一種采用倒裝結(jié)構(gòu)的GaN基雙波長LED芯片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及發(fā)光二極管技術(shù)，具體涉及一種采用倒裝結(jié)構(gòu)的GaN基雙波長LED芯片。
【背景技術(shù)】
[0002]III族氮化物半導(dǎo)體材料具有禁帶寬度大(0.7eV?6.2eV)、載流子飽和迀移速率高、擊穿電場(chǎng)高、導(dǎo)熱性能好等優(yōu)點(diǎn)，非常適于制備藍(lán)、綠、紫外光電器件以及高頻、大功率、抗電磁福射的集成電子器件。
[0003]目前，商用的白光LED的制備方法是，利用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積技術(shù)生長GaN基藍(lán)光LED外延片，激發(fā)釔鋁石榴石黃光熒光粉生成黃光，兩部分光進(jìn)一步合成白光。此種白光LED具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝成熟、發(fā)光效率高等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是光源成分中缺少綠光和紅光成分，導(dǎo)致顯色指數(shù)較低(低于80)，應(yīng)用在室內(nèi)照明和背光顯示領(lǐng)域會(huì)造成色差。
[0004]另一種單芯片白光LED解決方案是，采用紫外光LED激發(fā)紅、綠、藍(lán)熒光粉生成三基色，進(jìn)一步合成白光。該方法可有效解決顯色指數(shù)問題，但工藝實(shí)現(xiàn)難度較高。首先，目前紫外光LED的制備難度較高;其次，三種熒光粉的比例需嚴(yán)格控制，封裝上很難實(shí)現(xiàn);最后，紫外光對(duì)于人體有害。
[0005]此外，也有采用三基色LED封裝在一顆LED燈珠內(nèi)，雖可現(xiàn)實(shí)較高的顯色指數(shù)，但隨之而來的是成本問題。除了需要三種LED芯片外，還需配置更加復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)電路，實(shí)際意義不大。
[0006]為克服以上困難，需要研制出一種高顯色指數(shù)、工藝上易于實(shí)現(xiàn)的白光LED芯片。【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]為此，本實(shí)用新型提供一種成本低、工藝上易于實(shí)現(xiàn)、發(fā)光效果好的采用倒裝結(jié)構(gòu)的GaN基雙波長LED芯片。
[0008]本實(shí)用新型為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0009]—種采用倒裝結(jié)構(gòu)的GaN基雙波長LED芯片，包括陶瓷基板以及通過焊錫倒置安裝在陶瓷基板上的LED外延片，所述LED外延片從上至下包括襯底、未摻雜GaN層、η型GaN層、有源層以及P型GaN層，η型GaN層和P型GaN層上分別設(shè)有與焊錫接觸的電極，所述有源層包括第一量子講和第二量子講，第一量子講的發(fā)光波長為480nm?550nm，第二量子講的發(fā)光波長為420nm ?480nm。
[0010]作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述電極為在η型GaN層和P型GaN層蒸鍍得到的高反射率電極。
[0011]作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述η型GaN層設(shè)置電極的位置為在P型GaN層刻蝕形成的區(qū)域。
[0012]作為優(yōu)選的實(shí)施方式，第一量子阱和第二量子阱為InGaN或AlInGaN。
[0013]作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述襯底為藍(lán)寶石襯底。
[0014]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型的LED芯片采用倒裝結(jié)構(gòu)，其制作方便，光出射效率高;兩種特定發(fā)光波長的量子阱所發(fā)出的光線分別為藍(lán)光和綠光，激發(fā)特定種類的紅光熒光粉得到紅光，三者混合形成白光，從而達(dá)到良好的發(fā)光效果;特別地，當(dāng)電極采用高反射率電極時(shí)，有源層反向所發(fā)出的光線可以通過反射折回襯底一側(cè)，從而進(jìn)一步提高光提取效率。
【附圖說明】
[0015]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】進(jìn)行進(jìn)一步的說明:
[0016]圖1為本實(shí)用新型一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]【附圖說明】:1-陶瓷基板，2-LED外延片，3_焊錫，4_襯底，5_未摻雜GaN層，6_n型GaN層，7-有源層，8-p型GaN層，9-電極。
【具體實(shí)施方式】
[0018]參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型的一種采用倒裝結(jié)構(gòu)的GaN基雙波長LED芯片主要由陶瓷基板I以及LED外延片2組成，LED外延片2通過焊錫3倒置安裝在陶瓷基板I上，形成倒裝結(jié)構(gòu)。
[0019]LED外延片2從上至下包括襯底4、未摻雜GaN層5、n型GaN層6、有源層7以及P型GaN層8，其中襯底4采用藍(lán)寶石襯底。η型GaN層6和P型GaN層8上分別設(shè)有電極9，n型GaN層6和P型GaN層8分別通過電極9與焊錫3接觸，從而通過焊錫3與設(shè)于陶瓷基板I上的電源連接。
