專利名稱：一種白光led芯片及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及在LED芯片表面形成表面熒光體層，實(shí)現(xiàn)白光發(fā)射的一種白光LED芯片及其制作方法。
背景技術(shù)：
LED(發(fā)光二極管，Light Emitting Diode)根據(jù)發(fā)光材料不同可以發(fā)射不同顏色的光，由于具有低電壓驅(qū)動、全固態(tài)、低功耗、長效可靠等優(yōu)點(diǎn)，利用光混色原理可以實(shí)現(xiàn)白光的發(fā)射，是一種符合環(huán)保節(jié)能綠色照明理念的高效光源?，F(xiàn)有技術(shù)中實(shí)現(xiàn)白光的方式主要有三種即藍(lán)光LED芯片與黃色熒光粉混合；紫外LED激發(fā)RGB熒光粉混合得到白光；紅、綠、藍(lán)三基色LED多芯片集成封裝成白光。其中可以在外延生長階段通過外延生長發(fā)射藍(lán)光與黃光的量子阱層獲得白光，也可以通過封裝階段通過在藍(lán)光LED芯片上面涂覆硅膠與熒光粉的混合體獲得白光。通過外延生長發(fā)射藍(lán)光和黃光的量子阱層，采用該方法獲得白光不僅內(nèi)量子效率低，而且發(fā)射的藍(lán)光與黃光的半波寬窄得到的白光均勻性差。在現(xiàn)有技術(shù)中，采用在具有激發(fā)紫外光或藍(lán)紫光的發(fā)光元件上涂覆硅膠與熒光粉的混合體獲得白光，采用該方法實(shí)現(xiàn)白光LED，由于熒光粉的沉降速度不一致使熒光粉層的濃度不均勻，以及固晶時LED芯片的位置不在正中，導(dǎo)致藍(lán)光LED通過熒光粉的光程不一樣，顏色會出現(xiàn)很大的偏差。而且點(diǎn)膠過程中形成的不均勻的拱形形狀導(dǎo)致白光空間色均勻性較差，容易形成黃圈或者色斑。于是在LED芯片的制造過程中，提供一種能夠在LED芯片表面生長一層表面突光體層來直接實(shí)現(xiàn)白光發(fā)射的LED芯片成為有待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠在LED芯片表面生長一層固體狀材質(zhì)的表面突光體層，以直接實(shí)現(xiàn)白光發(fā)射的LED芯片。為解決上述技術(shù)問題本發(fā)明提供一種白光LED芯片,包括第一襯底；發(fā)光兀件，所述發(fā)光元件位于所述第一襯底上；表面熒光體層，覆蓋于所述發(fā)光元件上，所述表面熒光體層為固體狀材質(zhì)，所述表面突光體層的厚度為IOiim 100 iim。進(jìn)一步的，所述表面熒光體層的材質(zhì)為單結(jié)晶體、多結(jié)晶體或由熒光體粉末燒結(jié)呈的塊狀熒光體。進(jìn)一步的，所述表面熒光體層的材質(zhì)為黃色熒光體、黃色熒光體與綠色熒光體、黃色熒光體與紅色熒光體、或黃色熒光體、綠色熒光體與紅色熒光體三者的組合。進(jìn)一步的,所述黃色熒光體的材質(zhì)為鑭系元素?fù)诫s的招酸鹽熒光體,所述綠色熒光體的材質(zhì)為鹵代硅酸鹽，所述紅色熒光體的材質(zhì)為氮化物熒光體。進(jìn)一步的，所述表面熒光體層的厚度為20iim 50iim。進(jìn)一步的，所述白光LED芯片為倒裝結(jié)構(gòu)，所述發(fā)光元件由第一襯底向上依次包括P型層、發(fā)光層、N型層、緩沖層和第二襯底，所述第二襯底為發(fā)光面，所述發(fā)光元件還包括第一電極和第二電極，所述第一電極位于所述P型層和所述第一襯底之間，所述第二電極位于所述P型層和所述第一襯底之間；所述白光LED芯片還包括導(dǎo)電層，所述第一電極和第二電極通過所述導(dǎo)電層焊接于所述第一襯底。進(jìn)一步的，所述白光LED芯片為垂直結(jié)構(gòu)，所述發(fā)光元件由第一襯底向上依次包括第一電極、P型層、發(fā)光層和N型層和第二電極，所述N型層為發(fā)光面；在所述發(fā)光元件和所述第一襯底之間，所述LED芯片還包括導(dǎo)電層和金屬反射層，所述金屬反射層形成于所述第一襯底和所述第一電極之間，所述導(dǎo)電層形成于第一襯底的金屬反射層所在面的相對面上，所述表面熒光體層在所述第一電極上形成有開口。進(jìn)一步的，所述白光LED芯片為平面結(jié)構(gòu)，所述白光LED芯片為平面結(jié)構(gòu)，所述發(fā)光元件由第一襯底向上依次包括N型層、發(fā)光層和P型層，所述P型層為發(fā)光面，所述白光LED芯片還包括第一電極和第二電極，所述第一電極位于所述P型層上，所述第二電極位于 所述N型層上；所述表面熒光體層在所述第一電極和第二電極上均形成有開口。