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      發(fā)光二極管及其制造方法與流程

      文檔序號(hào):12041104閱讀:234來(lái)源:國(guó)知局
      發(fā)光二極管及其制造方法與流程
      本發(fā)明的示例性實(shí)施例涉及一種發(fā)光二極管芯片及其制造方法,更具體地講,涉及一種具有提高的發(fā)光效率的發(fā)光二極管芯片及其制造方法。

      背景技術(shù):
      氮化鎵(GaN)基藍(lán)或紫外(UV)發(fā)光二極管(LED)應(yīng)用范圍廣泛。具體地講,發(fā)射混合顏色的光(例如,白光)的各種類型的LED封裝件已經(jīng)應(yīng)用于背光單元和一般照明等。由于LED封裝件的光學(xué)功率通常依賴于LED芯片的發(fā)光效率,因此對(duì)具有提高的發(fā)光效率的LED芯片的研發(fā)集中進(jìn)行了大量研究。例如,為了改善光提取效率,在LED芯片的發(fā)光平面上可以形成粗糙的表面,或者可以調(diào)整透明基底或外延層的形狀??蛇x擇地,諸如Al的金屬反射器可以設(shè)置在與發(fā)光平面相對(duì)的芯片安裝平面上,以反射向芯片安裝平面?zhèn)鞑サ墓?,這可以提高發(fā)光效率。即,金屬反射器可以用于反射光并減少光學(xué)損失,從而提高發(fā)光效率。然而,反射金屬可能因氧化而使反射率劣化,所以金屬反射器可能具有相對(duì)低的反射率。因此,近期研究已經(jīng)集中于利用交替地逐個(gè)堆疊的具有不同折射率的材料的層壓件的反射層的高反射率和相對(duì)穩(wěn)定的反射特性兩者。然而,這樣的交替層壓結(jié)構(gòu)在窄的波長(zhǎng)帶內(nèi)會(huì)具有高的反射率,而在其他波長(zhǎng)帶內(nèi)會(huì)具有低的反射率。因此,對(duì)于利用通過(guò)磷光體等進(jìn)行波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的光以發(fā)射白光的LED封裝件,交替層壓結(jié)構(gòu)可能不能對(duì)于經(jīng)受波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的光提供有效的反射特性,并且在提高LED封裝件的發(fā)光效率方面會(huì)具有有限的能力。此外,交替層壓結(jié)構(gòu)可以對(duì)垂直入射光展現(xiàn)出高反射率,但是可能對(duì)具有相對(duì)大的入射角的光展現(xiàn)出相對(duì)低的反射率。可以通過(guò)增加在交替層壓結(jié)構(gòu)中堆疊的層的總數(shù)并調(diào)整各個(gè)層的厚度來(lái)加寬具有高反射率的波長(zhǎng)帶。然而,交替層壓結(jié)構(gòu)中的大量的層會(huì)使得難以調(diào)整各個(gè)層的厚度,并且改變層的總數(shù)會(huì)改變各個(gè)層的厚度,因此難以確定 各個(gè)層的最佳厚度。

      技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
      技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的示例性實(shí)施例提供了一種具有提高的發(fā)光效率的LED芯片。本發(fā)明的示例性實(shí)施例提供了一種可以提高LED封裝件的發(fā)光效率的LED芯片。本發(fā)明的示例性實(shí)施例提供了一種有助于確定交替層壓結(jié)構(gòu)中的層的層壓順序和每個(gè)層的光學(xué)厚度的發(fā)光二極管芯片及其制造方法。本發(fā)明的附加特征將在下面的描述中進(jìn)行闡述,并且部分地根據(jù)描述將是明顯的,或者可以通過(guò)本發(fā)明的實(shí)施而了解。技術(shù)方案本發(fā)明的示例性實(shí)施例提供了一種發(fā)光二極管芯片,所述發(fā)光二極管芯片包括基底、布置在基底上的發(fā)光結(jié)構(gòu)以及交替層壓底部結(jié)構(gòu),發(fā)光結(jié)構(gòu)包括第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層以及設(shè)置在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層與第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層之間的有源層,基底布置在交替層壓底部結(jié)構(gòu)上,交替層壓底部結(jié)構(gòu)包括多個(gè)電介質(zhì)對(duì),每個(gè)電介質(zhì)對(duì)包括具有第一折射率的第一材料層和具有第二折射率的第二材料層,第一折射率比第二折射率大。