包括衬底、电子传输层、辐射层和空穴传输层；部分移除衬底，并在移除衬底的部分形成与电子传输层电连接的N‑电极；形成与N‑电极电连接的导电路径；以及在经部分移除的衬底中填充透明材料。

An LED Device and Its Manufacturing Method

【技术实现步骤摘要】
一种LED器件及其制造方法
本专利技术涉及LED
，特别地涉及一种LED及其制造方法。
技术介绍
基于包括氮化铝(AlN)、氮化镓(GaN)、氮化铟(InN)等化合物半导体及其多元化合物(AlInGaN)的III/V族氮化物半导体的LED已经在世界范围内推广使用。相比于普通的白炽灯，LED光源能够节能大约80％，是非常理想的节能产品。然而，制约LED全面取代白炽灯还存在一些困难。这其中一个重要的方面是现有的LED成本仍然较高。因此，如何降低LED的成本是本领域研究的重要方向之一。
技术实现思路
针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术提出了一种LED器件的制造方法，包括：在外延片上设置P-电极/反射层，其中外延片包括衬底、电子传输层、辐射层和空穴传输层；部分移除衬底，并在移除衬底的部分形成与电子传输层电连接的N-电极；形成与N-电极电连接的导电路径；以及在经部分移除的衬底中填充透明材料。如上所述的方法，进一步包括，其中形成与N-电极电连接的导电路径在填充透明材料的步骤之前或之后。如上所述的方法，其中与N-电极电连接的导电路径延伸到保留的衬底。如上所述的方法，其中保留的衬底位于LED器件的周围，并足以防止光泄露。如上所述的方法，其中填充透明材料中包括光转换材料。如上所述的方法，进一步包括：在填充透明材料之前，在保留的衬底经部分移除的侧面设置反射层。根据本专利技术的另一个方面，提出一种LED器件，包括：衬底；衬底上方的依次设置的电子传输层、辐射层和空穴传输层，其中，衬底中包括透明填充材料；P-电极/反射层，其设置在空穴传输层上；以及N-电极，其设置在电子传输层与透明填充材料之间。如上所述的LED器件，其中衬底中形成反射杯。如上所述的LED器件，其中衬底是Si衬底。如上所述的LED器件，进一步包括与N-电极电连接的导电路径，其中导电路径延伸到保留的衬底。根据本专利技术的另一个方面，提出一种LED器件的封装方法，包括：提供基板或PCB板，其包括多个触点；以及将如上任一方法制造的LED器件或者如上任一的LED器件倒装芯片方式、贴片方式或打线方式安装到基板或PCB板上。根据本专利技术的另一个方面，提出一种照明装置，包括一个或多个如上任一的LED器件，或者如上任一的LED器件，或者采用如上方法封装的LED器件。附图说明下面，将结合附图对本专利技术的优选实施方式进行进一步详细的说明，其中：图1A-图1C是现有技术中在Sapphire衬底上制作LED芯片的示意图；图2A-图2D是现有技术中在Si衬底上制作LED芯片的示意图；图3A-图3K是根据本专利技术的一个实施例的LED器件示意图；图4A-图4D示出了根据本专利技术实施例的LED器件示意图；图5是根据本专利技术的一个实施例的LED器件的制造方法的示意图；以及图6是根据本专利技术的一个实施例的LED器件的封装方法的示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在以下的详细描述中，可以参看作为本申请一部分用来说明本申请的特定实施例的各个说明书附图。在附图中，相似的附图标记在不同图式中描述大体上类似的组件。本申请的各个特定实施例在以下进行了足够详细的描述，使得具备本领域相关知识和技术的普通技术人员能够实施本申请的技术方案。应当理解，还可以利用其它实施例或者对本申请的实施例进行结构、逻辑或者电性的改变。图1A-图1C是现有技术中蓝宝石Sapphire衬底上LED芯片的示意图。如图1A所示，在Sapphire衬底上直接外延生长电子传输层、辐射层、和空穴传输层。电子传输层、辐射层和空穴传输层形成了LED的发光结构。举例而言，电子传输层包括N型氮化镓N-GaN，辐射层包括氮化镓GaN、氮化铟InN等的多元化合物InGaN，而空穴传输层包括P型氮化镓P-GaN。本领域技术人员应当理解，以上仅仅是示例性地说明了可能应用的LED发光结构，本领域中已有的其他发光结构也同样可以应用。如图1A所述，在LED发光结构上包括了反射层和反射层保护层。反射层可以为具有高反射率的金属材料，包括但不限于银、铝、镍等。