技术领域

本发明属于半导体照明领域， 特别是涉及一种发光二极管及其制造方法。 背景技术

半导体照明作为新型高效固体光源， 具有寿命长、 节能、 环保、 安全等显著优 点， 将成为人类照明史上继白炽灯、 荧光灯之后的又一次飞跃， 其应用领域正在迅 速扩大， 正带动传统照明、 显示等行业的升级换代， 其经济效益和社会效益巨大。 正因如此， 半导体照明被普遍看作是 21世纪最具发展前景的新兴产业之一， 也是 未来几年光电子领域最重要的制高点之一。 发光二极管 LED是由 III-IV族化合物， 如 GaAs (砷化镓）、 GaP (磷化镓）、 GaAsP (磷砷化镓）等半导体制成的， 其核心 是 PN结。 因此它具有一般 P-N结的 I-N特性， 即正向导通， 反向截止、击穿特性。 此外， 在一定条件下， 它还具有发光特性。 在正向电压下， 电子由 N区注入 P区， 空穴由 P区注入 N区。 进入对方区域的少数载流子 （少子） 一部分与多数载流子 (多子） 复合而发光。

随着 LED灯市场爆发的日益临近， LED封装技术的研发竞争也十分激烈。 目 前 GaN基 LED封装主要有正装结构、 倒装结构和垂直结构三种。 当前较为成熟的 是 III族氮化物氮化镓用蓝宝石材料作为衬底， 由于蓝宝石衬底的绝缘性， 所以普 通的 GaN 基 LED 采用正装结构。正装结构有源区发出的光经由 P型 GaN区和透 明电极出射。 该结构简单， 制作工艺相对成熟。 然而正装结构 LED有两个明显的 缺点， 首先正装结构 LED p、 n 电极在 LED 的同一侧， 电流须横向流过 n-GaN 层， 导致电流拥挤， 局部发热量高， 限制了驱动电流； 其次， 由于蓝宝石衬底的导 热性差， 严重的阻碍了热量的散失。

为了解决散热问题， 美国 Lumileds Lighting 公司发明了倒装芯片 （Flipchip) 技术。 这种方法首先制备具有适合共晶焊接的大尺寸 LED芯片， 同时制备相应尺 寸的硅底板， 并在其上制作共晶焊接电极的金导电层和引出 导电层（超声波金丝球 焊点）。 然后， 利用共晶焊接设备将大尺寸 LED芯片与硅底板焊在一起。 到装结构 在散热效果上有了很大的改善。但现有的倒装 结构通常是通过焊接的方法固定于硅 衬底中， 这样的做法往往会引入较多的热阻而且降低 LED芯片的散热效率。而且， 这中结构的 LED芯片， P电极与 N电极通常制备于 LED芯片的同一侧， 往往会增 加倒装键合工艺和引线工艺的难度， 较难实现晶圆级的制造， 容易造成产品良率的 降低。

本发明提供一种新型的晶圆级的倒装 LED芯片结构，可以有效的提高 LED芯 片的散热效率， 同时降低工艺的难度， 提高产品的良率。 发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的 在于提供一种发光二极管及其制 造方法， 用于解决现有技术中倒装 LED芯片较难实现晶圆级制造、 散热效率不够 高、 工艺较复杂、 成本过高且良率较低等问题。

为实现上述目的及其他相关目的， 本发明提供一种发光二极管， 所述发光二极 管至少包括：

导热导电衬底， 其下表面结合有 P电极， 上表面结合有键合层；

反射镜， 结合于所述键合层；

发光外延结构， 结合于所述反射镜， 包括依次层叠的 P型层、 量子阱层及 N 型层；

蓝宝石衬底， 结合于所述发光外延结构；

接触区， 由所述蓝宝石衬底贯穿至所述键合层；

N电极， 藉由所述接触区将所述 N型层电性连接至所述蓝宝石衬底表面； 钝化层， 填充所述接触区内的 N电极与键合层之间。

作为本实施例的发光二极管的一种优选方案， 所述接触区为孔状结构或槽状结 构。

作为本实施例的发光二极管的一种优选方案， 所述接触区内去除了部分的 P型 层、 量子阱层及 N型层形成 N电极制备平台。

作为本实施例的发光二极管的一种优选方案， 所述 N 电极制备平台与所述蓝 宝石衬底的连接面垂直于所述蓝宝石衬底表面 。

作为本实施例的发光二极管的一种优选方案， 所述接触区于所述蓝宝石衬底内 的部分为锥形孔或 V型槽， 所述 N电极制备平台与所述蓝宝石衬底的连接面为� � 面。

进一步地， 所述 N电极包括结合于所述 N电极制备平台表面、 覆盖于所述斜 面、 并覆盖于所述锥形孔或 V型槽表面的第一电极以及结合于所述蓝宝石� �底出 光面并连接于所述第一电极的第二电极。