此外,所述多個(gè)電介質(zhì)對(duì)包括:多個(gè)第一電介質(zhì)對(duì),包括第一材料層和第二材料層,第一材料層和第二材料層的光學(xué)厚度均小于λ/4;第二電介質(zhì)對(duì),包括第一材料層和第二材料層,第一材料層和第二材料層中的一個(gè)材料層的光學(xué)厚度小于λ/4,另一個(gè)材料層的光學(xué)厚度大于λ/4;以及多個(gè)第三電介質(zhì)對(duì),包括第一材料層和第二材料層,第一材料層和第二材料層的光學(xué)厚度均大于λ/4,其中,λ是可見(jiàn)光范圍的中心波長(zhǎng)。本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例提供了一種制造發(fā)光二極管芯片的方法。所述方法包括在基底的第一表面上形成至少一個(gè)發(fā)光結(jié)構(gòu)和在基底的第二表面上形成交替層壓底部結(jié)構(gòu),第二表面位于基底的與第一表面相對(duì)的側(cè)上。交替層壓底部結(jié)構(gòu)包括多個(gè)電介質(zhì)對(duì),每個(gè)電介質(zhì)對(duì)包括具有第一折射率的第一材料層和具有第二折射率的第二材料層,第一折射率比第二折射率大。此外,所述多個(gè)電介質(zhì)對(duì)包括:多個(gè)第一電介質(zhì)對(duì),包括第一材料層和第二材料層,第一材料層和第二材料層的光學(xué)厚度均小于λ/4;第二電介質(zhì)對(duì),包括 第一材料層和第二材料層,第一材料層和第二材料層中的一個(gè)材料層的光學(xué)厚度小于λ/4,另一個(gè)材料層的光學(xué)厚度大于λ/4;以及多個(gè)第三電介質(zhì)對(duì),包括第一材料層和第二材料層,第一材料層和第二材料層的光學(xué)厚度均大于λ/4,其中,λ是可見(jiàn)光范圍的中心波長(zhǎng)。將理解的是,前面的總體描述和下面的詳細(xì)描述是示例性的和說(shuō)明性的,并且意圖提供如所要求保護(hù)的本發(fā)明的進(jìn)一步解釋。附圖說(shuō)明包括附圖以提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解,附圖并入到本說(shuō)明書(shū)中,并構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分,附圖示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例,并與描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的發(fā)光二極管芯片的側(cè)面剖視圖。圖2是解釋根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的交替層壓底部結(jié)構(gòu)的光學(xué)厚度和順序的曲線圖。圖3是描繪圖2的交替層壓底部結(jié)構(gòu)的反射率的曲線圖。圖4是描繪根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的交替層壓頂部結(jié)構(gòu)的透射率的曲線圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的包括LED芯片的LED封裝件的側(cè)面剖視圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的發(fā)光二極管芯片的側(cè)面剖視圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的發(fā)光二極管芯片的側(cè)面剖視圖。具體實(shí)施方式在下文中參照附圖更充分地描述本發(fā)明,在附圖中示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例。然而,本發(fā)明可以以許多不同的形式實(shí)施并且不應(yīng)該被解釋為局限于這里闡述的示例性實(shí)施例。相反,提供這些示例性實(shí)施例使得本公開(kāi)是全面的,并且將把本發(fā)明的范圍充分地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。