CN111512453A - 一种复合绝缘反射层 - Google Patents
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Abstract
一种复合绝缘反射层（100），包含：复合绝缘反射层（100）包括多个电介质对；至少其中一个电介质对包括具有第一折射率的第一材料层（110）、具有第二折射率的第二材料层（120）和位于二者之间的应力缓冲层（130），第一折射率大于第二折射率。利用缓冲层（130）降低反射膜层的制作应力，提供芯片工艺制作良率。
Description
技术领域
本发明是有关于一种半导体制造领域，特别是指一种复合绝缘反射层。
背景技术
现有的分布式布拉格反射镜（下文简称：DBR）结构皆以低折射率搭配高折射率材料进行周期堆叠而成，而常见的低折射率材料为SiO2、高折射率材料为TiO2；通常组成DBR的介质A/介质B 可为任何膜层或者空气,旧有的SiO2/TiO2堆叠其膜层生长应力较大,容易产生膜层崩裂或剥落的现象。
参看图1，现有的DBR结构填充是有折射率差异性较大的两种介质周期性相互堆叠组合，例如第一材料层110和第二材料层120相互堆叠，第一材料层110和第二材料层120的材料包扩SiO2、TiO2、Nb2O5或者Ta2O5等等，必须以高能量进行镀膜,然而高能量镀膜下的膜层与膜层间产生的应力较大，故容易产生剥落、或崩裂之现象且膜与膜间粗糙度较大，易产生散乱影响出光效率。
发明内容
本发明就是针对背景技术的问题提出一种可行的解决方案，藉由缓冲层来改善膜层,此方案可以大幅减少在DBR由于内应力造成的崩坏。
本发明提供了一种复合绝缘反射层，包含：
复合绝缘反射层包括多个电介质对；
至少其中一个电介质对包括具有第一折射率的第一材料层、具有第二折射率的第二材料层和位于二者之间的应力缓冲层，第一折射率大于第二折射率。
根据本发明，优选的，第一材料层与应力缓冲层之间接触的制作应力小于第一材料层与第二材料层之间接触的制作应力。
根据本发明，优选的，第二材料层与应力缓冲层之间接触的制作应力小于第一材料层与第二材料层之间接触的制作应力。
根据本发明，优选的，第一材料层包括二氧化钛、五氧化二钽、氧化铅、硫化锌或者氧化硒。
根据本发明，优选的，第二材料层包括二氧化硅、氟化镁、氟化钡、氟化钙或者氟化钍。
根据本发明，优选的，缓冲层为掺杂层。
根据本发明，优选的，缓冲层材料包括五氧化二钽和二氧化钛的混合物，或者包括二氧化钛和三氧化二铝的混合物，或者包括五氧化二铌和二氧化钛的混合物。
根据本发明，优选的，缓冲层具有第三折射率，第三折射率小于第一折射率，且第三折射率大于第二折射率。
根据本发明，优选的，缓冲层采用Plasma等离子镀膜或者离子辅助镀膜。
本发明还提供应用上述DBR绝缘反射镜的发光二极管，一种正装发光二极管芯片，具有第一半导体层、第二半导体层和位于两者之间的发光层，第一电极与第一半导体层相接，第二电极与第二半导体层相接，绝缘反射镜位于发光二极管的非出光面上，绝缘反射镜反射发光层的出光。需要注意的是此处仅以正装芯片背镀DBR为例，显然本发明的构思不限于正装芯片也可以运用在倒装结构芯片非背镀产品上，例如制作DBR绝缘保护层（PV层）。
本发明还提供了应用上述发光二极管的封装件，封装件利用引线、键合线与芯片电极电连接，利用荧光胶将芯片固定在封装体内。
本发明的有益效果，至少包括：藉由缓冲层来改善膜层间应力问题,改善旧有布拉格反射镜在多层堆叠后产生的崩裂以及剥落现象。同时，利用缓冲层材料的中折射率特性，将反射层膜层相互堆叠镀膜的方式实现高中低折射率的设计。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。
图1为现有技术中绝缘反射层的截面示意图；
图2为实施例一的复合绝缘反射层的截面示意图；
图3为实施例一的发光二极管芯片的频谱图；
图4为对实施例一的复合绝缘反射层进行切割后的切割面的显微镜照片；
图5为实施例二的发光二极管芯片的截面示意图；
图6为实施例二的背崩统计表；
图7为实施例三的LED封装件的截面示意图；
图中标识：100、绝缘反射层，110、第一材料层，120、第二材料层，130、发光层，200、衬底，310、第一半导体层，320、第二半导体层，330、发光层，410、第一电极，420、第二电极，500、封装体，510/520、引线，530、成型部件，600、发光二极管芯片，700、粘结剂，M、安装平面，R、反射平面，W、键合线。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
