[发明专利]一种具有高反射率宽谱氧化物反射镜的倒装蓝光LED芯片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及倒装芯片制造技术，尤其涉及一种具有高反射率的宽谱反射镜的倒装蓝光芯片及其制备方法。

背景技术

随着上世纪九十年代，第一个蓝光LED的诞生，发光二极管(Light emitting diode,简称LED)技术有了飞速的发展，使LED芯片广泛应用于照明、指示、显示和背光源等各类场合中，尤其是蓝光芯片的面世，使到制造一种大功率、低能耗、寿命长的白光照明光源成为现实。

随着外延生长技术的优化和改进，LED芯片的内量子效率最高能达到80％以上，因此提高芯片的光学性能，更多地要从外量子效率出发进行解决，尽可能提高光萃取效率。目前主流的用于提高光萃取效率的制备技术是金属反射镜或DBR 的制备，其中经常采用的金属反射镜有Al镜和Ag镜，至于DBR(Distributed Bragg Reflector,即分布式布拉格反射镜)的制备则经常使用二氧化硅、二氧化钛、五氧化二钽、氮化铝、氮化硅等折射率相差较大的氧化物或氮化物材料。

由于正装芯片存在金属电极对出光的遮挡和吸收的问题，还有蓝宝石衬底的热导率(35W/(m·K))较小而导致的散热问题，因此对于制备大功率的蓝光芯片，采用倒装工艺进行制备尤为合适。

对于倒装芯片，目前主流的金属反射镜和DBR，其具有高反射率的波长范围是有一定的限制。Al镜高反射率范围大约是450-530nm(80％-87％)，Ag镜高反射率范围大约是450-530nm(96％-98％)，单个8周期TIO2/SIO2DBR高反射率范围大约为400-500nm(大于98％)，蓝光波长范围420-470nm，黄光荧光粉激发波长为550nm左右(以YAG荧光粉为例)，石榴石类荧光粉激发波长为500-600nm，硫化物荧光粉激发波长范围是480-650nm,氮化物和氮氧化物荧光粉的激发波长为500-700nm。在涂覆上述荧光粉后，对于激发荧光粉后产生并射向芯片的光，并不能高效地通过目前的反射镜反射出芯片，使芯片整体的光效在封装后有较大的下降。

发明内容

本发明提供一种具有高反射率宽谱氧化物反射镜的倒装蓝光LED芯片及其制备方法，以解决现有技术制备的倒装芯片，在涂覆荧光粉后，光效有较大下降的问题。

技术方案1所述的一种具有高反射率的宽谱反射镜的倒装蓝光芯片，其特征在于：

所述芯片包括在衬底上依次生长缓冲层(未示出)、N型半导体层、MQW有源层以及P型半导体层，形成外延层；

所述芯片去除部分MQW有源层、P型半导体层，露出部分N型半导体层；

所述P型半导体层包括透明电流层与宽谱DBR层，其中，所述透明电流层覆盖所述P型半导体层，所述宽谱DBR层覆盖所述透明电流层、所述P型半导体层、所述MQW有源层以及所述N型半导体层；

优选的，所述透明电流层可为氧化铟锡(ITO)薄膜，其厚度是50-200nm，能够充分考虑到透光和导电这两方面的问题，达到很好的透光效果和导电效果。

经模拟和实验发现，对于单中心波长8周期DBR反射镜而言，其高反射率谱宽仅有120nm左右(大于85％)，并且随着入射角度的增大，其高反射率谱宽会变窄以及中心波长会出现蓝移现象(往短波方向移动)，因此现有芯片中的传统 DBR反射镜并不能解决大角度入射时反射率过低以及兼容多种激发波长荧光粉的问题。对于本发明中提出的宽谱DBR反射镜则能很好地解决上述问题，从而提高光萃取效率以及芯片封装后的整体光效。

优选的，所述宽谱DBR层，由折射率相差较大的氧化物如TiO2和SiO2，以相互间隔ABAB的形式周期性组成。

其中，TiO2和SiO2在可见光波段的折射率分别为2.52和1.46。其设计原理是利用光的干涉原理，当反射镜膜料的物理厚度为四分之一中心反射波长时，会出现相长干涉，从而提高光的反射率。而由于单中心波长的DBR存在高反射率谱宽过窄的问题。经过模拟和实验分析发现，多个中心波长不一叠加而成的DBR 反射镜在高反射率范围内有显著的展宽，可以实现在可见光区域均有很高的反射率以及解决不兼容不同激发波长荧光粉的问题。