一种发光二极管及其制作方法
【专利摘要】本发明提供一种发光二极管及其制作方法。所述发光二极管的制作方法，先在衬底一表面制备发光结构层，所述发光结构层至少包括N型半导体层、量子阱层、P型半导体层；然后在N型半导体层上制备N电极，在P型半导体层上依次制备透明导电层和P电极，接着在所述透明导电层上制备第一反射镜层，在衬底另一表面制备第二反射镜层。?本发明采用的双向反射镜技术，使发光结构层发出的光有效地激发位于第一反射镜层表面的荧光粉，继而通过第一反射镜层对荧光粉受激发后所产生的光高效反射，提高发光结构层发出的光和荧光粉受激发后所产生的光的复合几率，从而提高整个芯片的亮度。
【专利说明】一种发光二极管及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种发光二极管及其制作方法，特别是涉及一种具有双向反射镜的发光二极管及其制作方法。
【背景技术】
[0002]发光二极管(LED)具有绿色环保、寿命超长、高效节能、抗恶劣环境、结构简单、体积小、重量轻、响应快、工作电压低及安全性好的特点，因此被誉为继白炽灯、日光灯和节能灯之后的第四代照明电源。20世纪90年代中期，日本日亚化学公司经过不懈努力，突破了制造蓝光发光二极管的关键技术，并由此开发出以荧光粉覆盖蓝光LED产生白光光源的技术。但是半导体照明仍有许多问题需要解决，其中最核心的就是发光效率和生产成本。
[0003]如图1显示的是传统的发光二极管的结构。在衬底IA上依次生长N型半导体层21A、量子阱层22A、P型半导体层23A ;透明导电层3A形成于P型半导体层23A上；P电极4A制作在透明导电层3A上；暴露的N型半导体层21A上设有N电极5A。最终的芯片经过封装等工艺后可以是正装结构、倒装结构、垂直结构等。传统的发光二极管发光效率低下，为了提高发光二极管的亮度，现有技术中已经提出了几种提高LED发光效率的方法，包括:I)采用诸如倒金字塔等的结构改变芯片的几何外形，减少光在芯片内部的传播路程，降低光的吸收损耗；2)采用诸如谐振腔或光子晶体等结构控制和改变自发辐射；3)采用表面粗化方法，使光在粗化的半导体和空气界面发生漫反射，增加其投射的机会；4)利用倒转焊技术等技术手段。其中，现有粗化技术大多是仅针对N型半导体或P型半导体表面或边侦U，以及通过背面蒸镀金属或者复合结构反射镜层来提高芯片的发光效率，但是单纯利用单向反射镜来提高发光效率仍然有限。
[0004]因此，如何突破现有技术进一步提高芯片的发光效率仍然是本领域技术人员亟待解决的技术课题。
【发明内容】
[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具有双向反射镜的发光二极管及其制作方法，用于提高荧光粉的激发效率，改善芯片的整体亮度。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本发明采用如下技术方案:
[0007]—种发光二极管，依次包括衬底、设置在所述衬底一表面的发光结构层，所述发光结构层至少包括N型半导体层、位于N型半导体层上的量子阱层、及位于量子阱层上的P型半导体层，在所述N型半导体层上设有N电极，在P型半导体层上设有透明导电层和P电极，所述发光二极管至少还包括:设置在透明导电层的第一反射镜层，该第一反射镜层对所述发光结构层所发出的光具有高透过率、对荧光粉受激发后所产生的光具有高反射率，其中，所述荧光粉由发光结构层所发出来的光来激发；设置在所述衬底的另一表面上的第二反射镜层，该第二反射镜层对所述发光结构层所发出的光具有高反射率。
[0008]优选地，所述第一反射镜层对所述发光结构层所发出的光的透过率大于90%、对所述突光粉受激发后所产生光的反射率大于90%。
[0009]优选地，所述发光结构层所发出的光包括波长范围为42(T480nm的可见光，所述突光粉受激发后所产生的光包括波长范围为50(T800nm的可见光。
[0010]优选地,所述第一反射镜层包括分布布拉格反射镜。
[0011]优选地，所述第二反射镜层对于所述发光结构层所发出的光反射率大于98%。
[0012]优选地，所述第二反射镜层包括分布布拉格反射镜或全方位反射镜。
[0013]优选地，分布布拉格反射镜或全方位反射镜的厚度为0.3^3 μ m。
[0014]本发明还提供一种发光二极管的制作方法，其至少包括步骤:
[0015]I)提供一衬底，在所述衬底的一表面上制备形成发光结构层，所述发光结构层至少包括N型半导体层、位于N型半导体层上的量子阱层、及位于量子阱层上的P型半导体层；
[0016]2)通过刻蚀技术在N型半导体层上制备N电极，在P型半导体层上制备透明导电层和P电极；
[0017]3)在所述透明导电层上制备第一反射镜层，所述第一反射镜层对所述发光结构层所发出的光具有高透过率、对荧光粉受激发后所产生的光具有高反射率；
[0018]4)研磨抛光所述衬底的另一表面，然后在所述衬底另一表面上制备第二反射镜层，所述第二反射镜层对发光结构层所发出的光具有高反射率。
[0019]优选地，所述第一反射镜层对所述发光结构层所发出的光的透过率大于90%、对所述突光粉受激发后所产生的光的反射率大于90%。
`[0020]优选地，所述发光结构层所发出的光包括波长范围为42(T480nm的可见光，所述突光粉发出受激发后所产生的光包括波长范围为50(T800nm的可见光。
[0021]优选地，所述第一反射镜层包括分布布拉格反射镜。
[0022]优选地，所述第二反射镜层对于所述发光结构层所发出的光反射率大于98%。
