一种倒装LED芯片的制作方法

本实用新型涉及LED技术领域，特别是涉及一种倒装LED芯片。

背景技术：

随着近年来科技不断的进步，LED(发光二极管)技术得到了极大的发展。相比如传统的照明设备，LED具有寿命长、高效可靠、照明亮度均匀、不含有毒物质等优点，被广泛的应用在医疗、照明等人们日常生活的领域。

在现阶段，为了让安装有倒装LED芯片的LED器件可以发射出预设颜色的光线，通常需要对倒装LED芯片进行封装。如现有技术中结构最简单的CSP(芯片级)封装，也需要在倒装LED芯片的发光表面覆盖一层掺杂有荧光颗粒的荧光胶，通过倒装LED芯片所发出光线的激发、以及光线的互补而产生预设颜色的光线。

但是无论使用哪种封装技术，至少会在倒装LED芯片表面覆盖一层厚度较厚的荧光胶，从而导致LED器件的耐热性较差，但是由于LED器件通常用于照明，其工作环境温度通常较高，使得现有技术中的LED器件的可靠性以及使用寿命通常较低。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种倒装LED芯片，可以在不进行封装的情况下即可产生预设颜色的光线。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种倒装LED芯片，包括：

荧光陶瓷衬底；其中，所述荧光陶瓷衬底中分布有荧光颗粒；

位于所述荧光陶瓷衬底第一表面的n型外延层；

位于所述n型外延层背向所述荧光陶瓷衬底一侧表面发光区域的发光层；

位于所述发光层背向所述荧光陶瓷衬底一侧表面的p型外延层；

位于所述p型外延层背向所述荧光陶瓷衬底一侧表面的p电极；

位于所述n型外延层背向所述荧光陶瓷衬底一侧表面电极区域的n电极。

可选的，所述荧光颗粒为黄色荧光颗粒；所述发光层所发出的光线为蓝色光线。

可选的，所述n型外延层为n型GaN层；所述p型外延层为p型GaN层。

可选的，所述倒装LED芯片还包括：

位于所述p型GaN层与所述发光层之间的p型AlGaN层。

可选的，所述荧光陶瓷衬底的所述第一表面预先刻蚀有纳米图形。

可选的，所述荧光陶瓷衬底的基底为氧化铝或碳化硅。

可选的，所述倒装LED芯片还包括：

覆盖所述n型外延层侧壁、所述发光层侧壁和所述p型外延层侧壁的钝化层。

可选的，所述发光层为量子阱有源区。

可选的，所述倒装LED芯片还包括：

位于所述p型外延层背向所述荧光陶瓷衬底一侧表面的镜面反射层。

本实用新型所提供的一种倒装LED芯片，所使用的衬底为分布有荧光颗粒的荧光陶瓷衬底，并在荧光陶瓷衬底的第一表面依次设置有n型外延层、发光层以及p型外延层，其中发光层仅仅位于n型外延层背向荧光陶瓷衬底一侧表面的发光区域，在型外延层背向荧光陶瓷衬底一侧表面的电极区域设置有n电极，同时在p型外延层背向荧光陶瓷衬底一侧表面设置有p电极，以构成倒装LED芯片的结构。发光层所产生的部分光线可以射入上述荧光陶瓷衬底，从而激发荧光陶瓷衬底中的荧光颗粒产生相应颜色的光线，有荧光颗粒所产生的光线可以与发光层所产生并透过荧光陶瓷衬底的光线互补从而产生预设颜色的光线，而不再需要对倒装LED芯片进行封装才能产生预设颜色的光线，从而可以避免在倒装LED芯片的发光表面覆盖荧光胶。由于荧光胶可以承受的温度仅仅在200℃左右，避免设置荧光胶可以有效增加倒装LED芯片的耐热性，从而有效增加LED器件的可靠性以及使用寿命。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。

