雙面出光的白光led芯片晶圓結(jié)構(gòu)及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種晶圓結(jié)構(gòu)及制備方法，尤其是一種雙面出光的白光LED芯片晶圓結(jié)構(gòu)及制備方法，屬于白光LED芯片封裝的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)今，LED燈具以其耗電量低、發(fā)光效率高、壽命長等特點(diǎn)已經(jīng)開始慢慢占據(jù)市場。并且白光LED作為一種新型全固態(tài)照明光源，自問世以來就深受世人矚目。隨著LED發(fā)光效率與性能的提高，白光LED燈也越來越應(yīng)用到更多的領(lǐng)域。這對新生物白光LED燈，即是機(jī)遇，也是挑戰(zhàn)。而激光剝離技術(shù)就是眾多解決挑戰(zhàn)方法之一。
[0003]利用激光能量分解GaN/藍(lán)寶石界面處的GaN緩沖層，從而實(shí)現(xiàn)LED外延片與藍(lán)寶石襯底的分離，該技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是LED外延片轉(zhuǎn)移到高電導(dǎo)率的熱沉上，能夠改善大尺寸晶片中電流擴(kuò)展。N型面為出光面；發(fā)光面積增大，電極擋光小，便于制備微結(jié)構(gòu)，并且減少刻蝕磨片、劃片。更重要的是藍(lán)寶石襯底可以重復(fù)運(yùn)用。激光剝離技術(shù)的原理是將高能量紫外激光照射到藍(lán)寶石襯底上，激光通過藍(lán)寶石襯底時(shí)基本不被吸收，而接觸到GaN層后產(chǎn)生強(qiáng)烈吸收，使局部區(qū)域瞬間到達(dá)1000°C的高溫，導(dǎo)致藍(lán)寶石襯底附近的GaN層氣化而使LED外延片與藍(lán)寶石襯底的脫離。
[0004]目前，半導(dǎo)體照明領(lǐng)域的藍(lán)寶石白光LED燈具，大多都是單面出光，出光效率低，難以滿足不同照明的使用要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種雙面出光的白光LED芯片晶圓結(jié)構(gòu)及制備方法，其結(jié)構(gòu)緊湊，通過雙面出光極大地增加出光面積，提高出光效率，適應(yīng)范圍廣，安全可靠。
[0006]按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述雙面出光的白光LED芯片晶圓結(jié)構(gòu)，所述白光LED芯片晶圓包括LED外延片；在所述LED外延片的正面鍍有正面ITO透明導(dǎo)電薄膜，在所述正面ITO透明導(dǎo)電薄膜上鍵合有正面單晶熒光片，在所述LED外延片的背面鍍有背面ITO透明導(dǎo)電薄膜，在所述背面ITO透明導(dǎo)電薄膜上鍵合有背面單晶熒光片，所述背面單晶熒光片、正面單晶熒光片均采用Ce:YAG單晶熒光片。
[0007]所述LED外延片包括N型GaN層以及位于所述N型GaN層上的有源層，在所述有源層上設(shè)有P型GaN層；正面ITO透明導(dǎo)電薄膜鍍在P型GaN層上，背面ITO透明導(dǎo)電薄膜鍍在N型GaN層上。
[0008]所述正面單晶熒光片通過熱壓鍵合方固定在正面ITO透明導(dǎo)電薄膜上，背面單晶熒光片通過熱壓鍵合固定在背面ITO透明導(dǎo)電薄膜上。
[0009]還包括用于連接白光LED芯片晶圓的電極線極柱，所述電極線極柱上連接至少三個(gè)白光LED芯片晶圓，白光LED芯片晶圓的一端通過晶圓連接線與電極線極柱電連接，且電極線極柱上包裹有環(huán)氧樹脂。
[0010]—種雙面出光的白光LED芯片晶圓的制備方法，所述制備方法包括如下步驟: 步驟1、提供LED發(fā)光芯片，所述LED發(fā)光芯片包括藍(lán)寶石襯底以及位于所述藍(lán)寶石襯底上的LED外延片，在所述LED外延片上采用鍍膜工藝鍍有正面ITO透明導(dǎo)電薄膜；
步驟2、在上述正面ITO透明導(dǎo)電薄膜上熱壓鍵合有正面單晶熒光片，所述正面單晶熒光片采用Ce = YAG單晶熒光片；
步驟3、將藍(lán)寶石襯底與上述LED外延片剝離，以得到具有正面單晶熒光片的LED外延片;
步驟4、在上述LED外延片的背面鍍有背面ITO透明導(dǎo)電薄膜；
步驟5、在上述背面ITO透明導(dǎo)電薄膜上熱壓鍵合有背面單晶熒光片，所述背面單晶熒光片采用Ce = YAG單晶熒光片。
[0011]所述LED外延片包括N型GaN層以及位于所述N型GaN層上的有源層，在所述有源層上設(shè)有P型GaN層；正面ITO透明導(dǎo)電薄膜鍍在P型GaN層上，正面ITO透明導(dǎo)電薄膜鍍在P型GaN層上的方法包括真空濺射鍍膜、反應(yīng)離子鍍膜、化學(xué)氣相沉積或蒸發(fā)鍍。
