CN101740703B - 一种led芯片及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种LED芯片，包括衬底，衬底的底面和侧面分别设有反射镜，限制了光线从蓝宝石衬底的侧面和底面逸出，向蓝宝石衬底的侧面和底面发射的蓝光在芯片内部经反射、增强后从芯片表面发出，提高了LED芯片的整体出光率，基于该蓝光LED芯片制作的白光LED单灯的封装工艺变得简单，降低了生产成本，基于该蓝光LED芯片制作的白光LED单灯表面色温均匀。
Description
技术领域
本发明涉及一种LED芯片，尤其涉及一种带高反射率侧面反射镜的LED芯片及其制造方法，属于LED照明领域。
背景技术
近几年，LED技术发展迅猛，氮化物半导体LED芯片发光效率提高很快，以蓝光LED作为激发源的白光LED单灯光源效率已达到100流明/瓦以上，已经超过了普通节能灯的光效，这为LED全面进入通用照明市场奠定了基础。随着LED应用范围的进一步扩大，对LED器件发光效率的要求也越来越高。
如图1所示，常规LED芯片发出的光分布在各个方向上，包括LED芯片11的表面、底面和侧面方向上。LED芯片11的表面一般采用表面糙化工艺或其它手段已获得低反射率表面；底面一般镀有高反射率光学膜10以便将射向底面的光反射至表面和侧面方向；侧面一般由蓝宝石或SiC衬底解离面构成，其光学反射率大约在30％～70％之间，也就是说相当一部分的光将从侧面逸出。要想在后续封装过程中将分布在侧面方向上的光全部收集到表面方向上是很困难的，势必有相当一部分的光会损失掉，所以造成在芯片表面方向上的光输出相对减小，为此，实际应用中要求从LED芯片11收集更多的光输出到表面方向，以便提高蓝光LED芯片11整体的光输出功率。
如图2所示，在将LED芯片11封装为白光LED单灯时，由于LED芯片11侧面涂敷的荧光粉12较多，因而其侧面发出的蓝光会激发出更多的黄光，从而使得所封装的白光LED单灯出射光斑中心色温偏冷而边缘色温偏暖，颜色偏黄，白光LED单灯色温不均匀、色温差在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，主要有两种方法，其一是提高LED芯片的量子阱发光效率，制造出光效更高的LED芯片，这样在相同的驱动电流条件下，可以得到更大的光功率输出；另外一种方法是提高芯片发出光的利用率，尽可能减少芯片的出光损失。
如图3所示，已有的蓝光LED芯片包括Al2O3材质的蓝宝石衬底1、GaN半导体缓冲层2、n半导体层3、光发射层4、p半导体层5、光透明层6、绝缘介质膜7、n电极8和p电极9，蓝宝石衬底1的厚度为20-450微米，其底面镀有反射镜10，外延p半导体层5、光发射层4和n半导体层3的总共厚度为5-10微米。蓝光LED芯片11通电后，除了大部分光子从正面发出外，还有大约在20％左右的光子从芯片的侧面逸出。从侧面发出的光，尤其是从蓝宝石衬底侧面发出的光，大部分无法直接被有效利用，从而导致芯片出射光的有效利用率降低。为了提高光的利用率，通常在LED芯片11在衬底1的底面镀有反射镜10用来反射LED芯片11内部发光区向底面发出的光，从而使得这部分原本被损失掉的光也得到利用，进而提高光的利用率，由于底面的反射镜10只能将底部的光线加以反射，因此，其对LED芯片11向各个方向出射的光的利用率还不是很高。
如图4所示，目前，对于从LED芯片11侧面发出的光，主要是在LED封装工序中通过增加支架或管座的外围结构的手段来加以利用。例如：将LED芯片11放在基座中或基板的凹槽中，LED芯片11上涂敷荧光粉12后安装透镜14，用金丝13连接电极，依靠外围结构的反射来加以收集利用，从而增加芯片出射光的利用率，但是这种附加结构的方式会导致结构不紧凑、工艺复杂化以及成本提高。即便如此，LED芯片11侧面方向光的利用率仅在50％左右，仍然偏低，不能达到对LED芯片11侧向出射光全面有效利用的目的，同时也提高了生产成本。
