一种白光发光二极管及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种白光发光二极管及其制作方法。
【背景技术】
[0002]发光二极管(Light Emitting D1de，简称LED)是一种半导体发光器件，被广泛用于指示灯、显示屏等。白光LED是继白炽灯和日光灯之后的第三代电光源，白光LED的能耗仅为白炽灯的八分之一，荧光灯的二分之一，寿命可长达十万小时，对于普通家庭照明可谓“一劳永逸”。
[0003]目前一种白光LED的制作方法包括:制作LED芯片；将LED芯片固定在支架上；将聚二甲基硅酮和用于LED封装的固化剂按第一预定比例调配形成配粉胶；按照第二预定比例调配荧光粉和配粉胶；将调配后的荧光粉和配粉胶涂覆在LED的封装体上。
[0004]在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题:
[0005]现有的白光LED的制作方法需要在完成LED芯片的制作后，专门在封装阶段完成荧光粉的涂覆，过程繁琐冗长，白光LED的生产效率较低。
【发明内容】
[0006]为了解决现有技术白光LED的生产效率较低的问题，本发明实施例提供了一种白光发光二极管及其制作方法。所述技术方案如下:
[0007]—方面，本发明实施例提供了一种白光发光二极管，所述白光发光二极管包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的N型层、发光层、P型层、导电薄膜，所述白光发光二极管上设有从所述P型层延伸到所述N型层的凹槽，所述导电薄膜上设有P电极，所述N型层上设有N电极，所述N型层、所述发光层、所述P型层除所述凹槽之外的部分为纳米阵列，所述纳米阵列中各单元之间填充有掺有荧光粉的胶质材料。
[0008]可选地，所述纳米阵列中各单元的直径为lO-lOOnm，所述纳米阵列中各单元之间的距离为0.1-100 μ??ο
[0009]可选地，所述荧光粉为钇铝石榴石YAG铝酸盐荧光粉、氮化物荧光粉或者硫化物荧光粉。
[0010]可选地，所述胶质材料为环氧树脂、硅胶、苯并环丁烯BCB或者聚酰亚胺。
[0011]可选地，所述导电薄膜为氧化铟锡ΙΤ0、掺Ga的ΖηΟ、掺Ga和In的ΖηΟ、未掺杂的ZnCKNiAu 中的一种。
[0012]另一方面，本发明实施例提供了一种白光发光二极管的制作方法，所述制作方法包括:
[0013]在衬底上依次生长N型层、发光层、以及P型层；
[0014]在所述P型层上开设从所述P型层延伸到所述N型层的凹槽；
[0015]将所述N型层、所述发光层、所述P型层除所述凹槽之外的部分刻蚀成纳米阵列；
[0016]在所述纳米阵列中各单元之间填充掺有荧光粉的胶质材料；
[0017]在所述P型层上形成导电薄膜；
[0018]在所述导电薄膜上设置P电极，在所述N型层上设置N电极。
[0019]在本实施例的一种实现方式中，所述将所述N型层、所述发光层、所述P型层除所述凹槽之外的区域刻蚀成纳米阵列结构，包括:
[0020]在所述P型层除所述凹槽之外的部分上形成金属薄膜；
[0021]对所述金属薄膜加温，所述金属薄膜变成纳米颗粒；
[0022]在所述纳米颗粒的保护下，对所述N型层、所述发光层、所述P型层除所述凹槽之外的部分进行刻蚀，形成纳米阵列；
[0023]去除所述纳米颗粒。
[0024]可选地，所述对所述金属薄膜加温，所述金属薄膜变成纳米颗粒，包括:
[0025]将温度升至400-700°C，并持续l_30min。
[0026]可选地，所述金属薄膜包括N1、Au、Al、Pt、T1、Cr中的一种或多种。
[0027]可选地，所述金属薄膜的厚度为0.1-10 μπι。
[0028]本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
[0029]通过将N型层、发光层、P型层设置为纳米阵列结构，并在纳米阵列中各单元之间填充掺有荧光粉的胶质材料，省去在制作LED芯片后的封装过程中涂覆荧光粉的过程，过程简单方便，提高了白光LED的生产效率，并且制作的白光LED芯片可以直接在电路中使用，节省了 LED成品的封装成本。
【附图说明】
[0030]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]图1是本发明实施例一提供的一种白光发光二极管的结构不意图；
