專利名稱：一種led芯片及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種LED芯片，尤其涉及制造方法，屬于LED照明領(lǐng)域。
種帶高反射率側(cè)面反射鏡的LED芯片及其
背景技術(shù)：
近幾年，LED技術(shù)發(fā)展迅猛，氮化物半導(dǎo)體LED芯片發(fā)光效率提高很快，以藍(lán)光LED作為激發(fā)源的白光LED單燈光源效率已達(dá)到100流明/瓦以上，已經(jīng)超過(guò)了普通節(jié)能燈的光效，這為L(zhǎng)ED全面進(jìn)入通用照明市場(chǎng)奠定了基礎(chǔ)。隨著LED應(yīng)用范圍的進(jìn)一步擴(kuò)大，對(duì)LED器件發(fā)光效率的要求也越來(lái)越高。 如圖l所示，常規(guī)LED芯片發(fā)出的光分布在各個(gè)方向上，包括LED芯片11的表面、底面和側(cè)面方向上。LED芯片11的表面一般采用表面糙化工藝或其它手段已獲得低反射率表面；底面一般鍍有高反射率光學(xué)膜10以便將射向底面的光反射至表面和側(cè)面方向；側(cè)面一般由藍(lán)寶石或SiC襯底解離面構(gòu)成，其光學(xué)反射率大約在30% 70%之間，也就是說(shuō)相當(dāng)一部分的光將從側(cè)面逸出。要想在后續(xù)封裝過(guò)程中將分布在側(cè)面方向上的光全部收集到表面方向上是很困難的，勢(shì)必有相當(dāng)一部分的光會(huì)損失掉，所以造成在芯片表面方向上的光輸出相對(duì)減小，為此，實(shí)際應(yīng)用中要求從LED芯片ll收集更多的光輸出到表面方向，以便提高藍(lán)光LED芯片11整體的光輸出功率。 如圖2所示，在將LED芯片11封裝為白光LED單燈時(shí)，由于LED芯片11側(cè)面涂敷的熒光粉12較多，因而其側(cè)面發(fā)出的藍(lán)光會(huì)激發(fā)出更多的黃光，從而使得所封裝的白光LED單燈出射光斑中心色溫偏冷而邊緣色溫偏暖，顏色偏黃，白光LED單燈色溫不均勻、色溫差在1000K左右。 提高LED芯片表面出光率是提高LED器件性能的重要手段。目前，主要有兩種方法，其一是提高LED芯片的量子阱發(fā)光效率，制造出光效更高的LED芯片，這樣在相同的驅(qū)動(dòng)電流條件下，可以得到更大的光功率輸出；另外一種方法是提高芯片發(fā)出光的利用率，盡可能減少芯片的出光損失。 如圖3所示，已有的藍(lán)光LED芯片包括A1^3材質(zhì)的藍(lán)寶石襯底1、GaN半導(dǎo)體緩沖層2、n半導(dǎo)體層3、光發(fā)射層4、p半導(dǎo)體層5、光透明層6、絕緣介質(zhì)膜7、n電極8和p電極9，藍(lán)寶石襯底1的厚度為20-450微米，其底面鍍有反射鏡10，外延p半導(dǎo)體層5、光發(fā)射層4和n半導(dǎo)體層3的總共厚度為5-10微米。藍(lán)光LED芯片11通電后，除了大部分光子從正面發(fā)出外，還有大約在20%左右的光子從芯片的側(cè)面逸出。從側(cè)面發(fā)出的光，尤其是從藍(lán)寶石襯底側(cè)面發(fā)出的光，大部分無(wú)法直接被有效利用，從而導(dǎo)致芯片出射光的有效利用率降低。為了提高光的利用率，通常在LED芯片11在襯底1的底面鍍有反射鏡10用來(lái)反射LED芯片11內(nèi)部發(fā)光區(qū)向底面發(fā)出的光，從而使得這部分原本被損失掉的光也得到利用，進(jìn)而提高光的利用率，由于底面的反射鏡10只能將底部的光線加以反射，因此，其對(duì)LED芯片11向各個(gè)方向出射的光的利用率還不是很高。 如圖4所示，目前，對(duì)于從LED芯片ll側(cè)面發(fā)出的光，主要是在LED封裝工序中通過(guò)增加支架或管座的外圍結(jié)構(gòu)的手段來(lái)加以利用。例如將LED芯片ll放在基座中或基板的凹槽中，LED芯片11上涂敷熒光粉12后安裝透鏡14，用金絲13連接電極，依靠外圍結(jié)構(gòu)的反射來(lái)加以收集利用，從而增加芯片出射光的利用率，但是這種附加結(jié)構(gòu)的方式會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不緊湊、工藝復(fù)雜化以及成本提高。即便如此，LED芯片ll側(cè)面方向光的利用率僅在50X左右，仍然偏低，不能達(dá)到對(duì)LED芯片11側(cè)向出射光全面有效利用的目的，同時(shí)也提高了生產(chǎn)成本。 因而，如何提高LED芯片側(cè)面發(fā)出光的有效利用率，改善白光LED色溫差偏大，是目前必須解決的問(wèn)題。 在LED芯片的生產(chǎn)過(guò)程中，通常將已經(jīng)完成襯底、GaN緩沖層、n型半導(dǎo)體層、光發(fā)射層、P型半導(dǎo)體層、ITO光透明層、絕緣介質(zhì)膜、n電極和p電極結(jié)構(gòu)的LED芯片稱為L(zhǎng)ED芯片原片。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問(wèn)題是針對(duì)上述缺陷，提供一種LED芯片及其制造方法。LED芯片表面出光率高，光強(qiáng)分布更加集中，基于本發(fā)明LED芯片制作的白光LED單燈的封裝工藝變得簡(jiǎn)單，出射光光色均勻。 為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種LED芯片，包括襯底，其特征在于所述襯底的底面和側(cè)面分別設(shè)有反射鏡。