[0020]有源層7設(shè)于η型GaN層6和P型GaN層8之間，有源層7包括第一量子阱和第二量子講，第一量子講和第二量子講可以米用InGaN或Al InGaN實(shí)現(xiàn)。其中第一量子講的發(fā)光波長為480nm?550nm，第二量子講的發(fā)光波長為420nm?480nm。米用以上波長的量子講可以使得有源層7發(fā)出藍(lán)光和綠光。工作時(shí)，有源層7所發(fā)出的藍(lán)光和綠光穿過η型GaN層6和未摻雜GaN層5，從襯底4 一側(cè)出射。LED芯片進(jìn)行封裝時(shí)，只需在襯底4上方進(jìn)一步配置一對(duì)420nm?500nm有著較強(qiáng)光吸收，且發(fā)射效率較高的紅光熒光粉即可與藍(lán)光和綠光配合形成白光。通過控制紅光熒光粉封裝材料的厚度，調(diào)控藍(lán)、綠光與熒光粉發(fā)射的紅光之間的相對(duì)強(qiáng)度，并參考標(biāo)準(zhǔn)色度分布圖，即可實(shí)現(xiàn)高顯色指數(shù)的白光發(fā)射。
[0021]為了進(jìn)一步提高光提取效率，設(shè)于η型GaN層和P型GaN層上的電極優(yōu)選為通過蒸鍍的方式得到的高反射率電極。這種電極可以對(duì)有源層所發(fā)出的光線起到反射的作用，確保有源層發(fā)出的大部分光線都能從襯底一側(cè)射出。
[0022]基于本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的LED芯片的制作過程舉例描述如下。
[0023]I)采用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積技術(shù)，生長一層未摻雜GaN層。具體為:以藍(lán)寶石作為襯底，采用1150°C的高溫，在氫氣氛圍下高溫烘烤5分鐘，對(duì)襯底進(jìn)行預(yù)處理。降溫至550°C，通入氨氣，表面氮化5分鐘。同時(shí)通入三甲基鎵(TMGa)和氨氣，生長緩沖層。升溫至1050 °C，生長3μηι厚未摻雜GaN外延層。
[0024]2)生長一層η型GaN層。具體為:保持溫度不變，以200ppm的稀釋硅烷(SiH4)為η型摻雜源，生長500nm η型GaN層。
[0025]3)生長藍(lán)光波段的第一量子阱結(jié)構(gòu)。具體為:在850°C下，通入三乙基鎵(TEGa)和氨氣，生長GaN皇層。在750°C下，通入三乙基鎵、氨氣和三甲基銦(TMIn)，生長InGaN阱層。
[0026]4)生長綠光波段的第二量子阱結(jié)構(gòu)。具體為:在850 °C下，通入三乙基鎵和氨氣，生長GaN皇層。在720°C下，通入三乙基鎵、氨氣和三甲基銦，生長InGaN阱層。
[0027]5)生長一層P型GaN層。具體為:在850°C下，以二茂鎂(Cp2Mg)為P型摻雜源生長200nm p型GaN，并在700°C下退火10分鐘。
[0028]6)制備高反射率電極。具體為:利用感應(yīng)耦合等離子體(ICP)方法，在外延片表面亥Ij蝕出η型GaN層，并在表面P型GaN層和刻蝕出的η型GaN層上蒸鍍高反射率電極。
[0029]7)將LED外延片倒置焊接在陶瓷基板上。
[0030]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種采用倒裝結(jié)構(gòu)的GaN基雙波長LED芯片，包括陶瓷基板以及通過焊錫倒置安裝在陶瓷基板上的LED外延片，其特征在于:所述LED外延片從上至下包括襯底、未摻雜GaN層、η型GaN層、有源層以及P型GaN層，η型GaN層和P型GaN層上分別設(shè)有與焊錫接觸的電極，所述有源層包括第一量子講和第二量子講，第一量子講的發(fā)光波長為480nm?550nm，第二量子講的發(fā)光波長為420nm?480nmo2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用倒裝結(jié)構(gòu)的GaN基雙波長LED芯片，其特征在于:所述電極為在η型GaN層和P型GaN層蒸鍍得到的高反射率電極。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種采用倒裝結(jié)構(gòu)的GaN基雙波長LED芯片，其特征在于:所述η型GaN層設(shè)置電極的位置為在P型GaN層刻蝕形成的區(qū)域。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用倒裝結(jié)構(gòu)的GaN基雙波長LED芯片，其特征在于:第一量子阱和第二量子阱為InGaN或Al InGaN。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用倒裝結(jié)構(gòu)的GaN基雙波長LED芯片，其特征在于:所述襯底為藍(lán)寶石襯底。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種采用倒裝結(jié)構(gòu)的GaN基雙波長LED芯片，包括陶瓷基板以及通過焊錫倒置安裝在陶瓷基板上的LED外延片，LED外延片從上至下包括襯底、未摻雜GaN層、n型GaN層、有源層以及p型GaN層，所述有源層包括第一量子阱和第二量子阱，第一量子阱的發(fā)光波長為480nm～550nm，第二量子阱的發(fā)光波長為420nm～480nm。本實(shí)用新型的LED芯片采用倒裝結(jié)構(gòu)，其制作方便，光出射效率高；兩種特定發(fā)光波長的量子阱所發(fā)出的光線分別為藍(lán)光和綠光，激發(fā)特定種類的紅光熒光粉得到紅光，三者混合形成白光，從而達(dá)到良好的發(fā)光效果。
【IPC分類】H01L33/40, H01L33/06, H01L33/48
【公開號(hào)】CN205376570
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201620028317
【發(fā)明人】李響
【申請(qǐng)人】蕪湖賽寶信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司
【公開日】2016年7月6日
【申請(qǐng)日】2016年1月8日