一種發(fā)光二極管及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管及其制作方法。所述發(fā)光二極管的制作方法，先在襯底一表面制備發(fā)光結(jié)構(gòu)層，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)層至少包括N型半導(dǎo)體層、量子阱層、P型半導(dǎo)體層；然后在N型半導(dǎo)體層上制備N電極，在P型半導(dǎo)體層上依次制備透明導(dǎo)電層和P電極，接著在所述透明導(dǎo)電層上制備第一反射鏡層，在襯底另一表面制備第二反射鏡層。?本發(fā)明采用的雙向反射鏡技術(shù)，使發(fā)光結(jié)構(gòu)層發(fā)出的光有效地激發(fā)位于第一反射鏡層表面的熒光粉，繼而通過第一反射鏡層對(duì)熒光粉受激發(fā)后所產(chǎn)生的光高效反射，提高發(fā)光結(jié)構(gòu)層發(fā)出的光和熒光粉受激發(fā)后所產(chǎn)生的光的復(fù)合幾率，從而提高整個(gè)芯片的亮度。
【專利說明】一種發(fā)光二極管及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管及其制作方法，特別是涉及一種具有雙向反射鏡的發(fā)光二極管及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(LED)具有綠色環(huán)保、壽命超長、高效節(jié)能、抗惡劣環(huán)境、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、響應(yīng)快、工作電壓低及安全性好的特點(diǎn)，因此被譽(yù)為繼白熾燈、日光燈和節(jié)能燈之后的第四代照明電源。20世紀(jì)90年代中期，日本日亞化學(xué)公司經(jīng)過不懈努力，突破了制造藍(lán)光發(fā)光二極管的關(guān)鍵技術(shù)，并由此開發(fā)出以熒光粉覆蓋藍(lán)光LED產(chǎn)生白光光源的技術(shù)。但是半導(dǎo)體照明仍有許多問題需要解決，其中最核心的就是發(fā)光效率和生產(chǎn)成本。
[0003]如圖1顯示的是傳統(tǒng)的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)。在襯底IA上依次生長N型半導(dǎo)體層21A、量子阱層22A、P型半導(dǎo)體層23A ;透明導(dǎo)電層3A形成于P型半導(dǎo)體層23A上；P電極4A制作在透明導(dǎo)電層3A上；暴露的N型半導(dǎo)體層21A上設(shè)有N電極5A。最終的芯片經(jīng)過封裝等工藝后可以是正裝結(jié)構(gòu)、倒裝結(jié)構(gòu)、垂直結(jié)構(gòu)等。傳統(tǒng)的發(fā)光二極管發(fā)光效率低下，為了提高發(fā)光二極管的亮度，現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)提出了幾種提高LED發(fā)光效率的方法，包括:I)采用諸如倒金字塔等的結(jié)構(gòu)改變芯片的幾何外形，減少光在芯片內(nèi)部的傳播路程，降低光的吸收損耗；2)采用諸如諧振腔或光子晶體等結(jié)構(gòu)控制和改變自發(fā)輻射；3)采用表面粗化方法，使光在粗化的半導(dǎo)體和空氣界面發(fā)生漫反射，增加其投射的機(jī)會(huì)；4)利用倒轉(zhuǎn)焊技術(shù)等技術(shù)手段。其中，現(xiàn)有粗化技術(shù)大多是僅針對(duì)N型半導(dǎo)體或P型半導(dǎo)體表面或邊偵U，以及通過背面蒸鍍金屬或者復(fù)合結(jié)構(gòu)反射鏡層來提高芯片的發(fā)光效率，但是單純利用單向反射鏡來提高發(fā)光效率仍然有限。
[0004]因此，如何突破現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)一步提高芯片的發(fā)光效率仍然是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種具有雙向反射鏡的發(fā)光二極管及其制作方法，用于提高熒光粉的激發(fā)效率，改善芯片的整體亮度。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]—種發(fā)光二極管，依次包括襯底、設(shè)置在所述襯底一表面的發(fā)光結(jié)構(gòu)層，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)層至少包括N型半導(dǎo)體層、位于N型半導(dǎo)體層上的量子阱層、及位于量子阱層上的P型半導(dǎo)體層，在所述N型半導(dǎo)體層上設(shè)有N電極，在P型半導(dǎo)體層上設(shè)有透明導(dǎo)電層和P電極，所述發(fā)光二極管至少還包括:設(shè)置在透明導(dǎo)電層的第一反射鏡層，該第一反射鏡層對(duì)所述發(fā)光結(jié)構(gòu)層所發(fā)出的光具有高透過率、對(duì)熒光粉受激發(fā)后所產(chǎn)生的光具有高反射率，其中，所述熒光粉由發(fā)光結(jié)構(gòu)層所發(fā)出來的光來激發(fā)；設(shè)置在所述襯底的另一表面上的第二反射鏡層，該第二反射鏡層對(duì)所述發(fā)光結(jié)構(gòu)層所發(fā)出的光具有高反射率。
