CN105244430A - 一种白光发光二极管及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种白光发光二极管，包括由硅衬底形成的多孔硅荧光材料层、n型掺杂的缓冲层、n型导电层、多量子阱结构、p型导电层、n型电极连接结构、晶圆键合铟球及倒装底座，所述白光发光二极管使用硅衬底晶圆进行外延生长，利用多量子阱结构发出的蓝光激发多孔硅荧光材料层的方法来得到白光，并利用倒装法进行封装，所述的倒装底座除了提供静电保护和互联电路外，还起到支撑的作用。本发明同时公开了一种白光发光二极管的制作方法。本发明的白光发光二极管采用真正意义上的半导体固态照明技术，能有效地提高白光发光二极管的性能及可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种白光发光二极管及其制作方法，尤其涉及一种利用硅衬底形成多孔硅荧光材料的白光发光二极管及其制作方法。
背景技术
目前主流的白光发光二极管技术普遍利用氮化镓蓝光发光二极管芯片激发黄光稀土荧光粉的方法来得到照明用的白光，在白光发光二极管的封装工艺中将荧光粉与封装树脂混合，将其包裹于蓝光发光二极管芯片之外，用此方法来制作白光发光二极管。该技术存在很多缺点，首先由于树脂的覆盖，影响了蓝光发光二极管芯片的散热；其次，由于封装树脂的老化，会带来白光发光二极管的光效下降、发光波长漂移等不利影响。
综上所述，现有的主流白光发光二极管技术由于采用了荧光粉加树脂的方法来得到白光，使得利用该技术的白光发光二极管性能及可靠性受到很大的影响。
多孔硅作为基于硅的荧光材料，目前在研究领域已经被开始应用于白光发光二极管。但是，目前的应用方式通常是将多孔硅结构在硅衬底上剥离下来，然后作为荧光粉与树脂材料混合，该方法与传统的稀土荧光粉材料应用方法相比，在白光发光二极管器件结构上并没有创新。
发明内容
针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种采用由硅衬底形成的多孔硅作为荧光材料的白光发光二极管。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种白光发光二极管，包括由硅衬底形成的多孔硅荧光材料层、n型掺杂的缓冲层、n型导电层、多量子阱结构、p型导电层、n型电极倒装连接结构、晶圆键合铟球及倒装底座，所述白光发光二极管使用硅衬底进行外延生长，利用多量子阱结构发出的蓝光激发多孔硅荧光材料层的方法来得到白光，并利用倒装法进行封装，所述的倒装底座除了提供静电保护和互联电路外，还起到支撑的作用。通过改变多孔硅层的厚度，可以改变白光发光二极管的色温、色坐标、显色指数等指标。
本发明的另一种技术方案是：提供一种如前所述的白光发光二极管的制作方法，包括：
在硅衬底晶圆上生长缓冲层、n型导电层、多量子阱结构以及p型导电层；
通过半导体工艺在硅基外延晶圆上完成发光二极管结构的加工，使用晶圆键合铟球将硅基外延晶圆与倒装底座晶圆进行晶圆键合；
将硅衬底进行减薄，并利用电化学腐蚀法通过氢氟酸的腐蚀作用将剩余的硅衬底腐蚀为多孔硅荧光材料层；
将晶圆进行切割，并完成倒装封装。
与现有技术相比，本发明的白光发光二极管避免了使用荧光粉及树脂材料，因此该白光发光二极管是真正意义上的半导体固态照明器件。另外，由于采用单晶硅衬底代替蓝宝石衬底是目前白光发光二极管外延技术发展的主流方向，因此该发明提供的白光发光二极管具有十分重要的应用前景。
附图说明
图1为本发明的白光发光二极管结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细的描述。
实施例1
如附图1所示，显示了本发明中所述白光发光二极管的结构示意图。
一种白光发光二极管，包括由硅衬底所形成的多孔硅荧光材料层1、n型掺杂的缓冲层2、n型导电层3、多量子阱结构4、p型导电层5、n型电极连接结构6、晶圆键合铟球7、倒装底座8，其中倒装底座中包括了静电保护电路及互联电路，除此之外，倒装底座还起到支撑的作用。通过改变多孔硅荧光材料层的厚度，可以改变白光发光二极管的色温、色坐标、显色指数等指标。
实施例2
本发明中的白光发光二极管器件工艺流程如下：在硅衬底晶圆上生长缓冲层2、n型导电层3、多量子阱结构4以及p型导电层5，然后通过半导体工艺在硅基外延晶圆上完成发光二极管结构的加工，使用晶圆键合铟球7将硅基外延晶圆与倒装底座8晶圆进行晶圆键合。之后，将硅衬底进行减薄，并利用电化学腐蚀法通过氢氟酸的腐蚀作用将剩余的硅衬底腐蚀为多孔硅荧光材料层1，然后将晶圆进行切割，并完成倒装封装，完成白光发光二极管的制作。
以上对本发明所提供的白光发光二极管及其制作方法进行了详细介绍，为了提高出光效率，还可以在白光发光二极管中增加其它结构。对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (9)
1.一种白光发光二极管，包括由硅衬底所形成的多孔硅荧光材料层（1）、n型掺杂的缓冲层（2）、n型导电层（3）、多量子阱结构（4）、p型导电层（5）、n型电极连接结构（6）、晶圆键合铟球（7）、倒装底座（8），其特征在于：在所述的白光发光二极管中使用由硅衬底所形成的多孔硅作为荧光材料，通过多量子阱结构发出的蓝光激发多孔硅荧光材料来得到白光。
2.根据权利要求1所述的白光发光二极管，其特征在于：该白光发光二极管可以通过改变多孔硅层的厚度来调节色温、色坐标、显色指数等指标。
3.根据权利要求1所述的白光发光二极管，其特征在于：所述的倒装底座包括静电保护电路和互联电路。
4.根据权利要求1所述的白光发光二极管，其特征在于：所述的倒装底座起到支撑的作用。
5.根据权利要求1所述的白光发光二极管，其特征在于：该白光发光二极管通过晶圆键合技术来实现倒装结构。
6.一种白光发光二极管的制作方法，其特征在于：在硅衬底晶圆上生长缓冲层（2）、n型导电层（3）、多量子阱结构（4）以及p型导电层（5）；
通过半导体工艺在硅基外延晶圆上完成发光二极管结构的加工，使用晶圆键合铟球（7）将硅基外延晶圆与倒装底座（8）晶圆进行晶圆键合；
将硅衬底进行减薄，并利用电化学腐蚀法通过氢氟酸的腐蚀作用将剩余的硅衬底腐蚀为多孔硅荧光材料层（1）；
将晶圆进行切割，并完成倒装封装。
7.根据权利要求6所述的白光发光二极管的制作方法，其特征在于：使用电化学腐蚀法来形成多孔硅荧光材料。
8.根据权利要求6所述的白光发光二极管的制作方法，其特征在于：所述的晶圆键合通过铟球来完成。
9.根据权利要求6所述的白光发光二极管的制作方法，其特征在于：所述的晶圆切割方法为激光切割。
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