作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)
所述反射鏡的反射率^ 90%。所述反射鏡為金屬反射鏡，金屬反射鏡的厚度為100nm-10000nm。
所述金屬反射鏡包含金、銀、鋁、鎳及鉻中的至少一種金屬。
所述反射鏡為分布式布拉格反射鏡。 所述分布式布拉格反射鏡包括一層以上雙介質(zhì)膜，每層雙介質(zhì)膜由硅氧化物介質(zhì)膜、硅氮化物介質(zhì)膜、鈦氧化物介質(zhì)膜、鎂氟化物介質(zhì)膜及鋅氧化物介質(zhì)膜中的任意兩種介質(zhì)膜構(gòu)成。所述LED芯片的發(fā)光波長(zhǎng)在450nm-465nm之間。 所述LED芯片的制造方法包括以下步驟 a、制作LED芯片原片，將LED芯片原片粘貼在藍(lán)膜上； b、將上述LED芯片原片用激光劃片，解離成若干個(gè)獨(dú)立的LED芯片； c、然后通過(guò)擴(kuò)膜將相鄰的獨(dú)立LED芯片拉開，使相鄰的獨(dú)立LED芯片之間具有間
隙； d、將藍(lán)膜及獨(dú)立LED芯片翻轉(zhuǎn)后安置在鍍膜夾具上，去掉藍(lán)膜，使每個(gè)獨(dú)立LED芯片襯底的底面和側(cè)面裸露； e、在獨(dú)立LED芯片襯底的側(cè)面和底面蒸鍍反射鏡； f、最后，將獨(dú)立LED芯片從鍍膜夾具上取下，得到本發(fā)明所述的LED芯片。 步驟e中，所述反射鏡為金屬反射鏡，采用電子束蒸發(fā)或磁控濺射工藝蒸鍍一層
金屬膜。 步驟e中，所述反射鏡為分布式布拉格反射鏡，采用磁控濺射工藝蒸鍍一層以上
4雙介質(zhì)膜。 本發(fā)明采取以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn) (1)通過(guò)在藍(lán)寶石襯底的側(cè)面和底面上設(shè)置反射率高于90%的反射膜作為反射 鏡，限制了光線從藍(lán)寶石襯底的側(cè)面和底面逸出，向藍(lán)寶石襯底的側(cè)面和底面發(fā)射的藍(lán)光 在芯片內(nèi)部經(jīng)反射、增強(qiáng)后從芯片表面發(fā)出，從而充分收集利用了 LED芯片的側(cè)面方向的 出射光，這樣就提高了 LED芯片的整體出光率，并且光強(qiáng)分布更加集中于LED芯片表面。本 發(fā)明藍(lán)光LED芯片表面出光率比傳統(tǒng)藍(lán)光LED芯片的表面出光率高20%以上，本發(fā)明藍(lán)光 LED芯片整體出光率比傳統(tǒng)藍(lán)光LED芯片的整體出光率高10%左右。 (2)由于光線只從表面發(fā)出，因而在應(yīng)用其制作白光LED單燈時(shí)，封裝支架或管座 不需要凹形的收光槽結(jié)構(gòu)，而只需要平坦的結(jié)構(gòu)；只需要涂在LED芯片表面涂敷熒光膠，而 不需要在側(cè)面涂覆熒光膠。因此，基于該藍(lán)光LED芯片制作的白光LED單燈的封裝工藝變 得簡(jiǎn)單，降低了生產(chǎn)成本。而且基于該藍(lán)光LED芯片制作的白光LED單燈表面色溫均勻， 不存在中心色溫偏冷而邊緣色溫偏暖的現(xiàn)象，色溫差可以控制在500K以內(nèi)，這是傳統(tǒng)藍(lán)光 LED芯片所難以實(shí)現(xiàn)的。 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
附圖1是傳統(tǒng)LED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖2是傳統(tǒng)LED芯片的發(fā)光示意圖；
附圖3是傳統(tǒng)藍(lán)寶石襯底LED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖4是基于傳統(tǒng)藍(lán)光LED芯片制作的白光LED單燈封裝結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖5是本發(fā)明實(shí)施例中LED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖6是本發(fā)明實(shí)施例中LED芯片的發(fā)光示意圖； 附圖7是本發(fā)明實(shí)施例中截面為矩形的LED芯片內(nèi)光反射示意圖； 附圖8是本發(fā)明實(shí)施例中截面為倒梯形的LED芯片內(nèi)光反射示意圖； 附圖9是本發(fā)明實(shí)施例中截面為梯形的LED芯片內(nèi)光反射示意圖； 附圖10是本發(fā)明實(shí)施例中截面為不規(guī)則形狀的LED芯片內(nèi)光反射示意圖； 附圖11是本發(fā)明實(shí)施例中未解離前LED芯片原片的示意圖； 附圖12是本發(fā)明實(shí)施例中LED芯片解離拉開后的示意圖； 附圖13是本發(fā)明實(shí)施例中將LED芯片翻轉(zhuǎn)后安裝到鍍膜夾具的狀態(tài)； 附圖14是本發(fā)明實(shí)施例中制備反射鏡以后的狀態(tài)； 附圖15是本發(fā)明實(shí)施例中成品LED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中， l-襯底，2-緩沖層，3-n型半導(dǎo)體層，4-光發(fā)射層，5-p型半導(dǎo)體層，6-光透明層， 7_絕緣介質(zhì)膜，8-n電極，9-p電極，10-反射鏡，11-芯片，12-熒光粉，13-金絲，14-透鏡，
