CN105355749A - 一种全彩氮化镓基led芯片结构 - Google Patents

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易翰翔
刘洋
许徳裕
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Abstract

本发明公开了一种全彩氮化镓基LED芯片结构，包括氮化镓基的LED晶圆，LED晶圆包括衬底，衬底上依次设置有N-GaN层、发光层和P-GaN层，LED晶圆外设置有透明绝缘的光阻层，光阻层内不同区域分别掺入不同颗粒度和不同种类的量子点，使LED芯片形成红光区和绿光区。本发明的全彩氮化镓基LED芯片，利用掺有量子点的光阻层，将氮化镓基的LED晶圆发出的蓝光分别转化成红光和绿光，配合蓝光形成全彩光；同时，由于光阻层是采用软性的光刻胶制成，可取代钝化层更好的起到保护作用；光阻层取代钝化层还减少了设置钝化层和蚀刻钝化层两道工序，提高了LED发光芯片的生产效率，并降低制造成本。

Description

一种全彩氮化镓基LED芯片结构
技术领域
本发明涉及LED领域，具体涉及一种全彩氮化镓基LED芯片结构。
背景技术
LED灯是现在广泛应用的照明灯具，具有体积小、亮度高、耗电量低、发热少、使用寿命长、环保等优点，并且具有繁多的颜色种类，深受消费者的喜爱。其中白光和黄光的LED灯主要用于日常照明。
LED灯的生产可大致分为三个步骤：一是LED发光芯片的制作，二是线路板的制作和LED发光芯片的封装，三是LED灯的组装。LED灯内最重要的部件是LED发光芯片，LED发光芯片的主体是一个发光PN结，主要由N型半导体、P型半导体和夹在两者之间的发光层组成，N型半导体和P型半导体上分别设置有金属电极，并在通电后发光。LED发光芯片发出的光线颜色主要由芯片材料决定，如现有的LED发光芯片大多采用氮化镓半导体材料制作，发出蓝光。采用蓝光LED发光芯片制作其他的单色LED灯时，需要在封装步骤中掺入荧光粉，荧光粉受激发后发出的光与LED发光芯片的蓝光混合后成为其他颜色的光线。但现有的LED芯片一般是单色芯片，不能获得全彩色的效果。
此外，现有的LED发光芯片一般在发光PN结外覆盖一层钝化层（SiO2层），起保护作用，光阻层（由光刻胶形成）设置在钝化层外。由于现有的LED发光芯片在制作过程中需要分别添加钝化层和光阻层，之后还需对金属电极上方的光阻层和钝化层分别进行蚀刻，使金属电极外露，工序繁琐，制作麻烦，增加成本；同时，由于SiO2是硬性材料，抗冲击、抗压的能力较差，钝化层不能很好起到保护作用。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种全彩氮化镓基LED芯片结构，利用软性材料的光刻胶取代钝化层对芯片主体进行保护，同时在光阻层内掺入不同的量子点形成红光区和绿光区，配合氮化镓基LED发出的蓝光，形成全彩色的效果。
本发明为解决其技术问题采用的技术方案是：
一种全彩氮化镓基LED芯片结构，包括氮化镓基的LED晶圆，所述LED晶圆包括衬底，所述衬底上依次设置有N-GaN层、发光层和P-GaN层，LED晶圆外设置有透明绝缘的光阻层，所述光阻层内不同区域分别掺入不同颗粒度和不同种类的量子点，使LED芯片形成红光区和绿光区。
作为上述技术方案的进一步改进，所述红光区与绿光区之间通过刻蚀设置有绝缘的芯片隔离带。
作为上述技术方案的进一步改进，所述LED芯片的部分光阻层不掺入量子点，形成蓝光区。
作为上述技术方案的进一步改进，所述蓝光区与红光区、绿光区之间通过刻蚀分别设置有绝缘的芯片隔离带。
作为上述技术方案的进一步改进，所述量子点为CdS、CdSe、CdTe、ZnO、ZnS、ZnSe、PbS和PbTe中的一种或几种。
作为上述技术方案的进一步改进，所述绿光区内掺入的量子点为ZnSe、CdSe、ZnS中的一种或几种。
作为上述技术方案的进一步改进，所述红光区内掺入的量子点为CdSe、ZnS中的任意一种或两种组合。
作为上述技术方案的进一步改进，所述N-GaN层和P-GaN层上分别设置有金属电极，所述光阻层上设置有使金属电极外露的缺口。
本发明的有益效果是：
本发明的全彩氮化镓基LED芯片，在一片芯片上分别设置有红光区和绿光区，利用掺有量子点的光阻层，将氮化镓基的LED晶圆发出的蓝光分别转化成红光和绿光，配合蓝光形成全彩光；同时，由于光阻层是采用软性的光刻胶制成，抗冲击、抗压的能力比硬性材料的SiO2更为优秀，因此光阻层可取代钝化层更好的起到保护作用；光阻层取代钝化层还减少了设置钝化层和蚀刻钝化层两道工序，提高了LED发光芯片的生产效率，并降低制造成本。