因而，如何提高LED芯片侧面发出光的有效利用率，改善白光LED色温差偏大，是目前必须解决的问题。
在LED芯片的生产过程中，通常将已经完成衬底、GaN缓冲层、n型半导体层、光发射层、p型半导体层、ITO光透明层、绝缘介质膜、n电极和p电极结构的LED芯片称为LED芯片原片。
发明内容
本发明要解决的问题是针对上述缺陷，提供一种LED芯片及其制造方法。LED芯片表面出光率高，光强分布更加集中，基于本发明LED芯片制作的白光LED单灯的封装工艺变得简单，出射光光色均匀。
为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案为：一种LED芯片，包括衬底，其特征在于：所述衬底的底面和侧面分别设有反射镜。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述反射镜的反射率≥90％。
所述反射镜为金属反射镜，金属反射镜的厚度为100nm-10000nm。
所述金属反射镜包含金、银、铝、镍及铬中的至少一种金属。
所述反射镜为分布式布拉格反射镜。
所述分布式布拉格反射镜包括一层以上双介质膜，每层双介质膜由硅氧化物介质膜、硅氮化物介质膜、钛氧化物介质膜、镁氟化物介质膜及锌氧化物介质膜中的任意两种介质膜构成。
所述LED芯片的发光波长在450nm-465nm之间。
所述LED芯片的制造方法包括以下步骤：
a、制作LED芯片原片，将LED芯片原片粘贴在蓝膜上；
b、将上述LED芯片原片用激光划片，解离成若干个独立的LED芯片；
c、然后通过扩膜将相邻的独立LED芯片拉开，使相邻的独立LED芯片之间具有间隙；
d、将蓝膜及独立LED芯片翻转后安置在镀膜夹具上，去掉蓝膜，使每个独立LED芯片衬底的底面和侧面裸露；
e、在独立LED芯片衬底的侧面和底面蒸镀反射镜；
f、最后，将独立LED芯片从镀膜夹具上取下，得到本发明所述的LED芯片。
步骤e中，所述反射镜为金属反射镜，采用电子束蒸发或磁控溅射工艺蒸镀一层金属膜。
步骤e中，所述反射镜为分布式布拉格反射镜，采用磁控溅射工艺蒸镀一层以上双介质膜。
本发明采取以上技术方案，与现有技术相比，具有以下优点：
(1)通过在蓝宝石衬底的侧面和底面上设置反射率高于90％的反射膜作为反射镜，限制了光线从蓝宝石衬底的侧面和底面逸出，向蓝宝石衬底的侧面和底面发射的蓝光在芯片内部经反射、增强后从芯片表面发出，从而充分收集利用了LED芯片的侧面方向的出射光，这样就提高了LED芯片的整体出光率，并且光强分布更加集中于LED芯片表面。本发明蓝光LED芯片表面出光率比传统蓝光LED芯片的表面出光率高20％以上，本发明蓝光LED芯片整体出光率比传统蓝光LED芯片的整体出光率高10％左右。
(2)由于光线只从表面发出，因而在应用其制作白光LED单灯时，封装支架或管座不需要凹形的收光槽结构，而只需要平坦的结构；只需要涂在LED芯片表面涂敷荧光胶，而不需要在侧面涂覆荧光胶。因此，基于该蓝光LED芯片制作的白光LED单灯的封装工艺变得简单，降低了生产成本。而且基于该蓝光LED芯片制作的白光LED单灯表面色温均匀，不存在中心色温偏冷而边缘色温偏暖的现象，色温差可以控制在500K以内，这是传统蓝光LED芯片所难以实现的。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
附图说明
附图1是传统LED芯片的结构示意图；
附图2是传统LED芯片的发光示意图；
附图3是传统蓝宝石衬底LED芯片的结构示意图；
附图4是基于传统蓝光LED芯片制作的白光LED单灯封装结构示意图；
附图5是本发明实施例中LED芯片的结构示意图；
附图6是本发明实施例中LED芯片的发光示意图；
