一种可调制的类太阳光谱发光二极管结构及制作方法与流程

本发明涉及半导体，尤其是指一种可调制的类太阳光谱发光二极管结构及制作方法。

背景技术：

1、为了模拟太阳光的特性，类太阳光照明系统一般使用多个波长范围不同的芯粒组合在同一个封装体内，通过控制每个芯粒的发光强度来实现光谱的变化。然而，这种封装方式存在一些缺点，例如光谱调制的灵活性不高，需要设计复杂的电路来分别控制每个芯粒在不同时间段的输入电流和发光强度。因此，有必要寻找一种更优化的方法来改善类太阳光照明系统在不同时段的光谱调制效果。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种可调制的类太阳光谱发光二极管结构及制作方法，利用有机/无机键合的方式，将不同波长的芯片集成到同一颗芯片上，实现单一芯片类太阳光谱的发射。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种可调制的类太阳光谱发光二极管结构，包括：

3、衬底；

4、第一芯片单元，设置于所述衬底上；

5、第二芯片单元，通过键合设置于所述第一芯片单元上；

6、其中，所述第一芯片单元和所述第二芯片单元分别为蓝光芯片、青绿光芯片和红光芯片中的一种且两者不相同。

7、在本发明的一种实施方式中，所述第一芯片单元包括第一外延结构，所述第一外延结构包括沿所述衬底表面设置的第一缓冲层、设置在所述第一缓冲层至少部分表面上的第一半导体层a、设置在所述第一半导体层a至少部分表面上的第一活性层以及依次设置在所述第一活性层表面上的第二半导体层a和第一电流扩散层；所述第二芯片单元包括第二外延结构，所述第二外延结构包括依次设置的第一半导体层b、第二活性层和第二半导体层b。

8、在本发明的一种实施方式中，所述第一半导体层a设置有台阶且所述第一活性层、所述第二半导体层a依次设置在所述第一半导体层a的高台阶面上，所述第一电流扩散层一部分表面依次设置有键合层、第二缓冲层和所述第一半导体层b，所述第一半导体层b设置有台阶且所述第二活性层和所述第二半导体层b依次设置在所述第一半导体层b的高阶面上。

9、在本发明的一种实施方式中，所述第一活性层为蓝光活性层，所述第二活性层为红光活性层，所述键合层为su-8键合层，所述第一半导体层a的低台阶面上设置有第一负极焊盘，所述键合层另一部分表面设置有第一正极焊盘，所述第一半导体层b的低阶面上设置有第二负极焊盘，所述第二半导体层b表面设置有第二正极焊盘，所述衬底相对设置有所述第一芯片的一面设置有背面反射层。

10、在本发明的一种实施方式中，所述第一缓冲层设置有台阶，所述第一缓冲层的高台阶面设置有键合层，所述键合层部分面依次设置有第二缓冲层和所述第一半导体层b，所述第一半导体层b设置有台阶，所述第一半导体层b的高台阶面依次设置有所述第二活性层和所述第二半导体层b，所述第一半导体层a设置有台阶，所述第一半导体层a的高台阶面依次设置有所述第一活性层、所述第二半导体层a和所述第一电流扩散层。

11、在本发明的一种实施方式中，所述第一活性层为蓝光活性层，所述第二活性层为红光活性层，所述键合层为su-8键合层，所述第一半导体层a的低台阶面上设置有第一负极焊盘，所述第一电流扩散层表面设置有第一正极焊盘，所述第一半导体层b的低台阶面上设置有第二负极焊盘，所述第二半导体层b表面设置有第二正极焊盘，所述第一正极焊盘和所述第二正极焊盘表面高度差在±10nm，所述衬底相对设置有所述第一芯片的一面设置有背面反射层。

12、在本发明的一种实施方式中，所述第一半导体层a设置有台阶且所述第一活性层、所述第二半导体层a和所述第一电流扩散层依次设置在所述第一半导体层a的高台阶面上，所述第一电流扩散层的一部分表面依次设置有所述第一半导体层b、所述第二活性层、所述第二半导体层b和第二缓冲层，所述第一活性层为蓝光活性层，所述第二活性层为红光活性层，所述第一半导体层a的低台阶面上设置有第一负极焊盘，所述第一电流扩散层的另一部分表面设置有共用正极焊盘，所述第二缓冲层表面设置有第二负极焊盘，所述衬底相对设置有所述第一芯片的一面设置有背面反射层。

