專利名稱：具有反射結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管芯片技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有反射結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管芯片。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(Light Emitting Diode, LED)是一種半導(dǎo)體材料制成的固態(tài)發(fā)光組件，其使用磷化鎵、砷化鎵等II1-V族化學(xué)元素的組合，通過將化合物半導(dǎo)體施加電壓，使電洞和電子在不同的電極電壓作用下相遇產(chǎn)生復(fù)合，這時電子會跌落到較低的能階，同時以光子的模式釋放，讓電能轉(zhuǎn)換為光能，達(dá)成發(fā)光的效果。然而這種照明的技術(shù)，其被推動發(fā)展的背后是由于煤炭、天然氣、石油等非再生資源逐漸匱乏，因此在開發(fā)新能源的同時，也一并需要開發(fā)節(jié)能產(chǎn)品來減緩消耗剩余石化燃料的速度。然而在石油價格不穩(wěn)定的壓力下，全球都積極地投入節(jié)能產(chǎn)品的開發(fā)。因此，被喻為綠色光源的發(fā)光二極管符合這一節(jié)能趨勢，不但技術(shù)日益成熟進(jìn)步，其應(yīng)用領(lǐng)域也更為廣泛。目前，發(fā)光二極管已普遍應(yīng)用于3C產(chǎn)品指示器與顯示設(shè)備上；然而再隨著發(fā)光二極管生產(chǎn)良率的提高，單位制造成本也跟著大幅降低，促使各領(lǐng)域都考慮采用發(fā)光二極管為照明材料。如上所述，由于目前開發(fā)高亮度的發(fā)光二極管已成為各國廠商的研發(fā)重點(diǎn)，所以如何將發(fā)光二極管的效能做進(jìn)一步的提升，就是在改良上應(yīng)著重的焦點(diǎn)。然而提升發(fā)光二極管效率的手段有很多種，現(xiàn)如今已經(jīng)有許多通過各方面設(shè)計上的改變來改善發(fā)光二極管的發(fā)光性的嘗試。過去，為了提升發(fā)光 二極管的出光效率，曾經(jīng)有采用變更發(fā)光二極管芯片的側(cè)邊面來增加光線的反射效果，在倒梯形的切面結(jié)構(gòu)下讓發(fā)光層所產(chǎn)生的光線在側(cè)邊面發(fā)生反射來增加向上出光的能力。然而這種結(jié)構(gòu)并不能夠讓向下逸散的光線可以反射回理想出光方向。除了這種結(jié)構(gòu)外，過去也有使用在底部設(shè)置鋁制反射層，然而鋁制反射層的反射率相對較低，而普通鋁鏡的反射性能大約在70%左右，且壽命短，抗腐蝕性也差，因此在其會漏失光線的先天缺陷下，加上金屬制反射層會有吸收光能的問題存在，對提升發(fā)光二極管芯片的出光效率并不突出，也限制了發(fā)光二極管芯片的壽命。所以本發(fā)明提供了一種結(jié)合了三層特殊結(jié)構(gòu)，具有良好提升出光效率的具有反射結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管芯片。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是，提供一種具有反射結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管芯片，位于發(fā)光二極管芯片下設(shè)有三層結(jié)構(gòu)設(shè)計，可提高反射發(fā)光二極管逸散光的能力，用來增加出光效率。本發(fā)明的次要目的是，提供一種具有反射結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管芯片，是通過布拉格繞射層結(jié)構(gòu)將光線做首次的反射，透過不同介電材料形成具有布拉格反射鏡的性質(zhì)，然而沒有發(fā)生布拉格繞射的光線就透過透明薄膜層到達(dá)金屬反射層，接著再由具高反射率的金屬材料將光線反射。為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明揭示一種具有反射結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管芯片，其包括:一發(fā)光二極管芯片；一反射層，設(shè)置于所述發(fā)光二極管芯片的下方，所述反射層為若干種介電材料相互堆棧組成；一透明薄膜層，設(shè)置于所述反射層的下方；及一金屬反射層，設(shè)置于所述透明薄膜層的下方；其中，穿透所述反射層的光線經(jīng)過所述透明薄膜層后，將被所述金屬反射層反射，并且所述透明薄膜層是黏接所述反射層與所述金屬反射層。


圖1是本發(fā)明的一較佳實施例的架構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明的一較佳實施例的反射層示意 圖3是本發(fā)明的一較佳實施例的反射層示意圖。
具體實施例方式以下將結(jié)合附圖所示的具體實施方式