在附圖中,為清晰起見(jiàn),會(huì)夸大層和區(qū)域的尺寸和相對(duì)尺寸。附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。將理解的是,當(dāng)諸如層、膜、區(qū)域或基底的元件被稱為“在”另一元件“上”時(shí),該元件可以直接在其它元件上,或者也可以存在中間元件。相反, 當(dāng)元件被稱為“直接在”另一元件“上”時(shí),則不存在中間元件。圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的發(fā)光二極管(LED)芯片100的側(cè)面剖視圖。參照?qǐng)D1,LED芯片100包括基底21、發(fā)光結(jié)構(gòu)30、交替層壓底部結(jié)構(gòu)43、交替層壓頂部結(jié)構(gòu)37和交替層壓下方結(jié)構(gòu)39。發(fā)光二極管芯片100還可以包括緩沖層23、透明電極31、第一電極焊盤33、第二電極焊盤35、界面層41和金屬反射器45。基底21可以選自任意基底,例如,藍(lán)寶石基底或SiC基底?;?1在其上表面上可以具有圖案,如在其上面表面上具有圖案化的藍(lán)寶石基底(PSS)。基底21可以是適合于生長(zhǎng)GaN基化合物半導(dǎo)體層的生長(zhǎng)基底。發(fā)光結(jié)構(gòu)30位于基底21上。發(fā)光結(jié)構(gòu)30包括第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層25、第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層29、和設(shè)置在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層25與第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層29之間的有源層27。這里,第一導(dǎo)電型和第二導(dǎo)電型指的是相反的導(dǎo)電類型。例如,第一導(dǎo)電型可以為n型,第二導(dǎo)電型可以為p型,或者反之亦然。第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層25、有源層27和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層29可以由GaN基化合物半導(dǎo)體材料形成,即,由(Al,In,Ga)N形成。有源層27可以由發(fā)射期望波長(zhǎng)的光(例如,UV光或藍(lán)光)的元件組成。如圖所示,第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層25和/或第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層29具有單層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)。另外,有源層27可以具有單量子阱結(jié)構(gòu)或多量子阱結(jié)構(gòu)。緩沖層23可以設(shè)置在基底21與第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層25之間。這些半導(dǎo)體層25、27和29可以通過(guò)金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)或分子束外延(MBE)形成,并且可以通過(guò)光刻和蝕刻被圖案化以暴露第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層25的一些區(qū)域。透明電極層31可以形成在第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層29上。透明電極層31可以由例如氧化銦錫(ITO)或Ni/Au形成。透明電極層31的電阻率比第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層29的電阻率小,并且透明電極層31用于傳播電流。第一電極焊盤33(例如,n電極焊盤)形成在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層25上,第二電極焊盤35(例如,p電極焊盤)形成在透明電極層31上。如圖所示,p電極焊盤35可以通過(guò)透明電極層31電連接到第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層29。