進(jìn)一步的，所述發(fā)光元件激發(fā)紫外光或藍(lán)紫光。進(jìn)一步的，所述白光LED芯片還包括鈍化層，所述鈍化層位于所述發(fā)光元件和所述表面突光體層之間。本發(fā)明還提供一種白光LED芯片的制造方法,包括提供第一襯底；在所述第一襯底上形成發(fā)光元件；在所述發(fā)光元件上覆蓋表面熒光體層，所述表面熒光體層為固體狀材質(zhì)，所述表面熒光體層采用磁控濺射、離子輔助蒸發(fā)或電子束蒸發(fā)法形成，所述表面熒光體層的厚度為10 ii m 100 V- m。進(jìn)一步的，所述表面熒光體層的采用磁控濺射法形成，反應(yīng)在氬氣環(huán)境氛圍中，反應(yīng)功率大于5kW，反應(yīng)靶材與所述第一襯底之間距離為5cm 10cm，環(huán)境壓力為30 60mTorr,沉積時間為150s 250s。進(jìn)一步的，所述表面熒光體層的材質(zhì)為單結(jié)晶體、多結(jié)晶體或由熒光體粉末燒結(jié)呈的塊狀熒光體。進(jìn)一步的，所述表面熒光體層的材質(zhì)為黃色熒光體、黃色熒光體與綠色熒光體、黃色熒光體與紅色熒光體、或黃色熒光體、綠色熒光體與紅色熒光體三者的組合。進(jìn)一步的,所述黃色熒光體的材質(zhì)為鑭系元素?fù)诫s的招酸鹽熒光體,所述綠色熒光體的材質(zhì)為鹵代硅酸鹽，所述紅色熒光體的材質(zhì)為氮化物熒光體。進(jìn)一步的，所述表面熒光體層的厚度為20iim 50iim。進(jìn)一步的，所述白光LED芯片為倒裝結(jié)構(gòu)，所述發(fā)光元件由第一襯底向上依次包括P型層、發(fā)光層、N型層、緩沖層和第二襯底，所述第二襯底為發(fā)光面，所述發(fā)光元件還包括第一電極和第二電極，所述第一電極位于所述P型層和所述第一襯底之間，所述第二電極位于所述P型層和所述第一襯底之間；所述白光LED芯片還包括導(dǎo)電層，所述第一電極和第二電極通過所述導(dǎo)電層焊接于所述第一襯底。進(jìn)一步的，所述白光LED芯片為垂直結(jié)構(gòu)，所述發(fā)光元件由第一襯底向上依次包括第一電極、P型層、發(fā)光層和N型層和第二電極，所述N型層為發(fā)光面；在所述發(fā)光元件和所述第一襯底之間，所述LED芯片還包括導(dǎo)電層和金屬反射層，所述金屬反射層形成于所述第一襯底和所述第一電極之間，所述導(dǎo)電層形成于第一襯底的金屬反射層所在面的相對面上，所述表面熒光體層在所述第一電極上形成有開口。
進(jìn)一步的，所述白光LED芯片為平面結(jié)構(gòu)，所述發(fā)光元件由第一襯底向上依次包括N型層、發(fā)光層和P型層，所述P型層為發(fā)光面，所述白光LED芯片還包括第一電極和第二電極，所述第一電極位于所述P型層上，所述第二電極位于所述N型層上；所述表面熒光體層在所述第一電極和第二電極上均形成有開口。進(jìn)一步的，所述發(fā)光元件激發(fā)紫外光或藍(lán)紫光。進(jìn)一步的，所述白光LED芯片還包括鈍化層，所述鈍化層位于所述發(fā)光元件和所述表面熒光體層之間。綜上所述，本發(fā)明所述白光LED芯片及其制造方法，在發(fā)光元件上形成表面熒光體層，所述表面熒光體層為固體狀材質(zhì)，代替現(xiàn)有技術(shù)中硅膠與熒光粉的混合體，覆蓋于 所述發(fā)光元件上，使熒光粉的濃度均勻，顏色均勻性好，進(jìn)而提高同批次產(chǎn)品的色溫的均勻性，形成色溫一致的白光LED芯片。同時表面熒光體層直接設(shè)置發(fā)光元件上，使得在芯片級發(fā)出白光，大大提高了白光的生產(chǎn)效率。此外，在LED芯片階段就制備好表面熒光體層，不僅省去了實(shí)現(xiàn)白光的后期封裝過程，節(jié)省了成本。


圖I為本發(fā)明一實(shí)施例中白光LED芯片的制造方法的流程示意圖。圖2為本發(fā)明一實(shí)施例中白光LED芯片的結(jié)構(gòu)不意圖。圖3a為本發(fā)明另一實(shí)施例中白光LED芯片的結(jié)構(gòu)不意圖。圖3b為本發(fā)明再一實(shí)施例中白光LED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明又一實(shí)施例中白光LED芯片的結(jié)構(gòu)不意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步說明。