图1为本实用新型实施例所提供的一种倒装LED芯片的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所提供的一种具体的倒装LED芯片的结构示意图。

图中：1.荧光陶瓷衬底、2.n型外延层、3.发光层、4.p型外延层、41.p型AlGaN层、5.p电极、6.n电极、7.镜面反射层、8.钝化层。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种倒装倒装LED芯片。在现阶段，为了让倒装LED芯片产生预设颜色的光线，在现有技术中均需要在倒装LED芯片的发光表面设置荧光胶，而荧光胶的可以承受的温度仅仅在200℃左右，设置荧光胶将直接导致LED器件的耐热性较差，使得现有技术中的LED器件的可靠性以及使用寿命通常较低。

而本实用新型所提供的一种倒装LED芯片，所使用的衬底为分布有荧光颗粒的荧光陶瓷衬底，并在荧光陶瓷衬底的第一表面依次设置有n型外延层、发光层以及p型外延层，其中发光层仅仅位于n型外延层背向荧光陶瓷衬底一侧表面的发光区域，在型外延层背向荧光陶瓷衬底一侧表面的电极区域设置有n电极，同时在p型外延层背向荧光陶瓷衬底一侧表面设置有p电极，以构成倒装LED芯片的结构。发光层所产生的部分光线可以射入上述荧光陶瓷衬底，从而激发荧光陶瓷衬底中的荧光颗粒产生相应颜色的光线，有荧光颗粒所产生的光线可以与发光层所产生并透过荧光陶瓷衬底的光线互补从而产生预设颜色的光线，而不再需要对倒装LED芯片进行封装才能产生预设颜色的光线，从而可以避免在倒装LED芯片的发光表面覆盖荧光胶。由于荧光胶可以承受的温度仅仅在200℃左右，避免设置荧光胶可以有效增加倒装LED芯片的耐热性，从而有效增加LED器件的可靠性以及使用寿命。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参考图1，图1为本实用新型实施例所提供的一种倒装LED芯片的结构示意图。

参见图1，在本实用新型实施例中，所述倒装LED芯片包括：

荧光陶瓷衬底1；其中，所述荧光陶瓷衬底1中分布有荧光颗粒；位于所述荧光陶瓷衬底1第一表面的n型外延层2；位于所述n型外延层2背向所述荧光陶瓷衬底1一侧表面发光区域的发光层3；位于所述发光层3背向所述荧光陶瓷衬底1一侧表面的p型外延层4；位于所述p型外延层4背向所述荧光陶瓷衬底1一侧表面的p电极5；位于所述n型外延层2背向所述荧光陶瓷衬底1一侧表面电极区域的n电极6。

上述荧光陶瓷衬底1即在陶瓷材料中添加有荧光颗粒所制备而成的衬底。在本实用新型实施例中具体会使用荧光陶瓷衬底1作为制作倒装LED芯片的衬底。通常情况下，荧光陶瓷衬底1中的荧光颗粒会均匀分布在荧光陶瓷衬底1中。具体的，荧光陶瓷衬底1的基底通常为多晶材料，上述荧光颗粒通常是均匀分布在多晶材料的晶粒间隙之间，即上述荧光颗粒通常不会对多晶材料的晶格常数等物理性质造成影响。

在本实用新型实施例中，上述荧光陶瓷衬底1的基底可以为氧化铝或碳化硅。即上述荧光陶瓷衬底1具体可以为在氧化铝晶体(蓝宝石)中掺杂荧光颗粒而形成的荧光陶瓷衬底1，也可以是在碳化硅晶体(SiC)中掺杂荧光颗粒而形成的荧光陶瓷衬底1。当然，在本实用新型实施例中有关荧光陶瓷衬底1的基底的具体材质并不做具体限定，视具体情况而定。有关荧光陶瓷衬底1的具体制备流程将在下述实用新型实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。