15-藍(lán)膜。
具體實(shí)施例 實(shí)施例1，以在矩形藍(lán)光LED芯片的襯底1鍍銀反射鏡為例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，附圖5為L(zhǎng)ED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。LED芯片11包括150 P m厚的藍(lán)寶石襯底l，在襯底1上面外延 形成的厚度為5. 1 m的GaN半導(dǎo)體層，GaN半導(dǎo)體層包括厚度為0. 1 y m的GaN緩沖層2、 厚度為1 P m的未摻雜U-GaN半導(dǎo)體層和厚度為4 y m的n型半導(dǎo)體層3，然后在n型半導(dǎo)體 層3上外延生長(zhǎng)厚度為lOOnm的InGaN/GaN量子阱光發(fā)射層4，在光發(fā)射層4上外延生長(zhǎng) 厚度為0. 8 m的p型半導(dǎo)體層5，在p型半導(dǎo)體層5上生長(zhǎng)ITO光透明層6，在ITO光透明 層6上沉積厚度為200nm的二氧化硅絕緣介質(zhì)膜7， p電極9形成在光透明層6上，n電極 8形成在n型半導(dǎo)體層3上，LED芯片11的發(fā)光波長(zhǎng)在450nm-465nm之間。
LED芯片11的四個(gè)側(cè)面是在藍(lán)寶石襯底上通過(guò)解離技術(shù)制作的，側(cè)面非常平整光 滑。 在LED芯片11底面和四個(gè)側(cè)面的反射鏡10是厚度為lOOnm的金屬反射鏡，該金 屬反射鏡為鍍銀反射鏡，該鍍銀反射鏡與散熱機(jī)構(gòu)連接，以便將LED芯片11工作時(shí)產(chǎn)生的 熱量通過(guò)導(dǎo)熱機(jī)構(gòu)導(dǎo)向外面。 如圖6所示，LED芯片11的光線只從表面發(fā)出，如圖7、圖8、圖9和附圖10所示，
在藍(lán)光LED襯底1的側(cè)面和底面上設(shè)置反射鏡10后，限制了光線從藍(lán)寶石襯底1的側(cè)面和 底面逸出，向藍(lán)寶石襯底1的側(cè)面和底面發(fā)射的藍(lán)光在芯片內(nèi)部經(jīng)反射、增強(qiáng)后從LED芯片 11的表面發(fā)出。 以上藍(lán)光LED芯片按照以下步驟生產(chǎn) a、將已經(jīng)完成LED芯片11的襯底1、緩沖層2、n型半導(dǎo)體層3、光發(fā)射層4、p型半 導(dǎo)體層5、光透明層6、絕緣介質(zhì)膜7、 n電極8及p電極9制作的2英寸LED芯片原片粘貼 在藍(lán)膜15上，如圖ll所示； b、將上述LED芯片原片用激光劃片，解離成若干個(gè)獨(dú)立的LED芯片11 ; c、然后通過(guò)擴(kuò)膜將相鄰的獨(dú)立LED芯片11拉開，使相鄰的獨(dú)立LED芯片11之間
具有間隙，如圖12所示； d、將藍(lán)膜15及粘貼在藍(lán)膜15上的獨(dú)立LED芯片11翻轉(zhuǎn)后安置在帶有平坦圓片 的鍍膜夾具上，去掉藍(lán)膜15，使每個(gè)獨(dú)立LED芯片11的襯底1的底面和側(cè)面裸露，如圖13 所示。圓片充當(dāng)鍍膜的夾具，耐溫200攝氏度以上； e、然后用電子束蒸發(fā)工藝一次性將銀蒸鍍?cè)讵?dú)立LED芯片11襯底1的側(cè)面和 底面上，形成一層厚度為100nm的均勻金屬膜作為金屬反射鏡，如圖14所示，其反射率為
95% ; f、最后，將獨(dú)立LED芯片ll從鍍膜夾具上取下，得到本發(fā)明所述的LED芯片，如圖 15所示。經(jīng)球形積分儀測(cè)定，本發(fā)明實(shí)施例的LED芯片表面出光率比傳統(tǒng)藍(lán)光LED芯片表 面出光率高20%。 實(shí)施例2，以在矩形藍(lán)光LED芯片的襯底1鍍金反射鏡為例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，附圖5 為L(zhǎng)ED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。LED芯片11包括150 y m厚的藍(lán)寶石襯底l，在襯底1上形成的 厚度為4. 1 m的GaN半導(dǎo)體層，GaN半導(dǎo)體層包括厚度為0. 3 y m的GaN緩沖層2、厚度為 1 P m的未摻雜U-GaN半導(dǎo)體層和厚度為4 y m的n型半導(dǎo)體層3，然后在n型半導(dǎo)體層3上 生長(zhǎng)厚度為lOOnm的InGaN/GaN量子阱光發(fā)射層4，在光發(fā)射層4上生長(zhǎng)厚度為0. 8 y m的 p型半導(dǎo)體層5， ito光透明層6生長(zhǎng)在p型半導(dǎo)體層5上，厚度為200nm的二氧化硅絕緣 介質(zhì)膜7沉積在ITO光透明層6， p電極9形成在光透明層6上，n電極8形成在n型半導(dǎo)體層3上，LED芯片11的發(fā)光波長(zhǎng)在450nm-465nm之間，在LED芯片11襯底底面和四個(gè)側(cè) 面的反射鏡10是厚度為800nm的金屬反射鏡，該金屬反射鏡為鍍金反射鏡。
