專利名稱：一種白光發(fā)光二極管芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體發(fā)光芯片，特別是一種白光發(fā)光二極管芯片。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，以氮化鎵(GaN)基藍(lán)光發(fā)光二極管(LED)激發(fā)黃色熒光粉生成白光技術(shù) 已成為半導(dǎo)體照明技術(shù)的主流。白光LED在照明方面的應(yīng)用需要較高功率驅(qū)動(dòng)，所以其一 般采用較大尺寸(例如lXlmm以上)的功率型氮化鎵基發(fā)光二極管芯片作為激發(fā)光源。目 前，主流的功率型氮化鎵基發(fā)光二極管芯片按結(jié)構(gòu)可以分為正裝、倒裝和垂直三種類型，其 中正裝結(jié)構(gòu)最為普遍，其應(yīng)用也較為廣泛。 如圖1所示，現(xiàn)有的正裝功率型氮化鎵基發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)，包含一藍(lán)寶石襯
底IO，藍(lán)寶石襯底10具有上、下兩個(gè)主表面，其上表面依次堆疊一緩沖層11、一n-GaN層
12、一多量子阱(MQW)有源層13、一p-GaN層14、一氧化銦錫(ITO)透明導(dǎo)電層15，一n電
極16位于暴露的n-GaN層12之上，一p電極17位于透明導(dǎo)電層15之上；一反射鏡20形
成于藍(lán)寶石襯底的下表面。這其中，反射鏡的作用是將有源層向下發(fā)出的光反射向上，從而
可以從出光面射出。反射鏡是不可或缺的，因?yàn)楣β市托酒姆庋b一般采用導(dǎo)熱性能較好
的銀膠進(jìn)行固晶，但銀膠會(huì)吸光，如果不加反射鏡的話，則有源層向下發(fā)射的光會(huì)大部分被
銀膠吸收，從而降低了發(fā)光效率。但是，即便是有反射鏡的存在，有源層向下發(fā)射并被反射
鏡向上反射的光仍然會(huì)被有源層以較大的概率吸收，這是因?yàn)榉瓷涔獾哪芰颗c有源層禁帶
寬度本身就是一致的。如上所述，現(xiàn)有的芯片結(jié)構(gòu)會(huì)限制白光發(fā)光效率的提升。 隨著白光發(fā)光二極管相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，目前，已出現(xiàn)了晶圓級(jí)(Wafer-lever)
熒光粉涂布技術(shù)，即在發(fā)光二極管芯片制作過(guò)程中即進(jìn)行熒光粉涂布，如此便可一次性涂
布多個(gè)發(fā)光二極管芯片，以2英寸晶圓為例，則可以一次性涂布約2000顆1 X lmm芯片，因
此可以大為節(jié)約制造成本。但晶圓級(jí)熒光粉涂布一般只能對(duì)正裝發(fā)光二極管芯片的正面進(jìn)
行涂布，而對(duì)于發(fā)光二極管發(fā)射的藍(lán)光除了一部分經(jīng)熒光粉轉(zhuǎn)化為長(zhǎng)波長(zhǎng)可見(jiàn)光，另外還
有一大部分的藍(lán)光可以透過(guò)熒光粉層射出，而藍(lán)光對(duì)于光效的貢獻(xiàn)較小，所以如果能將其
大部分轉(zhuǎn)化為長(zhǎng)波長(zhǎng)可見(jiàn)光，則可以大幅提高光效

實(shí)用新型內(nèi)容為解決上述白光二極管的發(fā)光效率較低的問(wèn)題，本實(shí)用新型提出一種白光發(fā)光二 極管芯片。 本實(shí)用新型解決上述問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種白光發(fā)光二極管芯片，包含 一透明襯底，其上表面依次堆疊有緩沖層、n-GaN層、有源層、p-GaN層、透明導(dǎo)電層，n電極 連接于暴露的n-GaN層之上，p電極連接在透明導(dǎo)電層上；其特征在于在透明襯底的下表 面粘合有第一熒光膠層，反射鏡粘合在第一熒光膠層的下表面；在P電極之外的透明導(dǎo)電 層上粘合有第二熒光膠層。 本實(shí)用新型的透明襯底選自藍(lán)寶石、碳化硅、氧化鋅或氮化鎵；熒光膠層為熒光粉與膠水的混合層狀體，其中的熒光粉可以吸收有源層的發(fā)光并與之混合產(chǎn)生白光。
本實(shí)用新型的有益效果是在透明襯底和反射鏡之間粘合一熒光膠層，通過(guò)該內(nèi)
置熒光膠層的引入，將有源層向下發(fā)射的短波長(zhǎng)光(如藍(lán)、紫或紫外光)大部分地轉(zhuǎn)化成波
長(zhǎng)較長(zhǎng)的可見(jiàn)光，一方面可以減少這部分光經(jīng)反射鏡向芯片出光表面反射過(guò)程中被有源層
吸收的概率，另一方面可以增加藍(lán)光轉(zhuǎn)化為長(zhǎng)波長(zhǎng)可見(jiàn)光的比例，從而提高本實(shí)用新型的
發(fā)光效率。

圖1為現(xiàn)有的正裝功率型氮化鎵基發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的氮化鎵基發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3本實(shí)用新型實(shí)施例與現(xiàn)有發(fā)光二極管芯片的發(fā)光模型示意圖； 圖中10.藍(lán)寶石襯底；11.緩沖層；12.n-GaN層；13.多量子阱層；14 :p-GaN層；