在本实用新型实施例中，n型外延层2位于荧光陶瓷衬底1的第一表面。所谓第一表面，即荧光陶瓷衬底1中用于设置n型外延层2的表面，在本实用新型实施例中对于荧光陶瓷衬底1中第一表面的具体位置并不做具体限定。上述n型外延层2位于荧光陶瓷衬底1的第一表面且与荧光陶瓷衬底1固定连接。所述n型外延层2的作用是在工作状态下，向发光层3提供电子，从而在发光层3中实现空穴与电子的耦合，进而产生所需颜色的光线。具体的，上述n型外延层2通常为n型GaN层，当然，在本实用新型实施例中对于n型外延层2的具体材质以及具体厚度等相关参数并不做具体限定，视具体情况而定。

在本实用新型实施例中，发光层3位于所述n型外延层2背向所述荧光陶瓷衬底1一侧表面的发光区域。由于为了保证发光层3所产生的光线需要透过荧光陶瓷衬底1而向外界传递，本实用新型实施例所提供的LED芯片具体为倒装LED芯片，此时n型外延层2背向荧光陶瓷衬底1一侧表面通常被划分为两个区域：其中发光区域用于设置发光层3；而电极区域用于设置n电极6，有关n电极6的具体内容将在后续内容中做详细描述。

上述发光层3位于n型外延层2背向荧光陶瓷衬底1一侧表面的发光区域，并且发光层3与n型外延层2固定连接。所述发光层3的作用是在工作状态下，接收由n型外延层2传递过来的电子以及有p型外延层4传递过来的空穴，该电子以及空穴会在发光层3中发生耦合，从而产生光线。具体的，上述发光层3通常为量子阱有源区，所谓量子阱有源区即交替排列阱层以及势垒层所堆叠而成的发光层3，有关量子阱有源区的具体结构可以参照现有技术，在本实用新型实施例中并不做具体限定。需要说明的是，在现阶段为了使得倒装LED芯片可以发射出白光，通常情况下需要上述发光层3具体可以发射出蓝光，相应的上述荧光陶瓷衬底1中的荧光颗粒具体为黄色荧光颗粒。在工作状态时，上述发光层3所发出的蓝光的一部分可以激发上述掺杂在荧光陶瓷衬底1中的黄色荧光颗粒发射黄光，该黄光会与剩余的蓝光互补从而形成白光，使得本实用新型实施例所提供的倒装LED芯片可以向外界发射白光。当发光层3需要向外界发射蓝光时，该发光层3具体可以为InGaN/AlGaN结构的量子阱有源区。

在本实用新型实施例中，p型外延层4位于发光层3背向荧光陶瓷衬底1一侧表面。通常情况下，上述p型外延层4需要与发光层3固定连接。所述p型外延层4的作用是在工作状态下，向发光层3提供空穴，从而在发光层3中实现空穴与电子的耦合，进而产生所需颜色的光线。具体的，上述p型外延层4通常为p型GaN层，当然，在本实用新型实施例中对于p型外延层4的具体材质以及具体厚度等相关参数并不做具体限定，视具体情况而定。

在本实用新型实施例中，p电极5位于p型外延层4背向荧光陶瓷衬底1一侧表面，p电极5通过与p型外延层4相接触从而实现p电极5与p型外延层4之间的电连接。有关p电极5的具体材质在本实用新型实施例中并不做具体限定，上述p电极5的材质可以具体为纯金属或合金等等。在本实用新型实施例中，n电极6位于n型外延层2背向荧光陶瓷衬底1一侧表面的电极区域，n电极6通过与n型外延层2相接触从而实现n电极6与n型外延层2之间的电连接。有关n电极6的具体材质在本实用新型实施例中并不做具体限定，上述n电极6的材质可以具体为纯金属或合金等等。需要说明的是，上述n电极6需要与发光层3以及p型外延层4相隔离，通常情况下是让n电极6不与发光层3以及p型外延层4相接触而实现相互隔离，以避免n电极6与p电极5之间短路。