如圖6所示，LED芯片11的光線只從表面發(fā)出，如圖7、圖8、圖9和附圖10所示， 在藍(lán)光LED襯底1的側(cè)面和底面上設(shè)置反射鏡10后，限制了光線從藍(lán)寶石襯底1的側(cè)面和 底面逸出，向藍(lán)寶石襯底1的側(cè)面和底面發(fā)射的藍(lán)光在芯片內(nèi)部經(jīng)反射、增強(qiáng)后從LED芯片 11的表面發(fā)出。 按照以下步驟生產(chǎn)藍(lán)光LED芯片 a、將已經(jīng)完成LED芯片11的襯底1、緩沖層2、n型半導(dǎo)體層3、光發(fā)射層4、p型半 導(dǎo)體層5、光透明層6、絕緣介質(zhì)膜7、 n電極8及p電極9制作的2英寸LED芯片原片粘貼 在藍(lán)膜15上，如圖ll所示； b、將上述LED芯片原片用激光劃片，解離成若干個(gè)獨(dú)立的LED芯片11 ; c、然后通過(guò)擴(kuò)膜將相鄰的獨(dú)立LED芯片11拉開，使相鄰的獨(dú)立LED芯片11之間
具有間隙，如圖12所示； d、將藍(lán)膜15及粘貼在藍(lán)膜15上的獨(dú)立LED芯片11翻轉(zhuǎn)后安置在帶有平坦圓片 的鍍膜夾具上，去掉藍(lán)膜15，使每個(gè)獨(dú)立LED芯片11的襯底1的底面和側(cè)面裸露，如圖13 所示。圓片充當(dāng)鍍膜的夾具，耐溫200攝氏度以上； e、然后用磁控濺射工藝一次性將金蒸鍍?cè)讵?dú)立LED芯片11的襯底1的側(cè)面和 底面上，形成一層厚度為800nm的均勻金屬膜作為金屬反射鏡，如圖14所示，其反射率為
95% ; f、最后，將獨(dú)立LED芯片ll從鍍膜夾具上取下，得到本發(fā)明所述的LED芯片，如圖 15所示。經(jīng)球形積分儀測(cè)定，本發(fā)明實(shí)施例LED芯片的整體出光率為比傳統(tǒng)藍(lán)光LED芯片 整體出光率高10%。 實(shí)施例3，以在矩形藍(lán)光LED芯片的襯底1鍍含有金、銀兩種金屬的反射鏡為例進(jìn) 行詳細(xì)說(shuō)明，附圖5為L(zhǎng)ED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。LED芯片11包括150 P m厚的藍(lán)寶石襯底1， 在襯底1上形成的厚度為4. 1 ii m的GaN半導(dǎo)體層，GaN半導(dǎo)體層包括厚度為0. 3 y m的GaN 緩沖層2、厚度為1 m的未摻雜U-GaN半導(dǎo)體層和厚度為4 y m的n型半導(dǎo)體層3，然后在 n型半導(dǎo)體層3上生長(zhǎng)厚度為lOOnm的InGaN/GaN量子阱光發(fā)射層4，在光發(fā)射層4上生長(zhǎng) 厚度為0. 8 m的p型半導(dǎo)體層5， ITO光透明層6生長(zhǎng)在p型半導(dǎo)體層5上，厚度為200nm 的二氧化硅絕緣介質(zhì)膜7沉積在ITO光透明層6， p電極9形成在光透明層6上，n電極8 形成在n型半導(dǎo)體層3上，LED芯片11的發(fā)光波長(zhǎng)在450nm-465nm之間，在LED芯片11襯 底底面和四個(gè)側(cè)面的反射鏡10是厚度為lOOOOnm的金屬反射鏡，該金屬反射鏡為含有金、 銀兩種金屬的反射鏡。 如圖6所示，LED芯片11的光線只從表面發(fā)出，如圖7、圖8、圖9和附圖10所示， 在藍(lán)光LED襯底1的側(cè)面和底面上設(shè)置反射鏡10后，限制了光線從藍(lán)寶石襯底1的側(cè)面和 底面逸出，向藍(lán)寶石襯底1的側(cè)面和底面發(fā)射的藍(lán)光在芯片內(nèi)部經(jīng)反射、增強(qiáng)后從LED芯片 11的表面發(fā)出。 按照以下步驟生產(chǎn)藍(lán)光LED芯片 a、將已經(jīng)完成LED芯片11的襯底1、緩沖層2、n型半導(dǎo)體層3、光發(fā)射層4、p型半 導(dǎo)體層5、光透明層6、絕緣介質(zhì)膜7、 n電極8及p電極9制作的2英寸LED芯片原片粘貼在藍(lán)膜15上，如圖ll所示； b、將上述LED芯片原片用激光劃片，解離成若干個(gè)獨(dú)立的LED芯片11 ; c、然后通過(guò)擴(kuò)膜將相鄰的獨(dú)立LED芯片11拉開，使相鄰的獨(dú)立LED芯片11之間
具有間隙，如圖12所示； d、將藍(lán)膜15及粘貼在藍(lán)膜15上的獨(dú)立LED芯片11翻轉(zhuǎn)后安置在帶有平坦圓片 的鍍膜夾具上，去掉藍(lán)膜15，使每個(gè)獨(dú)立LED芯片11的襯底1的底面和側(cè)面裸露，如圖13 所示。圓片充當(dāng)鍍膜的夾具，耐溫200攝氏度以上； e、然后用磁控濺射工藝一次性將金、銀蒸鍍?cè)讵?dú)立LED芯片11的襯底1的側(cè)面和 底面上，形成一層厚度為10000nm的均勻金屬膜作為金屬反射鏡，如圖14所示，其反射率為