应当理解，本发明所使用的术语仅出于描述具体实施方式的目的，而不是旨在限制本发明。进一步理解，当在本发明中使用术语“包含”、"包括"时，用于表明陈述的特征、整体、步骤、组件、和/或的存在，而不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、组件、和/或它们的组合的存在或增加。
参看图2，在本发明的第一个实施例中，提供一种复合绝缘反射层100，包含：
复合绝缘反射层100包括多个电介质对，电介质对由高低不同折射率材料搭配组成。
至少其中一个电介质对包括具有第一折射率的第一材料层110、具有第二折射率的第二材料层120和位于二者之间的应力缓冲层130，第一折射率大于第二折射率。第一材料层110包括二氧化钛、五氧化二钽、氧化铅、硫化锌或者氧化硒。第二材料层120包括二氧化硅、氟化镁、氟化钡、氟化钙或者氟化钍。缓冲层130材料包括五氧化二钽和二氧化钛的混合物，或者包括二氧化钛和三氧化二铝的混合物，或者包括五氧化二铌和二氧化钛的混合物。第一材料层110与应力缓冲层130的制作应力小于第一材料层110与第二材料层120之间接触的制作应力。
本实施例的第一材料层110采用二氧化钛，第二材料层120采用二氧化硅，为配合第一材料层110和第二材料层120，缓冲层130选用五氧化二铌和二氧化钛的混合物。该处的混合物为采用两种不同源材料同时镀膜，达到两种材料的均匀混合，即对二氧化钛掺杂五氧化二铌。缓冲层130具有第三折射率，第三折射率小于第一折射率，且第三折射率大于第二折射率，利用高中低折射率组合，保证对不同入射角射入光的反射率且改善反射镜应力条件。
缓冲层130采用Plasma等离子镀膜或者离子辅助镀膜，同时镀钛和铌，再对混合金属进行氧化，铌占混合金属的0~50%，混合缓冲层的膜应力会低于二氧化钛和二氧化硅。
参看图3，为玻璃片上复合绝缘反射层的频谱图。将复合绝缘反射层100镀在玻璃片上，对其光学性能进行测试，复合绝缘反射层100具有对于从有源层以0°至60°的入射角发射的入射光展现出98%或更大的反射率的多个电介质对，所述入射光这里，形成在例如400nm至700nm范围的波长下展现出高反射率的多个电介质对。
参看图4，为对镀在玻璃片上的DBR膜层进行激光切割后的显微镜照片，左图为未采用缓冲层设计的DBR膜层，存在较大内应力，在激光切割后出现DBR膜层脱落（Peeling现象），而右图为采用了缓冲层130设计的DBR膜层，在切割过程中，切痕均匀且DBR膜层无明显脱落。
参看图5，本发明的第二个实施例中，提供应用上述DBR绝缘反射层100的发光二极管芯片，以氮化镓基发光二极管为例，采用正装发光二极管芯片，包括衬底200，还具有第一半导体层310、第二半导体层320和位于两者之间的发光层330，第一电极410与第一半导体层310相接，第二电极420与第二半导体层320相接，绝缘反射层100位于发光二极管的非出光面上，绝缘反射镜100依靠反射增强出光。
衬底200可以选自任意衬底材料，例如，蓝宝石基底或SiC基底。衬底200在其上表面上可以具有图案，如在其上面表面上具有图案化的蓝宝石衬底（PSS）。衬底200可以是适合于生长GaN基化合物半导体层的生长衬底。
发光结构位于衬底200上。发光结构包括第一半导体层310、 第二半导体层320、和设置在第一半导体层310与第二半导体层320之间的发光层330。这里，第一半导体层310和第二半导体层320指的是相反的导电类型的半导体层。例如，第一半导体层310可以为n型，第二半导体层320可以为p型，或者反之亦然。
第一半导体层310、发光层330和第二半导体层320可以由GaN基化合物半导体材料形成，即由（Al,In,Ga）N形成。发光层330可以由发射期望波长的光（例如，UV光或蓝光）的元件组成。如图所示，第一半导体层310和/或第二半导体层320具有单层结构或多层结构。另外，发光层330可以具有单量子阱结构或多量子阱结构。
这些半导体层可以通过金属有机化学气相沉积（MOCVD）或分子束外延（MBE）形成，并且可以通过光刻和蚀刻被图案化以暴露第一半导体层310的一些区域。
复合绝缘反射层100位于衬底200下方。复合绝缘反射层100通过交替叠置诸如TiO2（n：大约2.4）的具有第一折射率的第一材料层110和诸如SiO2（n：大约1.5）的具有第二折射率的第二材料层120形成。在第一材料层110和第二材料层120之间插入缓冲层，缓冲层130为混合物，诸如五氧化二铌和二氧化钛的（n：大约2.3）。