在工作状态时，n电极6与p电极5会与外界的电源电连接，外界的电源会在工作状态时通过先n电极6以及p电极5施加电压，从而驱动n型外延层2中的电子以及p型外延层4中的空穴移动到发光层3中，从而发生空穴-电子对的耦合，进而产生光线。

本实用新型实施例所提供的一种倒装LED芯片，所使用的衬底为分布有荧光颗粒的荧光陶瓷衬底1，并在荧光陶瓷衬底1的第一表面依次设置有n型外延层2、发光层3以及p型外延层4，其中发光层3仅仅位于n型外延层2背向荧光陶瓷衬底1一侧表面的发光区域，在型外延层背向荧光陶瓷衬底1一侧表面的电极区域设置有n电极6，同时在p型外延层4背向荧光陶瓷衬底1一侧表面设置有p电极5，以构成倒装LED芯片的结构。发光层3所产生的部分光线可以射入上述荧光陶瓷衬底1，从而激发荧光陶瓷衬底1中的荧光颗粒产生相应颜色的光线，有荧光颗粒所产生的光线可以与发光层3所产生并透过荧光陶瓷衬底1的光线互补从而产生预设颜色的光线，而不再需要对倒装LED芯片进行封装才能产生预设颜色的光线，从而可以避免在倒装LED芯片的发光表面覆盖荧光胶。由于荧光胶可以承受的温度仅仅在200℃左右，避免设置荧光胶可以有效增加倒装LED芯片的耐热性，从而有效增加LED器件的可靠性以及使用寿命。

为了进一步的提高本实用新型所提供的倒装LED芯片的各项性能，在本实用新型中可以进一步的对倒装LED芯片的各项性能进行优化，详细内容将在下述实用新型实施例中做详细介绍。

请参考图2，图2为本实用新型实施例所提供的一种具体的倒装LED芯片的结构示意图。

区别于上述实用新型实施例，本实用新型实施例是在上述实用新型实施例的基础上，进一步的对倒装LED芯片的结构进行具体限定。其余内容已在上述实用新型实施例中进行了详细介绍，在此不再进行赘述。

参见图2，在本实用新型实施例中，所述p型外延层4具体为p型GaN层，所述倒装LED芯片还包括位于所述p型GaN层与所述发光层3之间的p型AlGaN层41。即上述p型AlGaN层41通常覆盖所述发光层3背向荧光陶瓷衬底1一侧表面，同时p型GaN层覆盖p型AlGaN层41背向荧光陶瓷衬底1一侧表面。

上述p型GaN层中通常可以掺杂较大浓度的空穴，使得p型GaN层中具有较高的载流子浓度。但是p型GaN层的禁带宽度较宽，需要施加较大的电压才能使得空穴移动。因此在本实用新型实施例中，可以在p型GaN层与发光层3之间设置p型AlGaN层41。p型AlGaN层41的禁带宽度较低，设置有p型AlGaN层41之后相当于在禁带中增加了一级阶梯，从而有效的调节了p型GaN层中空穴的能量，使得空穴可以先在较小的电压驱动下从p型GaN层移动到p型AlGaN层41，再在较小的电压驱动下从p型AlGaN层41移动到发光层3，从而降低驱动空穴移动时所需的电压，从而提高了倒装LED芯片中载流子移动的效率。

作为优选的，在本实用新型实施例中，所述荧光陶瓷衬底1的所述第一表面预先刻蚀有纳米图形。即在本实用新型实施例中，可以采用掩膜、光刻等工艺，在荧光陶瓷衬底1的第一表面刻蚀出纳米图形，从而将荧光陶瓷衬底1制成表面具有纳米图形的荧光陶瓷衬底1，形成类似于NPSS(表面具有纳米图形的蓝宝石衬底)的结构。