[0008]優(yōu)選地，所述第一反射鏡層對(duì)所述發(fā)光結(jié)構(gòu)層所發(fā)出的光的透過率大于90%、對(duì)所述突光粉受激發(fā)后所產(chǎn)生光的反射率大于90%。
[0009]優(yōu)選地，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)層所發(fā)出的光包括波長范圍為42(T480nm的可見光，所述突光粉受激發(fā)后所產(chǎn)生的光包括波長范圍為50(T800nm的可見光。
[0010]優(yōu)選地,所述第一反射鏡層包括分布布拉格反射鏡。
[0011]優(yōu)選地，所述第二反射鏡層對(duì)于所述發(fā)光結(jié)構(gòu)層所發(fā)出的光反射率大于98%。
[0012]優(yōu)選地，所述第二反射鏡層包括分布布拉格反射鏡或全方位反射鏡。
[0013]優(yōu)選地，分布布拉格反射鏡或全方位反射鏡的厚度為0.3^3 μ m。
[0014]本發(fā)明還提供一種發(fā)光二極管的制作方法，其至少包括步驟:
[0015]I)提供一襯底，在所述襯底的一表面上制備形成發(fā)光結(jié)構(gòu)層，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)層至少包括N型半導(dǎo)體層、位于N型半導(dǎo)體層上的量子阱層、及位于量子阱層上的P型半導(dǎo)體層；
[0016]2)通過刻蝕技術(shù)在N型半導(dǎo)體層上制備N電極，在P型半導(dǎo)體層上制備透明導(dǎo)電層和P電極；
[0017]3)在所述透明導(dǎo)電層上制備第一反射鏡層，所述第一反射鏡層對(duì)所述發(fā)光結(jié)構(gòu)層所發(fā)出的光具有高透過率、對(duì)熒光粉受激發(fā)后所產(chǎn)生的光具有高反射率；
[0018]4)研磨拋光所述襯底的另一表面，然后在所述襯底另一表面上制備第二反射鏡層，所述第二反射鏡層對(duì)發(fā)光結(jié)構(gòu)層所發(fā)出的光具有高反射率。
[0019]優(yōu)選地，所述第一反射鏡層對(duì)所述發(fā)光結(jié)構(gòu)層所發(fā)出的光的透過率大于90%、對(duì)所述突光粉受激發(fā)后所產(chǎn)生的光的反射率大于90%。
`[0020]優(yōu)選地，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)層所發(fā)出的光包括波長范圍為42(T480nm的可見光，所述突光粉發(fā)出受激發(fā)后所產(chǎn)生的光包括波長范圍為50(T800nm的可見光。
[0021]優(yōu)選地，所述第一反射鏡層包括分布布拉格反射鏡。
[0022]優(yōu)選地，所述第二反射鏡層對(duì)于所述發(fā)光結(jié)構(gòu)層所發(fā)出的光反射率大于98%。
[0023]優(yōu)選地，所述第二反射鏡層包括分布布拉格反射鏡或全方位反射鏡。
[0024]優(yōu)選地，所述分布布拉格反射鏡或全方位反射鏡的厚度為0.3^3 μ m。
[0025]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，采用電子束蒸鍍、濺射或離子輔助鍍膜工藝來制備分布布拉格反射鏡或全方位反射鏡。
[0026]如上所述，本發(fā)明的發(fā)光二極管及其制作方法，具有以下有益效果:采用雙向反射鏡技術(shù)，在芯片的表面和背面均鍍有反射鏡。一方面，在芯片表面鍍的反射鏡(第一反射鏡層)能使發(fā)光結(jié)構(gòu)層所發(fā)出的光，尤其是42(T480nm波長范圍內(nèi)的藍(lán)光透過率大于90%，同時(shí)能使突光粉層受激發(fā)后所產(chǎn)生的光，尤其是50(T800nm波長范圍內(nèi)的黃光反射率大于90% ;另一方面在芯片背面鍍的反射鏡(第二反射鏡層)能使發(fā)光結(jié)構(gòu)層所發(fā)出的光，尤其是42(T480nm波長范圍內(nèi)的藍(lán)光反射率高達(dá)98%以上。這樣，芯片發(fā)出的藍(lán)光在背面反射鏡的反射下有效地到達(dá)芯片表面對(duì)熒光粉進(jìn)行激發(fā)，產(chǎn)生黃光。然后通過表面反射鏡對(duì)黃光的高效反射，減少了黃光入射芯片后的損失，更多的在芯片中與芯片發(fā)出的藍(lán)光進(jìn)行復(fù)合產(chǎn)生白光。因此，本發(fā)明提供的技術(shù)方案，通過雙向反射鏡來提高熒光粉的激發(fā)效率，提高了芯片整體的亮度。
【專利附圖】

【附圖說明】[0027]圖1顯示為傳統(tǒng)發(fā)光二極管的剖面示意圖。
[0028]圖2顯示為本發(fā)明發(fā)光二極管的剖面示意圖。
[0029]元件標(biāo)號(hào)說明
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)光二極管，依次包括襯底、及設(shè)置在所述襯底一表面的發(fā)光結(jié)構(gòu)層，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)層至少包括N型半導(dǎo)體層、位于N型半導(dǎo)體層上的量子阱層、及位于量子阱層上的P型半導(dǎo)體層，在所述N型半導(dǎo)體層上設(shè)有N電極，在P型半導(dǎo)體層上依次設(shè)有透明導(dǎo)電層和P電極，其特征在于:所述發(fā)光二極管至少還包括: 設(shè)置在所述透明導(dǎo)電層表面的第一反射鏡層，該第一反射鏡層對(duì)所述發(fā)光結(jié)構(gòu)層所發(fā)出的光具有高透過率、對(duì)熒光粉受激發(fā)后所產(chǎn)生的光具有高反射率，其中，所述熒光粉由發(fā)光結(jié)構(gòu)層所發(fā)出來的光來激發(fā)； 