交替層壓底部結(jié)構(gòu)43位于基底21下方。交替層壓底部結(jié)構(gòu)43通過(guò)交替 疊置諸如TiO2(n:大約2.4)的具有第一折射率的第一材料層和諸如SiO2(n:大約1.5)的具有第二折射率的第二材料層形成。交替層壓底部結(jié)構(gòu)43具有對(duì)于從有源層以0度至60度的入射角發(fā)射的入射光展現(xiàn)出90%或更大的反射率的多個(gè)電介質(zhì)對(duì),所述入射光。這里,形成在例如400nm至700nm范圍的波長(zhǎng)下展現(xiàn)出高反射率的多個(gè)電介質(zhì)對(duì)。例如,如圖2中所示,多個(gè)電介質(zhì)對(duì)包括:由第一材料層和第二材料層組成的多個(gè)第一電介質(zhì)對(duì),第一材料層和第二材料層均具有小于λ/4(0.25λ)的光學(xué)厚度;由第一材料層和第二材料層組成的至少一個(gè)第二電介質(zhì)對(duì),其中,第一材料層和第二材料層中的一個(gè)具有小于λ/4的光學(xué)厚度,第一材料層和第二材料層中的另一個(gè)具有大于λ/4的光學(xué)厚度;以及由第一材料層和第二材料層組成的多個(gè)第三電介質(zhì)對(duì),第一材料層和第二材料層均具有大于λ/4的光學(xué)厚度,其中,λ為可見(jiàn)光光譜的中心波長(zhǎng)(例如,550nm)。如從圖2的曲線圖所看到的,多個(gè)第一電介質(zhì)對(duì)可以定位成比多個(gè)第三電介質(zhì)對(duì)遠(yuǎn)離基底21。如圖2中所示,當(dāng)電介質(zhì)對(duì)的順序從1增加到20時(shí),與基底的距離增大。可選擇地,多個(gè)第一電介質(zhì)對(duì)可以定位成比多個(gè)第三電介質(zhì)對(duì)靠近基底。至少一個(gè)第二電介質(zhì)對(duì)(在虛線圈內(nèi))設(shè)置成在交替層壓底部結(jié)構(gòu)43的中心附近。至少一個(gè)第二電介質(zhì)對(duì)可以為第n/2層,其中,n=交替層壓底部結(jié)構(gòu)43的總層數(shù)。然而,至少一個(gè)第二電介質(zhì)對(duì)可以位于交替層壓底部結(jié)構(gòu)43的中心的1或2層范圍內(nèi)。例如,如圖2中所示,第二電介質(zhì)對(duì)可以為電介質(zhì)對(duì)的順序的第11和第12電介質(zhì)對(duì)。第一電介質(zhì)對(duì)的一半或更多可以定位成關(guān)于至少一個(gè)第二電介質(zhì)對(duì)與第三電介質(zhì)對(duì)的一半或更多相對(duì)。第一電介質(zhì)對(duì)的80%或更多可以定位成關(guān)于至少一個(gè)第二電介質(zhì)對(duì)與第三電介質(zhì)對(duì)的80%或更多相對(duì)。在圖2中,電介質(zhì)對(duì)的總數(shù)為20,第一電介質(zhì)對(duì)的個(gè)數(shù)為9,第三電介質(zhì)對(duì)的個(gè)數(shù)為9,第二電介質(zhì)對(duì)的個(gè)數(shù)為2。然而,電介質(zhì)對(duì)可以任意組合。至少一個(gè)第二電介質(zhì)對(duì)可以被第一電介質(zhì)對(duì)圍繞,如圖2中所示。然而,本發(fā)明不限于此??蛇x擇地,至少一個(gè)第二電介質(zhì)對(duì)可以被第三電介質(zhì)對(duì)圍繞,或者可以被一個(gè)第一電介質(zhì)對(duì)和一個(gè)第二電介質(zhì)對(duì)圍繞。少數(shù)第三電介質(zhì)對(duì)可以設(shè)置在第二電介質(zhì)對(duì)與大多數(shù)第一電介質(zhì)對(duì)之間,少數(shù)第一電介質(zhì)對(duì)可以設(shè)置在第二電介質(zhì)對(duì)與大多數(shù)第三電介質(zhì)對(duì)之間。圖3示出了當(dāng)圖2的多個(gè)電介質(zhì)對(duì)設(shè)置在玻璃基底(n:~1.5)上時(shí)反射率的模擬結(jié)果。在圖3中,多個(gè)電介質(zhì)對(duì)堆疊成如圖2中所示,其中,第一層(即,最靠近基底的層)為TiO2,最后一層為SiO2。如圖3中所示,多個(gè)電介質(zhì)對(duì)在400nm至700nm的可見(jiàn)光范圍的寬范圍內(nèi)展現(xiàn)出98%或更大的高反射率。對(duì)于在有源層27中產(chǎn)生的藍(lán)光(例如,460nm),即使藍(lán)光的入射角度接近60度,也可以維持該高反射率。