附图7是本发明实施例中截面为矩形的LED芯片内光反射示意图；
附图8是本发明实施例中截面为倒梯形的LED芯片内光反射示意图；
附图9是本发明实施例中截面为梯形的LED芯片内光反射示意图；
附图10是本发明实施例中截面为不规则形状的LED芯片内光反射示意图；
附图11是本发明实施例中未解离前LED芯片原片的示意图；
附图12是本发明实施例中LED芯片解离拉开后的示意图；
附图13是本发明实施例中将LED芯片翻转后安装到镀膜夹具的状态；
附图14是本发明实施例中制备反射镜以后的状态；
附图15是本发明实施例中成品LED芯片的结构示意图。
图中，
1-衬底，2-缓冲层，3-n型半导体层，4-光发射层，5-p型半导体层，6-光透明层，7-绝缘介质膜，8-n电极，9-p电极，10-反射镜，11-芯片，12-荧光粉，13-金丝，14-透镜，15-蓝膜。
具体实施例
实施例1，以在矩形蓝光LED芯片的衬底1镀银反射镜为例进行详细说明，附图5为LED芯片的结构示意图。LED芯片11包括150μm厚的蓝宝石衬底1，在衬底1上面外延形成的厚度为5.1μm的GaN半导体层，GaN半导体层包括厚度为0.1μm的GaN缓冲层2、厚度为1μm的未掺杂U-GaN半导体层和厚度为4μm的n型半导体层3，然后在n型半导体层3上外延生长厚度为100nm的InGaN/GaN量子阱光发射层4，在光发射层4上外延生长厚度为0.8μm的p型半导体层5，在p型半导体层5上生长ITO光透明层6，在ITO光透明层6上沉积厚度为200nm的二氧化硅绝缘介质膜7，p电极9形成在光透明层6上，n电极8形成在n型半导体层3上，LED芯片11的发光波长在450nm-465nm之间。
LED芯片11的四个侧面是在蓝宝石衬底上通过解离技术制作的，侧面非常平整光滑。
在LED芯片11底面和四个侧面的反射镜10是厚度为100nm的金属反射镜，该金属反射镜为镀银反射镜，该镀银反射镜与散热机构连接，以便将LED芯片11工作时产生的热量通过导热机构导向外面。
如图6所示，LED芯片11的光线只从表面发出，如图7、图8、图9和附图10所示，在蓝光LED衬底1的侧面和底面上设置反射镜10后，限制了光线从蓝宝石衬底1的侧面和底面逸出，向蓝宝石衬底1的侧面和底面发射的蓝光在芯片内部经反射、增强后从LED芯片11的表面发出。
以上蓝光LED芯片按照以下步骤生产：
a、将已经完成LED芯片11的衬底1、缓冲层2、n型半导体层3、光发射层4、p型半导体层5、光透明层6、绝缘介质膜7、n电极8及p电极9制作的2英寸LED芯片原片粘贴在蓝膜15上，如图11所示；
b、将上述LED芯片原片用激光划片，解离成若干个独立的LED芯片11；
c、然后通过扩膜将相邻的独立LED芯片11拉开，使相邻的独立LED芯片11之间具有间隙，如图12所示；
d、将蓝膜15及粘贴在蓝膜15上的独立LED芯片11翻转后安置在带有平坦圆片的镀膜夹具上，去掉蓝膜15，使每个独立LED芯片11的衬底1的底面和侧面裸露，如图13所示。圆片充当镀膜的夹具，耐温200摄氏度以上；
e、然后用电子束蒸发工艺一次性将银蒸镀在独立LED芯片11衬底1的侧面和底面上，形成一层厚度为100nm的均匀金属膜作为金属反射镜，如图14所示，其反射率为95％；
f、最后，将独立LED芯片11从镀膜夹具上取下，得到本发明所述的LED芯片，如图15所示。经球形积分仪测定，本发明实施例的LED芯片表面出光率比传统蓝光LED芯片表面出光率高20％。