[0023]优选地，所述第二反射镜层包括分布布拉格反射镜或全方位反射镜。
[0024]优选地，所述分布布拉格反射镜或全方位反射镜的厚度为0.3^3 μ m。
[0025]作为本发明的优选方案之一，采用电子束蒸镀、溅射或离子辅助镀膜工艺来制备分布布拉格反射镜或全方位反射镜。
[0026]如上所述，本发明的发光二极管及其制作方法，具有以下有益效果:采用双向反射镜技术，在芯片的表面和背面均镀有反射镜。一方面，在芯片表面镀的反射镜(第一反射镜层)能使发光结构层所发出的光，尤其是42(T480nm波长范围内的蓝光透过率大于90%，同时能使突光粉层受激发后所产生的光，尤其是50(T800nm波长范围内的黄光反射率大于90% ;另一方面在芯片背面镀的反射镜(第二反射镜层)能使发光结构层所发出的光，尤其是42(T480nm波长范围内的蓝光反射率高达98%以上。这样，芯片发出的蓝光在背面反射镜的反射下有效地到达芯片表面对荧光粉进行激发，产生黄光。然后通过表面反射镜对黄光的高效反射，减少了黄光入射芯片后的损失，更多的在芯片中与芯片发出的蓝光进行复合产生白光。因此，本发明提供的技术方案，通过双向反射镜来提高荧光粉的激发效率，提高了芯片整体的亮度。
【专利附图】
【附图说明】[0027]图1显示为传统发光二极管的剖面示意图。
[0028]图2显示为本发明发光二极管的剖面示意图。
[0029]元件标号说明
【权利要求】
1.一种发光二极管，依次包括衬底、及设置在所述衬底一表面的发光结构层，所述发光结构层至少包括N型半导体层、位于N型半导体层上的量子阱层、及位于量子阱层上的P型半导体层，在所述N型半导体层上设有N电极，在P型半导体层上依次设有透明导电层和P电极，其特征在于:所述发光二极管至少还包括: 设置在所述透明导电层表面的第一反射镜层，该第一反射镜层对所述发光结构层所发出的光具有高透过率、对荧光粉受激发后所产生的光具有高反射率，其中，所述荧光粉由发光结构层所发出来的光来激发； 设置在所述衬底另一表面上的第二反射镜层，该第二反射镜层对所述发光结构层所发出的光具有高反射率。
2.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于:所述第一反射镜层对所述发光结构层所发出的光的透过率大于90%、对所述突光粉受激发后所产生的光的反射率大于90%。
3.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于:所述发光结构层所发出的光包括波长范围为42(T480nm的可见光，所述荧光粉受激发后所产生的发出的光包括波长范围为50(T800nm的可见光。
4.根据权利要求1至3任一项所述的发光二极管，其特征在于:所述第一反射镜层包括分布布拉格反射镜。
5.根据权利要求1至3任一项所述的发光二极管，其特征在于:所述第二反射镜层对所述发光结构层所发出的光的反射率大于98%。
6.根据权利要求5所述的发光二极管，其特征在于:所述第二反射镜层包括分布布拉格反射镜或全方位反射镜。
7.根据权利要求6所述的发光二极管,其特征在于:分布布拉格反射镜或全方位反射镜的厚度为0.3^3 μ m0
8.根据权利要求4所述的发光二极管，其特征在于:分布布拉格反射镜的厚度为0.3~3 μ m。
9.一种发光二极管的制作方法，其特征在于，所述制作方法至少包括步骤: a)提供一衬底，在所述衬底一表面上制备形成发光结构层，所述发光结构层至少包括N型半导体层、位于N型半导体层上的量子阱层、及位于量子阱层上的P型半导体层； b)通过刻蚀技术在N型半导体层上制备N电极，在P型半导体层上制备透明导电层和P电极； c)在所述透明导电层上制备第一反射镜层，所述第一反射镜层对所述发光结构层所发出的光具有高透过率、对荧光粉受激发所发出的光具有高反射率，其中，所述荧光粉由发光结构层所发出来的光来激发； d)研磨抛光所述衬底的另一表面，然后在所述衬底的另一表面上制备第二反射镜层，所述第二反射镜层对发光结构层所发出的光具有高反射率。
10.根据权利要求9所述的发光二极管的制作方法，其特征在于:所述第一反射镜层对所述发光结构层所发出的光的透过率大于90%、对所述突光粉层激发后所产生的的光的反射率大于90%。
11.根据权利要求9所述的发光二极管，其特征在于:所述发光结构层所发出的光包括波长范围为42(T480nm的可见光，所述荧光粉受激发后所产生的光包括波长范围为50(T800nm的可见光。
12.根据权利要求9至11任一项所述的发光二极管，其特征在于:所述第一反射镜层包括分布布拉格反射镜。
13.根据权利要求9至11任一项所述的发光二极管，其特征在于:所述第二反射镜层对所述发光结构层所发出的光的反射率大于98%。
14.根据权利要求13所述的发光二极管，其特征在于:所述第二反射镜层包括分布布拉格反射镜或全方位反射镜。
15.根据权利要求14所述的发光二极管,其特征在于:分布布拉格反射镜或全方位反射镜的厚度为0.3^3 μ m0
16.根据权利要求12所述的发光二极管，其特征在于:分布布拉格反射镜的厚度为0.3~3 μ m。
17.根据权利要求14所述的发光二极管的制作方法，其特征在于:采用电子束蒸镀、溅射或离子辅助镀膜来制备分布布拉格反射镜或全方位反射镜。
【文档编号】H01L33/00GK103700749SQ201210367130
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2012年9月28日 优先权日:2012年9月28日
【发明者】张楠, 郝茂盛 申请人:上海蓝光科技有限公司