此外,如圖1中所示,金屬反射器45可以設(shè)置在交替層壓底部結(jié)構(gòu)43的下方,從而對(duì)于入射角為0度至60度的入射光,金屬反射器45與交替層壓底部結(jié)構(gòu)43的組合可以使多個(gè)電介質(zhì)對(duì)的高反射率維持90%或更大。金屬反射器45可促進(jìn)在LED芯片100的運(yùn)行期間LED產(chǎn)生的熱有效地消散。交替層壓底部結(jié)構(gòu)43可以形成在其上形成有發(fā)光結(jié)構(gòu)30的基底21的下表面上。交替層壓底部結(jié)構(gòu)43可以利用諸如離子輔助沉積設(shè)備形成。在利用沉積設(shè)備之前,可以確定交替層壓底部結(jié)構(gòu)43中的各個(gè)層的光學(xué)厚度和層壓順序??梢岳媚M工具確定交替層壓底部結(jié)構(gòu)43中的各個(gè)層的光學(xué)厚度和層壓順序。然而,由于模擬工具可能不足以確定具有98%或更大的高反射率的電介質(zhì)對(duì)的合適的個(gè)數(shù),因此,可執(zhí)行諸如添加電介質(zhì)對(duì)的額外的操作,以使電介質(zhì)對(duì)的總數(shù)和電介質(zhì)對(duì)的反射率增加。由于電介質(zhì)對(duì)的整個(gè)光學(xué)厚度可根據(jù)添加的單電介質(zhì)對(duì)的位置和光學(xué)厚度而改變,所以可能難以確定位置和光學(xué)厚度,并且期望的光學(xué)厚度可能改變。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例,多個(gè)電介質(zhì)對(duì)被分成第一電介質(zhì)對(duì)、第二電介質(zhì)對(duì)和第三電介質(zhì)對(duì),使得第二電介質(zhì)對(duì)位于交替層壓底部結(jié)構(gòu)43的中心附近,并且多個(gè)第一電介質(zhì)對(duì)與第三電介質(zhì)對(duì)分開(kāi),從而有助于確定結(jié)構(gòu)中的各個(gè)層的光學(xué)厚度和層壓順序。例如,當(dāng)多個(gè)第一電介質(zhì)對(duì)定位成比第二電介質(zhì)對(duì)遠(yuǎn)離基底21時(shí),如果將被添加的電介質(zhì)對(duì)屬于第一電介質(zhì)對(duì),則可以在多個(gè)第一電介質(zhì)對(duì)中確定添加的電介質(zhì)對(duì)的位置。因此,可以容易地確定多個(gè)電介質(zhì)對(duì)的光學(xué)厚度和層壓順序。由于可以利用離子輔助沉積設(shè)備形成多個(gè)電介質(zhì)對(duì),因此可以以相對(duì)高的密度形成層,結(jié)果在基底21與交替層壓底部結(jié)構(gòu)43之間產(chǎn)生壓力。因此,為了增強(qiáng)交替層壓底部結(jié)構(gòu)43與基底21的粘附,可以在形成交替層壓底部結(jié)構(gòu)43之前形成界面層41。界面層41可以由與交替層壓底部結(jié)構(gòu)43相同 的材料形成,例如,由SiO2形成。再次參照?qǐng)D1,交替層壓頂部結(jié)構(gòu)37設(shè)置在發(fā)光結(jié)構(gòu)30上。如圖所示,交替層壓頂部結(jié)構(gòu)37可以覆蓋透明電極層31以及第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層25的被暴露的表面。交替層壓頂部結(jié)構(gòu)37使得有源層27中產(chǎn)生的光透過(guò),同時(shí)反射進(jìn)入發(fā)光二極管芯片100的光,例如,從磷光體發(fā)射的光。因此,交替層壓頂部結(jié)構(gòu)37使得有源層27中產(chǎn)生的短波長(zhǎng)藍(lán)光或UV光穿過(guò),并反射綠光到紅光,尤其反射黃光。圖4是描繪通過(guò)交替地堆疊TiO2和SiO2形成的交替層壓頂部結(jié)構(gòu)37的模擬透射率的曲線圖。在該模擬中,交替層壓頂部結(jié)構(gòu)37具有交替地堆疊在玻璃基底上的14個(gè)TiO2層和14個(gè)SiO2層。如圖4中所示,通過(guò)控制TiO2層和SiO2層的光學(xué)厚度,交替層壓頂部結(jié)構(gòu)37對(duì)于小于500nm波長(zhǎng)的近UV光或藍(lán)光展現(xiàn)出98%或更大的高透射率,同時(shí)反射波長(zhǎng)為大約500nm或更大的光。因此,交替層壓頂部結(jié)構(gòu)37可以使從有源層27發(fā)射的光透過(guò),同時(shí)反射從磷光體發(fā)射的綠至黃的波長(zhǎng)帶的光。