实施例2，以在矩形蓝光LED芯片的衬底1镀金反射镜为例进行详细说明，附图5为LED芯片的结构示意图。LED芯片11包括150μm厚的蓝宝石衬底1，在衬底1上形成的厚度为4.1μm的GaN半导体层，GaN半导体层包括厚度为0.3μm的GaN缓冲层2、厚度为1μm的未掺杂U-GaN半导体层和厚度为4μm的n型半导体层3，然后在n型半导体层3上生长厚度为100nm的InGaN/GaN量子阱光发射层4，在光发射层4上生长厚度为0.8μm的p型半导体层5，ITO光透明层6生长在p型半导体层5上，厚度为200nm的二氧化硅绝缘介质膜7沉积在ITO光透明层6，p电极9形成在光透明层6上，n电极8形成在n型半导体层3上，LED芯片11的发光波长在450nm-465nm之间，在LED芯片11衬底底面和四个侧面的反射镜10是厚度为800nm的金属反射镜，该金属反射镜为镀金反射镜。
如图6所示，LED芯片11的光线只从表面发出，如图7、图8、图9和附图10所示，在蓝光LED衬底1的侧面和底面上设置反射镜10后，限制了光线从蓝宝石衬底1的侧面和底面逸出，向蓝宝石衬底1的侧面和底面发射的蓝光在芯片内部经反射、增强后从LED芯片11的表面发出。
按照以下步骤生产蓝光LED芯片：
a、将已经完成LED芯片11的衬底1、缓冲层2、n型半导体层3、光发射层4、p型半导体层5、光透明层6、绝缘介质膜7、n电极8及p电极9制作的2英寸LED芯片原片粘贴在蓝膜15上，如图11所示；
b、将上述LED芯片原片用激光划片，解离成若干个独立的LED芯片11；
c、然后通过扩膜将相邻的独立LED芯片11拉开，使相邻的独立LED芯片11之间具有间隙，如图12所示；
d、将蓝膜15及粘贴在蓝膜15上的独立LED芯片11翻转后安置在带有平坦圆片的镀膜夹具上，去掉蓝膜15，使每个独立LED芯片11的衬底1的底面和侧面裸露，如图13所示。圆片充当镀膜的夹具，耐温200摄氏度以上；
e、然后用磁控溅射工艺一次性将金蒸镀在独立LED芯片11的衬底1的侧面和底面上，形成一层厚度为800nm的均匀金属膜作为金属反射镜，如图14所示，其反射率为95％；
f、最后，将独立LED芯片11从镀膜夹具上取下，得到本发明所述的LED芯片，如图15所示。经球形积分仪测定，本发明实施例LED芯片的整体出光率为比传统蓝光LED芯片整体出光率高10％。
实施例3，以在矩形蓝光LED芯片的衬底1镀含有金、银两种金属的反射镜为例进行详细说明，附图5为LED芯片的结构示意图。LED芯片11包括150μm厚的蓝宝石衬底1，在衬底1上形成的厚度为4.1μm的GaN半导体层，GaN半导体层包括厚度为0.3μm的GaN缓冲层2、厚度为1μm的未掺杂U-GaN半导体层和厚度为4μm的n型半导体层3，然后在n型半导体层3上生长厚度为100nm的InGaN/GaN量子阱光发射层4，在光发射层4上生长厚度为0.8μm的p型半导体层5，ITO光透明层6生长在p型半导体层5上，厚度为200nm的二氧化硅绝缘介质膜7沉积在ITO光透明层6，p电极9形成在光透明层6上，n电极8形成在n型半导体层3上，LED芯片11的发光波长在450nm-465nm之间，在LED芯片11衬底底面和四个侧面的反射镜10是厚度为10000nm的金属反射镜，该金属反射镜为含有金、银两种金属的反射镜。
如图6所示，LED芯片11的光线只从表面发出，如图7、图8、图9和附图10所示，在蓝光LED衬底1的侧面和底面上设置反射镜10后，限制了光线从蓝宝石衬底1的侧面和底面逸出，向蓝宝石衬底1的侧面和底面发射的蓝光在芯片内部经反射、增强后从LED芯片11的表面发出。
按照以下步骤生产蓝光LED芯片：
a、将已经完成LED芯片11的衬底1、缓冲层2、n型半导体层3、光发射层4、p型半导体层5、光透明层6、绝缘介质膜7、n电极8及p电极9制作的2英寸LED芯片原片粘贴在蓝膜15上，如图11所示；
b、将上述LED芯片原片用激光划片，解离成若干个独立的LED芯片11；
c、然后通过扩膜将相邻的独立LED芯片11拉开，使相邻的独立LED芯片11之间具有间隙，如图12所示；
