專利名稱：金屬支撐垂直結(jié)構(gòu)無熒光粉白光led的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導體發(fā)光器件及其制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種金屬支撐垂直結(jié)構(gòu)無熒光粉白光LED。
背景技術(shù)：
目前，市場上白光LED大多數(shù)采用單色光激發(fā)熒光粉，利用光色原理產(chǎn)生白光。其中，使用較成熟且已商業(yè)化的藍光芯片激發(fā)黃色熒光粉來獲得白光最為普遍。但是藍光芯片發(fā)光波長的偏移、強度等變化及熒光粉涂布厚度的改變均會影響器件發(fā)射白光的均勻度。此外，熒光粉的發(fā)光效率較低，且光譜呈帶狀較窄，色彩不全，色溫偏高，顯色性偏低，以此為基礎(chǔ)的燈光對眼睛不柔和、不協(xié)調(diào)。所以這種結(jié)構(gòu)的白光LED還需要改進，比如增加多發(fā)光過程來改善光譜，使之連續(xù)且足夠?qū)?。另一種應用較為常見的LED結(jié)構(gòu)是由紫外光或紫光芯片激發(fā)紅、藍、綠三基色熒光粉(UV-LED)來獲得白光，發(fā)光原理類似于日光燈。該方法顯色性更好，而且UV-LED不參與白光的配色，所以UV-LED波長與強度的波動對于配出的白光而言不會特別地敏感，并可由各色熒光粉的選擇和配比，調(diào)制出可接受色溫及顯色性的白光。但由于使用了熒光粉，同樣存在其光有效轉(zhuǎn)化效率低，特別是紅色熒光粉的效率需要大幅度的提高。這LED結(jié)構(gòu)使用的熒光粉發(fā)光穩(wěn)定性差、光衰較大，配合熒光粉紫外光波長的選擇、UV-LED制作的難度及抗UV封裝材料的開發(fā)也是目前需要克服的困難。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種金屬支撐垂直結(jié)構(gòu)無熒光粉白光 LED。本發(fā)明通過結(jié)構(gòu)的設(shè)計將兩種發(fā)射不同顏色光的LED (分別為發(fā)射藍光的LED和發(fā)射紅光、黃光或紅黃混合光的LED)通過直接鍵合技術(shù)集成在一起，利用金屬鍵合技術(shù)實現(xiàn)金屬襯底支撐，最終得到金屬支撐垂直結(jié)構(gòu)無熒光粉白光LED。為了達到上述目的，本發(fā)明提供的一種金屬支撐垂直結(jié)構(gòu)無熒光粉白光LED，將發(fā)射藍光的LED和發(fā)射紅光、黃光或紅黃混合光的LED連接在一起，在電流驅(qū)動下發(fā)射白光。根據(jù)本發(fā)明提供的金屬支撐垂直結(jié)構(gòu)無熒光粉白光LED —優(yōu)選技術(shù)方案是所述發(fā)射藍光的LED和發(fā)射紅光、黃光或紅黃混合光的LED通過直接鍵合方式連接在一起。根據(jù)本發(fā)明提供的金屬支撐垂直結(jié)構(gòu)無熒光粉白光LED —優(yōu)選技術(shù)方案是所述金屬支撐垂直結(jié)構(gòu)無熒光粉白光LED是在金屬支撐基板1之上覆蓋歐姆接觸合金反射電極層2，合金反射電極層2之上側(cè)為發(fā)藍光LED層3，發(fā)藍光LED層3之上側(cè)為發(fā)紅光、黃光或紅黃混合光LED層4 ；所述發(fā)紅光、黃光或紅黃混合光LED層4引入η側(cè)電極5。根據(jù)本發(fā)明提供的金屬支撐垂直結(jié)構(gòu)無熒光粉白光LED —優(yōu)選技術(shù)方案是所述金屬支撐基板為銅、鎳、鉬、鎢、鈦、錫中一種或幾種合金。根據(jù)本發(fā)明提供的金屬支撐垂直結(jié)構(gòu)無熒光粉白光LED —優(yōu)選技術(shù)方案是所述發(fā)藍光LED層3上引入ρ側(cè)電極6。有益效果本發(fā)明的特點是將將兩種發(fā)射不同顏色光的LED (分別為發(fā)射藍光的 LED和發(fā)射紅光、黃光或紅黃混合光的LED)通過直接鍵合技術(shù)集成在一起；金屬支撐基板成為整個器件的新支撐體與襯底剝離工藝使得器件的散熱性能得到大幅提升，解決了 LED 結(jié)溫影響發(fā)光性能的弊端；多電極的引入可分別控制紅黃光與藍光比例，以調(diào)節(jié)白光LED 的色溫；歐姆接觸合金發(fā)射層的存在與GaAs襯底的剝離使得器件的外量子效應得到大幅度提升。