交替層壓頂部結(jié)構(gòu)37還可以覆蓋發(fā)光二極管芯片100的除了電極焊盤33、35的上表面以外的上表面和臺(tái)面?zhèn)缺?,以保護(hù)發(fā)光二極管芯片100。交替層壓下方結(jié)構(gòu)39位于電極焊盤35與第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層29之間。交替層壓下方結(jié)構(gòu)39可以位于透明電極31下方,但是不限于此。交替層壓下方結(jié)構(gòu)39可以位于透明電極31上。當(dāng)交替層壓下方結(jié)構(gòu)39位于透明電極31與電極焊盤35之間時(shí),電極焊盤35可以通過(guò)電極焊盤35的延伸部分(未示出)電連接到透明電極31。交替層壓下方結(jié)構(gòu)39反射從有源層27發(fā)射并朝向電極焊盤35引導(dǎo)的光。形成交替層壓下方結(jié)構(gòu)39以對(duì)于從有源層27發(fā)射的光展現(xiàn)出高反射率,并且交替層壓下方結(jié)構(gòu)39可以通過(guò)交替地堆疊例如TiO2層和SiO2層形成。通過(guò)這種結(jié)構(gòu),交替層壓下方結(jié)構(gòu)39可以防止因電極焊盤35吸收光而引起的光學(xué)損失,從而改善發(fā)光效率。圖5是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的包括LED芯片100的LED封裝件的側(cè)面剖視圖。參照?qǐng)D5,LED封裝件包括封裝體60、引線61a和61b、發(fā)光二極管芯片100和成型部件63。封裝體60可以由塑料樹(shù)脂形成。封裝體60具有用于安裝LED芯片100的安裝平面M和反射從LED芯 片100發(fā)射的光的反射平面R。LED芯片100安裝在安裝平面M上并通過(guò)鍵合線W電連接到引線61a、61b。LED芯片100可以通過(guò)粘結(jié)劑62結(jié)合到安裝平面M,粘結(jié)劑62可以通過(guò)固化例如Ag環(huán)氧樹(shù)脂糊形成。如參照?qǐng)D1中示出的實(shí)施例所描述的,LED芯片100可以包括交替層壓底部結(jié)構(gòu)43、交替層壓頂部結(jié)構(gòu)37、交替層壓下方結(jié)構(gòu)39和/或金屬反射器45。LED封裝件發(fā)射具有混合顏色(例如,白色)的光。因此,LED封裝件可以包括用于對(duì)從LED芯片100發(fā)射的光進(jìn)行波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的磷光體。磷光體可以設(shè)置在成型部件63中,但不限于此。LED芯片100的交替層壓底部結(jié)構(gòu)43和交替層壓下方結(jié)構(gòu)39使有源層27中產(chǎn)生的光的發(fā)射效率高。另外,當(dāng)經(jīng)磷光體波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的光再次進(jìn)入LED芯片100時(shí),LED芯片100的交替層壓頂部結(jié)構(gòu)37可以反射所述光。因此,本示例性實(shí)施例的LED封裝件的發(fā)光效率比傳統(tǒng)的LED封裝件的發(fā)光效率高。在本示例性實(shí)施例中,封裝件被描述成包括發(fā)光二極管芯片100和磷光體以發(fā)射白光,但是本發(fā)明不限于此。用于發(fā)射白光的各種LED封裝件在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的,根據(jù)本示例性實(shí)施例的LED芯片100可以應(yīng)用于任何LED封裝件。圖6是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的發(fā)光二極管芯片的側(cè)面剖視圖。參照?qǐng)D6,LED芯片200包括位于基底21上的多個(gè)發(fā)光結(jié)構(gòu)30、交替層壓底部結(jié)構(gòu)43、金屬反射器45和交替層壓頂部結(jié)構(gòu)37。在本示例性實(shí)施例中,基底21和交替層壓底部結(jié)構(gòu)43與參照?qǐng)D1描述的LED芯片的基底21和交替層壓底部結(jié)構(gòu)43相同,因此這里將省略其詳細(xì)描述。在本示例性實(shí)施例中,基底21可以是用于使多個(gè)發(fā)光單元之間電絕緣的絕緣體,例如,圖案化的藍(lán)寶石基底。