CN102427104A - 碳化硅衬底外延片、封装芯片、白光led及工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碳化硅衬底外延片、封装芯片、白光LED及工艺方法，该白光LED包括从下至上依次设置的支架、支架电极、芯片、金线、荧光晶体、硅胶和透镜，上述芯片包括从下至上依次设置的N极层、SiC衬底、AiN过渡层、N-GaN接触层、InGaN/GaN多量子阱发光层、P-GaN接触层、透明导电层、P电极。本发明提供的碳化硅衬底白光LED，其显色性好、稳定性好、发光质量好，提高了工作稳定性和使用寿命，减少了封装工序，可以使白光LED的外延、芯片、封装、应用整个产业链的生产工艺简化，生产效率高，适于大批量生产。
Description
技术领域
本发明涉及LED照明技术领域，尤其涉及一种碳化硅衬底外延片、封装芯片、白光LED及工艺方法。
背景技术
白光LED具有节能、环保、寿命长、可以工作在高速状态等诸多优点，其用途越来越广，政府正大力推广。
目前，通常采用蓝光LED激发黄色荧光粉来生产白光LED，由于用蓝光LED激发黄色荧光粉生产的白光LED，显色性差、稳定性差。如何提高现有的白光LED的显色性能和稳定性正成为当今大家最为关心的问题。
发明内容
针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种可在生产线上进行大批量生产的碳化硅衬底外延片、封装芯片、白光LED及生产工艺方法，生产出的白光LED产品，可以获得显色性好且稳定可靠的白光光源。
为实现上述目的，本发明提供一种碳化硅衬底外延片，包括从下至上依次设置的SiC衬底、AiN过渡层、N-GaN接触层、InGaN/GaN多量子阱发光层、P-GaN接触层。
其中，所述SiC衬底的厚度为50～200um；所述N-GaN接触层的厚度为200～1000nm；所述InGaN/GaN多量子阱发光层的厚度为1000～10000nm；所述P-GaN接触层的厚度为80～600nm。
为实现上述目的，本发明还提供一种碳化硅衬底封装芯片，包括从下至上依次设置的N极层、SiC衬底、AiN过渡层、N-GaN接触层、InGaN/GaN多量子阱发光层、P-GaN接触层、透明导电层、P电极。
其中，所述SiC衬底的厚度为50～200um；所述N-GaN接触层的厚度为200～1000nm；所述InGaN/GaN多量子阱发光层的厚度为1000～10000nm；所述P-GaN接触层的厚度为80～600nm。
其中，所述透明导电层的厚度为1～10um。
为实现上述目的，本发明还提供一种碳化硅衬底白光LED，包括从下至上依次设置的支架、支架电极、芯片、金线、荧光晶体、硅胶和透镜，所述芯片包括从下至上依次设置的N极层、SiC衬底、AiN过渡层、N-GaN接触层、InGaN/GaN多量子阱发光层、P-GaN接触层、透明导电层、P电极。
其中，所述SiC衬底的厚度为50～200um；所述N-GaN接触层的厚度为200～1000nm；所述InGaN/GaN多量子阱发光层的厚度为1000～10000nm；所述P-GaN接触层的厚度为80～600nm。
其中，所述透明导电层的厚度为1～10um。
其中，所述荧光晶体的厚度为100～2000um。
为实现上述目的，本发明还提供一种碳化硅衬底白光LED工艺方法，包括以下步骤：
将SiC单晶基板放在托盘里送入外延炉，在1055～1065摄氏度下生长N-GaN接触层；以氮气为载体，在685-695摄氏度下生长InGaN/GaN多量子阱发光层；在995-1005摄氏度下生长P-GaN接触层，得到碳化硅衬底外延片；
将生长好的外延片P-GaN接触层上方先做一层透明导电层，再在透明导电层上做上P电极，在SiC单晶基板的下方做上N极层，得到碳化硅衬底封装芯片；
将所述碳化硅衬底封装芯片用自动共晶机将碳化硅衬底封装芯片固定在支架上，然后用自动焊线机进行焊线，芯片上方放上一块和碳化硅衬底封装芯片面积一样的荧光晶体，之后盖上透镜，配好硅胶，抽完真空后，用自动点胶机注入透镜内后，送入烘箱固化2小时，得到碳化硅衬底白光LED。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的碳化硅衬底白光LED，其显色性好、稳定性好、发光质量好，提高了工作稳定性和使用寿命，减少了封装工序，可以使白光LED的外延、芯片、封装、应用整个产业链的生产工艺简化，生产效率高，适于大批量生产。