作为本实施例的发光二极管的一种优选方案， 所述 N 电极制备平台与所述蓝 宝石衬底的连接面为斜面。

作为本实施例的发光二极管的一种优选方案， 所述 N 电极包括结合于所述 N 电极制备平台表面并横跨所述接触区的第一电 极、以及填充于所述蓝宝石衬底内并 将所述第一电极连接至所述蓝宝石衬底出光面 的第二电极。 作为本实施例的发光二极管的一种优选方案， 所述 P型层表面还结合有电流扩 展层。

作为本实施例的发光二极管的一种优选方案， 所述蓝宝石衬底的出光面具有粗 化微结构。

本发明还提供一种发光二极管的制造方法， 包括以下步骤：

1 ) 提供一蓝宝石衬底， 并定义出多个发光单元区域， 于每个发光单元区域中 刻蚀出至少一个凹槽结构；

2)于所述蓝宝石衬底表面依次形成至少包括 N型层、 量子阱层及 P型层的发 光外延结构；

3)刻蚀所述凹槽结构两侧的 P型层、量子阱层及部分的 N型层形成 N电极制 备平台；

4) 制作反射镜；

5) 于所述 N电极制备平台及凹槽结构内形成第一电极；

6) 于所述 N电极制备平台及所述凹槽结构内形成钝化层� �

7) 提供一下表面具有 P电极的导热导电衬底， 并通过键合层键合所述导热导 电衬底及所述反射镜与钝化层；

8) 减薄所述蓝宝石衬底直至露出所述第一电极；

9) 于所述蓝宝石衬底表面形成连接于所述第一电 极的第二电极， 以完成 N电 极的制备。

作为本发明的发光二极管的制造方法的一种优 选方案， 步骤 ₄ )之前还包括于 所述 P型层表面制作电流扩展层的步骤。

作为本发明的发光二极管的制造方法的一种优 选方案， 所述凹槽结构为锥形 孔、 或 V形槽。

进一步地， 步骤 3)还包括将所述 N电极制备平台与所述蓝宝石衬底的连接面 刻蚀成斜面的步骤。

作为本发明的发光二极管的制造方法的一种优 选方案， 步骤 5)还包括于所述 反射镜中形成多个孔状结构的步骤。

作为本发明的发光二极管的制造方法的一种优 选方案， 步骤 8)还包括对所述 蓝宝石衬底表面进行粗化形成粗化微结构的步 骤。

本发明还提供一种发光二极管的制造方法， 包括以下步骤：

1 ) 提供一蓝宝石衬底， 并定义出多个发光单元区域， 于每个发光单元区域中 刻蚀出至少一个凹槽结构；

2)于所述蓝宝石衬底表面依次形成至少包括 N型层、 量子阱层及 P型层的发 光外延结构；

3)刻蚀所述凹槽结构两侧的 P型层、量子阱层及部分的 N型层形成 N电极制 备平台；

4) 于所述凹槽结构内形成填充层；

5) 制作反射镜；

6) 于所述 N电极制备平台及所述填充层表面形成第一电� �；

7) 于所述 N电极制备平台及填充层表面形成钝化层；

8) 提供一下表面具有 P电极的导热导电衬底， 并通过键合层键合所述导热导 电衬底及所述反射镜与钝化层；

9) 减薄所述蓝宝石衬底直至露出所述凹槽结构；

10) 去除所述凹槽结构内的填充物以露出所述第一 电极；

11 )于所述凹槽结构内及所述蓝宝石衬底表面形� �连接于所述第一电极的第二 电极， 以完成 N电极的制备。

作为本发明的发光二极管的制造方法的一种优 选方案， 步骤 5)之前还包括于 所述 P型层表面制作电流扩展层的步骤。

作为本发明的发光二极管的制造方法的一种优 选方案， 所述凹槽结构为锥形 孔、 或 V形槽。

作为本发明的发光二极管的制造方法的一种优 选方案， 步骤 ₃ )还包括将所述 N电极制备平台与所述蓝宝石衬底的连接面刻� �成斜面的步骤。 如上所述， 本发明提供一种发光二极管及其制造方法， 包括： 导热导电衬底， 上下表面分别具有键合层与 P电极； 反射镜； 发光外延结构， 包括层叠的 P型层、 量子阱层及 N型层； 蓝宝石衬底， 结合于所述发光外延结构； 接触区， 由所述蓝 宝石衬底贯穿至所述键合层； N 电极， 藉由所述接触区将所述 N型层电性连接至 所述蓝宝石衬底表面； 钝化层， 填充于所述接触区内。本发明提供了一种新型 的倒 装 LED结构， 通过晶圆级的键合工艺实现了倒装 LED芯片的制造， 将 LED芯片 直接键合于导热导电衬底中， 大大地提高了 LED芯片的散热效率； 先于蓝宝石衬 底中形成凹槽结构后进行外延， 最后通过减薄将 N 电极露出， 避免后续加工容易 出现碎片等缺陷， 降低了工艺的难度， 并有效提高了产品的良率。 附图说明