當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實(shí)施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行了詳細(xì)的表述，在詳述本發(fā)明實(shí)例時，為了便于說明，示意圖不依照一般比例局部放大，不應(yīng)以此作為對本發(fā)明的限定。本發(fā)明提供一種白光LED芯片,包括第一襯底、發(fā)光兀件和表面突光體層。所述發(fā)光元件位于所述第一襯底上，所述發(fā)光元件正裝或倒裝焊接于所述第一襯底上；所述表面熒光體層覆蓋于所述發(fā)光元件上，所述表面熒光體層為固體狀材質(zhì)，所述表面熒光體層的厚度為10 u m 100 u m。所述表面熒光體層為固體狀材質(zhì)，可以為單結(jié)晶體、多結(jié)晶體或由熒光體粉末燒結(jié)呈的塊狀熒光體。所述表面熒光體層的材質(zhì)為黃色熒光體、黃色熒光體與綠色熒光體、黃色熒光體與紅色熒光體、或黃色熒光體、綠色熒光體與紅色熒光體三者的組合。所述表面熒光體層的材質(zhì)為單獨(dú)黃色熒光體，或黃色熒光體中增加綠色熒光體和紅色熒光體中的一種或其組合，以增加顯色性。所述黃色熒光體的材質(zhì)為YAG系熒光體，其主要是由Ce等鑭系元素?fù)诫s的招酸鹽熒光體還有Tb、Lu等置換Y的一部分或者全部的得到的熒光體；所述綠色熒光體的材質(zhì)可以為鹵代硅酸鹽，所述紅色熒光體的材質(zhì)可以為氮化物熒光體。在本實(shí)施例中，所述黃色突光體為YAG系突光體(Yttrium Aluminum Garnet),例如Y3Al5O12 = Ce,(Ya8Gda2)3Al5O12: Ce，Y3(Ala8Gaa2)5O12: Ce 或(Y，Gd) 3 (Al，Ga5) O12: Ce 等。所述綠色熒光體% BOS (Barium ortho-Silicate),例如 Ga8Mg4O16C12: Eu ((Ca7.6，Eua4) MgSi4O16C12);所述紅色突光體為 silicon nitride based phosphor,例如 GaAlSiBN3 = Eu ((Ca0.97，Eu0.03) AlSiBN3)，其他使用上述熒光體以外的具有相同性能、效果、作用的熒光體，或化學(xué)式中的各組分的比例進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整的亦在本發(fā)明的思想范圍之內(nèi)。所述表面熒光體層的厚度為IOym 100 iim，在較佳的實(shí)施例中，所述表面熒光體層的厚度為20iim 50iim。所述表面熒光體層為固體狀材質(zhì)，代替現(xiàn)有技術(shù)中硅膠與熒光粉的混合體，使熒光粉的濃度均勻，顏色偏差小，從而能夠提高同批次產(chǎn)品的色溫的均勻性，同時在LED芯片階段就制備好表面熒光體層，不僅省去了實(shí)現(xiàn)白光的后期封裝過程，節(jié)省了成本。所述白光LED芯片還包括鈍化層，所述鈍化層位于所述發(fā)光元件和所述表面熒光體層之間，或位于所述表面熒光體層上。
圖I為本發(fā)明一實(shí)施例中白光LED芯片的制造方法的流程示意圖，結(jié)合圖I及上述白光LED芯片，本發(fā)明還提供一種白光LED芯片的制造方法，包括以下步驟步驟SOl :提供第一襯底；步驟S02 :在所述第一襯底上形成發(fā)光元件；步驟S03 :在所述發(fā)光元件上覆蓋表面熒光體層，所述表面熒光體層為固體狀材質(zhì)，所述表面熒光體層采用磁控濺射、離子輔助蒸發(fā)或電子束蒸發(fā)法形成，所述表面熒光體層的厚度為10 ii m 100 ii m。在較佳的實(shí)施例中，所述表面熒光體層的厚度為20iim 50 u m0在較佳的實(shí)施例中，所述表面突光體層的米用磁控派射法形成,反應(yīng)在IS氣環(huán)境氛圍中，反應(yīng)功率大于5kW，反應(yīng)靶材與所述第一襯底之間距離為5cm 10cm，環(huán)境壓力為30 60mTorr,沉積時間為150s 250s。在較佳的實(shí)施例中，在U1氣環(huán)境氛圍中，反應(yīng)功率大于5kW，反應(yīng)靶材與所述第一襯底之間距離為7cm，環(huán)境壓力為56mTorr，沉積時間為220s。相比于現(xiàn)有技術(shù)中硅膠與熒光粉的混合體，所述表面熒光體層采用磁控濺射、離子輔助蒸發(fā)或電子束蒸發(fā)法形成，使表面熒光體層更加穩(wěn)定、均勻地形成形成于發(fā)光元件上，從而能夠提高同批次產(chǎn)品的色溫的均勻性，同時在LED芯片階段就制備好表面熒光體層，不僅省去了實(shí)現(xiàn)白光的后期封裝過程，節(jié)省了成本。