具有光转换功能的发光结构、LED芯片及制备方法技术

本发明专利技术提供了一种具有光转换功能的发光结构LED芯片及制备方法，通过将光转换材料植入外延叠层内部，实现了初步的光转换发光结构。在此基础上制作的LED芯片，在后续封装过程中，可以免除光转换材料覆盖的过程，有利于减少工序。同时，本技术方案避免了光转换材料容易受温度、湿度、环境杂质等影响而出现性能退化，进而影响光转换效率和出光效率的风险；同时，降低了整体灯珠的热阻，从而提高LED芯片的寿命。寿命。寿命。

【技术实现步骤摘要】
具有光转换功能的发光结构、LED芯片及制备方法


[0001]本专利技术涉及发光二极管领域，尤其涉及一种具有光转换功能的发光结构、LED芯片及制备方法。

技术介绍

[0002]LED，即Light Emitting Diode的缩写，译为发光二极管。其芯片发光波长是在外延生长过程中通过调节量子阱的带隙来实现的，通常情况下LED芯片发光为单色光。为了呈现更多颜色，人们往往在芯片制作完成后，通过在芯片表面覆盖光转换发光材料的方式实现。例如涂覆荧光粉、量子点等。荧
[0003]由于荧光粉和量子点等光转换材料，其无法直接覆盖在芯片表面，容易脱落和受外部环境影响而性能退化；因此，通常将荧光粉或量子点等光转换材料混合在有机材料中，然后覆盖在芯片表面，形成光转换层。
[0004]然而，在实际生产与运用中，由于光转换层容易受温度、湿度、环境杂质等影响而出现性能退化，进而影响光转换效率和出光效率；并且光转换层往往具有较大热阻，覆盖在芯片表面时，热量难以导出，会进一步加速LED灯珠失效。此外，在通过光转换层调整发光颜色时，有机物与荧光粉配比的配比要求、光转换材料颗粒尺寸、覆盖厚度等参数要求极为严苛，可控性较差，分光分色过程中落BIN率较难控制。
[0005]有鉴于此，本专利技术人专门设计了一种具有光转换功能的发光结构、LED芯片及制备方法，本案由此产生。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种具有光转换功能的发光结构、LED芯片及制备方法，以在芯片生产过程中完成光转换、实现初步的晶圆级封装、简化封装流程。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]一种具有光转换功能的发光结构，包括：
[0009]生长衬底；
[0010]设置于所述生长衬底表面的外延叠层，所述外延叠层包括沿第一方向依次堆叠的第一型半导体层、有源区、第二型半导体层；所述外延叠层内设有若干个通孔，且各所述通孔贯穿所述第二型半导体层至至少部分所述第一型半导体层；所述第一方向垂直于所述衬底，并由所述生长衬底指向所述外延叠层；
[0011]介质层，所述介质层沉积于各所述通孔的侧壁及底部；
[0012]光转换层，所述光转换层填充于各所述通孔内，并通过所述介质层与所述外延叠层隔离设置。
[0013]优选地，所述光转换层包括量子点光转换材料层或荧光粉或荧光纳米颗粒。
[0014]优选地，所述介质层包括氧化硅或氮化硅的一种或多种。
[0015]本专利技术还提供了一种具有光转换功能的发光结构的制备方法，所述制备方法包括
如下步骤：
[0016]S01、提供一生长衬底；
[0017]S02、在所述生长衬底表面生长外延叠层，所述外延叠层包括沿生长方向依次堆叠的第一型半导体层、有源区、第二型半导体层；
[0018]S03、通过蚀刻工艺使所述外延叠层形成若干个通孔，且各所述通孔贯穿所述第二型半导体层至至少部分所述第一型半导体层；
[0019]S04、在各所述通孔的侧壁及底部沉积形成介质层；
[0020]S05、在各所述通孔内填充光转换层，所述光转换层通过所述介质层与所述外延叠层隔离设置。
[0021]优选地，所述光转换层包括量子点光转换材料层或荧光粉或荧光纳米颗粒。
[0022]本专利技术还提供了一种具有光转换功能的LED芯片的制备方法，所述制备方法用于实现垂直结构LED芯片的制备，其包括如下步骤：
[0023]H01、提供通过权利要求4或5所述的制备方法所获得的发光结构；
[0024]H02、沉积金属层，所述金属层覆盖各所述光转换层及第二型半导体层；
[0025]H03、通过键合工艺，将H02所形成的结构键合至导电基板，且所述金属层与所述导电基板形成连接；
[0026]H04、剥离所述生长衬底，形成所述第一型半导体层的裸露面；
[0027]H05、在所述第一型半导体层的裸露面形成第一电极。
[0028]本专利技术还提供了一种具有光转换功能的LED芯片，所述LED芯片包括垂直结构LED芯片，所述LED芯片通过上述的制备方法而获得。
