專利名稱：暖白光發光二極管及其制作方法
技術領域：
本發明涉及發光二極管及其制備方法，更具體地是暖白光發光二極管及其制作方法。
背景技術：
LED發光二極管是一種固態的半導體器件,它可以直接把電轉化為光。白光LED具有發光效率高、省電、無熱輻射、不含水銀等重金屬、無污染及廢棄物處理問題等眾多優點，被視為“綠色照明光源”的明日之星。目前主要采用三種方式來實現白光第一種方式是藍光LED發光二極管激發黃色熒光粉產生白光；第二種方式是紫外光LED激發RGB三波長熒光粉來產生白光；第三種方式是RGB三基色LED發光二極管做混光而形成白光。前兩種方式都是靠發光二極管激發熒光粉發光，光轉換效率較低，而且封裝過程熒光粉涂覆很難控制， 容易出現發光顏色不正，顏色不均勻等現象；第三種方式需要較復雜的電路驅動，生產成本高，不利其商業化的推廣應用。現有的暖白光LED包括基座、藍色晶片、金線，藍色晶片固定在基座內，金線分別與藍色晶片和基座固定連接，在藍色晶片的外表面包覆有一層熒光粉層，該熒光粉層為黃色熒光粉和紅色熒光粉的混合物，再用環氧膠封裝基座外圍。此種暖白光LED利用藍色晶片發出的藍光，激發突光粉發出黃光和紅光，再混合成低色溫的暖白光。由于白光中增加了紅色成分，而紅色熒光粉轉換效率低，出光效率遠遠低于傳統的黃色熒光粉，導致此種暖白光LED的總體出光效率降低了 40 50%。另外一種暖白光LED為外表面包覆有一層黃色突光粉層的藍色晶片與紅光晶片混合，發出暖白光。但是，在封裝過程都同時存在以下問題紅光晶片所已發出的光亮度容易被藍光晶片吸收，而藍光晶片發出的亮度容易被紅光晶片吸收，故設計藍光晶片與紅光晶片設置上會有一定的距離，其存在混光問題；另外封裝結構需要很大，這樣大大增加了生產成本；再者，紅光晶片與藍光晶片都為個別晶片，打線繁雜容易造成異常，成本高。
發明內容
本發明公開了一種暖白光發光二極管及其制作方法，該LED結構將紅光晶片與藍光晶片通過焊合層組合在一起，且所述焊合層的上下表面分別設置有一反射層，紅光晶片的下表面面積占據藍光晶片的上表面面積小于或者等于三分之一，從而有效地降低封裝結構體積，減少打線次數，優化工藝流程，節省制作成本。第一個方面，暖白光發光二極管，包括焊合層，其具有兩個主表面；紅光晶片鏡面系統，位于所述焊合層的第一個主表面之上，所述紅光晶片鏡面系統包括紅光晶片和第一反射層；藍光晶片鏡面系統，位于所述焊合層的第二個主表面之上，所述藍光晶片鏡面系統包括藍光晶片和第二反射層，利用第一反射層與第二反射層區隔紅光晶片與藍光晶片，避免相互吸收。優選地，所述紅光晶片的下表面面積占據藍光晶片的上表面面積小于或者等于三分之一。第二個方面，暖白光發光二極管的制作方法，包括將紅光晶片鏡面系統與藍光晶片鏡面系統通過焊合層組合在一起，其特征在于所述紅光晶片鏡面系統包括紅光晶片和第一反射層；所述藍光晶片鏡面系統包括藍光晶片和第二反射層，所述第二反射層，位于未涂覆黃色熒光粉的藍光晶片表面上；所述紅光晶片的下表面面積占據藍光晶片的上表面面積小于或者等于三分之一；焊合層組合方式為晶片鍵合或電鍍粘合。
圖廣圖8為根據本發明實施的一種高亮度發光二極管的剖面示意流程圖。圖9為圖8的俯視示意圖。圖中各標號表不
100 :生長襯底；
101，201 :n型限制層；
102，202 :發光層；
103，203 :p型限制層；
104=P-GaP 窗口層；
105P電極；
106:臨時襯底；
107:介電層；
108:金屬反射層；
200 :永久襯底；
204:第二反射層；
205N電極；
300 :焊合層；
400 :黃色熒光粉。