所述白光LED芯片可以為倒裝結(jié)構(gòu)、垂直結(jié)構(gòu)或平面結(jié)構(gòu)，以下結(jié)合具體實(shí)施例，詳細(xì)說明所述白光LED芯片的結(jié)構(gòu)及其制造方法。實(shí)施例I圖2為本發(fā)明一實(shí)施例中白光LED芯片的制造方法的流程示意圖，本實(shí)施例為采用如圖2所示的倒裝結(jié)構(gòu)的白光LED芯片。在本實(shí)施例中，所述第一襯底為氮化鋁基底10，所述發(fā)光元件倒裝于所述氮化鋁基底10上，所述表面熒光體層3覆蓋于所述發(fā)光元件上。對于倒裝結(jié)構(gòu)的白光LED芯片，所述發(fā)光元件從氮化鋁基底10向上，所述發(fā)光元件依次包括P型層4、發(fā)光層5、N型層6、緩沖層7和第二襯底8，最頂層的第二襯底8作為出光面，其中所述第二襯底8較佳的為藍(lán)寶石材質(zhì)的襯底，所述N型層6和P型層4可以為氮化物半導(dǎo)體材料，例如氮化鎵，所述發(fā)光層5為激發(fā)紫外光或藍(lán)紫光的多量子阱有源層。所述發(fā)光元件還包括第一電極I和所述第二電極2，均位于所述發(fā)光元件和所述氮化鋁基底10之間，其中所述第一電極I位于所述P型層4和所述氮化鋁基底10之間，所述第二電極2位于所述N型層6和所述氮化鋁基底10，之間，所述白光LED芯片還包括導(dǎo)電層9，所述第一電極I和第二電極2通過所述導(dǎo)電層9焊接于所述氮化鋁基底10上。所述導(dǎo)電層9的材質(zhì)較佳的為金錫合金。本實(shí)施例中白光LED芯片的制作過程具體包括在步驟SOl中，提供第一襯底，所述第一襯底為氮化鋁基底10。
在步驟S02中，在藍(lán)寶石材質(zhì)的第二襯底8上依次生長緩沖層7、N型層6、發(fā)光層5、P型層4,并在發(fā)光兀件上形成第一電極I和第二電極2,第一電極I連接于P型層4上，第二電極2連接于N型層6上，形成發(fā)光元件；然后，對氮化鋁材質(zhì)的氮化鋁基底10進(jìn)行圖案印刷，并燒結(jié)形成與發(fā)光元件點(diǎn)連接的布線，布線結(jié)構(gòu)依次包括Al-Si-Cu ;接著，在氮化鋁基底10上，將發(fā)光元件倒置焊接在氮化鋁材質(zhì)的氮化鋁基底10的表面上，并利用導(dǎo)電層9將氮化鋁基底10與第一電極I和第二電極焊接，使發(fā)光元件倒置焊接在氮化鋁基底10的表面上，以發(fā)光元件的藍(lán)寶石材質(zhì)的襯底8作為出光面，實(shí)現(xiàn)LED白光芯片的倒裝，其中導(dǎo)電層9的材質(zhì)較佳的為金錫合金；在步驟S03中，在所述發(fā)光元件上覆蓋表面熒光體層3，可以采用磁控濺射、離子輔助蒸發(fā)或電子束蒸發(fā)法形成，在較佳的實(shí)施例中，采用磁控濺射的方法，將黃色熒光體結(jié)晶塊(YAG = Ce3+)濺射在藍(lán)寶石材質(zhì)的襯底8的出光面及發(fā)光元件的側(cè)壁上，形成YAG熒光體材質(zhì)的表面突光體層3,表面突光體層3較佳的厚度為30um ；此后，通過研磨拋光、激光切割等工藝最終得到白光發(fā)射的倒裝結(jié)構(gòu)LED芯片，研磨拋光、激光切割等工藝為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知的技術(shù)手段，故不再贅述。在本實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述表面熒光體層3可以也通過離子輔助蒸發(fā)的方法將熒光體粉末、熒光體粉末形成的塊狀熒光體結(jié)晶塊蒸發(fā)在發(fā)光元件上；或通過電子束蒸發(fā)法形成在元件上，此外，也可以通過磁控濺射、離子輔助蒸發(fā)及電子束蒸發(fā)法的結(jié)合形成，以提高表面熒光體層3的沉積速度和均勻性。表面熒光體層3的材質(zhì)除單獨(dú)采用黃色熒光體外，還可以采用黃色熒光粉與綠色熒光粉的組合形成的熒光體結(jié)晶塊，黃色熒光粉與紅色熒光粉的組合形成的熒光體結(jié)晶塊，或黃色、綠色與黃色三者的組合。例如所述黃色熒光體的化學(xué)式為Y2J(Alc^Gaa2)O12 = Ceatl5;所述綠色熒光體的化學(xué)式為Ga8Mg4O16C12: Eu ((Ca7.6，Eu0.4) MgSi4O16C12);所述紅色熒光體的化學(xué)式為GaAlSiBN3:Eu ((Ca0.97，Eu0.03) AlSiBN3)，化學(xué)式中的各組分的比例是可以根據(jù)要求適當(dāng)調(diào)難