d、将蓝膜15及粘贴在蓝膜15上的独立LED芯片11翻转后安置在带有平坦圆片的镀膜夹具上，去掉蓝膜15，使每个独立LED芯片11的衬底1的底面和侧面裸露，如图13所示。圆片充当镀膜的夹具，耐温200摄氏度以上；
e、然后用磁控溅射工艺一次性将金、银蒸镀在独立LED芯片11的衬底1的侧面和底面上，形成一层厚度为10000nm的均匀金属膜作为金属反射镜，如图14所示，其反射率为95％；
f、最后，将独立LED芯片11从镀膜夹具上取下，得到本发明所述的LED芯片，如图15所示。经球形积分仪测定，本发明实施例LED芯片的整体出光率为比传统蓝光LED芯片整体出光率高10％。
实施例4，以在矩形蓝光LED芯片的衬底1镀铝反射镜为例进行详细说明，附图5为LED芯片的结构示意图。LED芯片11包括150μm厚的蓝宝石衬底1，在衬底1上面外延形成的厚度为5.1μm的GaN半导体层，GaN半导体层包括厚度为0.1μm的GaN缓冲层2、厚度为1μm的未掺杂U-GaN半导体层和厚度为4μm的n型半导体层3，然后在n型半导体层3上外延生长厚度为100nm的InGaN/GaN量子阱光发射层4，在光发射层4上外延生长厚度为0.8μm的p型半导体层5，在p型半导体层5上生长ITO光透明层6，在ITO光透明层6上沉积厚度为200nm的二氧化硅绝缘介质膜7，p电极9形成在光透明层6上，n电极8形成在n型半导体层3上，LED芯片11的发光波长在450nm-465nm之间。
LED芯片11的四个侧面是在蓝宝石衬底上通过解离技术制作的，侧面非常平整光滑。
在LED芯片11底面和四个侧面的反射镜10是厚度为2000nm的金属反射镜，该金属反射镜为镀铝反射镜，该镀铝反射镜与散热机构连接，以便将LED芯片11工作时产生的热量通过导热机构导向外面。
如图6所示，LED芯片11的光线只从表面发出，如图7、图8、图9和附图10所示，在蓝光LED衬底1的侧面和底面上设置反射镜10后，限制了光线从蓝宝石衬底1的侧面和底面逸出，向蓝宝石衬底1的侧面和底面发射的蓝光在芯片内部经反射、增强后从LED芯片11的表面发出。
以上蓝光LED芯片按照以下步骤生产：
a、将已经完成LED芯片11的衬底1、缓冲层2、n型半导体层3、光发射层4、p型半导体层5、光透明层6、绝缘介质膜7、n电极8及p电极9制作的2英寸LED芯片原片粘贴在蓝膜15上，如图11所示；
b、将上述LED芯片原片用激光划片，解离成若干个独立的LED芯片11；
c、然后通过扩膜将相邻的独立LED芯片11拉开，使相邻的独立LED芯片11之间具有间隙，如图12所示；
d、将蓝膜15及粘贴在蓝膜15上的独立LED芯片11翻转后安置在带有平坦圆片的镀膜夹具上，去掉蓝膜15，使每个独立LED芯片11的衬底1的底面和侧面裸露，如图13所示。圆片充当镀膜的夹具，耐温200摄氏度以上；
e、然后用电子束蒸发工艺一次性将铝蒸镀在独立LED芯片11衬底1的侧面和底面上，形成一层厚度为2000nm的均匀金属膜作为金属反射镜，如图14所示，其反射率为95％；
f、最后，将独立LED芯片11从镀膜夹具上取下，得到本发明所述的LED芯片，如图15所示。经球形积分仪测定，本发明实施例的LED芯片表面出光率比传统蓝光LED芯片表面出光率高20％。
实施例5，以在矩形蓝光LED芯片的衬底1镀镍反射镜为例进行详细说明，附图5为LED芯片的结构示意图。LED芯片11包括150μm厚的蓝宝石衬底1，在衬底1上面外延形成的厚度为5.1μm的GaN半导体层，GaN半导体层包括厚度为0.1μm的GaN缓冲层2、厚度为1μm的未掺杂U-GaN半导体层和厚度为4μm的n型半导体层3，然后在n型半导体层3上外延生长厚度为100nm的InGaN/GaN量子阱光发射层4，在光发射层4上外延生长厚度为0.8μm的p型半导体层5，在p型半导体层5上生长ITO光透明层6，在ITO光透明层6上沉积厚度为200nm的二氧化硅绝缘介质膜7，p电极9形成在光透明层6上，n电极8形成在n型半导体层3上，LED芯片11的发光波长在450nm-465nm之间。
