专利名称：大功率led镀膜芯片的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种大功率LED芯片，具体涉及一种大功率LED镀膜芯片，用于提高大 功率LED芯片的透光效率。
背景技术：
随着半导体制造技术的不断进步和新型材料的开发及应用，GaN基蓝色发光二极管技术 趋于成熟,使得采用蓝光LED芯片加黄色荧光粉的白光LED固体光源的性能不断完善并进入 实用阶段，目前白光LED的发光效率已做到501m/W，与传统的白炽灯的光效lOhn/W相比， 大功率白光LED的发光效率是其5倍，但与荧光灯901m/W的光效相比，还有一定差距，这 主要是蓝光LED芯片取光效率不高的原因。大功率LED的发光效率包括内量子效率和外量子 效率，内量子效率为有源层中电子与空穴复合时的发光效率，外量子效率为发光层所发出的 光从芯片表面出射的效率。目前大功率LED的内量子效率已经很高，达到90%以上，但由于 GaN这种材料本身的的折射率比较高，有源层所发出的光在芯片的表面有不少被该表面反射 和全反射，因此外量子效率比较低，而且被反射回来的光穿越有源层后又会被吸收并产生热， 这样影响了芯片的发光效率和整体性能的提高。在先技术中，为了提高大功率LED的外量子 效率，采用在GaN表面通过激光表面粗化及激光剥离衬底(参见张国义等人发表的"固态照 明光源的基石一氮化镓基白光发光二极管"，《物理学与高新技术》，第33巻，第11期，2004.11) 的方法,但这些提高大功率LED外量子效率的方法都未能解决芯片高折射率材料GaN与周围 低折射率封装材料所形成界面的菲涅尔反射而影响取光效率的问题。实用新型内容本实用新型的目的是提供一种大功率LED镀膜芯片，克服已有技术从芯片有源层发出的 光在其出光面存在较大反射，外量子效率比较低，被GaN表面反射回去的光还会穿越有源层 并被其吸收，使芯片发热量增加，温度升高，降低电子-空穴的复合几率，降低芯片的内量子 效率，影响芯片的整体性能等缺点。为了克服在先技术的不足，本实用新型的技术方案是在芯片出光的GaN表面镀上一层 增透膜，减少表面的反射，以提高芯片的出光效率。所镀上的增透膜的增透波长与芯片有源 层发出的光波长一致，增透膜两边的介质为GaN和外面填充的封装材料，由于芯片的发光波长随温度的升高会向长波方向移动，因此所镀增透膜需有3—5纳米的带宽，以防芯片温度升 高所引起的波长失配。大功率LED镀膜芯片，包括蓝宝石衬底、GaN晶体、有源层、在蓝宝石衬底上连接 中间含有源层的GaN晶体，其特征在于在GaN晶体的表面和侧面镀上对输出波长增透的增 透膜。所述的增透膜所对应的增透波长应与芯片有源层所发出的光的波长一致，而且增透膜需 有3—5纳米的带宽，以防芯片温度升高所引起的波长失配。本实用新型的优点和积极效果是在芯片出光的GaN表面镀上一层增透膜，从芯片有源 层发出的光透过GaN晶体入射到GaN晶体与增透膜的界面上，以95%以上的透过率穿过该界 面而穿透出来，减少表面的反射，提高芯片的外量子效率；同时减少被GaN表面反射回去的 光，提高内量子效率；与在先技术相比，可以提高10%左右的出光效率，具有较高的使用价 值。
以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明。
图l:未镀膜的GaN基大功率LED芯片结构图；图2:镀膜的GaN基大功率LED芯片结构图。1.蓝宝石衬底，2GaN， 3有源层，4增透膜，5光束。
具体实施方式
图1是未镀膜的GaN基大功率LED芯片结构图，由于从芯片有源层发出的光在其出光面 存在较大反射，外量子效率比较低，被GaN表面反射回去的光还会穿越有源层并被其吸收， 使芯片发热量增加，温度升高，降低电子-空穴的复合几率，降低芯片的内量子效率，影响了 芯片的整体性能。本实用新型大功率LED镀膜芯片，如图2所示，它包括蓝宝石衬底l、 GaN晶体2、 有源层3、在蓝宝石衬底1上生长中间含有源层3的GaN晶体2，再在GaN晶体2的表面和 侧面镀上对输出波长增透的增透膜4，从芯片有源层3发出的光透过GaN晶体2入射到GaN 晶体与增透膜4的界面上，以95%以上的透过率穿过该界面而穿透出来。所述的增透膜4所对应的增透波长应与芯片有源层所发出的光的波长一致，而且增透膜
需有3—5纳米的带宽，以防芯片释度升高所引起的波长失配。镀膜的方法是把lmmx lmm蓝光GaN芯片用导热系数较高的银胶固定在大功率LED 专用支架上，用超声波金丝球焊机把芯片的正负极用l.Omil的金线分别连接到支架的正负极 引线上，芯片的GaN表面朝上，然后放在真空镀膜机中镀增透膜，镀膜时的温度不高于150QC， 以防止损坏芯片的电气和固定连接，然后用透明导热硅胶对该芯片进行封装。
权利要求1.大功率LED镀膜芯片，包括蓝宝石衬底、GaN晶体、有源层、在蓝宝石衬底上连接中间含有源层的GaN晶体，其特征在于在GaN晶体的表面和侧面镀上对输出波长增透的增透膜。
2. 根据权利要求1所述的大功率LED镀膜芯片，其特征在于所述的增透膜所对应的增透 波长应与芯片有源层所发出的光的波长一致，而且增透膜需有3—5纳米的带宽。
专利摘要一种大功率LED镀膜芯片，是在蓝宝石衬底上生长中间含有源层的GaN晶体，再在GaN晶体的表面和侧面镀上对输出波长增透的增透膜。增透膜所对应的增透波长应与芯片有源层所发出的光的波长一致，而且增透膜需有3-5纳米的带宽，以防芯片温度升高所引起的波长失配。本实用新型方法可以使从芯片有源层发出的光透过GaN晶体入射到GaN晶体与增透膜的界面上，以95％以上的透过率穿过该界面而穿透出来，减少表面的反射，提高LED芯片的外量子效率；同时减少被GaN表面反射回去的光，提高内量子效率；具有较高的使用价值。
文档编号H01L33/00GK201017903SQ200720066579
公开日2008年2月6日 申请日期2007年1月23日 优先权日2007年1月23日
发明者刘传先, 吴中林, 徐华斌, 林 陈 申请人:上海第二工业大学