iF. O實(shí)施例2圖3a為本發(fā)明另一實(shí)施例中白光LED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例為采用如圖3a所不的垂直結(jié)構(gòu)的白光LED芯片,在本實(shí)施例中,所述第一襯底為轉(zhuǎn)移襯底13,所述轉(zhuǎn)移襯底13可以為氮化鋁基底或藍(lán)寶石材質(zhì)的襯底，所述表面熒光體層3覆蓋于所述發(fā)光元件上，包括發(fā)光元件的頂面和側(cè)壁。對于垂直結(jié)構(gòu)的白光LED芯片,所述發(fā)光兀件從轉(zhuǎn)移襯底13向上依次包括第一電極1、P型層4、發(fā)光層5、N型層6和第二電極2，N型層6作為出光面，其中第二襯底(圖中未標(biāo)示)的材質(zhì)較佳的為藍(lán)寶石材質(zhì)的襯底，所述N型層6和P型層4的材質(zhì)可以為氮化物半導(dǎo)體材料，例如氮化鎵，所述發(fā)光層5為激發(fā)紫外光或藍(lán)紫光的多量子阱有源層。所述LED芯片還包括導(dǎo)電層9和金屬反射層12，所述金屬反射層12形成于所述轉(zhuǎn)移襯底13和所述第一電極I之間，所述導(dǎo)電層9形成于轉(zhuǎn)移襯底13的金屬反射層所在面的相對面上。所述導(dǎo)電層9的較佳材質(zhì)為金錫合金。此外，所述表面熒光體層3在所述第二電極2上具有開口，以便第二電極2的電性引出。本實(shí)施例中垂直結(jié)構(gòu)的白光LED芯片的制作過程具體包括在步驟SOl中，提供第一襯底，在本實(shí)施例中所述第一襯底為轉(zhuǎn)移襯底13。在步驟S02中，在所述轉(zhuǎn)移襯底13上形成發(fā)光元件；在藍(lán)寶石材質(zhì)的第二襯底上 依次生長P型層4、發(fā)光層5、N型層6和第一電極I，形成發(fā)光兀件，所述發(fā)光層5為激發(fā)紫外光或藍(lán)紫光的多量子阱有源層；然后，在第一電極I上通過蒸鍍的方法形成金屬反射層12，通過芯片鍵合工藝將發(fā)光元件倒置鍵合到轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移襯底13上，其中金屬反射層12位于轉(zhuǎn)移襯底13和發(fā)光元件之間，藍(lán)寶石材質(zhì)的第二襯底位于最頂端，然后采用激光剝離法去除藍(lán)寶石材質(zhì)的第二襯底；其后，采用化學(xué)機(jī)械拋光的(CMP)的方法對N型層6的表面進(jìn)行拋光，并通過采用高溫KOH溶液對N型層6的表面進(jìn)行粗化，以在N型層6上形成粗化層11，接著在所述N型層6上形成第二電極2，從而形成第一電極I位于發(fā)光元件底部、第二電極2位于發(fā)光元件頂部，且以N型層4作為出光面的垂直結(jié)構(gòu)。在步驟S03中，在所述發(fā)光元件的頂面和側(cè)壁上覆蓋表面熒光體層3，可以采用磁控濺射、離子輔助蒸發(fā)或電子束蒸發(fā)法形成，在較佳的實(shí)施例中，采用磁控濺射的方法將黃色熒光體結(jié)晶塊(YAG = Ce3+)濺射在發(fā)光元件的頂面和側(cè)壁上，形成YAG表面熒光體層3，其濺射的表面熒光體層較佳的厚度為30um。其后，通過生長SiO2作為掩膜層，通過光刻、曝光、顯影在BOE(Buffered oxideetche)中腐蝕所述掩膜層(圖中未標(biāo)示)，形成掩膜圖形。以掩模圖形為研磨，采用氟基等離子體在感應(yīng)耦合等離子體(ICP)刻蝕機(jī)中刻蝕所述第二電極2上的表面熒光體層3，在第二電極2上形成開口，以保持電流引出；然后在轉(zhuǎn)移襯底13的另一面蒸鍍形成導(dǎo)電層9。導(dǎo)電層9較佳的材質(zhì)為金錫合金，通過研磨拋光、激光切割等工藝最終得到白光發(fā)射的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片，研磨拋光、激光切割等工藝為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知的技術(shù)手段，故不再贅述。在本實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述表面熒光體層3可以也通過離子輔助蒸發(fā)的方法將熒光體粉末、熒光體粉末形成的塊狀熒光體結(jié)晶塊蒸發(fā)在發(fā)光元件上；或通過電子束蒸發(fā)法形成在元件上，此外，也可以通過磁控濺射、離子輔助蒸發(fā)及電子束蒸發(fā)法的結(jié)合形成，以提高表面熒光體層3的沉積速度和均勻性。