LED芯片11的四个侧面是在蓝宝石衬底上通过解离技术制作的，侧面非常平整光滑。
在LED芯片11底面和四个侧面的反射镜10是厚度为4000nm的金属反射镜，该金属反射镜为镀镍反射镜，该镀镍反射镜与散热机构连接，以便将LED芯片11工作时产生的热量通过导热机构导向外面。
如图6所示，LED芯片11的光线只从表面发出，如图7、图8、图9和附图10所示，在蓝光LED衬底1的侧面和底面上设置反射镜10后，限制了光线从蓝宝石衬底1的侧面和底面逸出，向蓝宝石衬底1的侧面和底面发射的蓝光在芯片内部经反射、增强后从LED芯片11的表面发出。
以上蓝光LED芯片按照以下步骤生产：
a、将已经完成LED芯片11的衬底1、缓冲层2、n型半导体层3、光发射层4、p型半导体层5、光透明层6、绝缘介质膜7、n电极8及p电极9制作的2英寸LED芯片原片粘贴在蓝膜15上，如图11所示；
b、将上述LED芯片原片用激光划片，解离成若干个独立的LED芯片11；
c、然后通过扩膜将相邻的独立LED芯片11拉开，使相邻的独立LED芯片11之间具有间隙，如图12所示；
d、将蓝膜15及粘贴在蓝膜15上的独立LED芯片11翻转后安置在带有平坦圆片的镀膜夹具上，去掉蓝膜15，使每个独立LED芯片11的衬底1的底面和侧面裸露，如图13所示。圆片充当镀膜的夹具，耐温200摄氏度以上；
e、然后用电子束蒸发工艺一次性将镍蒸镀在独立LED芯片11衬底1的侧面和底面上，形成一层厚度为4000nm的均匀金属膜作为金属反射镜，如图14所示，其反射率为95％；
f、最后，将独立LED芯片11从镀膜夹具上取下，得到本发明所述的LED芯片，如图15所示。经球形积分仪测定，本发明实施例的LED芯片表面出光率比传统蓝光LED芯片表面出光率高20％。
实施例6，以在矩形蓝光LED芯片的衬底1镀含有镀铬反射镜为例进行详细说明，附图5为LED芯片的结构示意图。LED芯片11包括150μm厚的蓝宝石衬底1，在衬底1上形成的厚度为4.1μm的GaN半导体层，GaN半导体层包括厚度为0.3μm的GaN缓冲层2、厚度为1μm的未掺杂U-GaN半导体层和厚度为4μm的n型半导体层3，然后在n型半导体层3上生长厚度为100nm的InGaN/GaN量子阱光发射层4，在光发射层4上生长厚度为0.8μm的p型半导体层5，ITO光透明层6生长在p型半导体层5上，厚度为200nm的二氧化硅绝缘介质膜7沉积在ITO光透明层6，p电极9形成在光透明层6上，n电极8形成在n型半导体层3上，LED芯片11的发光波长在450nm-465nm之间，在LED芯片11衬底底面和四个侧面的反射镜10是厚度为7000nm的金属反射镜，该金属反射镜为镀铬反射镜。
如图6所示，LED芯片11的光线只从表面发出，如图7、图8、图9和附图10所示，在蓝光LED衬底1的侧面和底面上设置反射镜10后，限制了光线从蓝宝石衬底1的侧面和底面逸出，向蓝宝石衬底1的侧面和底面发射的蓝光在芯片内部经反射、增强后从LED芯片11的表面发出。
按照以下步骤生产蓝光LED芯片：
a、将已经完成LED芯片11的衬底1、缓冲层2、n型半导体层3、光发射层4、p型半导体层5、光透明层6、绝缘介质膜7、n电极8及p电极9制作的2英寸LED芯片原片粘贴在蓝膜15上，如图11所示；
b、将上述LED芯片原片用激光划片，解离成若干个独立的LED芯片11；
c、然后通过扩膜将相邻的独立LED芯片11拉开，使相邻的独立LED芯片11之间具有间隙，如图12所示；
d、将蓝膜15及粘贴在蓝膜15上的独立LED芯片11翻转后安置在带有平坦圆片的镀膜夹具上，去掉蓝膜15，使每个独立LED芯片11的衬底1的底面和侧面裸露，如图13所示。圆片充当镀膜的夹具，耐温200摄氏度以上；