95% ; f、最后，將獨(dú)立LED芯片ll從鍍膜夾具上取下，得到本發(fā)明所述的LED芯片，如圖 15所示。經(jīng)球形積分儀測(cè)定，本發(fā)明實(shí)施例LED芯片的整體出光率為比傳統(tǒng)藍(lán)光LED芯片 整體出光率高10%。 實(shí)施例4，以在矩形藍(lán)光LED芯片的襯底1鍍鋁反射鏡為例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，附圖5 為L(zhǎng)ED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。LED芯片11包括150 P m厚的藍(lán)寶石襯底l，在襯底1上面外延 形成的厚度為5. 1 m的GaN半導(dǎo)體層，GaN半導(dǎo)體層包括厚度為0. 1 y m的GaN緩沖層2、 厚度為1 P m的未摻雜U-GaN半導(dǎo)體層和厚度為4 y m的n型半導(dǎo)體層3，然后在n型半導(dǎo)體 層3上外延生長(zhǎng)厚度為lOOnm的InGaN/GaN量子阱光發(fā)射層4，在光發(fā)射層4上外延生長(zhǎng) 厚度為0. 8 m的p型半導(dǎo)體層5，在p型半導(dǎo)體層5上生長(zhǎng)ITO光透明層6，在ITO光透明 層6上沉積厚度為200nm的二氧化硅絕緣介質(zhì)膜7， p電極9形成在光透明層6上，n電極 8形成在n型半導(dǎo)體層3上，LED芯片11的發(fā)光波長(zhǎng)在450nm-465nm之間。
LED芯片11的四個(gè)側(cè)面是在藍(lán)寶石襯底上通過(guò)解離技術(shù)制作的，側(cè)面非常平整光 滑。 在LED芯片11底面和四個(gè)側(cè)面的反射鏡10是厚度為2000nm的金屬反射鏡，該金 屬反射鏡為鍍鋁反射鏡，該鍍鋁反射鏡與散熱機(jī)構(gòu)連接，以便將LED芯片11工作時(shí)產(chǎn)生的 熱量通過(guò)導(dǎo)熱機(jī)構(gòu)導(dǎo)向外面。 如圖6所示，LED芯片11的光線只從表面發(fā)出，如圖7、圖8、圖9和附圖10所示， 在藍(lán)光LED襯底1的側(cè)面和底面上設(shè)置反射鏡10后，限制了光線從藍(lán)寶石襯底1的側(cè)面和 底面逸出，向藍(lán)寶石襯底1的側(cè)面和底面發(fā)射的藍(lán)光在芯片內(nèi)部經(jīng)反射、增強(qiáng)后從LED芯片 11的表面發(fā)出。 以上藍(lán)光LED芯片按照以下步驟生產(chǎn) a、將已經(jīng)完成LED芯片11的襯底1、緩沖層2、n型半導(dǎo)體層3、光發(fā)射層4、p型半 導(dǎo)體層5、光透明層6、絕緣介質(zhì)膜7、 n電極8及p電極9制作的2英寸LED芯片原片粘貼 在藍(lán)膜15上，如圖ll所示； b、將上述LED芯片原片用激光劃片，解離成若干個(gè)獨(dú)立的LED芯片11 ; c、然后通過(guò)擴(kuò)膜將相鄰的獨(dú)立LED芯片11拉開，使相鄰的獨(dú)立LED芯片11之間
具有間隙，如圖12所示； d、將藍(lán)膜15及粘貼在藍(lán)膜15上的獨(dú)立LED芯片11翻轉(zhuǎn)后安置在帶有平坦圓片 的鍍膜夾具上，去掉藍(lán)膜15，使每個(gè)獨(dú)立LED芯片11的襯底1的底面和側(cè)面裸露，如圖13
8所示。圓片充當(dāng)鍍膜的夾具，耐溫200攝氏度以上； e、然后用電子束蒸發(fā)工藝一次性將鋁蒸鍍?cè)讵?dú)立LED芯片11襯底1的側(cè)面和底 面上，形成一層厚度為2000nm的均勻金屬膜作為金屬反射鏡，如圖14所示，其反射率為
95% ; f、最后，將獨(dú)立LED芯片ll從鍍膜夾具上取下，得到本發(fā)明所述的LED芯片，如圖 15所示。經(jīng)球形積分儀測(cè)定，本發(fā)明實(shí)施例的LED芯片表面出光率比傳統(tǒng)藍(lán)光LED芯片表 面出光率高20%。 實(shí)施例5，以在矩形藍(lán)光LED芯片的襯底1鍍鎳反射鏡為例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，附圖5 為L(zhǎng)ED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。LED芯片11包括150 P m厚的藍(lán)寶石襯底l，在襯底1上面外延 形成的厚度為5. 1 m的GaN半導(dǎo)體層，GaN半導(dǎo)體層包括厚度為0. 1 y m的GaN緩沖層2、 厚度為1 P m的未摻雜U-GaN半導(dǎo)體層和厚度為4 y m的n型半導(dǎo)體層3，然后在n型半導(dǎo)體 層3上外延生長(zhǎng)厚度為lOOnm的InGaN/GaN量子阱光發(fā)射層4，在光發(fā)射層4上外延生長(zhǎng) 厚度為0. 8 m的p型半導(dǎo)體層5，在p型半導(dǎo)體層5上生長(zhǎng)ITO光透明層6，在ITO光透明 層6上沉積厚度為200nm的二氧化硅絕緣介質(zhì)膜7， p電極9形成在光透明層6上，n電極 8形成在n型半導(dǎo)體層3上，LED芯片11的發(fā)光波長(zhǎng)在450nm-465nm之間。
LED芯片11的四個(gè)側(cè)面是在藍(lán)寶石襯底上通過(guò)解離技術(shù)制作的，側(cè)面非常平整光 滑。 在LED芯片11底面和四個(gè)側(cè)面的反射鏡10是厚度為4000nm的金屬反射鏡，該金 屬反射鏡為鍍鎳反射鏡，該鍍鎳反射鏡與散熱機(jī)構(gòu)連接，以便將LED芯片11工作時(shí)產(chǎn)生的 熱量通過(guò)導(dǎo)熱機(jī)構(gòu)導(dǎo)向外面。 如圖6所示，LED芯片11的光線只從表面發(fā)出，如圖7、圖8、圖9和附圖10所示，