設(shè)置在所述襯底另一表面上的第二反射鏡層，該第二反射鏡層對(duì)所述發(fā)光結(jié)構(gòu)層所發(fā)出的光具有高反射率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于:所述第一反射鏡層對(duì)所述發(fā)光結(jié)構(gòu)層所發(fā)出的光的透過率大于90%、對(duì)所述突光粉受激發(fā)后所產(chǎn)生的光的反射率大于90%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于:所述發(fā)光結(jié)構(gòu)層所發(fā)出的光包括波長范圍為42(T480nm的可見光，所述熒光粉受激發(fā)后所產(chǎn)生的發(fā)出的光包括波長范圍為50(T800nm的可見光。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管，其特征在于:所述第一反射鏡層包括分布布拉格反射鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管，其特征在于:所述第二反射鏡層對(duì)所述發(fā)光結(jié)構(gòu)層所發(fā)出的光的反射率大于98%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)光二極管，其特征在于:所述第二反射鏡層包括分布布拉格反射鏡或全方位反射鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管,其特征在于:分布布拉格反射鏡或全方位反射鏡的厚度為0.3^3 μ m0
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光二極管，其特征在于:分布布拉格反射鏡的厚度為0.3~3 μ m。
9.一種發(fā)光二極管的制作方法，其特征在于，所述制作方法至少包括步驟: a)提供一襯底，在所述襯底一表面上制備形成發(fā)光結(jié)構(gòu)層，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)層至少包括N型半導(dǎo)體層、位于N型半導(dǎo)體層上的量子阱層、及位于量子阱層上的P型半導(dǎo)體層； b)通過刻蝕技術(shù)在N型半導(dǎo)體層上制備N電極，在P型半導(dǎo)體層上制備透明導(dǎo)電層和P電極； c)在所述透明導(dǎo)電層上制備第一反射鏡層，所述第一反射鏡層對(duì)所述發(fā)光結(jié)構(gòu)層所發(fā)出的光具有高透過率、對(duì)熒光粉受激發(fā)所發(fā)出的光具有高反射率，其中，所述熒光粉由發(fā)光結(jié)構(gòu)層所發(fā)出來的光來激發(fā)； d)研磨拋光所述襯底的另一表面，然后在所述襯底的另一表面上制備第二反射鏡層，所述第二反射鏡層對(duì)發(fā)光結(jié)構(gòu)層所發(fā)出的光具有高反射率。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)光二極管的制作方法，其特征在于:所述第一反射鏡層對(duì)所述發(fā)光結(jié)構(gòu)層所發(fā)出的光的透過率大于90%、對(duì)所述突光粉層激發(fā)后所產(chǎn)生的的光的反射率大于90%。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)光二極管，其特征在于:所述發(fā)光結(jié)構(gòu)層所發(fā)出的光包括波長范圍為42(T480nm的可見光，所述熒光粉受激發(fā)后所產(chǎn)生的光包括波長范圍為50(T800nm的可見光。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管，其特征在于:所述第一反射鏡層包括分布布拉格反射鏡。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至11任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管，其特征在于:所述第二反射鏡層對(duì)所述發(fā)光結(jié)構(gòu)層所發(fā)出的光的反射率大于98%。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)光二極管，其特征在于:所述第二反射鏡層包括分布布拉格反射鏡或全方位反射鏡。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)光二極管,其特征在于:分布布拉格反射鏡或全方位反射鏡的厚度為0.3^3 μ m0
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的發(fā)光二極管，其特征在于:分布布拉格反射鏡的厚度為0.3~3 μ m。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)光二極管的制作方法，其特征在于:采用電子束蒸鍍、濺射或離子輔助鍍膜來制備分布布拉格反射鏡或全方位反射鏡。
【文檔編號(hào)】H01L33/00GK103700749SQ201210367130
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月28日
【發(fā)明者】張楠, 郝茂盛 申請(qǐng)人:上海藍(lán)光科技有限公司