附图说明
图1为本发明碳化硅衬底外延片的结构图；
图2为本发明碳化硅衬底封装芯片的结构图；
图3为本发明碳化硅衬底白光LED的结构图；
图4为本发明碳化硅衬底白光LED的工艺方法流程图。
主要元件符号说明如下：
01、SiC衬底 02、AiN过渡层 03、N-GaN接触层
04、InGaN/GaN多量子阱发光层 05、P-GaN接触层
06、透明导电层 07、P电极 08、N极层
09、支架 15、支架电极 10、芯片
11、金线 12、荧光晶体 13、硅胶 14、透镜
具体实施方式
为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。
请参阅图1，本发明的碳化硅衬底外延片，包括从下至上依次设置的SiC衬底01、AiN过渡层02、N-GaN接触层03、InGaN/GaN多量子阱发光层04、P-GaN接触层05。
在具体的实施例中，SiC衬底01的厚度为50～200um；N-GaN接触层03的厚度为200～1000nm；InGaN/GaN多量子阱发光层04的厚度为1000～10000nm；P-GaN接触层05的厚度为80～600nm。
请参阅图2，本发明还提供的碳化硅衬底封装芯片，包括从下至上依次设置的N极层08、SiC衬底01、AiN过渡层02、N-GaN接触层03、InGaN/GaN多量子阱发光层04、P-GaN接触层05、透明导电层06、P电极07。
在具体的实施例中，SiC衬底01的厚度为50～200um；N-GaN接触层03的厚度为200～1000nm；InGaN/GaN多量子阱发光层04的厚度为1000～10000nm；P-GaN接触层05的厚度为80～600nm，透明导电层06的厚度为1～10um。
请参阅图3，本发明的碳化硅衬底白光LED，包括从下至上依次设置的支架09、支架电极15、芯片10、金线11、荧光晶体12、硅胶13和透镜14，芯片10包括从下至上依次设置的N极层08、SiC衬底01、AiN过渡层02、N-GaN接触层03、InGaN/GaN多量子阱发光层04、P-GaN接触层05、透明导电层06、P电极07。
在具体的实施例中，SiC衬底01的厚度为50～200um；N-GaN接触层03的厚度为200～1000nm；InGaN/GaN多量子阱发光层04的厚度为1000～10000nm；P-GaN接触层05的厚度为80～600nm，透明导电层06的厚度为1～10um，荧光晶体12的厚度为100～2000um。
相较于现有技术的情况，本发明提供的碳化硅衬底白光LED，其显色性好、稳定性好、发光质量好，提高了工作稳定性和使用寿命，减少了封装工序，可以使白光LED的外延、芯片、封装、应用整个产业链的生产工艺简化，生产效率高，适于大批量生产。
请参阅图4，本发明的碳化硅衬底白光LED工艺方法，包括以下步骤：
步骤401：将SiC单晶基板放在托盘里送入外延炉，在1055～1065摄氏度下生长N-GaN接触层；以氮气为载体，在685-695摄氏度下生长InGaN/GaN多量子阱发光层；在995-1005摄氏度下生长P-GaN接触层，得到碳化硅衬底外延片；
步骤402：将生长好的外延片P-GaN接触层上方先做一层透明导电层，再在透明导电层上做上P电极，在SiC单晶基板的下方做上N极层，得到碳化硅衬底封装芯片；
步骤403：将上述碳化硅衬底封装芯片用自动共晶机将碳化硅衬底封装芯片固定在支架上，然后用自动焊线机进行焊线，芯片上方放上一块和碳化硅衬底封装芯片面积一样的荧光晶体，之后盖上透镜，配好硅胶，抽完真空后，用自动点胶机注入透镜内后，送入烘箱固化2小时，得到碳化硅衬底白光LED。
在具体的实施例中，碳化硅衬底白光LED的工艺方法，按照下列步骤进行：
1)首先制作外延片。先将SiC衬底01放在托盘里送入K465i MOCVD外延炉，在900摄氏度下生长AiN过渡层02，在1050摄氏度下生长N-GaN接触层03；接下来以氮气为载体，在680摄氏度下生长InGaN/GaN多量子阱发光层04，之后在990摄氏度下生长P-GaN接触层05，这样外延片就做出来了。