對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。但這些實施方式并不限制本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)這些實施方式所做出的結(jié)構(gòu)、方法、或功能上的變換均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。參圖1所示，本發(fā)明包括了一發(fā)光二極管芯片10 反射層20 ;—透明薄膜層30
及一金屬反射層40。其中，該反射層20設(shè)置于該發(fā)光二極管芯片10的下方；該透明薄膜層30設(shè)置于該反射層20的下方；而該金屬反射層40設(shè)置于該透明薄膜層30的下方。除了上述整體結(jié)構(gòu)外，在具體的結(jié)構(gòu)分解下，該發(fā)光二極管芯片10則是由一基板101、一第一半導(dǎo)體層102、一發(fā)光層103及一第二半導(dǎo)體層104由下至上堆棧而成，另外在該第一半導(dǎo)體層102上方具有一第一電極105 ;該第二半導(dǎo)體層104上方具有一第二電極106。本發(fā)明基于上述組件所架構(gòu)而成的具有反射結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管芯片，通過在發(fā)光二極管芯片10下方的三層結(jié)構(gòu)來達(dá)成極佳的反射能力，將自發(fā)光層103所產(chǎn)生的全方向光線中，向下發(fā)散的部分反射回理想出光的上方，使發(fā)光二極管芯片整體的出光效率能提高。在這三層結(jié)構(gòu)當(dāng)中，當(dāng)發(fā)光層103發(fā)出的光穿透過第一半導(dǎo)體層102及基板101后，將首先抵達(dá)反射層20，該反射層20包括若干種相互堆棧的介電材料。參圖2所示，在本實施例中是以兩種介電材料相互堆棧而形成第一介電層201以及第二介電層202，并且，這些第一介電層201以及第二介電層202在相互堆棧下構(gòu)成了若干個布拉格繞射層200，換句話說，這些布拉格繞射層200在此實施例是由兩種不同的介電材料所組成的第一介電層201與第二介電層202上下堆棧而成，因此在反射層20具有若干個布拉格繞射層200結(jié)構(gòu)下，從具體結(jié)構(gòu)上來看將會呈現(xiàn)第一介電層201與第二介電層202上下反復(fù)堆棧的結(jié)構(gòu)。其中，第一介電層201的材質(zhì)為選擇自二氧化硅或二氧化鈦，第二介電層202的材質(zhì)為選擇自二氧化鈦或二氧化硅。二氧化硅的粒徑d約為250nm，在布拉格繞射方程式為λ= 2d X nR X sin Θ，且二氧化硅的折射率nR為1.5以內(nèi)，當(dāng)入射角度Θ為60°時，將可產(chǎn)生紅光繞射； 當(dāng)入射角度Θ為35°時，那么可產(chǎn)生紫光繞射。然而對于二氧化鈦，其粒徑約為50-100nm，在其粒徑d的變化以內(nèi)，搭配入射角度Θ的不同，多數(shù)光線將成功地產(chǎn)生布拉格繞射。在布拉格繞射層中200，其是用波長1/4 λ厚的高、低折射率材料交互堆棧而成，目的是要得到反射光建設(shè)性干涉，因此用折射率差別最大，而且可以穿透光的材料，將得到反射率最高的反射鏡。而由于二氧化鈦和二氧化硅的折射率差異相當(dāng)大，因此在交互堆棧下，所形成的布拉格繞射層200將可達(dá)到良好的反射效果，在數(shù)疊組合下，可達(dá)到80%以上的反射率，同時也不會產(chǎn)生用金屬為反射材料所會具有的吸收問題。本發(fā)明實施例之一的反射層20是由至少三個布拉格繞射層200重疊而成，即三個第一介電層201與三個第二介電層202所交互堆棧而成的六層結(jié)構(gòu)；優(yōu)選地實施例組成架構(gòu)為十五個布拉格繞射層200重疊而成。在這種重疊方式下，反射層20的厚度介于300埃至30000埃之間。另外，參圖3所示，反射層20可進(jìn)一步包括至少一非布拉格繞射層203，分別位于該布拉格繞射層200的下方,與該布拉格繞射層200形成交互堆棧的狀態(tài)。該非布拉格繞射層203可為金屬反射層、混合反射(hybrid reflection)層、全反射(total internalreflection)層或是全方位反射(omn1-directional reflection)層。通過與布拉格繞射層交互堆棧，反射效果可進(jìn)一步提升。在反射層20下，所形成的是透明薄膜層30。透明薄膜層30的制成材質(zhì)包括鋁和氧，其中包含70%以上的氧化鋁，其顏色為透明，可供沒有被布拉格繞射層200反射的光線穿透。這一透明薄膜層30的設(shè)置目的并不是在于反射光線，而是為了連接其上方的反射層20及下方的金屬反射層40來形成穩(wěn)固結(jié)構(gòu)。在這種黏接方式下，使兩者原本在物化特性上難以接合的問題得以克服。金屬反射層40的材質(zhì)包括銀，且為含銀量90%以上的銀反射層，可以將抵達(dá)光線盡可能的向上反射 。由于銀本身具有高反射率，因此可以將光線順利地進(jìn)行反射，并且在向上穿透透明薄膜層30之后，部分光線抵達(dá)反射層20后再次被布拉格繞射層200向下反射，并在不同的介電材料下進(jìn)行反射，最終再經(jīng)金屬反射層40向上反射而出光。