通过在荧光陶瓷衬底1的第一表面刻蚀纳米图案可以在荧光陶瓷衬底1的第一表面形成空气柱，从而有效减少后续在荧光陶瓷衬底1第一表面生长的膜层的应力以及位错。在本实用新型实施例中，对于具体刻蚀的纳米图案并不做具体限定，视具体情况而定。同样在本实用新型实施例中对于纳米图案的具体深度同样不做具体限定。

作为优选的，在本实用新型实施例中，所述倒装LED芯片还包括位于所述p型外延层4背向所述荧光陶瓷衬底1一侧表面的镜面反射层7。即所述镜面反射层7通常设置与p型外延层4与p电极5之间。

上述镜面反射层7主要用于将上述发光层3所产生的光线尽可能多的反射至荧光陶瓷衬底1，从而提高倒装LED芯片的出光量。通常情况下，上述发光层3会向四面八方发射光线，而上述镜面反射层7可以将向背向荧光陶瓷衬底1一侧发射的光线向朝向荧光陶瓷衬底1的方向反射，从而提高倒装LED芯片的出光量。具体的，在本实用新型实施例中，所述镜面反射层7主要为金属铝，或者是铝钛合金所制成的金属箔。当然，在本实用新型实施例中对于镜面反射层7的具体材质并不做具体限定，视具体情况而定。通常情况下，镜面反射层7需要具有良好的导电性，以保证p型外延层4与p电极5之间电连接。

作为优选的，在本实用新型实施例中，所述倒装LED芯片还包括覆盖所述n型外延层2侧壁、所述发光层3侧壁和所述p型外延层4侧壁的钝化层8。即上述钝化层8通常需要覆盖倒装LED芯片与外界环境相接触的表面，以保护倒装LED芯片不易受到外界环境的腐蚀与破坏。通常情况下，上述钝化层8还需要覆盖荧光陶瓷衬底1的侧壁、荧光陶瓷衬底1背向第一表面的第二表面，以及n型外延层2背向荧光陶瓷衬底1一侧表面中裸露在外界环境中的表面。当然，若在倒装LED芯片中还设置有其他的膜层，在该膜层与外界环境相接触的表面通常需要设置钝化层8。需要说明的是，上述钝化层8通常不会覆盖在p电极5以及n电极6的表面，以使得n电极6和p电极5可以与外界的电源电连接。

通常情况下，在制备上述倒装LED芯片的过程中，在设置上述n电极6以及p电极5之前，会对倒装LED芯片的表面进行钝化处理，从而在倒装LED芯片与外界环境相接触的表面形成一钝化层8。在设置p电极5时，需要刻蚀部分钝化层8以暴露p型外延层4；相应的在设置n电极6时，需要刻蚀部分钝化层8以暴露上述n型外延层2表面的电极区域。通过上述钝化层8可以在有效保护倒装LED芯片的同时，改进倒装LED芯片中发光层3的电流扩展问题，降低电流堆积效应，提高倒装LED芯片的光输出率。有关上述钝化层8的具体材质以及具体参数在本实用新型实施例并不做具体限定，只要能起到钝化效果即可，视具体情况而定。

本实用新型实施例所提供的一种倒装LED芯片，通过在p型GaN层与发光层3之间设置p型AlGaN层41可以降低驱动空穴移动时所需的电压，从而提高了倒装LED芯片中载流子移动的效率；通过在荧光陶瓷衬底1的第一表面刻蚀纳米图案，可以有效减少后续在荧光陶瓷衬底1第一表面生长的膜层的应力以及位错，从而提高倒装LED芯片的质量；通过在p型外延层4背向荧光陶瓷衬底1一侧表面设置镜面反射层7，可以有效提高倒装LED芯片的出光量；通过在倒装LED芯片与外界环境相接触的表面设置钝化层8可以有效保护倒装LED芯片不易受到腐蚀以及损坏。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本实用新型所提供的一种倒装LED芯片进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。