图 1显示为本发明实施 1中的发光二极管的结构示意图。

图 2〜图 15显示为本发明实施例 2中的发光二极管的制造方法各步骤所呈现的 结构示意图。

图 16显示为本发明实施例 3中的发光二极管的结构示意图。

图 17显示为本发明实施例 5中的发光二极管的结构示意图。

图 18〜图 33显示为本发明实施例 6中的发光二极管的制造方法各步骤所呈现 的结构示意图。

图 34显示为本发明实施例 7中的发光二极管的结构示意图。 元件标号说明

101 蓝宝石衬底

102 凹槽结构

103 N型层

104 量子阱层

105 P型层

106 N电极制备平台

107 电流扩展层

108 反射镜

109 第一电极 no 钝化层

in 键合层

112 导热导电衬底

113 P电极

114 粗化微结构

115 第二电极

116 填充层

117 连接面 具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方 式，本领域技术人员可由本说明 书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点 与功效。本发明还可以通过另外不同 的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中 的各项细节也可以基于不同观点与应 用， 在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改 变。

请参阅图 1~图 34。 需要说明的是， 本实施例中所提供的图示仅以示意方式说 明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发 明中有关的组件而非按照实际实施时 的组件数目、 形状及尺寸绘制， 其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为 一种 随意的改变， 且其组件布局型态也可能更为复杂。 实施例 1

如图 1所示， 本实施例提供一种发光二极管， 所述发光二极管至少包括： 导热导电衬底 112， 其下表面结合有 P电极 113， 上表面结合有键合层 111 ; 反射镜 108， 结合于所述键合层 111 ;

发光外延结构， 结合于所述反射镜 108， 包括依次层叠的 P型层 105、 量子阱 层 104及 N型层 103;

蓝宝石衬底 101， 结合于所述发光外延结构；

接触区， 由所述蓝宝石衬底 101贯穿至所述键合层 111 ;

N电极 109及 115，藉由所述接触区将所述 N型层 103电性连接至所述蓝宝石 衬底 101表面；

钝化层 110， 填充于所述接触区内的 N电极与键合层 111之间。 所述导热导电衬底 112可以为硅衬底、 金属衬底、 硅和金属的复合衬底， 所述 金属衬底包括 Al、 Cu、 Ti、 Sn、 Ni等或其合金等。 在本实施例中， 所述导热导电 衬底 112为硅衬底。 当然， 在其它的实施例中， 所述导热导电衬底 112可以是能保 证良好导热性能和导电性能的一切预期的衬底 材料。

在本实施例中， 所述接触区为孔状结构或槽状结构， 具体地， 所述接触区包括 贯穿所述蓝宝石衬底 101的锥形孔或 V型槽， 以及位于该锥形孔或 V型槽下方的 电极制备区域部分，该电极制备区域部分通常 包括直至所述键合层 111的通孔以及 所述通孔两侧的 N电极制备平台 106， 即所述接触区内去除了部分的 P型层 105、 量子阱层 104及 N型层 103形成的 N电极制备平台 106。 为了保证电极在制备时 的有效生长， 所述 N电极制备平台 106与所述蓝宝石衬底 101的连接面为斜面， 该斜面与所述蓝宝石衬底 101表面的夹角范围为大于 0°且小于 90°，在本实施例中， 所述斜面与所述蓝宝石衬底 101表面的夹角为 30°~60°。

所述接触区主要的作用是用于形成 N电极， 即将所述 N型层 103电性连接至 所述蓝宝石衬底 101表面， 在本实施例中， 所述 N电极包括结合于所述 N电极制 备平台 106表面、覆盖于所述斜面、并覆盖于所述蓝宝 石衬底 101内的锥形孔或 V 型槽表面的第一电极 109以及结合于所述蓝宝石衬底 101出光面并连接于所述第一 电极 109的第二电极 115。

对于所述 N电极和所述键合层 111之间的空隙， 则采用钝化层 110进行填充， 在本实施例中， 所述钝化层 110为氧化硅、 氧化钛或氮化钛等绝缘材料。所述钝化 层 110的第一个作用是将所述 N电极制备平台 106上的第一电极 109与其它的发 光外延层 （量子阱和 P型层 105)进行绝缘， 第二个作用是对所述第一电极 109及 第二电极 115起支撑的作用， 可以保证电极的稳定性， 避免其脱落或者折断， 可以 大大地提高 LED芯片的稳定性和寿命。

为了增加 LED芯片的电流使用效率和发光效率， 在本实施例中， 所述 P型层 105表面还结合有电流扩展层 107， 一般地， 所述电流扩展层 107为包括 ITO 、 A TO、 FTO或 AZO的透明导电层。 当然， 在本发明的 LED中， 该电流扩展层 107 位于出光面的另一侧， 故其并不限定为透明材料， 其也可以采用如 Pt、 Au、 Ag、 T i、 W等金属材料， 且并不限定于此处所列举的几种。