這樣來回產(chǎn)生反射，發(fā)光層103原本向下逸失的光線，將可在反射層20、透明薄膜層30及金屬反射層40的搭配下，絕大部分的光線將不會逸失損耗。通過本發(fā)明公開的具有反射結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管芯片，發(fā)光二極管芯片將可集中向上出光，將電能所轉(zhuǎn)換出的光能導(dǎo)向理想的出光方向，從而達(dá)到較好的出光效率，并且避免單獨(dú)使用金屬反射層而造成光能被吸收；因此，在相同輸入能量下，本發(fā)明公開的具有反射結(jié)構(gòu)之發(fā)光二極管芯片，確實具有較佳并且不是一般具有反射層所能增益的出光效果，所以本發(fā)明為一具高經(jīng)濟(jì)價值的設(shè)計。應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實施方式中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。上文所列出的一系列的詳細(xì)說明僅僅是針對本發(fā)明的可行性實施方式的具體說明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實施方式或變更均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有反射結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，包括: 一發(fā)光二極管芯片； 一反射層，設(shè)置于所述發(fā)光二極管芯片的下方，所述反射層包括若干種相互堆棧的介電材料； 一透明薄膜層，設(shè)置于所述反射層的下方；及 一金屬反射層，設(shè)置于所述透明薄膜層的下方； 其中，穿透所述反射層的光線經(jīng)過所述透明薄膜層后，將被所述金屬反射層反射，并且所述透明薄膜層黏接所述反射層與所述金屬反射層。
2.如權(quán)利要求1所述的具有反射結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述反射層包括若干個布拉格繞射層，所述布拉格繞射層分別具有一第一介電層及一第二介電層。
3.如權(quán)利要求2所述的具有反射結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述第一介電層的材質(zhì)為選擇自二氧化硅或二氧化鈦。
4.如權(quán)利 要求2所述的具有反射結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述第二介電層的材質(zhì)為選擇自二氧化鈦或二氧化硅。
5.如權(quán)利要求2所述的具有反射結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述反射層的反射率大于80%，并且所述反射層至少具有三個重疊的所述布拉格繞射層。
6.如權(quán)利要求2所述的具有反射結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述反射層進(jìn)一步包括至少一非布拉格繞射層，分別位于所述布拉格繞射層的下方，與所述布拉格繞射層交互堆棧。
7.如權(quán)利要求1所述的具有反射結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述反射層的厚度介于300埃至30000埃之間。
8.如權(quán)利要求1所述的具有反射結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述透明薄膜層的材質(zhì)包括鋁和氧。
9.如權(quán)利要求1所述的具有反射結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述透明薄膜層包括70%以上的氧化鋁。
10.如權(quán)利要求1所述的具有反射結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述金屬反射層的材質(zhì)包括銀。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有反射結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管芯片，位于發(fā)光二極管芯片的下方具有三層結(jié)構(gòu)的反射設(shè)計，通過若干個布拉格繞射層進(jìn)行第一階段反射，再由一透明薄膜層接合一金屬反射層接續(xù)反射，讓絕大多數(shù)的光線能夠被這三層結(jié)構(gòu)的組合而成功反射，同時避免單獨(dú)使用金屬反射材質(zhì)而發(fā)生吸收問題，從而提升出光效率。
文檔編號H01L33/46GK103247737SQ20121039989
公開日2013年8月14日 申請日期2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月19日
發(fā)明者呂志軒, 林永鑫, 李芳儀, 鄭惟綱, 潘錫明 申請人:璨圓光電股份有限公司