在藍(lán)光LED襯底1的側(cè)面和底面上設(shè)置反射鏡10后，限制了光線從藍(lán)寶石襯底1的側(cè)面和 底面逸出，向藍(lán)寶石襯底1的側(cè)面和底面發(fā)射的藍(lán)光在芯片內(nèi)部經(jīng)反射、增強(qiáng)后從LED芯片 11的表面發(fā)出。 以上藍(lán)光LED芯片按照以下步驟生產(chǎn) a、將已經(jīng)完成LED芯片11的襯底1、緩沖層2、n型半導(dǎo)體層3、光發(fā)射層4、p型半 導(dǎo)體層5、光透明層6、絕緣介質(zhì)膜7、 n電極8及p電極9制作的2英寸LED芯片原片粘貼 在藍(lán)膜15上，如圖ll所示； b、將上述LED芯片原片用激光劃片，解離成若干個(gè)獨(dú)立的LED芯片11 ; c、然后通過(guò)擴(kuò)膜將相鄰的獨(dú)立LED芯片11拉開，使相鄰的獨(dú)立LED芯片11之間
具有間隙，如圖12所示； d、將藍(lán)膜15及粘貼在藍(lán)膜15上的獨(dú)立LED芯片11翻轉(zhuǎn)后安置在帶有平坦圓片 的鍍膜夾具上，去掉藍(lán)膜15，使每個(gè)獨(dú)立LED芯片11的襯底1的底面和側(cè)面裸露，如圖13 所示。圓片充當(dāng)鍍膜的夾具，耐溫200攝氏度以上； e、然后用電子束蒸發(fā)工藝一次性將鎳蒸鍍?cè)讵?dú)立LED芯片11襯底1的側(cè)面和底 面上，形成一層厚度為4000nm的均勻金屬膜作為金屬反射鏡，如圖14所示，其反射率為
95% ; f、最后，將獨(dú)立LED芯片ll從鍍膜夾具上取下，得到本發(fā)明所述的LED芯片，如圖 15所示。經(jīng)球形積分儀測(cè)定，本發(fā)明實(shí)施例的LED芯片表面出光率比傳統(tǒng)藍(lán)光LED芯片表面出光率高20%。 實(shí)施例6，以在矩形藍(lán)光LED芯片的襯底1鍍含有鍍鉻反射鏡為例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明， 附圖5為L(zhǎng)ED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。LED芯片11包括150 y m厚的藍(lán)寶石襯底l，在襯底1上 形成的厚度為4. 1 m的GaN半導(dǎo)體層，GaN半導(dǎo)體層包括厚度為0. 3 y m的GaN緩沖層2、 厚度為1 P m的未摻雜U-GaN半導(dǎo)體層和厚度為4 y m的n型半導(dǎo)體層3，然后在n型半導(dǎo) 體層3上生長(zhǎng)厚度為lOOnm的InGaN/GaN量子阱光發(fā)射層4，在光發(fā)射層4上生長(zhǎng)厚度為 0. 8 m的p型半導(dǎo)體層5， ITO光透明層6生長(zhǎng)在p型半導(dǎo)體層5上，厚度為200nm的二氧 化硅絕緣介質(zhì)膜7沉積在ITO光透明層6， p電極9形成在光透明層6上，n電極8形成在 n型半導(dǎo)體層3上，LED芯片11的發(fā)光波長(zhǎng)在450nm-465nm之間，在LED芯片11襯底底面 和四個(gè)側(cè)面的反射鏡10是厚度為7000nm的金屬反射鏡，該金屬反射鏡為鍍鉻反射鏡。
如圖6所示，LED芯片11的光線只從表面發(fā)出，如圖7、圖8、圖9和附圖10所示， 在藍(lán)光LED襯底1的側(cè)面和底面上設(shè)置反射鏡10后，限制了光線從藍(lán)寶石襯底1的側(cè)面和 底面逸出，向藍(lán)寶石襯底1的側(cè)面和底面發(fā)射的藍(lán)光在芯片內(nèi)部經(jīng)反射、增強(qiáng)后從LED芯片 11的表面發(fā)出。 按照以下步驟生產(chǎn)藍(lán)光LED芯片 a、將已經(jīng)完成LED芯片11的襯底1、緩沖層2、n型半導(dǎo)體層3、光發(fā)射層4、p型半 導(dǎo)體層5、光透明層6、絕緣介質(zhì)膜7、 n電極8及p電極9制作的2英寸LED芯片原片粘貼 在藍(lán)膜15上，如圖ll所示； b、將上述LED芯片原片用激光劃片，解離成若干個(gè)獨(dú)立的LED芯片11 ; c、然后通過(guò)擴(kuò)膜將相鄰的獨(dú)立LED芯片11拉開，使相鄰的獨(dú)立LED芯片11之間
具有間隙，如圖12所示； d、將藍(lán)膜15及粘貼在藍(lán)膜15上的獨(dú)立LED芯片11翻轉(zhuǎn)后安置在帶有平坦圓片 的鍍膜夾具上，去掉藍(lán)膜15，使每個(gè)獨(dú)立LED芯片11的襯底1的底面和側(cè)面裸露，如圖13 所示。圓片充當(dāng)鍍膜的夾具，耐溫200攝氏度以上； e、然后用磁控濺射工藝一次性將鉻蒸鍍?cè)讵?dú)立LED芯片11的襯底1的側(cè)面和底 面上，形成一層厚度為7000nm的均勻金屬膜作為金屬反射鏡，如圖14所示，其反射率為