为了提高反射镜 108的反射效率，所述反射镜 108可以根据需求设计为平面型 的反射镜 108或者是具有孔状结构的反射镜 108。 所述孔状结构可以是以如四方阵 列排列、六方阵列排列或其它方式排列的圆孔 、 椭圆孔、 多边形孔或圆角多边形孔 等。 若采用平面型的反射镜， 所述反射镜为导电反射镜， 包括布拉格反射镜、 Ag 反射镜、 A1反射镜、 ITO/Ag复合反射镜的一种；

若采用具有孔状结构的反射镜， 则不要求所述反射镜导电， 所述反射镜可以包 括布拉格反射镜、 Ag反射镜、 A1反射镜、 ITO/Ag复合反射镜、 介质 /金属复合反 射镜的一种。

当然， 此处所列举的反射镜种类仅为优选方案， 在其它的实施例中， 可以采用 一切预期的反射材料作为本发明的反射镜。

在本实施例中， 所述 N型层 103为 N-GaN层， 所述量子阱层 104为 InGaN/G aN多量子阱层， 所述 P型层 105为 P-GaN层。 当然在其它的实施例中， 所述发光 外延结构可以采用如 GaAs基、 GaP基等发光外延结构， 且不限于此处所列举的几 种。

为了提高 LED芯片的散热效率， 降低热阻， 在本实施例中， 所述键合层 111 为 Au或 Au/Sn合金。

为了进一步提供 LED芯片的出光效率， 所述蓝宝石衬底 101的出光面具有粗 化微结构 114。 所述粗化微结构 114包括以有序或无序方式排列的三角锥状突起 、 四方锥状突起、 圆锥状突起、 圆包状突起等。

本实施例提供的发光二极管， 结构简单， 只需通过一层键合层将发光结构键合 于导热导电衬底， 提高了芯片的散热效率， 本发明可以提高芯片可以有效提高发光 二极管的出光效率， 提高产品的寿命， 降低生产成本， 提高产品的良率。 实施例 2

本实施例提供一种发光二极管的制造方法， 包括以下步骤：

如图 2~图3所示， 首先进行步骤 1 ) ， 提供一蓝宝石衬底 101， 并定义出多个 发光单元区域， 于每个发光单元区域中刻蚀出至少一个凹槽结 构 102。

具体地， 先于晶圆级的蓝宝石衬底 101中定义出多个发光单元， 然后于其表面 制作光刻胶图形， 接着采用电感耦合等离子体 ICP刻蚀法于所述蓝宝石衬底 101 表面刻蚀出所述凹槽结构 102， 在本实施例中， 所述凹槽结构 102为锥形孔、 或 V 形槽。 当然， 在其它的实施例中， 所述凹槽结构 102也可以是如圆柱状孔结构、 圆 台结构、截面为梯形的槽状结构、 截面为矩形的槽状结构等， 且并不限于此处所列 举的几种。为了更好说明本发明的具体制造过 程， 以下以一个发光单元的制造过程 为例进行说明。

如图 4〜图 5所示， 然后进行步骤 2)， 于所述蓝宝石衬底 101表面依次形成至 少包括 N型层 103、 量子阱层 104及 P型层 105的发光外延结构；

在本实施例中， 采用化学气相沉积法形成所述 N型层 103、 量子阱层 104及 P 型层 105， 其中， 所述 N型层 103为 N-GaN层， 所述量子阱层 104为 InGaN/GaN 多量子阱层， 所述 P型层 105为 P-GaN层。

当然在其它的实施例中， 所述发光外延结构可以采用如 GaAs基、 GaP基等发 光外延结构， 且不限于此处所列举的几种。

如图 6所示， 然后进行步骤 3) ， 刻蚀所述凹槽结构 102两侧的 P型层 105、 量子阱层 104及部分的 N型层 103形成 N电极制备平台 106。

在本实施例中， 在刻蚀出所述 N型制备平台 106的同时， 将所述 N电极制备 平台 106与所述凹槽结构 102 (在本实施例中为锥形孔或 V型槽）的连接面 117刻 蚀成斜面， 可以很大程度的提高后续电极制备的可靠性和 电极的完整性。

如图 7所示， 然后于所述 P型层 105表面制作电流扩展层 107， 所述电流扩展 层 107为包括 ITO 、 ATO、 FTO或 AZO的透明导电层。

需要说明的是， 在本发明的 LED中， 该电流扩展层 107位于出光面的另一侧， 故其并不限定为透明材料， 其也可以采用如 Pt、 Au、 Ag、 Ti、 W等金属材料， 且 并不限定于此处所列举的几种。

如图 8所示， 然后进行步骤 4) ， 制作反射镜 108;

为了提高反射镜 108的反射效率，所述反射镜 108可以根据需求设计为平面型 的反射镜或者是具有孔状结构的反射镜。 所述孔状结构可以是以如四方阵列排列、 六方阵列排列或其它方式排列的圆孔、 椭圆孔、 多边形孔或圆角多边形孔等。

