专利名称：一种白光发光二极管芯片的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及半导体发光芯片，特别是一种白光发光二极管芯片。
背景技术：
近年来，以氮化镓(GaN)基蓝光发光二极管(LED)激发黄色荧光粉生成白光技术 已成为半导体照明技术的主流。白光LED在照明方面的应用需要较高功率驱动，所以其一 般采用较大尺寸(例如lXlmm以上)的功率型氮化镓基发光二极管芯片作为激发光源。目 前，主流的功率型氮化镓基发光二极管芯片按结构可以分为正装、倒装和垂直三种类型，其 中正装结构最为普遍，其应用也较为广泛。 如图1所示，现有的正装功率型氮化镓基发光二极管芯片结构，包含一蓝宝石衬
底IO，蓝宝石衬底10具有上、下两个主表面，其上表面依次堆叠一缓冲层11、一n-GaN层
12、一多量子阱(MQW)有源层13、一p-GaN层14、一氧化铟锡(ITO)透明导电层15，一n电
极16位于暴露的n-GaN层12之上，一p电极17位于透明导电层15之上；一反射镜20形
成于蓝宝石衬底的下表面。这其中，反射镜的作用是将有源层向下发出的光反射向上，从而
可以从出光面射出。反射镜是不可或缺的，因为功率型芯片的封装一般采用导热性能较好
的银胶进行固晶，但银胶会吸光，如果不加反射镜的话，则有源层向下发射的光会大部分被
银胶吸收，从而降低了发光效率。但是，即便是有反射镜的存在，有源层向下发射并被反射
镜向上反射的光仍然会被有源层以较大的概率吸收，这是因为反射光的能量与有源层禁带
宽度本身就是一致的。如上所述，现有的芯片结构会限制白光发光效率的提升。 随着白光发光二极管相关技术的不断发展，目前，已出现了晶圆级(Wafer-lever)
荧光粉涂布技术，即在发光二极管芯片制作过程中即进行荧光粉涂布，如此便可一次性涂
布多个发光二极管芯片，以2英寸晶圆为例，则可以一次性涂布约2000颗1 X lmm芯片，因
此可以大为节约制造成本。但晶圆级荧光粉涂布一般只能对正装发光二极管芯片的正面进
行涂布，而对于发光二极管发射的蓝光除了一部分经荧光粉转化为长波长可见光，另外还
有一大部分的蓝光可以透过荧光粉层射出，而蓝光对于光效的贡献较小，所以如果能将其
大部分转化为长波长可见光，则可以大幅提高光效
实用新型内容为解决上述白光二极管的发光效率较低的问题，本实用新型提出一种白光发光二 极管芯片。 本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是一种白光发光二极管芯片，包含 一透明衬底，其上表面依次堆叠有缓冲层、n-GaN层、有源层、p-GaN层、透明导电层，n电极 连接于暴露的n-GaN层之上，p电极连接在透明导电层上；其特征在于在透明衬底的下表 面粘合有第一荧光胶层，反射镜粘合在第一荧光胶层的下表面；在P电极之外的透明导电 层上粘合有第二荧光胶层。 本实用新型的透明衬底选自蓝宝石、碳化硅、氧化锌或氮化镓；荧光胶层为荧光粉与胶水的混合层状体，其中的荧光粉可以吸收有源层的发光并与之混合产生白光。
本实用新型的有益效果是在透明衬底和反射镜之间粘合一荧光胶层，通过该内
置荧光胶层的引入，将有源层向下发射的短波长光(如蓝、紫或紫外光)大部分地转化成波
长较长的可见光，一方面可以减少这部分光经反射镜向芯片出光表面反射过程中被有源层
吸收的概率，另一方面可以增加蓝光转化为长波长可见光的比例，从而提高本实用新型的
发光效率。
图1为现有的正装功率型氮化镓基发光二极管芯片结构示意图； 图2为本实用新型实施例的氮化镓基发光二极管芯片结构示意图； 图3本实用新型实施例与现有发光二极管芯片的发光模型示意图； 图中10.蓝宝石衬底；11.缓冲层；12.n-GaN层；13.多量子阱层；14 :p-GaN层；