[0012]步驟3中，LED外延片通過激光剝離與藍(lán)寶石襯底剝離。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):通過激光剝離技術(shù)將藍(lán)寶石襯底與LED外延片進(jìn)行剝離，LED外延片與藍(lán)寶石襯底分離后，解決了藍(lán)寶石襯底在導(dǎo)熱導(dǎo)電方面的局限性，使LED外延片的設(shè)計(jì)更加靈活多樣化；在LED外延片的正面設(shè)置正面單晶熒光片，在LED外延片的背面設(shè)置背面單晶熒光片，以形成雙面出光的白光LED芯片晶圓，極大的增加了出光面積，相比單面出光的效率更高。三個(gè)白光LED芯片晶圓與電極線極柱連接，形成三角架的燈芯，利用所述燈芯的燈具能得到白光LED燈具，白光LED燈具具有較高的出光亮度以及出光效率，適應(yīng)范圍廣，安全可靠。
【附圖說明】
[0014]圖1為現(xiàn)有LED發(fā)光芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明雙面出光的白光LED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3為利用本發(fā)明的白光LED芯片構(gòu)成的燈芯的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖4為圖3的俯視圖。
[0018]圖5為本發(fā)明利用圖3的燈芯得到的燈具的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]附圖標(biāo)記說明:1_藍(lán)寶石襯底、2-N型GaN層、3-有源層、4-P型GaN層、5-正面ITO透明導(dǎo)電薄膜、6-正面單晶焚光片、7-背面ITO透明導(dǎo)電薄膜、8-背面單晶焚光片、9-白光LED芯片晶圓、10-電極線極柱、11-晶圓連接線、12-環(huán)氧樹脂、13-燈殼以及14-電源連接線。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0021]如圖2所示:為了能通過雙面出光極大地增加出光面積，提高出光效率，本發(fā)明的白光LED芯片晶圓9包括LED外延片；在所述LED外延片的正面鍍有正面ITO透明導(dǎo)電薄膜5，在所述正面ITO透明導(dǎo)電薄膜5上鍵合有正面單晶熒光片6，在所述LED外延片的背面鍍有背面ITO透明導(dǎo)電薄膜7，在所述背面ITO透明導(dǎo)電薄膜7上鍵合有背面單晶熒光片8，所述背面單晶熒光片8、正面單晶熒光片6均采用Ce:YAG單晶熒光片。
[0022]具體地，正面單晶熒光片6通過正面ITO透明導(dǎo)電薄膜5設(shè)置在LED外延片的正面，背面單晶熒光片6通過背面ITO透明導(dǎo)電薄膜7設(shè)置在LED外延片的背面，從而能形成雙面出光的白光LED芯片晶圓9，通過雙面出光能極大增強(qiáng)出光面積、亮度和出光效率。
[0023]進(jìn)一步地，所述LED外延片包括N型GaN層2以及位于所述N型GaN層2上的有源層3，在所述有源層3上設(shè)有P型GaN層4 ;正面ITO透明導(dǎo)電薄膜5鍍在P型GaN層4上，背面ITO透明導(dǎo)電薄膜7鍍在N型GaN層2上。
[0024]所述正面單晶熒光片6通過熱壓鍵合方固定在正面ITO透明導(dǎo)電薄膜5上，背面單晶熒光片8通過熱壓鍵合固定在背面ITO透明導(dǎo)電薄膜7上。
[0025]本發(fā)明實(shí)施例中，LED外延片的結(jié)構(gòu)為現(xiàn)有常用的結(jié)構(gòu)形式，N型GaN層、有源層3以及P型GaN層4的制備過程均均與常規(guī)工藝相同，具體不再贅述。
[0026]還包括用于連接白光LED芯片晶圓9的電極線極柱10，所述電極線極柱10上連接至少三個(gè)白光LED芯片晶圓9，白光LED芯片晶圓9的一端通過晶圓連接線11與電極線極柱10電連接，且電極線極柱10上包裹有環(huán)氧樹脂12。
[0027]如圖3和圖4所不，為利用上述的白光LED芯片晶圓9制備得到的燈芯以及燈具結(jié)構(gòu)，其中，電極線極柱10位于中間區(qū)域，白光LED芯片晶圓9與電極線極柱10間形成角架形式的燈芯。白光LED芯片晶圓9的兩端均設(shè)置晶圓連接線11，白光LED芯片晶圓9 一端的晶圓連接線11用于與電極線極柱10連接，白光LED芯片晶圓9另一端的晶圓連接線11用于與電源連接線連接。具體實(shí)施時(shí)，為了對白光LED芯片晶圓9進(jìn)行接線，上述的正面ITO透明導(dǎo)電薄膜5、背面ITO透明導(dǎo)電薄膜7可以分別伸出P型GaN層4、N型GaN層2外，即將正面ITO透明導(dǎo)電薄膜5、背面ITO透明導(dǎo)電模塊7伸出的部分作為電極，或者直接在正面ITO透明導(dǎo)電薄膜5、背面ITO透明導(dǎo)電薄膜7上制作引出電極。因此，