若采用平面型的反射镜， 所述反射镜为导电反射镜， 包括布拉格反射镜、 Ag 反射镜、 A1反射镜、 ITO/Ag复合反射镜的一种；

若采用具有孔状结构的反射镜， 则不要求所述反射镜导电， 所述反射镜可以包 括布拉格反射镜、 Ag反射镜、 A1反射镜、 ITO/Ag复合反射镜、 介质 /金属复合反 射镜的一种。

当然， 此处所列举的反射镜种类仅为优选方案， 在其它的实施例中， 可以采用 一切预期的反射材料作为本发明的反射镜。

如图 9所示， 然后进行步骤 5) ， 于所述 N电极制备平台 106及凹槽结构 102 内形成第一电极 109;

在本实施例中， 所述凹槽结构 102为锥形孔或 V型槽， 所述 N电极制备平台 106与所述凹槽结构 102的连接面 117为斜面，通过电镀或沉积的方法于所述 N电 极制备平台 106、 斜面及凹槽结构 102内形成第一电极 109， 所述第一电极 109的 材料可以为 Ti、 Al、 Ag、 Pt、 Au、 W、 Ni等材料。

如图 10所示， 然后进行步骤 6) ， 于所述 N电极制备平台 106及所述凹槽结 构 102内形成钝化层 110;

具体地， 包括以下步骤： 6-1 ) 采用气相外延法沉积钝化层 110; 6-2) 采用机 械化学抛光法、 湿法腐蚀法或干法刻蚀法去除所述反射镜表面 的钝化层 110。

在本实施例中， 所述钝化层 110为氧化硅、 氧化钛或氮化钛等绝缘材料， 所述 钝化层 110的第一个作用是将所述 N电极制备平台 106上的第一电极 109与其它 的发光外延层 （量子阱和 P型层 105)进行绝缘， 第二个作用是保证后续键合工艺 的稳定性， 所述钝化层 110还可以保证电极的稳定性， 避免其脱落或者折断， 可以 大大地提高 LED芯片的稳定性和寿命。

如图 11~图 12所示， 然后进行步骤 7)， 提供一下表面具有 P电极 113的导热 导电衬底 112， 并通过键合层 111键合所述导热导电衬底 112及所述反射镜与钝化 层 110。

具体地， 包括以下步骤： 7-1 ) 于所述反射层及钝化层 110表面形成第一键合 层； 7-2) 于所述导热导电衬底 112的上表面形成第二键合层； 8-3) 键合所述第一 键合层及所述第二键合层。

所述导热导电衬底 112同时具有导电功能， 可以为硅衬底、 金属衬底、硅和金 属的复合衬底， 所述金属衬底包括 Al、 Cu、 Ti、 Sn、 Ni等或其合金等。 在本实施 例中， 所述导热导电衬底 112为硅衬底。 当然， 在其它的实施例中， 所述导热导电 衬底 112可以是能保证良好导热性能和导电性能的一 切预期的衬底材料。

如图 13所示， 然后进行步骤 8) ， 减薄所述蓝宝石衬底 101直至露出所述第 一电极 109;

在本实施例中， 采用研磨或湿法腐蚀工艺减薄所述蓝宝石衬底 101， 直至露出 所述第一电极 109。 为了进一步提供 LED芯片的出光效率， 如图 14所示， 本实施例还包括对所述 蓝宝石衬底 101表面进行粗化形成粗化微结构 114的步骤。具体地， 采用湿法腐蚀 或 ICP刻蚀等工艺对所述蓝宝石衬底 101表面进行粗化处理， 所述粗化微结构 114 包括以有序或无序方式排列的三角锥状突起、 四方锥状突起、 圆锥状突起、 圆包状 突起等。

如图 15所示， 最后进行步骤 9) ， 于所述蓝宝石衬底 101表面形成连接于所 述第一电极 109的第二电极 115， 以完成 N电极的制备。

在本实施例中， 所述第二电极 115的材料与第一电极 109的材料相同， 可以为 Ti、 Al、 Ag、 Pt、 Au、 W、 Ni等材料。 实施例 3

如图 16所示， 本实施例提供一种发光二极管， 其基本结构如实施例 1， 其中， 所述 N电极制备平台 106与所述蓝宝石衬底 101的连接面为与所述蓝宝石 衬底 101垂直的垂直面。 实施例 4

如图 16所示， 本实施例提供一种发光二极管的制造方法， 其基本步骤如实施 例 2， 其中， 本实施例的步骤 3) 中省略了将所述 N电极制备平台 106与所述凹槽 结构 102的连接面 117刻蚀成斜面的步骤， 即所述 N电极制备平台 106与所述凹 槽结构 102的连接面 117垂直于所述蓝宝石衬底 101表面。 实施例 5

如图 17所示， 本实施例提供一种发光二极管， 所述发光二极管至少包括： 导热导电衬底 112， 其下表面结合有 P电极 113， 上表面结合有键合层 111 ; 反射镜 108， 结合于所述键合层 111 ;