表面熒光體層3的材質(zhì)除單獨(dú)采用黃色熒光體外，還可以采用黃色熒光粉與綠色熒光粉的組合形成的熒光體結(jié)晶塊，黃色熒光粉與紅色熒光粉的組合形成的熒光體結(jié)晶塊，或黃色、綠色與黃色三者的組合。例如所述黃色熒光體的化學(xué)式為Y2J(Alc^Gaa2)O12 = Ceatl5;所述綠色熒光體的化學(xué)式為Ga8Mg4O16C12: Eu ((Ca7.6，Eu0.4) MgSi4O16C12);所述紅色熒光體的化學(xué)式為GaAlSiBN3:Eu ((Ca0.97，Eu0.03) AlSiBN3)，化學(xué)式中的各組分的比例是可以根據(jù)要求適當(dāng)調(diào)M
iF. o圖3b為本發(fā)明再一實(shí)施例中白光LED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。在圖3a所示的白光LED芯片結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在所述表面熒光體層3和發(fā)光元件之間，具體所述表面熒光體層3和所述P型層4之間，還形成有鈍化層14，所述鈍化層14能夠具有提高發(fā)光元件的絕緣性。實(shí)施例3圖4為本發(fā)明又一實(shí)施例中白光LED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例為采用如圖4所示的平面結(jié)構(gòu)的白光LED芯片，在本實(shí)施例中，所述第一襯底為藍(lán)寶石襯底8，所述表面熒光體層3覆蓋于所述發(fā)光元件上，包括發(fā)光元件的頂面和側(cè)壁。
對于平面結(jié)構(gòu)的白光LED芯片，所述發(fā)光元件依次包括N型層6、發(fā)光層5和P型層4，第二襯底8為藍(lán)寶石襯底，所述N型層6和P型層4的材質(zhì)可以為氮化物半導(dǎo)體材料，例如氮化鎵，所述發(fā)光層5為激發(fā)紫外光或藍(lán)紫光的多量子阱有源層。所述白光LED芯片還包括第一電極I和第二電極2，所述第一電極I連接于所述P型層4上，所述第二電極2連接于所述N型層6上。所述表面熒光體層3在所述第一電極I和第二電極2上均形成有開口，以便電性引出。本實(shí)施例中平面結(jié)構(gòu)的白光LED芯片的制作過程具體包括在步驟SOl中，提供第一襯底，在本實(shí)施例中所述第一襯底為藍(lán)寶石8。在步驟S02中，在藍(lán)寶石襯底8上依次生長緩沖層7、N型層6、發(fā)光層5和P型層4，并形成第一電極I和第二電極2，第一電極I連接于P型層4上，第二電極2連接于N型層6上,形成發(fā)光兀件；然后，在P型層4的表面蒸鍍ITO電流擴(kuò)展層(圖中未標(biāo)示)，通過光刻、曝光顯影的方法對第二電極2以外的地方進(jìn)行掩膜，通過感應(yīng)耦合等離子體(ICP)刻蝕第二電極2，直至暴露所述N型層6;此后，采用磁控濺射蒸鍍Al-Si-Cu電極層；在步驟S03中，在所述發(fā)光元件的頂面和側(cè)壁上覆蓋表面熒光體層3，可以采用磁控濺射、離子輔助蒸發(fā)或電子束蒸發(fā)法形成，首先通過生長一定厚度光刻膠作為掩膜層，通過光刻、曝光顯影的方法對焊盤電極進(jìn)行遮擋，然后在較佳的實(shí)施例中，采用通過磁控濺射的方法將黃色熒光體結(jié)晶塊(YAG = Ce3+)濺射在LED晶圓表面，形成YAG表面熒光體層3的濺射厚度為30um。然后，在丙酮中浸泡5分鐘剝離的焊盤電極上表面熒光體層；其后，在所述藍(lán)寶石襯底8的另一面上蒸鍍形成導(dǎo)電層9 ;此后通過研磨拋光、激光切割等工藝最終得到白光發(fā)射的倒裝結(jié)構(gòu)LED芯片，研磨拋光、激光切割等工藝為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知的技術(shù)手段，故不再贅述。在本實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述表面熒光體層3可以也通過離子輔助蒸發(fā)的方法將熒光體粉末、熒光體粉末形成的塊狀熒光體結(jié)晶塊蒸發(fā)在發(fā)光元件上；或通過電子束蒸發(fā)法形成在元件上，此外，也可以通過磁控濺射、離子輔助蒸發(fā)及電子束蒸發(fā)法的結(jié)合形成，以提高表面熒光體層3的沉積速度和均勻性。表面熒光體層3的材質(zhì)除單獨(dú)采用黃色熒光體外，還可以采用黃色熒光粉與綠色熒光粉的組合形成的熒光體結(jié)晶塊，黃色熒光粉與紅色熒光粉的組合形成的熒光體結(jié)晶塊，或黃色、綠色與黃色三者的組合。例如所述黃色熒光體的化學(xué)式為Y2J(Alc^Gaa2)O12 = Ceatl5;所述綠色熒光體的化學(xué)式為Ga8Mg4O16C12: Eu ((Ca7.6，Eu0.4) MgSi4O16C12);所述紅色熒光體的化學(xué)式為GaAlSiBN3:Eu ((Ca0.97，Eu0.03) AlSiBN3)，化學(xué)式中的各組分的比例是可以根據(jù)要求適當(dāng)調(diào)M