95% ; f 、最后，將獨(dú)立LED芯片11從鍍膜夾具上取下，得到本發(fā)明所述的LED芯片，如圖 15所示。經(jīng)球形積分儀測(cè)定，本發(fā)明實(shí)施例LED芯片的整體出光率為比傳統(tǒng)藍(lán)光LED芯片 整體出光率高10%。 以上實(shí)施例中，金屬反射鏡還可以是金銀組合之外任意兩種或多種金屬組合的金 屬反射鏡。 實(shí)施例7，以在矩形藍(lán)光LED芯片的襯底1蒸鍍分布式布拉格反射鏡為例進(jìn)行詳 細(xì)說(shuō)明，附圖5為本發(fā)明LED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。LED芯片11包括150iim厚的藍(lán)寶石襯 底1，在襯底1上形成的厚度為5. 1 m的GaN半導(dǎo)體層，GaN半導(dǎo)體層包括厚度為0. 1 y m 的GaN緩沖層2、厚度為1 m的未摻雜U-GaN半導(dǎo)體層和厚度為4 y m的n型半導(dǎo)體層3， 然后在n型半導(dǎo)體層3上生長(zhǎng)厚度為lOOnm的InGaN/GaN量子阱光發(fā)射層4，在光發(fā)射層4 上生長(zhǎng)厚度為0. 8 m的p型半導(dǎo)體層5， ITO光透明層6生長(zhǎng)在p型半導(dǎo)體層5上，厚度為 2Q0nm的二氧化硅絕緣介質(zhì)膜7沉積在ITO光透明層6上，p電極9形成在光透明層6上，
10n電極8形成在n型半導(dǎo)體層3上，LED芯片11的發(fā)光波長(zhǎng)在450nm-465nm之間，在LED芯片11底面和四個(gè)側(cè)面的反射鏡10是分布式布拉格反射鏡，該分布式布拉格反射鏡包括三層雙介質(zhì)膜，該雙介質(zhì)膜由折射率不同的二氧化硅介質(zhì)膜和二氧化鈦介質(zhì)膜構(gòu)成。
如圖6所示，LED芯片11的光線只從表面發(fā)出，如圖7、圖8、圖9和附圖10所示，在藍(lán)光LED襯底1的側(cè)面和底面上設(shè)置反射鏡10后，限制了光線從藍(lán)寶石襯底1的側(cè)面和底面逸出，向藍(lán)寶石襯底1的側(cè)面和底面發(fā)射的藍(lán)光在芯片內(nèi)部經(jīng)反射、增強(qiáng)后從LED芯片11的表面發(fā)出。 按照以下步驟生產(chǎn)藍(lán)光LED芯片 a、將已經(jīng)完成LED芯片11的襯底1、緩沖層2、n型半導(dǎo)體層3、光發(fā)射層4、p型半導(dǎo)體層5、光透明層6、絕緣介質(zhì)膜7、 n電極8及p電極9制作的2英寸LED芯片原片粘貼在藍(lán)膜15上，如圖ll所示； b、將上述LED芯片原片用激光劃片，解離成若干個(gè)獨(dú)立的LED芯片11 ; c、然后通過(guò)擴(kuò)膜將相鄰的獨(dú)立LED芯片11拉開，使相鄰的獨(dú)立LED芯片11之間
具有間隙，如圖12所示； d、將藍(lán)膜15及粘貼在藍(lán)膜15上的獨(dú)立LED芯片11翻轉(zhuǎn)后安置在帶有平坦圓片的鍍膜夾具上，去掉藍(lán)膜15，使每個(gè)獨(dú)立LED芯片11襯底1的底面和側(cè)面裸露，如圖13所示。圓片充當(dāng)鍍膜的夾具，耐溫200攝氏度以上； e、然后采用磁控濺射工藝在獨(dú)立LED芯片11襯底1的側(cè)面和底面蒸鍍?nèi)龑与p介質(zhì)膜，如圖14所示，其反射率為99% ; f 、最后，將獨(dú)立LED芯片11從鍍膜夾具上取下，得到本發(fā)明所述的LED芯片，如圖15所示。 經(jīng)球形積分儀測(cè)定，本發(fā)明實(shí)施例LED芯片的的表面出光率比傳統(tǒng)藍(lán)光LED芯片表面出光率高25%。 實(shí)施例8，以在矩形藍(lán)光LED芯片的襯底1蒸鍍分布式布拉格反射鏡為例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，附圖5為本發(fā)明LED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。LED芯片11包括150iim厚的藍(lán)寶石襯底l，在襯底1上形成的厚度為5. 1 m的GaN半導(dǎo)體層，GaN半導(dǎo)體層包括厚度為0. 1 y m的GaN緩沖層2、厚度為1 m的未摻雜U-GaN半導(dǎo)體層和厚度為4 y m的n型半導(dǎo)體層3，然后在n型半導(dǎo)體層3上生長(zhǎng)厚度為lOOnm的InGaN/GaN量子阱光發(fā)射層4，在光發(fā)射層4上生長(zhǎng)厚度為0. 8 m的p型半導(dǎo)體層5， ITO光透明層6生長(zhǎng)在p型半導(dǎo)體層5上，厚度為200nm的二氧化硅絕緣介質(zhì)膜7沉積在ITO光透明層6上，p電極9形成在光透明層6上，n電極8形成在n型半導(dǎo)體層3上，LED芯片11的發(fā)光波長(zhǎng)在450nm-465nm之間，在LED芯片11底面和四個(gè)側(cè)面的反射鏡10是分布式布拉格反射鏡，該分布式布拉格反射鏡包括四層雙介質(zhì)膜，該雙介質(zhì)膜由折射率不同的二氧化硅介質(zhì)膜和二氧化鈦介質(zhì)膜構(gòu)成。
如圖6所示，LED芯片11的光線只從表面發(fā)出，如圖7、圖8、圖9和附圖10所示，在藍(lán)光LED襯底1的側(cè)面和底面上設(shè)置反射鏡10后，限制了光線從藍(lán)寶石襯底1的側(cè)面和底面逸出，向藍(lán)寶石襯底1的側(cè)面和底面發(fā)射的藍(lán)光在芯片內(nèi)部經(jīng)反射、增強(qiáng)后從LED芯片11的表面發(fā)出。 按照以下步驟生產(chǎn)藍(lán)光LED芯片 a、將已經(jīng)完成LED芯片11的襯底1、緩沖層2、n型半導(dǎo)體層3、光發(fā)射層4、p型半