發(fā)光結(jié)構(gòu)30彼此分開(kāi)。每個(gè)發(fā)光結(jié)構(gòu)30具有與參照?qǐng)D1中示出的示例性實(shí)施例描述的發(fā)光結(jié)構(gòu)30相同的構(gòu)造,因此這里將省略其詳細(xì)描述。另外,緩沖層23可以設(shè)置在可彼此分開(kāi)的發(fā)光結(jié)構(gòu)30和基底21之間。第一介電層36覆蓋發(fā)光結(jié)構(gòu)30的整個(gè)表面。第一介電層36在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層25上且在第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層29上具有開(kāi)口。第一介電層36覆蓋發(fā)光結(jié)構(gòu)30的側(cè)壁。第一介電層36還覆蓋發(fā)光結(jié)構(gòu)30之間的基底21的 區(qū)域。第一介電層36可以在200℃至300℃下通過(guò)等離子體化學(xué)氣相沉積由二氧化硅(SiO2)或氮化硅形成。引線51形成在第一介電層36上。引線51通過(guò)開(kāi)口電連接到第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層25和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層29。透明電極層31可以位于第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層29上,引線可以連接到透明電極層31。另外,引線51在鄰近的發(fā)光單元30中將第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層25和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層29彼此電連接以形成發(fā)光結(jié)構(gòu)30的串聯(lián)陣列。LED芯片200可具有發(fā)光單元的多個(gè)串聯(lián)陣列。這些串聯(lián)陣列可以彼此反向并聯(lián)連接,并且可以通過(guò)AC電源來(lái)運(yùn)行。另外,橋式整流器(未示出)可連接到發(fā)光單元的串聯(lián)陣列,從而發(fā)光單元可以通過(guò)由AC電源驅(qū)動(dòng)的橋式整流器來(lái)運(yùn)行。橋式整流器可以利用引線51經(jīng)由具有與發(fā)光結(jié)構(gòu)30的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)的發(fā)光單元的電連接來(lái)形成??蛇x擇地,引線51可以使鄰近的發(fā)光單元的第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層25或第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層29彼此連接。因此,發(fā)光結(jié)構(gòu)30串聯(lián)連接并可以設(shè)置成彼此平行。引線51可以由導(dǎo)電材料形成,例如,由金屬或諸如摻雜的半導(dǎo)體材料的多晶硅形成。具體地說(shuō),引線51可以具有多層結(jié)構(gòu)并且可以包括Cr或Ti的下層和Cr或Ti的上層。另外,Au、Au/Ni或Au/Al的金屬層可以設(shè)置在下層與上層之間。交替層壓頂部結(jié)構(gòu)37可以覆蓋引線51和第一介電層36。如上參照?qǐng)D1中示出的實(shí)施例所描述的,交替層壓頂部結(jié)構(gòu)37允許從有源層27發(fā)射的光穿過(guò),同時(shí)反射具有相對(duì)長(zhǎng)的波長(zhǎng)的可見(jiàn)光。磷光體層53可以形成在LED芯片200上。磷光體層53可以是其中分散有磷光體的樹(shù)脂層或者可以是通過(guò)電泳沉積的層。磷光體層53覆蓋交替層壓頂部結(jié)構(gòu)37以轉(zhuǎn)換從發(fā)光結(jié)構(gòu)30發(fā)射的光的波長(zhǎng)。如參照?qǐng)D5所描述的,也可以在制備LED封裝件的過(guò)程中提供磷光體層53,因此可以從LED芯片200省略磷光體層53。同時(shí),交替層壓下方結(jié)構(gòu)可以形成在引線51與發(fā)光結(jié)構(gòu)30之間,如圖1中所示。圖7是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的包括多個(gè)發(fā)光單元的發(fā)光二極管芯片200a的側(cè)面剖視圖。