[0032]图2是本发明实施例二提供的一种白光发光二极管的制作方法的流程图；
[0033]图3a_图3f是本发明实施例二提供的制作发光二极管的过程中发光二极管的结构示意图。
【具体实施方式】
[0034]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0035]实施例一
[0036]本发明实施例提供了一种白光发光二极管，参见图1，该白光发光二极管包括衬底
1、以及依次层叠在衬底I上的N型层2、发光层3、P型层4、导电薄膜5。该白光发光二极管上设有从P型层4延伸到N型层2的凹槽10，导电薄膜上设有P电极6，N型层2上设有N电极7。其中，N型层2、发光层3、P型层4除凹槽10之外的部分为纳米阵列20，纳米阵列20中各单元21之间填充有掺有荧光粉31的胶质材料30。
[0037]可选地，纳米阵列20中各单元21的直径可以为10-100nm。
[0038]可选地，纳米阵列20中各单元21之间的距离可以为0.1-1OOym0
[0039]可选地，焚光粉31 可以为乾招石植石(Yttrium Aluminum Garnet Ultrav1let,简称YAG)铝酸盐荧光粉、氮化物荧光粉或者硫化物荧光粉。
[0040]优选地，荧光粉31可以为YAG铝酸盐荧光粉。实验证实，采用YAG铝酸盐荧光粉制作的白光LED的发光亮度高、使用寿命长。
[0041]可选地，胶质材料30可以为环氧树脂、娃胶、苯并环丁稀(Benzocyclobutene，简称BCB)或者聚酰亚胺。可以理解地，胶质材料可以将荧光粉31分散，一方面有利于白光LED发光均匀，另一方面减少了荧光粉的使用量，降低了实现成本。
[0042]优选地，胶质材料30可以聚酰亚胺。容易知道，聚酰亚胺可适用于0_300°C的温度，具有较好的抗高温能力，有利于LED芯片的稳定性。
[0043]可选地，导电薄膜5可以为氧化铟锡(Indium Tin Oxide，简称ITO)、掺Ga的ΖηΟ、掺Ga和In的ΖηΟ、未掺杂的ZnO、NiAu中的一种。
[0044]优选地，导电薄膜5可以为ΙΤ0。容易知道，采用ITO作导电薄膜，工艺成熟，导电性好，欧姆接触好，电压低，有利于发光效率的提升。
[0045]可选地，P电极6可以包括Au、Al、Pt、T1、N1、Cr中的一种或多种。
[0046]可选地，N电极7可以包括Au、Al、Pt、T1、N1、Cr中的一种或多种。
[0047]在实际应用中，衬底I可以为蓝宝石衬底。衬底I与N型层2之间还设有缓冲层，如未掺杂的GaN。N型层2可以为N型GaN，发光层3可以为交替层叠的GaN和InGaN，P型层4可以为P型GaN。
[0048]本发明实施例通过将N型层、发光层、P型层设置为纳米阵列结构，并在纳米阵列中各单元之间填充掺有荧光粉的胶质材料，省去在制作LED芯片后的封装过程中涂覆荧光粉的过程，过程简单方便，提高了白光LED的生产效率，并且制作的白光LED芯片可以直接在电路中使用，节省了 LED成品的封装成本。而且在N型层、发光层、P型层形成的纳米阵列中各单元之间填充掺有荧光粉的胶质材料，荧光粉均匀分布在LED芯片中，使得LED芯片发光更加均匀，提高了白光发光二极管的发光效率，同时也节省了荧光粉的使用量，降低了实现成本。另外，本发明提供的白光LED为纳米柱LED，一方面可以提高光的出射效率，另一方面可以释放极化作用产生的应力，提高发光效率。
[0049]实施例二
[0050]本发明实施例提供了一种白光LED的制作方法，参见图2，该制作方法包括:
[0051]步骤201:在衬底上依次生长N型层、发光层、以及P型层。
[0052]图3a为执行步骤201后得到的LED的结构示意图。其中，I表示衬底，2表示N型层，3表不发光层，4表不P型层。
[0053]具体地，衬底可以为蓝宝石衬底，N型层可以为N型GaN层，发光层可以为交替生长的GaN层和InGaN层，P型层可以为P型GaN层。
[0054]在本实施例的一种实现方式中，在步骤101之前，该方法还可以包括:
[0055]在衬底上生长缓冲层。
[0056]其中，缓冲层可以为未掺杂的GaN层。
[0057]相应地，该步骤101可以包括:
[0058]在缓冲层上依次生长N型层、发光层、以及P