具體實施例方式以下實施例公開了一種暖白光發光二極管及其制作方法，該LED結構將紅光晶片與涂覆黃色熒光粉的藍光晶片通過焊合層組合在一起，且所述焊合層的上下表面分別設置有一反射層，紅光晶片的下表面面積占據藍光晶片的上表面面積小于或者等于三分之一，從而有效地降低封裝結構體積，減少打線次數，優化工藝流程，節省制作成本。暖白光LED包括焊合層，其具有兩個主表面；紅光晶片鏡面系統，位于所述焊合層的第一個主表面之上，所述紅光晶片鏡面系統包括紅光晶片和第一反射層；涂覆黃色熒光粉的藍光晶片鏡面系統，位于所述焊合層的第二個主表面之上，所述藍光晶片鏡面系統包括藍光晶片和第二反射層，所述第二反射層，位于未涂覆黃色熒光粉的藍光晶片表面上。紅光晶片包括發光外延層，還可以包括透明導電層。制作的紅光晶片的生長襯底可采用GaAs，制作的紅光晶片的臨時襯底可采用Si、GaP、SiC、Cu、Ni、Mo、AlN等。紅光晶片的發光外延層的材料為AlGaInP四元系半導體化合物，結構上包括η型限制層、發光層和P型限制層，其中發光層可為多量子阱結構。第一反射層可為金屬反射層或者介電層或者前兩者的結合。藍光晶片包括生長襯底、發光外延層，還可以包括透明導電層。藍光晶片的永久襯底可采用Si、GaN, SiC、Al2O3等。藍光晶片的發光外延層的材料為GaN或InGaN半導體化合物，結構上包括η型限制層、發光層和P型限制層，其中發光層可為多量子阱結構。第二反射層可為金屬反射層或者介電層或者前兩者的結合。金屬反射層可選用Al、Ag、Ni、Zn中的至少一種金屬。利用焊合層結構將紅光芯片與藍光芯片結合，加上涂覆黃色熒光粉可以制造出極小的暖白光光源，還可以減少打線作業次數，節省制作成本；利用第一反射層與第二反射層設計可以有效地區隔紅光晶片與藍光晶片避免相互吸收，亦可以有效降低封裝體大小。以下結合實施例及附圖對本發明的更多具體細節做進一步的說明。
實施例如圖8和9所示，暖白光LED包括焊合層300，其具有兩個主表面；紅光晶片鏡面 系統，位于所述焊合層300的第一個主表面之上；涂覆黃色YAG熒光粉400的藍光晶片鏡面系統，位于所述焊合層300的第二個主表面之上；紅光晶片的下表面面積占據藍光晶片的上表面面積等于三分之一。所述紅光晶片鏡面系統包括紅光晶片和第一反射層，所述第一反射層由網格狀的SiO2介質層107和Ag金屬反射層108組成；紅光晶片從下至上依次由n_AlGaInP層101、發光層102、P-AlGaInP層103、粗化過的GaP窗口層104和N電極105組成。所述藍光晶片鏡面系統包括藍光晶片和第二反射層204，所述第二反射層204由Ag金屬反射層組成，位于未覆蓋黃色YAG熒光粉400的藍光晶片表面上；藍光晶片從下至上依次由永久藍寶石襯底200、n-GaN層201、發光層 202、p_GaN層203和P電極205組成。暖白光LED的制作工藝流程主要有以下步驟
如圖I所示，先在GaAs生長襯底100上從下至上依次外延生長n-AlGalnP層101、發光層102、P-AlGaInP層103和GaP窗口層104，并制作P電極105，再采用干法蝕刻將GaP窗口層104形成粗化結構。如圖2所示，將上述粗化結構采用鍵合方式，轉移至Si臨時襯底上106。如圖3所示，移除GaAs生長襯底100，裸露出n_AlGaInP層101表面，形成紅光晶片。如圖4所不,在裸露的n-AlGalnP層101表面上形成第一反射層結構,第一反射層由網格狀的SiO2介質層107和Ag金屬反射層108組成。如圖5所示，在永久藍寶石襯底200上從下至上依次外延生長n-GaN層201、發光層202、p-GaN層203，并制作第二反射層(Ag金屬反射層)204和N電極205，再采用濕法蝕刻將ρ-GaN層203形成粗化結構。如圖6所示，采用晶片鍵合技術，將紅光晶片與藍光晶片通過焊合層300組合在一起，焊合層300的上表面設置有第一反射層(由網格狀的SiO2介質層107和Ag金屬反射層108組成)，下表面設置有第二反射層204。如圖7所示，移除Si臨時襯底106。如圖8和圖9所示，涂覆黃色YAG熒光粉400于所述粗化過的藍光晶片的p_GaN層上，即完成暖白光LE D的制作。