e、然后用磁控溅射工艺一次性将铬蒸镀在独立LED芯片11的衬底1的侧面和底面上，形成一层厚度为7000nm的均匀金属膜作为金属反射镜，如图14所示，其反射率为95％；
f、最后，将独立LED芯片11从镀膜夹具上取下，得到本发明所述的LED芯片，如图15所示。经球形积分仪测定，本发明实施例LED芯片的整体出光率为比传统蓝光LED芯片整体出光率高10％。
以上实施例中，金属反射镜还可以是金银组合之外任意两种或多种金属组合的金属反射镜。
实施例7，以在矩形蓝光LED芯片的衬底1蒸镀分布式布拉格反射镜为例进行详细说明，附图5为本发明LED芯片的结构示意图。LED芯片11包括150μm厚的蓝宝石衬底1，在衬底1上形成的厚度为5.1μm的GaN半导体层，GaN半导体层包括厚度为0.1μm的GaN缓冲层2、厚度为1μm的未掺杂U-GaN半导体层和厚度为4μm的n型半导体层3，然后在n型半导体层3上生长厚度为100nm的InGaN/GaN量子阱光发射层4，在光发射层4上生长厚度为0.8μm的p型半导体层5，ITO光透明层6生长在p型半导体层5上，厚度为200nm的二氧化硅绝缘介质膜7沉积在ITO光透明层6上，p电极9形成在光透明层6上，n电极8形成在n型半导体层3上，LED芯片11的发光波长在450nm-465nm之间，在LED芯片11底面和四个侧面的反射镜10是分布式布拉格反射镜，该分布式布拉格反射镜包括三层双介质膜，该双介质膜由折射率不同的二氧化硅介质膜和二氧化钛介质膜构成。
如图6所示，LED芯片11的光线只从表面发出，如图7、图8、图9和附图10所示，在蓝光LED衬底1的侧面和底面上设置反射镜10后，限制了光线从蓝宝石衬底1的侧面和底面逸出，向蓝宝石衬底1的侧面和底面发射的蓝光在芯片内部经反射、增强后从LED芯片11的表面发出。
按照以下步骤生产蓝光LED芯片：
a、将已经完成LED芯片11的衬底1、缓冲层2、n型半导体层3、光发射层4、p型半导体层5、光透明层6、绝缘介质膜7、n电极8及p电极9制作的2英寸LED芯片原片粘贴在蓝膜15上，如图11所示；
b、将上述LED芯片原片用激光划片，解离成若干个独立的LED芯片11；
c、然后通过扩膜将相邻的独立LED芯片11拉开，使相邻的独立LED芯片11之间具有间隙，如图12所示；
d、将蓝膜15及粘贴在蓝膜15上的独立LED芯片11翻转后安置在带有平坦圆片的镀膜夹具上，去掉蓝膜15，使每个独立LED芯片11衬底1的底面和侧面裸露，如图13所示。圆片充当镀膜的夹具，耐温200摄氏度以上；
e、然后采用磁控溅射工艺在独立LED芯片11衬底1的侧面和底面蒸镀三层双介质膜，如图14所示，其反射率为99％；
f、最后，将独立LED芯片11从镀膜夹具上取下，得到本发明所述的LED芯片，如图15所示。
经球形积分仪测定，本发明实施例LED芯片的的表面出光率比传统蓝光LED芯片表面出光率高25％。
实施例8，以在矩形蓝光LED芯片的衬底1蒸镀分布式布拉格反射镜为例进行详细说明，附图5为本发明LED芯片的结构示意图。LED芯片11包括150μm厚的蓝宝石衬底1，在衬底1上形成的厚度为5.1μm的GaN半导体层，GaN半导体层包括厚度为0.1μm的GaN缓冲层2、厚度为1μm的未掺杂U-GaN半导体层和厚度为4μm的n型半导体层3，然后在n型半导体层3上生长厚度为100nm的InGaN/GaN量子阱光发射层4，在光发射层4上生长厚度为0.8μm的p型半导体层5，ITO光透明层6生长在p型半导体层5上，厚度为200nm的二氧化硅绝缘介质膜7沉积在ITO光透明层6上，p电极9形成在光透明层6上，n电极8形成在n型半导体层3上，LED芯片11的发光波长在450nm-465nm之间，在LED芯片11底面和四个侧面的反射镜10是分布式布拉格反射镜，该分布式布拉格反射镜包括四层双介质膜，该双介质膜由折射率不同的二氧化硅介质膜和二氧化钛介质膜构成。