圖1本發(fā)明金屬支撐垂直結(jié)構(gòu)無熒光粉白光LED器件的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標識1、金屬支撐基板；2、歐姆接觸合金反射電極；3、發(fā)藍光LED層；4、發(fā)紅光、黃光或紅黃混合光LED層；5、η側(cè)電極；6、ρ側(cè)電極。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細說明。請參照圖1，本發(fā)明是在金屬支撐基板1之上覆蓋歐姆接觸合金反射電極2，反射電極2之上為發(fā)藍光LED層3，發(fā)藍光LED層3之上鍵合發(fā)紅光、黃光或紅黃混合光LED層 4，發(fā)紅光、黃光或紅黃混合光LED層4之上為器件η側(cè)電極5。所述發(fā)藍光的LED層3之上引入P側(cè)電極6。實施例1
通過外延技術(shù)，分別得到P型重摻的黃光Alfe^nP LED和N型重摻的藍光碳化硅(SiC) 襯底GaN基LED。利用電子束蒸鍍設(shè)備在P型GaN層上蒸鍍M/Ag/ Au合金層作為歐姆接觸合金反射層。再將GaN基LED器件以鍍層為接觸面與Cu/Al合金支撐基板通過鍵合機進行鍵合。然后，使用干法刻蝕(如ICP)將SiC襯底完全剝離露出重摻的N型GaN面，獲得具有金屬支撐的發(fā)藍光GaN基LED。將黃光AlfeJnP LED的P型重摻GaAs面與具有金屬支撐的發(fā)藍光GaN基LED的N型重摻面接觸并進行雙LED芯片鍵合。然后，利用化學方法將 GaAs襯底腐蝕掉，再通過刻蝕技術(shù)去除部分AlfeJnP LED達到N型重摻的GaN面。最后分別在N型GaAs面和刻蝕露出的N型重摻的GaN面上引入電極得到垂直結(jié)構(gòu)無熒光粉白光 LED。其中，去除SiC襯底的GaN基LED構(gòu)成了發(fā)藍光LED層3 ；去除GaAs襯底的AWaInP LED構(gòu)成了發(fā)紅光、黃光或紅黃混合光LED層4。實施例2
通過外延技術(shù)，分別得到P型重摻的紅黃光Alfe^nP LED和N型重摻的藍光藍寶石 (Al2O3)襯底GaN基LED。利用電子束蒸鍍設(shè)備在P型GaN層上蒸鍍Ni/Ag/ Au合金層作為歐姆接觸合金反射層。再將GaN基LED器件以鍍層為接觸面與Ni/Cu合金支撐基板通過鍵合機進行鍵合。利用激光剝離技術(shù)將Al2O3襯底去除，完全剝離露出重摻的N型GaN面，獲得具有金屬支撐的發(fā)藍光GaN基LED。將紅黃光AlfeJnP LED的P型重摻GaAs面與具有金屬支撐的發(fā)藍光GaN基LED的N型重摻面接觸并進行雙LED芯片鍵合。然后，利用化學方法將GaAs襯底腐蝕掉，再通過刻蝕技術(shù)去除部分AlfeJnP LED達到N型重摻的GaN面。 最后分別在N型GaAs面和刻蝕露出的N型重摻的GaN面上引入電極得到垂直結(jié)構(gòu)無熒光粉白光LED。其中，去除Al2O3襯底的GaN基LED構(gòu)成了發(fā)藍光LED層3 ；去除GaAs襯底的 AlGaInP LED構(gòu)成了發(fā)紅光、黃光或紅黃混合光LED層4。小結(jié)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)設(shè)計利用紅黃藍三色混合可生成白光的原理，通過集成紅黃光LED和藍光LED制備具有金屬支撐垂直結(jié)構(gòu)的無熒光粉白光LED。