權利要求
1.暖白光發光二極管，包括焊合層，其具有兩個主表面；紅光晶片鏡面系統，位于所述焊合層的第一個主表面之上，所述紅光晶片鏡面系統包括紅光晶片和第一反射層；藍光晶片鏡面系統，位于所述焊合層的第二個主表面之上，所述藍光晶片鏡面系統包括藍光晶片和第二反射層；利用第一反射層與第二反射層區隔紅光晶片與藍光晶片，避免相互吸收。
2.根據權利要求I所述的暖白光發光二極管，其特征在于紅光晶片的下表面面積小于或等于藍光晶片的上表面面積的三分之一。
3.根據權利要求I所述的暖白光發光二極管，其特征在于所述藍光晶片的上表面上覆蓋一層黃色熒光粉，所述第二反射層位于未涂覆黃色熒光粉的藍光晶片表面上。
4.根據權利要求I所述的暖白光發光二極管，其特征在于第一反射層為金屬反射層或者介電層或者前兩者的結合。
5.根據權利要求I所述的暖白光發光二極管，其特征在于第二反射層為金屬反射層或者介電層或者前兩者的結合。
6.暖白光發光二極管的制作方法，包括將紅光晶片鏡面系統與藍光晶片鏡面系統通過焊合層組合在一起，其特征在于所述紅光晶片鏡面系統包括紅光晶片和第一反射層；所述藍光晶片鏡面系統包括藍光晶片和第二反射層，利用第一反射層與第二反射層區隔紅光晶片與藍光晶片，避免相互吸收。
7.根據權利要求6所述的暖白光發光二極管的制作方法，其特征在于紅光晶片的下表面面積占據藍光晶片的上表面面積小于或者等于三分之一。
8.根據權利要求6所述的暖白光發光二極管的制作方法，其特征在于焊合層組合方式為晶片鍵合或電鍍粘合。
9.根據權利要求6所述的發光二極管的制作方法，包括步驟 先在生長襯底上從下至上依次外延生長η型限制層、發光層和P型限制層，并制作P電極，再將P型限制層形成粗化結構； 將上述粗化結構轉移至臨時襯底上； 移除生長襯底，裸露η型限制層表面，形成紅光晶片； 在裸露的η型限制層表面上形成第一反射層結構； 在永久襯底上從下至上依次外延生長η型限制層、發光層、P型限制層，并制作第二反射層和N電極，再將P型限制層形成粗化結構； 將紅光晶片與藍光晶片通過焊合層組合在一起，焊合層的上表面設置有第一反射層，下表面設置有第二反射層； 移除臨時襯底，完成暖白光LED的制作。
10.根據權利要求6所述的發光二極管的制作方法，包括步驟 先在生長襯底上從下至上依次外延生長η型限制層、發光層、P型限制層和透明導電層，并制作P電極，再將透明導電層形成粗化結構； 將上述粗化結構轉移至臨時襯底上； 移除生長襯底，裸露η型限制層表面，形成紅光晶片； 在裸露的η型限制層表面上形成第一反射層結構； 在永久襯底上從下至上依次外延生長η型限制層、發光層、P型限制層，并制作第二反射層和N電極，再將P型限制層形成粗化結構；將紅光晶片與藍光晶片通過焊合層組合在一起，焊合層的上表面設置有第一反射層，下表面設置有第二反射層； 移除臨時襯底，完成暖白光LED的制作。
全文摘要
本發明公開了一種暖白光發光二極管及其制作方法，該LED結構將紅光晶片與藍光晶片通過焊合層組合在一起，且所述焊合層的上下表面分別設置有一反射層，紅光晶片的下表面面積占據藍光晶片的上表面面積小于或者等于三分之一，從而有效地降低封裝結構體積，減少打線次數，優化工藝流程，節省制作成本。
文檔編號H01L33/60GK102820416SQ20121033179
公開日2012年12月12日 申請日期2012年9月10日 優先權日2012年9月10日
發明者吳超瑜, 陳斌, 邱姝潁, 陳凱蒂, 謝建元, 蔡文必 申請人:天津三安光電有限公司