[發(fā)明專(zhuān)利]垂直結(jié)構(gòu)白光LED芯片及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210552348.2
• 申請(qǐng)日: 2012-12-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103872189A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李明剛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L33/00
• 分類(lèi)號(hào): H01L33/00;H01L33/50;H01L33/38
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，具體涉及一種垂直結(jié)構(gòu)白光LED芯片及其制備方法。

背景技術(shù)

由于LED具有節(jié)能、環(huán)保和長(zhǎng)壽命三大優(yōu)勢(shì)，其使用范圍愈加廣泛，其中白光LED是照明系統(tǒng)最重要的光源。現(xiàn)有的白光LED芯片產(chǎn)生方法有三種：

1、在藍(lán)光LED芯片上涂覆YAG熒光粉，芯片發(fā)出藍(lán)光后激發(fā)熒光粉后可產(chǎn)生典型的500-560nm的黃綠光，黃綠光再與藍(lán)光混合成白光。其缺點(diǎn)是熒光粉的均勻性較難控制，布膠量不好控制，器件出光均勻性差、色調(diào)一致性不好。

2、根據(jù)RGB三基色原理，將綠光LED芯片、紅光LED芯片、藍(lán)光LED芯片組合，同時(shí)通電然后發(fā)出綠光、紅光、藍(lán)光，按比例混合成白光。其缺點(diǎn)是三種LED芯片的光衰不一樣，各芯片驅(qū)動(dòng)方式也不一樣，需要配以復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)電路，不利于器件小型化。

3、在紫外光LED芯片涂覆RGB熒光粉，利用紫外光激發(fā)熒光粉產(chǎn)生三基色光來(lái)混合成白光。其缺點(diǎn)是出光效率較低，而且用于封裝的環(huán)氧樹(shù)脂易分解老化，從而使透光率下降。

上述方法中多運(yùn)用到了藍(lán)光或者白光LED芯片，現(xiàn)有技術(shù)中通常采用藍(lán)寶石作為襯底，其芯片結(jié)構(gòu)一般制作成水平結(jié)構(gòu)，即兩個(gè)電極均在同一面上，這樣不僅增加了工藝復(fù)雜程度，減少了發(fā)光面積，還因?yàn)樗{(lán)寶石導(dǎo)熱性差的因素，影響其發(fā)光壽命。目前也有在藍(lán)寶石襯底上制備垂直結(jié)構(gòu)芯片的工藝，采用的方法為：通過(guò)紫外激光照射襯底，繼而熔化緩沖層來(lái)實(shí)現(xiàn)襯底的剝離，繼而制作成垂直結(jié)構(gòu)芯片。該方法容易在激光剝離襯底的過(guò)程中對(duì)外延層產(chǎn)生永久性破壞性影響，且激光設(shè)備十分昂貴，生產(chǎn)成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問(wèn)題之一或至少提供一種有用的商業(yè)選擇。

為此，本發(fā)明的目的在于提出一種具有工藝簡(jiǎn)單發(fā)光質(zhì)量好的垂直結(jié)構(gòu)白光LED芯片及其制備方法。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的垂直結(jié)構(gòu)白光LED芯片的制備方法，包括：S1.提供襯底；S2.在所述襯底之上形成緩沖層；S3.在所述緩沖層之上形成半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)；S4.在所述半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)之上形成電流擴(kuò)散層；S5.在所述電流擴(kuò)散層之上形成熒光粉涂覆層；S6.在所述電流擴(kuò)散層之上、所述熒光粉涂覆層之中形成第一電極；S7.提供引入襯底，所述引入襯底作為支撐，倒置先前形成的外延結(jié)構(gòu)，所述引入襯底在第一預(yù)設(shè)溫度和外加電場(chǎng)下與所述熒光粉涂覆層和所述第一電極相固定；S8.刻蝕所述襯底，蒸鍍電極材料，在所述襯底之中形成第二電極；以及S9.加熱至第二預(yù)設(shè)溫度，再快速冷卻，將所述引入襯底與所述熒光粉涂覆層和所述第一電極分離，去除所述引入襯底。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟S3進(jìn)一步包括：S31.在所述緩沖層之上形成本征層；S32.在所述本征層之上形成n型層；S33.在所述n型層之上形成量子阱；S34.在所述量子阱之上形成電子阻擋層；以及S35.在所述電子阻擋層之上形成p型層。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一預(yù)設(shè)溫度為300-700℃，所述第二預(yù)設(shè)溫度為700-900℃。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述引入襯底與所述第一電極的熱膨脹系數(shù)不同。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述襯底為藍(lán)寶石、LiAlO₂或LiGaO₂。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述引入襯底為摻雜硅、摻雜鍺硅或MgAl₂O₄。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟S7之后、所述步驟S8之前還包括：對(duì)所述襯底進(jìn)行通過(guò)機(jī)械減薄處理或者化學(xué)減薄處理中的一種或多種處理。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)浸潤(rùn)液分滴并旋涂的方式制備所述熒光粉涂覆層。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的垂直結(jié)構(gòu)白光LED芯片，通過(guò)本發(fā)明提出的方法制成。

本發(fā)明的垂直結(jié)構(gòu)白光LED芯片及其制備方法至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）利用引入襯底與外延結(jié)構(gòu)之間進(jìn)行特殊鍵合和無(wú)損剝離，與現(xiàn)有的昂貴的激光剝離技術(shù)相比，成本較低，且不會(huì)對(duì)外延層造成破壞、不會(huì)對(duì)LED芯片的發(fā)光性能造成損失。

（2）由于引入襯底在此制作過(guò)程沒(méi)有發(fā)生尺寸上的變化，即該襯底可以多次使用，從而有利于生產(chǎn)成本的控制。

（3）通過(guò)在電流擴(kuò)散層上涂覆一定厚度的熒光粉，芯片發(fā)出藍(lán)光激發(fā)熒光粉發(fā)出黃綠光，再結(jié)合藍(lán)光發(fā)出白光，熒光粉層可充當(dāng)鈍化層，也減少封裝工藝中點(diǎn)膠工序，減少了芯片和封裝的制作成本。

（4）通過(guò)熒光粉涂覆技術(shù)是熒光粉層厚度均勻，能有效的解決以往工藝帶來(lái)的光色的不均勻性，該工藝在顏色的均勻性上有了很大的改善。