參照?qǐng)D7,LED芯片200a與上面描述的LED芯片200在很多方面相似。 然而,發(fā)光二極管芯片200a的發(fā)光結(jié)構(gòu)30與LED芯片200的發(fā)光結(jié)構(gòu)30在形狀上不同,因此提供了與LED芯片200的第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層25的構(gòu)造不同的連接到引線51的第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層25的構(gòu)造。具體地說(shuō),在LED芯片200的發(fā)光結(jié)構(gòu)30中,第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層25的上表面被暴露,引線51連接到第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層25的上表面。在本示例性實(shí)施例的LED芯片200a中,形成具有傾斜的側(cè)表面的發(fā)光結(jié)構(gòu)30,從而暴露第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層25的傾斜的側(cè)表面,引線51連接到第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層25的傾斜的側(cè)表面。在本示例性實(shí)施例中,除了使發(fā)光結(jié)構(gòu)30彼此隔離的工藝以外省略了暴露第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層25的上表面的工藝,從而簡(jiǎn)化了工藝。此外,由于不需要暴露第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層25的上表面,因此能夠防止有源層27的區(qū)域的減小。另外,由于引線51沿第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層25的傾斜的表面連接,因此發(fā)光結(jié)構(gòu)30具有改善的電流擴(kuò)展性能,從而提高了正向電壓和可靠性。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例,LED芯片包括交替層壓底部結(jié)構(gòu)、金屬反射器、交替層壓頂部結(jié)構(gòu)和/或交替層壓下方結(jié)構(gòu),從而改善發(fā)光效率。另外,LED芯片的交替層壓頂部結(jié)構(gòu)允許有源層中產(chǎn)生的光透射,同時(shí)反射經(jīng)過(guò)波長(zhǎng)變換的光,從而提高了LED封裝件的發(fā)光效率。此外,根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例,均由第一材料層和第二材料層(它們二者具有小于λ/4的光學(xué)厚度)組成的多個(gè)電介質(zhì)對(duì)和均由第一材料層和第二材料層(它們二者均具有大于λ/4的光學(xué)厚度)組成的多個(gè)電介質(zhì)對(duì)參照由第一材料層和第二材料層(它們中的一者具有小于λ/4的光學(xué)厚度且另一者具有大于λ/4的光學(xué)厚度)組成的電介質(zhì)對(duì)來(lái)設(shè)置,從而有助于確定交替層壓底部結(jié)構(gòu)中的各個(gè)層的光學(xué)厚度和層壓順序。盡管已經(jīng)結(jié)合附圖參照一些示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明,但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚的是,在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以對(duì)本發(fā)明做出各種修改和改變。因此,應(yīng)該理解的是,僅通過(guò)舉例說(shuō)明的方式提供了實(shí)施例,并且給出實(shí)施例以向本領(lǐng)域技術(shù)人員提供本發(fā)明的完全公開(kāi)并提供對(duì)本發(fā)明的全面理解。因此,本發(fā)明意圖覆蓋這些修改和變形,只要這些修改和變形落在權(quán)利要求和它們的等同物的范圍內(nèi)。
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