11導(dǎo)體層5、光透明層6、絕緣介質(zhì)膜7、 n電極8及p電極9制作的2英寸LED芯片原片粘貼在藍(lán)膜15上，如圖ll所示； b、將上述LED芯片原片用激光劃片，解離成若干個(gè)獨(dú)立的LED芯片11 ; c、然后通過(guò)擴(kuò)膜將相鄰的獨(dú)立LED芯片11拉開，使相鄰的獨(dú)立LED芯片11之間
具有間隙，如圖12所示； d、將藍(lán)膜15及粘貼在藍(lán)膜15上的獨(dú)立LED芯片11翻轉(zhuǎn)后安置在帶有平坦圓片的鍍膜夾具上，去掉藍(lán)膜15，使每個(gè)獨(dú)立LED芯片11襯底1的底面和側(cè)面裸露，如圖13所示。圓片充當(dāng)鍍膜的夾具，耐溫200攝氏度以上； e、然后采用磁控濺射工藝在獨(dú)立LED芯片11襯底1的側(cè)面和底面蒸鍍四層雙介質(zhì)膜，如圖14所示，其反射率為99% ; f 、最后，將獨(dú)立LED芯片11從鍍膜夾具上取下，得到本發(fā)明所述的LED芯片，如圖15所示。 經(jīng)球形積分儀測(cè)定，本發(fā)明實(shí)施例LED芯片的的表面出光率比傳統(tǒng)藍(lán)光LED芯片表面出光率高25%。 以上實(shí)施例中的雙介質(zhì)膜還可以由二氧化硅和二氧化鈦以外的硅氧化物介質(zhì)膜、硅氮化物介質(zhì)膜、鈦氧化物介質(zhì)膜、鎂氟化物介質(zhì)膜及鋅氧化物介質(zhì)膜中的任意兩種介質(zhì)膜構(gòu)成。
權(quán)利要求
一種LED芯片，包括襯底(1)，其特征在于所述襯底(1)的底面和側(cè)面分別設(shè)有反射鏡(10)。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種LED芯片，其特征在于所述反射鏡(10)的反射率>90%。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種LED芯片，其特征在于所述反射鏡(10)為金屬反射鏡， 金屬反射鏡的厚度為100nm-10000nm。
4. 如權(quán)利要求3所述的一種LED芯片，其特征在于所述金屬反射鏡包含金、銀、鋁、鎳 及鉻中的至少一種金屬。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的一種LED芯片，其特征在于所述反射鏡(10)為分布式布 拉格反射鏡。
6. 如權(quán)利要求5所述的一種LED芯片，其特征在于所述分布式布拉格反射鏡包括一 層以上雙介質(zhì)膜，每層雙介質(zhì)膜由硅氧化物介質(zhì)膜、硅氮化物介質(zhì)膜、鈦氧化物介質(zhì)膜、鎂 氟化物介質(zhì)膜及鋅氧化物介質(zhì)膜中的任意兩種介質(zhì)膜構(gòu)成。
7. 如權(quán)利要求1所述的一種LED芯片，其特征在于所述LED芯片的發(fā)光波長(zhǎng)在 450nm-465nm之間。
8. —種LED芯片的制造方法，其特征在于所述制造方法包括以下步驟a、 制作LED芯片原片，將LED芯片原片粘貼在藍(lán)膜(15)上；b、 將上述LED芯片原片用激光劃片，解離成若干個(gè)獨(dú)立的LED芯片(11);c、 然后通過(guò)擴(kuò)膜將相鄰的獨(dú)立LED芯片(11)拉開，使相鄰的獨(dú)立LED芯片(11)之間 具有間隙；d、 將藍(lán)膜(15)及獨(dú)立LED芯片(11)翻轉(zhuǎn)后安置在鍍膜夾具上，去掉藍(lán)膜(15)，使每個(gè) 獨(dú)立LED芯片(11)襯底(1)的底面和側(cè)面裸露；e、 在獨(dú)立LED芯片(11)襯底(1)的側(cè)面和底面蒸鍍反射鏡(10);f、 最后，將獨(dú)立LED芯片(11)從鍍膜夾具上取下，得到本發(fā)明所述的LED芯片。
9. 如權(quán)利要求8所述的一種LED芯片的制造方法，其特征在于步驟e中，所述反射鏡 (10)為金屬反射鏡，采用電子束蒸發(fā)或磁控濺射工藝蒸鍍一層金屬膜。
10. 如權(quán)利要求8所述的一種LED芯片的制造方法，其特征在于步驟e中，所述反射 鏡(10)為分布式布拉格反射鏡，采用磁控濺射工藝蒸鍍一層以上雙介質(zhì)膜。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種LED芯片，包括襯底，襯底的底面和側(cè)面分別設(shè)有反射鏡，限制了光線從藍(lán)寶石襯底的側(cè)面和底面逸出，向藍(lán)寶石襯底的側(cè)面和底面發(fā)射的藍(lán)光在芯片內(nèi)部經(jīng)反射、增強(qiáng)后從芯片表面發(fā)出，提高了LED芯片的整體出光率，基于該藍(lán)光LED芯片制作的白光LED單燈的封裝工藝變得簡(jiǎn)單，降低了生產(chǎn)成本，基于該藍(lán)光LED芯片制作的白光LED單燈表面色溫均勻。
文檔編號(hào)H01L33/44GK101740703SQ200910225750
公開日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2009年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月30日
發(fā)明者劉凱, 孫夕慶, 張彥偉, 朱文凱 申請(qǐng)人:中微光電子(濰坊)有限公司