发光外延结构， 结合于所述反射镜 108， 包括依次层叠的 P型层 105、 量子阱 层 104及 N型层 103;

蓝宝石衬底 101， 结合于所述发光外延结构；

接触区， 由所述蓝宝石衬底 101贯穿至所述键合层 111 ;

N电极 109及 115，藉由所述接触区将所述 N型层 103电性连接至所述蓝宝石 衬底 101表面；

钝化层 110， 填充于所述接触区内的 N电极与键合层 111之间。

所述导热导电衬底 112可以为硅衬底、 金属衬底、 硅和金属的复合衬底， 所述 金属衬底包括 Al、 Cu、 Ti、 Sn、 Ni等或其合金等。 在本实施例中， 所述导热导电 衬底 112为硅衬底。 当然， 在其它的实施例中， 所述导热导电衬底 112可以是能保 证良好导热性能和导电性能的一切预期的衬底 材料。

在本实施例中， 所述接触区为孔状结构或槽状结构， 具体地， 所述接触区包括 贯穿所述蓝宝石衬底 101的锥形孔或 V型槽， 以及位于该锥形孔或 V型槽下方的 电极制备区域部分，该电极制备区域部分通常 包括直至所述键合层 111的通孔以及 所述通孔两侧的 N电极制备平台 106， 即所述接触区内去除了部分的 P型层 105、 量子阱层 104及 N型层 103形成的 N电极制备平台 106。

在本实施例中， 所述 N电极制备平台 106与所述蓝宝石衬底 101的连接面垂 直于所述蓝宝石衬底 101表面。

所述接触区主要的作用是用于形成 N电极， 即将所述 N型层 103电性连接至 所述蓝宝石衬底 101表面， 在本实施例中， 所述 N电极包括结合于所述 N电极制 备平台 106表面并横跨所述接触区的第一电极 109、 以及填充于所述蓝宝石衬底 1 01内并将所述第一电极 109连接至所述蓝宝石衬底 101出光面的第二电极 115。

对于所述 N电极和所述键合层 111之间的空隙， 则采用钝化层 110进行填充， 在本实施例中， 所述钝化层 110为氧化硅、 氧化钛或氮化钛等绝缘材料。所述钝化 层 110的第一个作用是将所述 N电极制备平台 106上的第一电极 109与其它的发 光外延层 （量子阱和 P型层 105)进行绝缘， 第二个作用是对所述第一电极 109及 第二电极 115起支撑的作用， 可以保证电极的稳定性， 避免其脱落或者折断， 可以 大大地提高 LED芯片的稳定性和寿命。

为了增加 LED芯片的电流使用效率和发光效率， 在本实施例中， 所述 P型层 105表面还结合有电流扩展层 107， 一般地， 所述电流扩展层 107为包括 ITO 、 A TO、 FTO或 AZO的透明导电层。 当然， 在本发明的 LED中， 该电流扩展层 107 位于出光面的另一侧， 故其并不限定为透明材料， 其也可以采用如 Pt、 Au、 Ag、 T i、 W等金属材料， 且并不限定于此处所列举的几种。

为了提高反射镜 108的反射效率，所述反射镜 108可以根据需求设计为平面型 的反射镜 108或者是具有孔状结构的反射镜 108。 所述孔状结构可以是以如四方阵 列排列、六方阵列排列或其它方式排列的圆孔 、 椭圆孔、 多边形孔或圆角多边形孔 等。 若采用平面型的反射镜， 所述反射镜为导电反射镜， 包括布拉格反射镜、 Ag 反射镜、 A1反射镜、 ITO/Ag复合反射镜的一种；

若采用具有孔状结构的反射镜， 则不要求所述反射镜导电， 所述反射镜可以包 括布拉格反射镜、 Ag反射镜、 A1反射镜、 ITO/Ag复合反射镜、 介质 /金属复合反 射镜的一种。

当然， 此处所列举的反射镜种类仅为优选方案， 在其它的实施例中， 可以采用 一切预期的反射材料作为本发明的反射镜。

在本实施例中， 所述 N型层 103为 N-GaN层， 所述量子阱层 104为 InGaN/G aN多量子阱层， 所述 P型层 105为 P-GaN层。 当然在其它的实施例中， 所述发光 外延结构可以采用如 GaAs基、 GaP基等发光外延结构， 且不限于此处所列举的几 种。

为了提高 LED芯片的散热效率， 降低热阻， 在本实施例中， 所述键合层 111 为 Au或 Au/Sn合金。

为了进一步提供 LED芯片的出光效率， 所述蓝宝石衬底 101的出光面具有粗 化微结构 114。 所述粗化微结构 114包括以有序或无序方式排列的三角锥状突起 、 四方锥状突起、 圆锥状突起、 圆包状突起等。

本实施例提供的发光二极管， 结构简单， 只需通过一层键合层将发光结构键合 于导热导电衬底， 提高了芯片的散热效率， 本发明可以提高芯片可以有效提高发光 二极管的出光效率， 提高产品的寿命， 降低生产成本， 提高产品的良率。 实施例 6