[0029]本专利技术还提供了又一种具有光转换功能的LED芯片的制备方法，所述制备方法用于实现水平结构LED芯片的制备，其包括如下步骤：
[0030]B01、提供通过权利要求4或5所述的制备方法所获得的发光结构；
[0031]B02、通过蚀刻工艺使所述外延叠层形成凹槽，所述凹槽裸露所述第一型半导体层的部分表面；
[0032]B03、制作透明导电层，所述透明导电层覆盖所述第二型半导体层的水平裸露面；
[0033]B04、在所述发光结构的表面预留一电极制作区域，所述电极制作区域具有所述透明导电层；并制作绝缘层，所述绝缘层覆盖所述凹槽的侧壁及除所述电极制作区域以外的发光结构表面；
[0034]B05、在所述凹槽内形成第一电极，所述第一电极与所述第一型半导体层形成接触；
[0035]在所述电极制作区域形成第二电极，所述第二电极与所述透明导电层形成接触。
[0036]本专利技术还提供了一种具有光转换功能的LED芯片，所述LED芯片包括水平结构LED芯片，所述LED芯片通过上述的制备方法而获得。
[0037]经由上述的技术方案可知，本专利技术提供的具有光转换功能的发光结构、LED芯片及制备方法，包括外延叠层、介质层、光转换层，通过：在所述外延叠层内设有若干个通孔，且各所述通孔贯穿所述第二型半导体层至至少部分所述第一型半导体层，所述介质层沉积于各所述通孔的侧壁及底部；所述光转换层填充于各所述通孔内，并通过所述介质层与所述外延叠层隔离设置。从而，将光转换层中的光转换材料植入LED芯片内部，实现了初步的晶
圆级封装；在后续灯珠过程中，可以免除光转换材料覆盖的过程，有利于减少工序。同时，本技术方案可实现光转换材料在芯片内部的填充，从而避免了光转换材料容易受温度、湿度、环境杂质等影响而出现性能退化，进而影响光转换效率和出光效率的风险；同时，降低了整体灯珠的热阻，从而提高LED芯片的寿命。此外，基于上述应用，可通过控制光转换材料在芯片内分布的密度和尺寸，即可实现光色比较线性的调制，与现有涂覆技术相比，其均匀性和可控性更好，其工艺制作简单便捷，易于实现，便于生产化，具有较好的应用前景。
附图说明
[0038]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0039]图1为本专利技术实施例1所提供的具有光转换功能的发光结构的结构示意图；
[0040]图1.1至图1.5为本专利技术实施例1所提供的具有光转换功能的发光结构的制备方法步骤所对应的结构示意图；
[0041]图2为本专利技术实施例2所提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有光转换功能的发光结构，其特征在于，包括：生长衬底以及设置于所述生长衬底表面的外延叠层，所述外延叠层包括沿第一方向依次堆叠的第一型半导体层、有源区、第二型半导体层；所述外延叠层内设有若干个通孔，且各所述通孔贯穿所述第二型半导体层至至少部分所述第一型半导体层；所述第一方向垂直于所述衬底，并由所述生长衬底指向所述外延叠层；介质层，所述介质层沉积于各所述通孔的侧壁及底部；光转换层，所述光转换层填充于各所述通孔内，并通过所述介质层与所述外延叠层隔离设置。2.根据权利要求1所述的具有光转换功能的发光结构，其特征在于，所述光转换层包括量子点光转换材料层或荧光粉或荧光纳米颗粒。3.根据权利要求1所述的具有光转换功能的发光结构，其特征在于，所述介质层包括氧化硅或氮化硅的一种或多种。4.一种具有光转换功能的发光结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：S01、提供一生长衬底；S02、在所述生长衬底表面生长外延叠层，所述外延叠层包括沿生长方向依次堆叠的第一型半导体层、有源区、第二型半导体层；S03、通过蚀刻工艺使所述外延叠层形成若干个通孔，且各所述通孔贯穿所述第二型半导体层至至少部分所述第一型半导体层；S04、在各所述通孔的侧壁及底部沉积形成介质层；S05、在各所述通孔内填充光转换层，所述光转换层通过所述介质层与所述外延叠层隔离设置。5.根据权利要求4所述的具有光转换功能的发光结构的制备方法，其特征在于，所述光转换层包括量子点光转换材料层或荧光粉或荧光纳米颗粒。6.一种具有光转换功能的LED芯片的制备方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲晓东，陈凯轩，林志伟，杨克伟，赵斌，
申请(专利权)人：厦门乾照光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：