iF. o綜上所述，本發(fā)明所述白光LED芯片及其制造方法，在發(fā)光元件上形成表面熒光體層，所述表面熒光體層為固體狀材質(zhì)，代替現(xiàn)有技術(shù)中硅膠與熒光粉的混合體，覆蓋于所述發(fā)光元件上，使熒光粉的濃度均勻，顏色均勻性好，進(jìn)而提高同批次產(chǎn)品的色溫的均勻性，形成色溫一致的白光LED芯片。同時表面熒光體層直接設(shè)置發(fā)光元件上，使得在芯片級發(fā)出白光，大大提高了白光的生產(chǎn)效率。
此外，在LED芯片階段就制備好表面熒光體層，不僅省去了實(shí)現(xiàn)白光的后期封裝過程，節(jié)省了成本。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種白光LED芯片,包括 第一襯底； 發(fā)光元件，所述發(fā)光元件位于所述第一襯底上； 表面熒光體層，覆蓋于所述發(fā)光元件上，所述表面熒光體層為固體狀材質(zhì)，所述表面熒光體層的厚度為10 μ m 100 μ m。
2.如權(quán)利要求I所述的白光LED芯片，其特征在于，所述表面熒光體層的材質(zhì)為單結(jié)晶體、多結(jié)晶體或由熒光體粉末燒結(jié)呈的塊狀熒光體。
3.如權(quán)利要求I所述的白光LED芯片，其特征在于，所述表面熒光體層的材質(zhì)為黃色熒光體、黃色熒光體與綠色熒光體、黃色熒光體與紅色熒光體、或黃色熒光體、綠色熒光體與紅色熒光體三者的組合。
4.如權(quán)利要求3所述的白光LED芯片，其特征在于，所述黃色熒光體的材質(zhì)為鑭系元素?fù)诫s的鋁酸鹽熒光體，所述綠色熒光體的材質(zhì)為齒代硅酸鹽，所述紅色熒光體的材質(zhì)為氮化物熒光體。
5.如權(quán)利要求I所述的白光LED芯片，其特征在于，所述表面熒光體層的厚度為20 μ m 50 μ m0
6.如權(quán)利要求I所述的白光LED芯片，其特征在于，所述白光LED芯片為倒裝結(jié)構(gòu)，所述發(fā)光元件由第一襯底向上依次包括P型層、發(fā)光層、N型層、緩沖層和第二襯底，所述第二襯底為發(fā)光面，所述發(fā)光元件還包括第一電極和第二電極，所述第一電極位于所述P型層和所述第一襯底之間，所述第二電極位于所述P型層和所述第一襯底之間；所述白光LED芯片還包括導(dǎo)電層，所述第一電極和第二電極通過所述導(dǎo)電層焊接于所述第一襯底。
7.如權(quán)利要求I所述的白光LED芯片，其特征在于，所述白光LED芯片為垂直結(jié)構(gòu)，所述發(fā)光兀件由第一襯底向上依次包括第一電極、P型層、發(fā)光層和N型層和第二電極,所述N型層為發(fā)光面；在所述發(fā)光元件和所述第一襯底之間，所述LED芯片還包括導(dǎo)電層和金屬反射層，所述金屬反射層形成于所述第一襯底和所述第一電極之間，所述導(dǎo)電層形成于第一襯底的金屬反射層所在面的相對面上，所述表面熒光體層在所述第一電極上形成有開□。
8.如權(quán)利要求I所述的白光LED芯片，其特征在于，所述白光LED芯片為平面結(jié)構(gòu)，所述發(fā)光元件由第一襯底向上依次包括N型層、發(fā)光層和P型層，所述P型層為發(fā)光面，所述白光LED芯片還包括第一電極和第二電極，所述第一電極位于所述P型層上，所述第二電極位于所述N型層上；所述表面熒光體層在所述第一電極和第二電極上均形成有開口。
9.如權(quán)利要求I至8中任意一項(xiàng)所述的白光LED芯片，其特征在于，所述發(fā)光元件激發(fā)紫外光或藍(lán)紫光。
10.如權(quán)利要求I至8中任意一項(xiàng)所述的白光LED芯片，其特征在于，所述白光LED芯片還可以包含鈍化層，所述鈍化層位于所述發(fā)光元件和所述表面熒光體層之間。
11.一種白光LED芯片的制造方法，包括 提供第一襯底； 在所述第一襯底上形成發(fā)光元件； 在所述發(fā)光元件上覆蓋表面熒光體層，所述表面熒光體層為固體狀材質(zhì)，所述表面熒光體層采用磁控濺射、離子輔助蒸發(fā)或電子束蒸發(fā)法形成，所述表面熒光體層的厚度為.10 μ m 100 μ m。