如图 18~图 33所示， 本实施例提供一种发光二极管的制造方法， 包括以下步 骤：

如图 18~图 19所示， 首先进行步骤 1 ) ， 提供一蓝宝石衬底 101， 并定义出多 个发光单元区域， 于每个发光单元区域中刻蚀出至少一个凹槽结 构 102。

具体地， 先于晶圆级的蓝宝石衬底 101中定义出多个发光单元， 然后于其表面 制作光刻胶图形， 接着采用电感耦合等离子体 ICP刻蚀法于所述蓝宝石衬底 101 表面刻蚀出所述凹槽结构 102， 在本实施例中， 所述凹槽结构 102为锥形孔、 或 V 形槽。 当然， 在其它的实施例中， 所述凹槽结构 102也可以是如圆柱状孔结构、 圆 台结构、截面为梯形的槽状结构、 截面为矩形的槽状结构等， 且并不限于此处所列 举的几种。为了更好说明本发明的具体制造过 程， 以下以一个发光单元的制造过程 为例进行说明。

如图 20〜图 21所示， 然后进行步骤 2)， 于所述蓝宝石衬底 101表面依次形成 至少包括 N型层 103、 量子阱层 104及 P型层 105的发光外延结构；

在本实施例中， 采用化学气相沉积法形成所述 N型层 103、 量子阱层 104及 P 型层 105， 其中， 所述 N型层 103为 N-GaN层， 所述量子阱层 104为 InGaN/GaN 多量子阱层， 所述 P型层 105为 P-GaN层。

当然在其它的实施例中， 所述发光外延结构可以采用如 GaAs基、 GaP基等发 光外延结构， 且不限于此处所列举的几种。

如图 22所示， 然后进行步骤 3) ， 刻蚀所述凹槽结构 102两侧的 P型层 105、 量子阱层 104及部分的 N型层 103形成 N电极制备平台 106。

如图 23所示， 然后进行步骤 4) ， 于所述凹槽结构 102内形成填充层 116。 在本实施例中， 所述的填充层 116为绝缘物， 具体为氧化硅。

如图 24所示， 然后于所述 P型层 105表面制作电流扩展层 107， 所述电流扩 展层 107为包括 ITO 、 ATO、 FTO或 AZO的透明导电层。

需要说明的是， 在本发明的 LED中， 该电流扩展层 107位于出光面的另一侧， 故其并不限定为透明材料， 其也可以采用如 Pt、 Au、 Ag、 Ti、 W等金属材料， 且 并不限定于此处所列举的几种。

如图 25所示， 然后进行步骤 5) ， 制作反射镜 108;

为了提高反射镜 108的反射效率，所述反射镜 108可以根据需求设计为平面型 的反射镜或者是具有孔状结构的反射镜。 所述孔状结构可以是以如四方阵列排列、 六方阵列排列或其它方式排列的圆孔、 椭圆孔、 多边形孔或圆角多边形孔等。

若采用平面型的反射镜， 所述反射镜为导电反射镜， 包括布拉格反射镜、 Ag 反射镜、 A1反射镜、 ITO/Ag复合反射镜的一种；

若采用具有孔状结构的反射镜， 则不要求所述反射镜导电， 所述反射镜可以包 括布拉格反射镜、 Ag反射镜、 A1反射镜、 ITO/Ag复合反射镜、 介质 /金属复合反 射镜的一种。

当然， 此处所列举的反射镜种类仅为优选方案， 在其它的实施例中， 可以采用 一切预期的反射材料作为本发明的反射镜。

如图 26所示， 然后进行步骤 6) ， 于所述 N电极制备平台 106及所述填充层 116表面形成第一电极 109。

在本实施例中， 通过电镀或沉积的方法制备所述第一电极 109， 所述第一电极 109的材料可以为 Ti、 Al、 Ag、 Pt、 Au、 W、 Ni等材料。

如图 27所示， 然后进行 7) 于所述 N电极制备平台 106及填充层 116表面形 成钝化层 110。

具体地， 包括以下步骤： 7-1 ) 采用气相外延法沉积钝化层 110; 7-2) 采用机 械化学抛光法、 湿法腐蚀法或干法刻蚀法去除所述反射镜表面 的钝化层 110。

在本实施例中， 所述钝化层 110为氧化硅、 氧化钛或氮化钛等绝缘材料， 所述 钝化层 110的第一个作用是将所述 N电极制备平台 106上的第一电极 109与其它 的发光外延层 （量子阱和 P型层 105)进行绝缘， 第二个作用是保证后续键合工艺 的稳定性， 所述钝化层 110还可以保证电极的稳定性， 避免其脱落或者折断， 可以 大大地提高 LED芯片的稳定性和寿命。

如图 28~图 29所示， 然后进行步骤 8)， 提供一下表面具有 P电极 113的导热 导电衬底 112， 并通过键合层 111键合所述导热导电衬底 112及所述反射镜与钝化 层 110。