参看图6，以S-18BB为例，相比在规模化量产条件（R4）下采用OTFC1500量产蒸镀机型，采用溅镀制作带有缓冲层130的DBR膜层，在发光二极管芯片，激光切割工艺的制程中，芯片背崩数量明显减少，降低了22.8%的背崩芯片颗粒数。
参看图7，本发明的第三个实施例，提供一种LED封装件，包括封装体500、引线510和520、发光二极管芯片600和成型部件530。封装体500可以由塑料树脂形成。封装体500具有用于安装LED芯片的安装平面M和反射从发光二极管芯片发射的光的反射平面R。发光二极管芯片600安装在安装平面M上并通过键合线W电连接到引线510和520。发光二极管芯片600可以通过粘结剂700结合到安装平面M，粘结剂700可以通过固化例如Ag环氧树脂糊形成。成型部件530例如采用荧光胶对发光二极管芯片600进行塑封。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种复合绝缘反射层，包含：多个电介质对；其特征在于，至少其中一个电介质对包括具有第一折射率的第一材料层、具有第二折射率的第二材料层和位于二者之间的应力缓冲层，第一折射率大于第二折射率。
2.根据权利要求1所述的一种复合绝缘反射层，其特征在于，第一材料层与应力缓冲层之间接触的制作应力小于第一材料层与第二材料层之间接触的制作应力。
3.根据权利要求1所述的一种复合绝缘反射层，其特征在于，第二材料层与应力缓冲层之间接触的制作应力小于第一材料层与第二材料层之间接触的制作应力。
4.根据权利要求1所述的一种复合绝缘反射层，其特征在于，第一材料层包括二氧化钛、五氧化二钽、氧化铅、硫化锌或者氧化硒。
5.根据权利要求1所述的一种复合绝缘反射层，其特征在于，第二材料层包括二氧化硅、氟化镁、氟化钡、氟化钙或者氟化钍。
6.根据权利要求1所述的一种复合绝缘反射层，其特征在于，缓冲层为掺杂层。
7.根据权利要求1所述的一种复合绝缘反射层，其特征在于，缓冲层材料包括五氧化二钽和二氧化钛的混合物，或者包括二氧化钛和三氧化二铝的混合物，或者包括五氧化二铌和二氧化钛的混合物。
8.根据权利要求1所述的一种复合绝缘反射层，其特征在于，缓冲层具有第三折射率，第三折射率小于第一折射率，且第三折射率大于第二折射率。
9.根据权利要求1所述的一种复合绝缘反射层，其特征在于，缓冲层采用等离子镀膜或者离子辅助镀膜。
10.一种发光二极管芯片，包括第一半导体层、第二半导体层和位于二者之间的发光层，其特征在于，包括权利要求1至权利要求9中任意一项所述的一种复合绝缘反射层。
11.根据权利要求10所述的一种发光二极管芯片，其特征在于，发光二极管芯片为氮化镓基半导体器件。
12.一种发光二极管封装件，包括封装体和引线，其特征在于，包括权利要求10或者权利要求11所述的发光二极管芯片。
Claims (11)
1.根据权利要求1所述的一种复合绝缘反射层，其特征在于，第一材料层与应力缓冲层之间接触的制作应力小于第一材料层与第二材料层之间接触的制作应力。
2.根据权利要求1所述的一种复合绝缘反射层，其特征在于，第二材料层与应力缓冲层之间接触的制作应力小于第一材料层与第二材料层之间接触的制作应力。
3.根据权利要求1所述的一种复合绝缘反射层，其特征在于，第一材料层包括二氧化钛、五氧化二钽、氧化铅、硫化锌或者氧化硒。
4.根据权利要求1所述的一种复合绝缘反射层，其特征在于，第二材料层包括二氧化硅、氟化镁、氟化钡、氟化钙或者氟化钍。
5.根据权利要求1所述的一种复合绝缘反射层，其特征在于，缓冲层为掺杂层。
6.根据权利要求1所述的一种复合绝缘反射层，其特征在于，缓冲层材料包括五氧化二钽和二氧化钛的混合物，或者包括二氧化钛和三氧化二铝的混合物，或者包括五氧化二铌和二氧化钛的混合物。
7.根据权利要求1所述的一种复合绝缘反射层，其特征在于，缓冲层具有第三折射率，第三折射率小于第一折射率，且第三折射率大于第二折射率。
8.根据权利要求1所述的一种复合绝缘反射层，其特征在于，缓冲层采用等离子镀膜或者离子辅助镀膜。
9.一种发光二极管芯片，包括第一半导体层、第二半导体层和位于二者之间的发光层，其特征在于，包括权利要求1至权利要求9中任意一项所述的一种复合绝缘反射层。
10.根据权利要求10所述的一种发光二极管芯片，其特征在于，发光二极管芯片为氮化镓基半导体器件。
11.一种发光二极管封装件，包括封装体和引线，其特征在于，包括权利要求10或者权利要求11所述的发光二极管芯片。
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