附图说明
以下结合附图和实例作进一步说明。
图1是本发明的全彩氮化镓基LED芯片结构的剖视结构图；
图2是本发明实施例一的俯视图；
图3是本发明实施例二的俯视图。
具体实施方式
参照图1，本发明提供的一种全彩氮化镓基LED芯片结构，包括氮化镓基的LED晶圆，所述LED晶圆包括衬底10，所述衬底10上依次设置有N-GaN层20、发光层30和P-GaN层40，其中N-GaN层20部分暴露在发光层30外。所述LED晶圆外涂抹透明绝缘的光刻胶，并通过光刻工艺形成光阻层60，所述N-GaN层20的暴露区和P-GaN层40上分别设置有金属电极51、52，所述光阻层60上设置有使金属电极51、52外露的缺口。
本发明的全彩氮化镓基LED芯片具有两种以上不同颜色的发光区域，其中至少包括发出红光的红光区，和发出绿光的绿光区，红光区与绿光区之间通过刻蚀设置有绝缘的芯片隔离带。本发明的全彩氮化镓基LED芯片采用发出蓝光的氮化镓基LED晶圆，并在红光区和绿光区对应的光阻层60内分别掺入不同颗粒度和不同种类的量子点，量子点受到激发会发出红光和绿光，配合氮化镓基LED晶圆发出的蓝光，可形成全彩的效果。如图2所示，本发明提供的实施例一，所述LED芯片分为红光区、绿光区和蓝光区，不同区域之间通过绝缘的芯片隔离带分隔，其中红光区和绿光区的光阻层60内掺入不同的量子点，蓝光区内的光阻层60不掺入量子点。如图3所示，本发明提供的实施例二，所述LED芯片也可只分为红光区和绿光区，通过调配红光区和绿光区内的量子点的密度，可使氮化镓基LED晶圆发出的部分蓝光透出，与量子点激发后的红光和绿光配合，也可形成全彩的效果。
进一步，光阻层60内掺入的量子点为CdS、CdSe、CdTe、ZnO、ZnS、ZnSe、PbS和PbTe中的一种或几种。其中绿光区内掺入的量子点优选为ZnSe、CdSe、ZnS中的一种或几种；红光区内掺入的量子点优选为CdSe、ZnS中的任意一种或两种组合。
本发明的全彩氮化镓基LED芯片，在一片芯片上分别设置有红光区和绿光区，利用掺有量子点的光阻层60，将氮化镓基的LED晶圆发出的蓝光分别转化成红光和绿光，配合蓝光形成全彩光；同时，由于光阻层60是采用软性的光刻胶制成，抗冲击、抗压的能力比硬性材料的SiO2更为优秀，因此光阻层60可取代钝化层更好的起到保护作用；光阻层60取代钝化层还减少了设置钝化层和蚀刻钝化层两道工序，提高了LED发光芯片的生产效率，并降低制造成本。
以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种全彩氮化镓基LED芯片结构，其特征在于：包括氮化镓基的LED晶圆，所述LED晶圆包括衬底（10），所述衬底（10）上依次设置有N-GaN层（20）、发光层（30）和P-GaN层（40），LED晶圆外设置有透明绝缘的光阻层（60），所述光阻层（60）内不同区域分别掺入不同颗粒度和不同种类的量子点，使LED芯片形成红光区和绿光区。
2.根据权利要求1所述的一种全彩氮化镓基LED芯片结构，其特征在于：所述红光区与绿光区之间通过刻蚀设置有绝缘的芯片隔离带。
3.根据权利要求2所述的一种全彩氮化镓基LED芯片结构，其特征在于：所述LED芯片的部分光阻层（60）不掺入量子点，形成蓝光区。
4.根据权利要求3所述的一种全彩氮化镓基LED芯片结构，其特征在于：所述蓝光区与红光区、绿光区之间通过刻蚀分别设置有绝缘的芯片隔离带。
5.根据权利要求1至4任一所述的一种全彩氮化镓基LED芯片结构，其特征在于：所述量子点为CdS、CdSe、CdTe、ZnO、ZnS、ZnSe、PbS和PbTe中的一种或几种。
6.根据权利要求5所述的一种全彩氮化镓基LED芯片结构，其特征在于：所述绿光区内掺入的量子点为ZnSe、CdSe、ZnS中的一种或几种。
7.根据权利要求5所述的一种全彩氮化镓基LED芯片结构，其特征在于：所述红光区内掺入的量子点为CdSe、ZnS中的任意一种或两种组合。
8.根据权利要求1至4任一所述的一种全彩氮化镓基LED芯片结构，其特征在于：所述N-GaN层（20）和P-GaN层（40）上分别设置有金属电极（51；52），所述光阻层（60）上设置有使金属电极（51；52）外露的缺口。
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