具体地， 包括以下步骤： 8-1 ) 于所述反射层及钝化层 110表面形成第一键合 层； 8-2) 于所述导热导电衬底 112的上表面形成第二键合层； 8-3) 键合所述第一 键合层及所述第二键合层。

所述导热导电衬底 112同时具有导电功能， 可以为硅衬底、 金属衬底、硅和金 属的复合衬底， 所述金属衬底包括 Al、 Cu、 Ti、 Sn、 Ni等或其合金等。 在本实施 例中， 所述导热导电衬底 112为硅衬底。 当然， 在其它的实施例中， 所述导热导电 衬底 112可以是能保证良好导热性能和导电性能的一 切预期的衬底材料。

如图 30所示， 然后进行步骤 9) ， 减薄所述蓝宝石衬底 101直至露出所述凹 槽结构 102。

在本实施例中， 采用研磨或湿法腐蚀工艺减薄所述蓝宝石衬底 101， 直至露出 所述凹槽结构 102。

为了进一步提供 LED芯片的出光效率， 如图 31所示， 本实施例还包括对所述 蓝宝石衬底 101表面进行粗化形成粗化微结构 114的步骤。具体地， 采用湿法腐蚀 或 ICP刻蚀等工艺对所述蓝宝石衬底 101表面进行粗化处理， 所述粗化微结构 114 包括以有序或无序方式排列的三角锥状突起、 四方锥状突起、 圆锥状突起、 圆包状 突起等。

如图 32所示， 然后进行步骤 10) ， 去除所述凹槽结构 102内的填充物以露出 所述第一电极 109。

在本实施例中， 所述填充物为氧化硅， 可以采用 HF溶液将其去除。

如图 33所示， 然后进行步骤 11 ) ， 于所述凹槽结构 102内及所述蓝宝石衬底 101表面形成连接于所述第一电极 109的第二电极 115， 以完成 N电极的制备。

在本实施例中， 所述第二电极 115的材料与第一电极 109的材料相同， 可以为 Ti、 Al、 Ag、 Pt、 Au、 W、 Ni等材料。

本发明提供了一种新型的倒装 LED结构， 通过晶圆级的键合工艺实现了倒装 LED芯片的制造，将 LED芯片直接键合于导热导电衬底中， 大大地提高了 LED芯 片的散热效率； 先对蓝宝石衬底进行加工后再进行外延， 然后通过减薄将 N 电极 露出， 使 N电极与 P电极分别位于 LED芯片的两侧， 避免后续加工容易出现碎片 等缺陷， 降低了工艺的难度， 并有效提高了产品的良率。 实施例 7

如图 34所示， 本实施例提供一种发光二极管， 其基本结构如实施例 5， 其中， 为了保证电极在制备时的有效生长，所述 N电极制备平台 106与所述蓝宝石衬底 1 01的连接面为斜面， 该斜面与所述蓝宝石衬底 101表面的夹角范围为大于 0°且小 于 90°， 在本实施例中， 所述斜面与所述蓝宝石衬底 101表面的夹角为 30°~60°。 实施例 8

如图 34所示， 本实施例提供一种发光二极管的制造方法， 其基本步骤如实施 例 6， 其中， 为了保证电极在制备时的有效生长， 步骤 3) 还包括将所述 N电极制 备平台 106与所述蓝宝石衬底 101的连接面 117刻蚀成斜面的步骤。该斜面与所述 蓝宝石衬底 101表面的夹角范围为大于 0°且小于 90°， 在本实施例中， 所述斜面与 所述蓝宝石衬底 101表面的夹角为 30°~60°。 综上所述， 本发明提供一种发光二极管及其制造方法， 包括： 导热导电衬底， 上下表面分别具有键合层与 P电极； 反射镜； 发光外延结构， 包括层叠的 P型层、 量子阱层及 N型层； 蓝宝石衬底， 结合于所述发光外延结构； 接触区， 由所述蓝 宝石衬底贯穿至所述键合层； N 电极， 藉由所述接触区将所述 N型层电性连接至 所述蓝宝石衬底表面； 钝化层， 填充于所述接触区内。本发明提供了一种新型 的倒 装 LED结构， 通过晶圆级的键合工艺实现了倒装 LED芯片的制造， 将 LED芯片 直接键合于导热导电衬底中， 大大地提高了 LED芯片的散热效率； 先于蓝宝石衬 底中形成凹槽结构后进行外延， 最后通过减薄将 N 电极露出， 避免后续加工容易 出现碎片等缺陷， 降低了工艺的难度， 并有效提高了产品的良率。 所以， 本发明有 效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业 利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功 效， 而非用于限制本发明。任何 熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神 及范畴下，对上述实施例进行修饰或 改变。 因此， 举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离 本发明所揭示的精神与 技术思想下所完成的一切等效修饰或改变， 仍应由本发明的权利要求所涵盖。