15. IT0透明導(dǎo)電層；16. N電極；17. P電極；20.反射鏡；30.第一熒光膠層；40.第二熒光膠層。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。 如圖2所示的一種白光發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)，包含一透明的藍(lán)寶石襯底IO，藍(lán)寶 石襯底10的上表面依次堆疊有緩沖層11、 n-GaN層12、多量子阱(MQW)有源層13、 p-GaN 層14、 IT0透明導(dǎo)電層15 ;有源層13的材料為AlxInyGai—x—yN，其中0 < x < 1、0 < y < 1， 對(duì)應(yīng)發(fā)光主波長(zhǎng)為460nm的藍(lán)光；n電極16連接于暴露的n-GaN層12之上，n電極16的材 料為Cr/Pt/Au ;p電極17連接在ITO透明導(dǎo)電層15上，p電極17的材料為Cr/Pt/Au ;在 藍(lán)寶石襯底10的下表面粘合有第一熒光膠層30， Al材制得的反射鏡20粘合在第一熒光膠 層30的下表面；在p電極17之外的ITO透明導(dǎo)電層15上粘合有第二熒光膠層40，本實(shí)用 新型的第一熒光膠層30、第二熒光膠層40均為熒光粉與膠水的混合層狀體，其中的熒光粉 可以吸收有源層13的發(fā)光并與之混合產(chǎn)生白光，本實(shí)用新型中熒光膠層30、40均為YAG熒 光粉與絕緣固晶膠混合而成。 在本實(shí)施例當(dāng)中，芯片的尺寸是lmmXlmm，因此多量子阱有源層13主要向芯片的 上、下兩個(gè)表面方向發(fā)出藍(lán)光，而且強(qiáng)度可以看成一致。如圖3所示，為本實(shí)用新型與現(xiàn)有 功率型發(fā)光二極管芯片的發(fā)光模型圖，從圖中可以看出對(duì)于兩種芯片，從有源層13向上 發(fā)射的光都可以通過(guò)出光面直接射出，而有源層13向下發(fā)射的光，則必須通過(guò)反射鏡20向 上反射，經(jīng)過(guò)有源層13再向出光面射出。兩者的區(qū)別是，對(duì)于現(xiàn)有的功率型發(fā)光二極管，經(jīng) 反射鏡20反射的光仍然是藍(lán)光，這些藍(lán)光在經(jīng)過(guò)多量子阱有源層13時(shí)，會(huì)有一定的比例被 有源層13吸收；而對(duì)于本實(shí)用新型而言，有源層13向下發(fā)射的光被第一熒光膠層30中的 YAG熒光粉吸收并轉(zhuǎn)化成白光，而此白光主要是由黃光和藍(lán)光混合而成，而且黃光所占的比 例較高，因?yàn)辄S光的能量小于有源層13的禁帶寬度，所以有源層13基本上不吸收黃光，雖 然仍有一定比例的藍(lán)光被有源層13吸收，但因?yàn)樗{(lán)光在白光中所占的比例很少，所以總體 上，經(jīng)反射鏡20向上反射的光被有源層13吸收的比例就很少。另一方面，由于第一熒光膠 層30將向下發(fā)射的藍(lán)光大部分轉(zhuǎn)為白光，因此本實(shí)用新型發(fā)光芯片的白光轉(zhuǎn)化效率較高。
權(quán)利要求一種白光發(fā)光二極管芯片，包含一透明襯底，其上表面依次堆疊有緩沖層、n-GaN層、有源層、p-GaN層、透明導(dǎo)電層，n電極連接于暴露的n-GaN層之上，p電極連接在透明導(dǎo)電層上；其特征在于在透明襯底的下表面粘合有第一熒光膠層，反射鏡粘合在第一熒光膠層的下表面；在p電極之外的透明導(dǎo)電層上粘合有第二熒光膠層。
2. 如權(quán)利要求l所述的一種白光發(fā)光二極管芯片，其特征在于透明襯底選自藍(lán)寶石、 碳化硅、氧化鋅或氮化鎵。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種白光發(fā)光二極管芯片，其特征在于熒光膠層為熒光粉與 膠水的混合層狀體，其中的熒光粉可以吸收有源層的發(fā)光并與之混合產(chǎn)生白光。
專利摘要一種白光發(fā)光二極管芯片，包含一透明襯底，其上表面依次堆疊有緩沖層、n-GaN層、有源層、p-GaN層、透明導(dǎo)電層，n電極連接于暴露的n-GaN層之上，p電極連接在透明導(dǎo)電層上；在透明襯底的下表面粘合有第一熒光膠層，反射鏡粘合在第一熒光膠層的下表面；在p電極之外的透明導(dǎo)電層上粘合有第二熒光膠層。在透明襯底和反射鏡之間粘合一熒光膠層，通過(guò)該內(nèi)置熒光膠層的引入，將有源層向下發(fā)射的短波長(zhǎng)光(如藍(lán)、紫或紫外光)大部分地轉(zhuǎn)化成波長(zhǎng)較長(zhǎng)的可見(jiàn)光，一方面可以減少這部分光經(jīng)反射鏡向芯片出光表面反射過(guò)程中被有源層吸收的概率，另一方面可以增加藍(lán)光轉(zhuǎn)化為長(zhǎng)波長(zhǎng)可見(jiàn)光的比例，從而提高本實(shí)用新型的發(fā)光效率。
文檔編號(hào)H01L33/00GK201532968SQ20092024013
公開(kāi)日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2009年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月20日
發(fā)明者吳志強(qiáng), 潘群峰 申請(qǐng)人:廈門(mén)市三安光電科技有限公司