或者，反射层可以为透明导电材料如ITO和高反射率材料的复合结构，与空穴传输层接触的为透明导电材料，在其上面为高反射率材料。这样可以减少光损失，提高出光效率。反射层保护层在反射层之上，对反射层起保护作用。Sapphire衬底是高透光的。LED发光结构发出的蓝光可能从Sapphire衬底的侧面泄露。由于泄露的蓝光是有害的，必须进行额外的处理。处理蓝光泄露的一种方式是移除Sapphire衬底。如图1B所示，将图1A的结构转移到金属基座上，然后将Sapphire衬底移除。移除Sapphire衬底需要使用激光分离技术，成本非常高。处理蓝光泄露的另一种方式是在Sapphire衬底外包裹荧光物质等光转换材料，如图1C所示。然而，为了曝露Sapphire衬底的侧面，首先需要对Sapphire衬底划片、切割衬底，分离出单独的LED芯片；然后再对单独的LED进行封装。这样不但使得封装的工艺更为复杂，成本更高，也增加了封装后的LED的体积，不利于提高功率密度。图2A-图2D是现有技术中在Si衬底上制作LED芯片的示意图。图2A示出了在Si衬底的外延片上制作反射层和反射层保护层之后的示意图。Si衬底上的外延片包括Si衬底以及Si衬底上的成核层、电子传输层、辐射层、和空穴传输层。由于Si衬底上直接外延生长氮化镓GaN等III/VI族氮化物是困难的，Si衬底上形成了成核层。成核层的实例是氮化铝AlN。当然，其他的适于作为Si衬底成核层的材料也可以使用。进一步地，在成核层与电子传输层之间可以包括一个或多个缓冲层或者插入层。如图所示，电子传输层、辐射层和空穴传输层形成了LED的发光结构。举例而言，电子传输层包括N型氮化镓N-GaN，辐射层包括氮化镓GaN、氮化铟InN等的多元化合物InGaN，而空穴传输层包括P型氮化镓P-GaN。本领域技术人员应当理解，以上仅仅是示例性地说明了可能应用于的LED发光结构，本领域中已有的其他发光结构也同样可以应用。根据本专利技术的一个实施例，外延片可以是经过之前的制程步骤形成的，也可以是采购自其它供应商。如图2A所述，在LED发光结构上包括了反射层和反射层保护层。反射层可以为具有高反射率的金属材料，包括但不限于银、铝、镍等。或者，反射层可以为透明导电材料如ITO和高反射率材料的复合结构，与空穴传输层接触的为透明导电材料，在其上面为高反射率材料。这样可以减少光损失，提高出光效率。反射层保护层在反射层之上，对反射层起保护作用。由于Si衬底对于短波长的光有很强的吸收能力，为了增加出光效率，现有技术中一般采用移除原有Si衬底的方式。具体而言，如图2B所示，图2A的结构被键合到另一导电的Si衬底上。导电的Si衬底可以用作后续的电路连接。如图2C所示，将图2B的结构倒置后，原有的Si衬底和成核层等被去除，而曝露出电子传输层。移除Si衬底可以采用机械研磨或者干本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LED器件的制造方法，包括：在外延片上设置P‑电极/反射层，其中外延片包括衬底、电子传输层、辐射层和空穴传输层；部分移除衬底，并在移除衬底的部分形成与电子传输层电连接的N‑电极；形成与N‑电极电连接的导电路径；以及在经部分移除的衬底中填充透明材料。

【技术特征摘要】
1.一种LED器件的制造方法，包括：在外延片上设置P-电极/反射层，其中外延片包括衬底、电子传输层、辐射层和空穴传输层；部分移除衬底，并在移除衬底的部分形成与电子传输层电连接的N-电极；形成与N-电极电连接的导电路径；以及在经部分移除的衬底中填充透明材料。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括，其中形成与N-电极电连接的导电路径在填充透明材料的步骤之前或之后。3.根据权利要求1所述的方法，其中与N-电极电连接的导电路径延伸到保留的衬底。4.根据权利要求1所述的方法，其中保留的衬底位于发光结构的周围并足以防止光泄露。5.根据权利要求1所述的方法，其中填充透明材料中包括光转换材料。6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：在填充透明材料之前，在保留的衬底经部分移除的侧面设置反射层。7.一种LED器件，包括：衬底；衬底上方的依次设置的电子...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎子兰，
申请(专利权)人：黎子兰，
类型：发明
国别省市：湖南,43