[发明专利]一种白光LED芯片结构及制作方法

说明书

本发明提供了一种白光LED芯片结构及制作方法，在同一个LED芯片上至少设有两个子芯片，子芯片包括衬底和形成于衬底上的外延层，外延层中设有电子阻挡层和发光层，通过设置不同子芯片的电子阻挡层的厚度，配合发光层，不同子芯片可发出不同波长的光，不同波长的光混合形成白光。与传统的LED芯片结构相比，本发明采用单一芯片即可实现白光，避免了传统LED芯片需要荧光粉才能实现白光的方式，从而避免了采用荧光粉所带来的老化、脱落等问题，且工艺简单，避免了荧光粉激发过程中的能量损失，发光效率更高。与传统三基色芯片实现白光的方式相比，本发明采用单一芯片即实现了白光，制作过程更为简单。

技术领域

本发明属于LED芯片技术领域，尤其涉及一种白光LED芯片结构及制作方法。

背景技术

发光二极管（LED）是一种能将电信号转换成光信号的结型电致发光半导体器件，氮化镓（GaN）基发光二极管作为固态光源一经出现便以其高效率、长寿命、节能环保、体积小等优点被誉为继爱迪生发明电灯后人类照明史上的又一次革命，成为国际半导体和照明领域研发与产业关注的焦点，并且以氮化镓(GaN)、氮化铟镓(InGaN)、氮化铝镓(AlGaN)和氮化铟铝镓(AlGaInN)为主的III-Ⅴ族氮化物材料具有连续可调的直接带宽为0.7～6.2eV，覆盖了从紫外光到红外光的光谱范围，是制造深紫外、紫外、蓝光、绿光等单色发光器件的理想材料。而对于市场应用最为广泛的白光LED，目前的技术是采用蓝光LED芯片+黄光荧光粉的技术方案，利用一部分蓝光激发黄光荧光粉得到黄光，蓝光与黄光的混合得到白光。

而通常的氮化镓基蓝光发光二极管芯片结构采用蓝宝石为衬底，其中包含有衬底1、缓冲层2、N型半导体层3、发光层4、电子阻挡层5，P型半导体层6、导电层7、金属P电极8、金属N电极9。由于氮化镓基LED常采用的蓝宝石衬底导电性能比较差，所以氮化镓基LED芯片制作过程中常采用同侧电极的结构，沉积金属P电极和金属N电极9，该结构称为芯片结构，如图1，然后再经过一些列的焊线、固晶、荧光粉涂覆等封装工艺得到白光LED。

上述采用蓝光LED+黄光荧光粉获得白光的技术一方面由于缺乏了作为白光三基色之一的红光，所以通常称为假白光，照射出的图像颜色会失真，另一方面，上述获得白光的技术采用的是蓝光激发黄光荧光粉的方案，而应用高能量的蓝光激发黄光荧光粉获得低能量黄光的过程中会有能量损失，所以发光效率不会太高，并且损失的能量转换为了发热，严重影响了LED的发光效率，并导致荧光粉的老化现象严重，所以在器件制作过程中通常需要采用更多的方法来降低发热现象对LED性能的影响，受荧光粉老化寿命的影响，普通白光LED的寿命只有3~5万小时，而一般芯片的寿命却可以达到8~10万小时，所以荧光粉的应用严重影响了LED的使用寿命。并且由于采用了荧光粉，多了荧光粉涂覆、固晶、焊线等封装的工艺，工艺制程比较繁琐，成本较高。如何降低成本，提高LED性能，成为LED发展的关键。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供一种白光LED芯片结构及其制作方法。

本发明提供一种白光LED芯片结构，在同一个LED芯片上至少设有两个子芯片，子芯片包括衬底和形成于衬底上的外延层，外延层中设有电子阻挡层和发光层，通过设置不同子芯片的电子阻挡层的厚度，配合发光层，不同子芯片可发出不同波长的光，不同波长的光混合形成白光。

进一步的，所述外延层包括缓冲层、N型半导体层、发光层、电子阻挡层、P型半导体层和导电层。

进一步的，所述在同一LED芯片上相邻的子芯片之间具有隔离区域，隔离区域的深度至少达到缓冲层。

进一步的，所述子芯片包括蓝光子芯片和黄光子芯片，蓝光和黄光混合形成白光。

进一步的，所述蓝光子芯片的电子阻挡层的厚度为10~50nm，黄光子芯片的电子阻挡层的厚度为70~120nm。

进一步的，所述子芯片包括蓝光子芯片、绿光子芯片和红光子芯片，蓝光、绿光和红光混合形成白光。