該方法的優(yōu)點是不需經(jīng)過熒光粉的轉(zhuǎn)換而直接配出白光，除了可避免熒光粉轉(zhuǎn)換的損失而得到較佳的發(fā)光效率外，更可以分開控制紅黃光與藍光所占比例進而控制LED的發(fā)光強度，得到色溫可調(diào)的白光光源。此外，由于AlfeInP紅黃光器件受溫度影響很大，而該器件產(chǎn)生的熱量較有熒光粉結(jié)構(gòu)的LED更高，所以采用了金屬支撐襯底解決其散熱問題，減少由此引發(fā)的光衰。以上內(nèi)容是結(jié)合優(yōu)選技術(shù)方案對本發(fā)明所做的進一步詳細說明，不能認定發(fā)明的具體實施僅限于這些說明。對本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思的前提下，還可以做出簡單的推演及替換，都應當視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種金屬支撐垂直結(jié)構(gòu)無熒光粉白光LED，其特征在于，將發(fā)射藍光的LED和發(fā)射紅光、黃光或紅黃混合光的LED連接在一起，在電流驅(qū)動下發(fā)射白光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬支撐垂直結(jié)構(gòu)無熒光粉白光LED，其特征在于，所述發(fā)射藍光的LED和發(fā)射紅光、黃光或紅黃混合光的LED通過直接鍵合方式連接在一起。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的金屬支撐垂直結(jié)構(gòu)無熒光粉白光LED，其特征在于，所述金屬支撐垂直結(jié)構(gòu)無熒光粉白光LED是在金屬支撐基板(1)之上覆蓋歐姆接觸合金反射層 (2)，合金反射電極層(2)之上側(cè)為發(fā)藍光LED層(3)，發(fā)藍光LED層(3)之上側(cè)為發(fā)紅光、黃光或紅黃混合光LED層(4)；所述發(fā)紅光、黃光或紅黃混合光LED層(4)引入η側(cè)電極(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的金屬支撐垂直結(jié)構(gòu)無熒光粉白光LED，其特征在于，所述金屬支撐基板(1)為銅、鎳、鉬、鎢、鈦、錫中一種或幾種合金。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的金屬支撐垂直結(jié)構(gòu)無熒光粉白光LED，其特征在于，所述發(fā)藍光LED層(3)上引入ρ側(cè)電極(6)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種金屬支撐垂直結(jié)構(gòu)無熒光粉白光LED。所述金屬支撐垂直結(jié)構(gòu)無熒光粉白光LED是將發(fā)射藍光的LED和發(fā)射紅光、黃光或紅黃混合光的LED連接在一起，在電流驅(qū)動下發(fā)射白光。本發(fā)明的特點是將兩種發(fā)射不同顏色光的LED(分別為發(fā)射藍光的LED和發(fā)射紅光、黃光或紅黃混合光的LED)通過直接鍵合技術(shù)集成在一起；金屬支撐基板作為整個器件的新支撐體與襯底剝離工藝使得器件的散熱性能得到大幅提升，解決了LED結(jié)溫影響發(fā)光性能的弊端；多電極的引入可分別控制紅光、黃光或紅黃混合光與藍光比例，以調(diào)節(jié)白光LED的色溫；歐姆接觸合金發(fā)射層的存在與GaAs襯底的剝離使得器件的光提取效率得到大幅度提升。
文檔編號H01L33/64GK102543988SQ201210052040
公開日2012年7月4日 申請日期2012年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月2日
發(fā)明者杜國同, 柳陽, 梁紅偉, 申人升 申請人:大連理工大學