13、在本发明的一种实施方式中，还包括通过键合设置于所述第一芯片单元上的第三芯片单元，所述第一芯片单元、所述第二芯片单元和所述第三芯片单元分别为蓝光芯片、青绿光芯片和红光芯片中的一种且三者不相同。

14、在本发明的一种实施方式中，所述第一半导体层a设置有台阶且所述第一活性层、所述第二半导体层a和所述第一电流扩散层依次设置在所述第一半导体层a的高台阶面上，所述第一电流扩散层的第一部分表面依次设置有所述第一半导体层b、所述第二活性层、所述第二半导体层b和第二缓冲层；

15、所述第三芯片单元包括第三外延结构，所述第三外延结构包括沿所述第一电流扩散层的第二部分表面依次设置的su-8键合层、第三缓冲层和第一半导体层c，所述第一半导体层c设置有台阶且所述第一半导体层c的高台阶面依次设置有第三活性层、第二半导体层c和第二电流扩散层；

16、所述第一活性层为蓝光活性层，所述第二活性层为红光活性层，所述第三活性层青绿光活性层；

17、所述第一半导体层a的低台阶面上设置有第一负极焊盘，所述第一电流扩散层的第三部分表面设置有共用正极焊盘，所述第二缓冲层表面设置有第二负极焊盘，所述第一半导体层c的低台阶面设置有第三负极焊盘，所述第二电流扩散层表面设置有第三正极焊盘，所述衬底相对设置有所述第一芯片的一面设置有背面反射层。

18、本发明还提供一种可调制的类太阳光谱发光二极管结构的制作方法，包括：

19、提供蓝光外延片、红光外延片和青绿光外延片；其中，所述蓝光外延片包括依次设置的第一衬底、第一缓冲层、第一半导体层a、蓝光活性层和第二半导体层a，所述红光外延片包括依次设置的第一半导体层b、第二活性层、第二半导体层b和第二缓冲层，所述青绿光外延片包括依次设置的第三衬底、第三缓冲层、第一半导体层c、第三活性层和第二半导体层c；

20、在所述第一半导体层a上制作第一mesa台阶，在所述第二半导体层a上制作第一电流扩散层；

21、在所述第一电流扩散层上制作su-8键合图形；

22、在所述第一半导体层c上制作第二mesa台阶，在所述第二半导体层c上制作第二电流扩散层后，将青绿光外延片转移至临时基板，使得第二电流扩散层与临时基板进行临时键合；

23、将所述第三衬底进行剥离，并通过icp减薄所述第三缓冲层后，去除临时基板；

24、将脱离临时基板后的青绿光外延片通过所述su-8键合图形键合到所述蓝光外延片上；

25、将所述红光外延片的第一半导体层b键合到所述蓝光外延片上的第一电流扩散层上；

26、在所述第一半导体层a的低台阶面上制作第一负极焊盘，在所述第一电流扩散层表面制作共用正极焊盘，在所述第二缓冲层表面制作第二负极焊盘，在所述第一半导体层c的低台阶面制作第三负极焊盘，在所述第二电流扩散层表面制作第三正极焊盘，

27、将所述第一衬底进行研磨减薄后制作背面反射层，再通过切割形成单一的芯片。

28、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

29、本发明所述的一种可调制的类太阳光谱发光二极管结构及制作方法，采用有机/无机键合的方式，将具有不同发光波长的芯片集成到同一颗芯片上。这样，可以实现单一芯片的蓝光、青绿光和红光的混合发射，从而产生类太阳光谱的光源。此外，还利用了不同亮度的蓝光芯片，将它们与青绿光和红光芯片分别集成到不同的芯粒上，使得可以在同一个封装体内，通过切换不同的集成芯粒，实现不同时段类太阳光谱的调节，例如早晨、中午和傍晚的太阳光。这种设计不仅简化了封装过程，也避免了对多颗芯粒同时进行调节的复杂性。