如图6所示，LED芯片11的光线只从表面发出，如图7、图8、图9和附图10所示，在蓝光LED衬底1的侧面和底面上设置反射镜10后，限制了光线从蓝宝石衬底1的侧面和底面逸出，向蓝宝石衬底1的侧面和底面发射的蓝光在芯片内部经反射、增强后从LED芯片11的表面发出。
按照以下步骤生产蓝光LED芯片：
a、将已经完成LED芯片11的衬底1、缓冲层2、n型半导体层3、光发射层4、p型半导体层5、光透明层6、绝缘介质膜7、n电极8及p电极9制作的2英寸LED芯片原片粘贴在蓝膜15上，如图11所示；
b、将上述LED芯片原片用激光划片，解离成若干个独立的LED芯片11；
c、然后通过扩膜将相邻的独立LED芯片11拉开，使相邻的独立LED芯片11之间具有间隙，如图12所示；
d、将蓝膜15及粘贴在蓝膜15上的独立LED芯片11翻转后安置在带有平坦圆片的镀膜夹具上，去掉蓝膜15，使每个独立LED芯片11衬底1的底面和侧面裸露，如图13所示。圆片充当镀膜的夹具，耐温200摄氏度以上；
e、然后采用磁控溅射工艺在独立LED芯片11衬底1的侧面和底面蒸镀四层双介质膜，如图14所示，其反射率为99％；
f、最后，将独立LED芯片11从镀膜夹具上取下，得到本发明所述的LED芯片，如图15所示。
经球形积分仪测定，本发明实施例LED芯片的的表面出光率比传统蓝光LED芯片表面出光率高25％。
以上实施例中的双介质膜还可以由二氧化硅和二氧化钛以外的硅氧化物介质膜、硅氮化物介质膜、钛氧化物介质膜、镁氟化物介质膜及锌氧化物介质膜中的任意两种介质膜构成。
Claims (5)
1.一种LED芯片的制造方法，其特征在于：所述LED芯片包括衬底(1)，衬底(1)的底面和侧面分别设有反射镜(10)；
所述反射镜(10)的反射率≥90％；
所述LED芯片的发光波长在450nm-465nm之间；
所述制造方法包括以下步骤：
a、制作LED芯片原片，将LED芯片原片粘贴在蓝膜(15)上；
b、将上述LED芯片原片用激光划片，解离成若干个独立的LED芯片(11)；
c、然后通过扩膜将相邻的独立LED芯片(11)拉开，使相邻的独立LED芯片(11)之间具有间隙；
d、将蓝膜(15)及独立LED芯片(11)翻转后安置在镀膜夹具上，去掉蓝膜(15)，使每个独立LED芯片(11)衬底(1)的底面和侧面裸露；
e、在独立LED芯片(11)衬底(1)的侧面和底面蒸镀反射镜(10)；
f、最后，将独立LED芯片(11)从镀膜夹具上取下，得到本发明所述的LED芯片。
2.如权利要求1所述的一种LED芯片的制造方法，其特征在于：所述反射镜(10)为金属反射镜，金属反射镜的厚度为100nm-10000nm。
3.如权利要求2所述的一种LED芯片的制造方法，其特征在于：所述金属反射镜包含金、银、铝、镍及铬中的至少一种金属。
4.如权利要求1所述的一种LED芯片的制造方法，其特征在于：所述反射镜(10)为分布式布拉格反射镜。
5.如权利要求4所述的一种LED芯片的制造方法，其特征在于：所述分布式布拉格反射镜包括一层以上双介质膜，每层双介质膜由硅氧化物介质膜、硅氮化物介质膜、钛氧化物介质膜、镁氟化物介质膜及锌氧化物介质膜中的任意两种介质膜构成。
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Citations (5)
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| CN1822400A (zh) * | 2004-12-31 | 2006-08-23 | Lg电子有限公司 | 高输出发光二极管及其制造方法 |
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