12.如權(quán)利要求11所述的白光LED芯片的制造方法，其特征在于，所述表面熒光體層的采用磁控濺射法形成，反應(yīng)在氬氣環(huán)境氛圍中，反應(yīng)功率大于5kW，反應(yīng)靶材與所述第一襯底之間距離為5cm IOcm,環(huán)境壓力為30 60mTorr,沉積時間為150s 250s。
13.如權(quán)利要求11所述的白光LED芯片的制造方法，其特征在于，所述表面熒光體層的材質(zhì)為單結(jié)晶體、多結(jié)晶體或由熒光體粉末燒結(jié)呈的塊狀熒光體。
14.如權(quán)利要求11所述的白光LED芯片，其特征在于，所述表面熒光體層的材質(zhì)為黃色熒光體、黃色熒光體與綠色熒光體、黃色熒光體與紅色熒光體、或黃色熒光體、綠色熒光體與紅色熒光體三者的組合。
15.如權(quán)利要求14所述的白光LED芯片的制造方法，其特征在于，所述黃色熒光體的材質(zhì)為鑭系元素?fù)诫s的招酸鹽熒光體，所述綠色熒光體的材質(zhì)為鹵代娃酸鹽，所述紅色熒光 體的材質(zhì)為氮化物熒光體。
16.如權(quán)利要求11所述的白光LED芯片的制造方法，其特征在于，所述表面熒光體層的厚度為20 μ m 50 μ m。
17.如權(quán)利要求11所述的白光LED芯片，其特征在于，所述白光LED芯片為倒裝結(jié)構(gòu)，所述發(fā)光元件由第一襯底向上依次包括P型層、發(fā)光層、N型層、緩沖層和第二襯底，所述第二襯底為發(fā)光面，所述發(fā)光元件還包括第一電極和第二電極，所述第一電極位于所述P型層和所述第一襯底之間，所述第二電極位于所述P型層和所述第一襯底之間；所述白光LED芯片還包括導(dǎo)電層，所述第一電極和第二電極通過所述導(dǎo)電層焊接于所述第一襯底。
18.如權(quán)利要求11所述的白光LED芯片，其特征在于，所述白光LED芯片為垂直結(jié)構(gòu)，所述發(fā)光兀件由第一襯底向上依次包括第一電極、P型層、發(fā)光層和N型層和第二電極,所述N型層為發(fā)光面；在所述發(fā)光元件和所述第一襯底之間，所述LED芯片還包括導(dǎo)電層和金屬反射層，所述金屬反射層形成于所述第一襯底和所述第一電極之間，所述導(dǎo)電層形成于第一襯底的金屬反射層所在面的相對面上，所述表面熒光體層在所述第一電極上形成有開□。
19.如權(quán)利要求11所述的白光LED芯片的制造方法，其特征在于，所述白光LED芯片為平面結(jié)構(gòu)，所述發(fā)光元件由第一襯底向上依次包括N型層、發(fā)光層和P型層，所述P型層為發(fā)光面，所述白光LED芯片還包括第一電極和第二電極，所述第一電極位于所述P型層上，所述第二電極位于所述N型層上；所述表面熒光體層在所述第一電極和第二電極上均形成有開口。
20.如權(quán)利要求11至19中任意一項(xiàng)所述的白光LED芯片，其特征在于，所述發(fā)光元件激發(fā)紫外光或藍(lán)紫光。
21.如權(quán)利要求11至19中任意一項(xiàng)所述的白光LED芯片的制造方法，其特征在于，所述白光LED芯片還包括鈍化層，所述鈍化層位于所述發(fā)光元件和所述表面熒光體層之間。
全文摘要
本發(fā)明提供一種白光LED芯片及其制造方法，在所述第一襯底上形成發(fā)光元件；在所述發(fā)光元件的上覆蓋表面熒光體層，所述表面熒光體層為固體狀材質(zhì)，所述表面熒光體層采用磁控濺射、離子輔助蒸發(fā)或電子束蒸發(fā)法形成，所述表面熒光體層的厚度為10μm～100μm。綜上所述，本發(fā)明所述白光LED芯片及其制造方法，在發(fā)光元件上形成表面熒光體層，所述表面熒光體層為固體狀材質(zhì)，代替現(xiàn)有技術(shù)中硅膠與熒光粉的混合體，覆蓋于所述發(fā)光元件上，使熒光粉的濃度均勻，顏色均勻性好，進(jìn)而提高同批次產(chǎn)品的色溫的均勻性，形成色溫一致的白光LED芯片。同時表面熒光體層直接設(shè)置發(fā)光元件上，使得在芯片級發(fā)出白光，大大提高了白光的生產(chǎn)效率。
文檔編號H01L33/50GK102769080SQ20121018261
公開日2012年11月7日 申請日期2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月31日
發(fā)明者萬遠(yuǎn)濤, 封飛飛, 張昊翔, 李東昇, 江忠永, 金豫浙, 高耀輝 申請人:杭州士蘭明芯科技有限公司