15. IT0透明导电层；16. N电极；17. P电极；20.反射镜；30.第一荧光胶层；40.第二荧光胶层。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。 如图2所示的一种白光发光二极管芯片结构，包含一透明的蓝宝石衬底IO，蓝宝 石衬底10的上表面依次堆叠有缓冲层11、 n-GaN层12、多量子阱(MQW)有源层13、 p-GaN 层14、 IT0透明导电层15 ;有源层13的材料为AlxInyGai—x—yN，其中0 < x < 1、0 < y < 1， 对应发光主波长为460nm的蓝光；n电极16连接于暴露的n-GaN层12之上，n电极16的材 料为Cr/Pt/Au ;p电极17连接在ITO透明导电层15上，p电极17的材料为Cr/Pt/Au ;在 蓝宝石衬底10的下表面粘合有第一荧光胶层30， Al材制得的反射镜20粘合在第一荧光胶 层30的下表面；在p电极17之外的ITO透明导电层15上粘合有第二荧光胶层40，本实用 新型的第一荧光胶层30、第二荧光胶层40均为荧光粉与胶水的混合层状体，其中的荧光粉 可以吸收有源层13的发光并与之混合产生白光，本实用新型中荧光胶层30、40均为YAG荧 光粉与绝缘固晶胶混合而成。 在本实施例当中，芯片的尺寸是lmmXlmm，因此多量子阱有源层13主要向芯片的 上、下两个表面方向发出蓝光，而且强度可以看成一致。如图3所示，为本实用新型与现有 功率型发光二极管芯片的发光模型图，从图中可以看出对于两种芯片，从有源层13向上 发射的光都可以通过出光面直接射出，而有源层13向下发射的光，则必须通过反射镜20向 上反射，经过有源层13再向出光面射出。两者的区别是，对于现有的功率型发光二极管，经 反射镜20反射的光仍然是蓝光，这些蓝光在经过多量子阱有源层13时，会有一定的比例被 有源层13吸收；而对于本实用新型而言，有源层13向下发射的光被第一荧光胶层30中的 YAG荧光粉吸收并转化成白光，而此白光主要是由黄光和蓝光混合而成，而且黄光所占的比 例较高，因为黄光的能量小于有源层13的禁带宽度，所以有源层13基本上不吸收黄光，虽 然仍有一定比例的蓝光被有源层13吸收，但因为蓝光在白光中所占的比例很少，所以总体 上，经反射镜20向上反射的光被有源层13吸收的比例就很少。另一方面，由于第一荧光胶 层30将向下发射的蓝光大部分转为白光，因此本实用新型发光芯片的白光转化效率较高。
权利要求一种白光发光二极管芯片，包含一透明衬底，其上表面依次堆叠有缓冲层、n-GaN层、有源层、p-GaN层、透明导电层，n电极连接于暴露的n-GaN层之上，p电极连接在透明导电层上；其特征在于在透明衬底的下表面粘合有第一荧光胶层，反射镜粘合在第一荧光胶层的下表面；在p电极之外的透明导电层上粘合有第二荧光胶层。
2. 如权利要求l所述的一种白光发光二极管芯片，其特征在于透明衬底选自蓝宝石、 碳化硅、氧化锌或氮化镓。
3. 如权利要求1所述的一种白光发光二极管芯片，其特征在于荧光胶层为荧光粉与 胶水的混合层状体，其中的荧光粉可以吸收有源层的发光并与之混合产生白光。
专利摘要一种白光发光二极管芯片，包含一透明衬底，其上表面依次堆叠有缓冲层、n-GaN层、有源层、p-GaN层、透明导电层，n电极连接于暴露的n-GaN层之上，p电极连接在透明导电层上；在透明衬底的下表面粘合有第一荧光胶层，反射镜粘合在第一荧光胶层的下表面；在p电极之外的透明导电层上粘合有第二荧光胶层。在透明衬底和反射镜之间粘合一荧光胶层，通过该内置荧光胶层的引入，将有源层向下发射的短波长光(如蓝、紫或紫外光)大部分地转化成波长较长的可见光，一方面可以减少这部分光经反射镜向芯片出光表面反射过程中被有源层吸收的概率，另一方面可以增加蓝光转化为长波长可见光的比例，从而提高本实用新型的发光效率。
文档编号H01L33/00GK201532968SQ20092024013
公开日2010年7月21日 申请日期2009年10月20日 优先权日2009年10月20日
发明者吴志强, 潘群峰 申请人:厦门市三安光电科技有限公司