2)然后将做出的外延片，加工成芯片。按照如下的芯片工艺流程，外延片→清洗→镀透明电极层→透明电极图形光刻→腐蚀→去胶→平台图形光刻→干法刻蚀→去胶→退火→SiO2沉积→窗口图形光刻→SiO2腐蚀→去胶→N极图形光刻→预清洗→镀膜→剥离→退火→P极图形光刻→镀膜→剥离→研磨→切割→芯片→成品测试。将P-GaN接触层上方先做一层透明导电层，再做上P电极，SiC单晶基板的下方做上N极层。。芯片就加工出来了。
3)最后将做好的芯片封装。将制作的芯片用自动共晶机将SiC衬底芯片固定到在支架上，然后用自动焊线机进行焊线，芯片上方放上一块和SiC衬底芯片面积一样的荧光晶体，之后盖上透镜，配好硅胶道康宁6336，抽完真空后，用自动点胶机注入透镜内后，送入100的烘箱固化2小时，再经过分光测试，包装入库，封装产品就做成了。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种碳化硅衬底外延片，其特征在于，包括从下至上依次设置的SiC衬底、AiN过渡层、N-GaN接触层、InGaN/GaN多量子阱发光层、P-GaN接触层。
2.根据权利要求1所述的碳化硅衬底外延片，其特征在于，所述SiC衬底的厚度为50～200um；所述N-GaN接触层的厚度为200～1000nm；所述InGaN/GaN多量子阱发光层的厚度为1000～10000nm；所述P-GaN接触层的厚度为80～600nm。
3.一种碳化硅衬底封装芯片，其特征在于，包括从下至上依次设置的N极层、SiC衬底、AiN过渡层、N-GaN接触层、InGaN/GaN多量子阱发光层、P-GaN接触层、透明导电层、P电极。
4.根据权利要求3所述的碳化硅衬底封装芯片，其特征在于，所述SiC衬底的厚度为50～200um；所述N-GaN接触层的厚度为200～1000nm；所述InGaN/GaN多量子阱发光层的厚度为1000～10000nm；所述P-GaN接触层的厚度为80～600nm。
5.根据权利要求3或4所述的碳化硅衬底封装芯片，其特征在于，所述透明导电层的厚度为1～10um。
6.一种碳化硅衬底白光LED，其特征在于，包括从下至上依次设置的支架、支架电极、芯片、金线、荧光晶体、硅胶和透镜，所述芯片包括从下至上依次设置的N极层、SiC衬底、AiN过渡层、N-GaN接触层、InGaN/GaN多量子阱发光层、P-GaN接触层、透明导电层、P电极。
7.根据权利要求6所述的碳化硅衬底白光LED，其特征在于，所述SiC衬底的厚度为50～200um；所述N-GaN接触层的厚度为200～1000nm；所述InGaN/GaN多量子阱发光层的厚度为1000～10000nm；所述P-GaN接触层的厚度为80～600nm。
8.根据权利要求6或7所述的碳化硅衬底白光LED，其特征在于，所述透明导电层的厚度为1～10um。
9.根据权利要求8所述的碳化硅衬底白光LED，其特征在于，所述荧光晶体的厚度为100～2000um。
10.一种碳化硅衬底白光LED工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
将SiC单晶基板放在托盘里送入外延炉，在1055～1065摄氏度下生长N-GaN接触层；以氮气为载体，在685-695摄氏度下生长InGaN/GaN多量子阱发光层；在995-1005摄氏度下生长P-GaN接触层，得到碳化硅衬底外延片；
将生长好的外延片P-GaN接触层上方先做一层透明导电层，再在透明导电层上做上P电极，在SiC单晶基板的下方做上N极层，得到碳化硅衬底封装芯片；
将所述碳化硅衬底封装芯片用自动共晶机将碳化硅衬底封装芯片固定在支架上，然后用自动焊线机进行焊线，芯片上方放上一块和碳化硅衬底封装芯片面积一样的荧光晶体，之后盖上透镜，配好硅胶，抽完真空后，用自动点胶机注入透镜内后，送入烘箱固化2小时，得到碳化硅衬底白光LED。
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| CN108963040A (zh) * | 2018-05-22 | 2018-12-07 | 深圳市光脉电子有限公司 | 一种高显色白光光源结构及其制作方法 |
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