CN116864496A - 一种可调制的类太阳光谱发光二极管结构及制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可调制的类太阳光谱发光二极管结构及制作方法。本发明包括衬底;第一芯片单元,设置于所述衬底上;第二芯片单元,通过键合设置于所述第一芯片单元上;其中,所述第一芯片单元和所述第二芯片单元分别为蓝光芯片、青绿光芯片和红光芯片中的一种且两者不相同。本发明采用有机/无机键合的方式,将具有不同发光波长的芯片集成到同一颗芯片上,可以实现单一芯片的蓝光、青绿光和红光的混合发射,从而产生类太阳光谱的光源,还利用了不同亮度的蓝光芯片,将它们与青绿光和红光芯片分别集成到不同的芯粒上,使得可以在同一个封装体内,通过切换不同的集成芯粒,实现不同时段类太阳光谱的调节,例如早晨、中午和傍晚的太阳光。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域,尤其是指一种可调制的类太阳光谱发光二极管结构及制作方法。
背景技术
为了模拟太阳光的特性,类太阳光照明系统一般使用多个波长范围不同的芯粒组合在同一个封装体内,通过控制每个芯粒的发光强度来实现光谱的变化。然而,这种封装方式存在一些缺点,例如光谱调制的灵活性不高,需要设计复杂的电路来分别控制每个芯粒在不同时间段的输入电流和发光强度。因此,有必要寻找一种更优化的方法来改善类太阳光照明系统在不同时段的光谱调制效果。
发明内容
为此,本发明提供一种可调制的类太阳光谱发光二极管结构及制作方法,利用有机/无机键合的方式,将不同波长的芯片集成到同一颗芯片上,实现单一芯片类太阳光谱的发射。
为解决上述技术问题,本发明提供一种可调制的类太阳光谱发光二极管结构,包括:
衬底;
第一芯片单元,设置于所述衬底上;
第二芯片单元,通过键合设置于所述第一芯片单元上;
其中,所述第一芯片单元和所述第二芯片单元分别为蓝光芯片、青绿光芯片和红光芯片中的一种且两者不相同。
在本发明的一种实施方式中,所述第一芯片单元包括第一外延结构,所述第一外延结构包括沿所述衬底表面设置的第一缓冲层、设置在所述第一缓冲层至少部分表面上的第一半导体层a、设置在所述第一半导体层a至少部分表面上的第一活性层以及依次设置在所述第一活性层表面上的第二半导体层a和第一电流扩散层;所述第二芯片单元包括第二外延结构,所述第二外延结构包括依次设置的第一半导体层b、第二活性层和第二半导体层b。
在本发明的一种实施方式中,所述第一半导体层a设置有台阶且所述第一活性层、所述第二半导体层a依次设置在所述第一半导体层a的高台阶面上,所述第一电流扩散层一部分表面依次设置有键合层、第二缓冲层和所述第一半导体层b,所述第一半导体层b设置有台阶且所述第二活性层和所述第二半导体层b依次设置在所述第一半导体层b的高阶面上。
在本发明的一种实施方式中,所述第一活性层为蓝光活性层,所述第二活性层为红光活性层,所述键合层为SU-8键合层,所述第一半导体层a的低台阶面上设置有第一负极焊盘,所述键合层另一部分表面设置有第一正极焊盘,所述第一半导体层b的低阶面上设置有第二负极焊盘,所述第二半导体层b表面设置有第二正极焊盘,所述衬底相对设置有所述第一芯片的一面设置有背面反射层。
在本发明的一种实施方式中,所述第一缓冲层设置有台阶,所述第一缓冲层的高台阶面设置有键合层,所述键合层部分面依次设置有第二缓冲层和所述第一半导体层b,所述第一半导体层b设置有台阶,所述第一半导体层b的高台阶面依次设置有所述第二活性层和所述第二半导体层b,所述第一半导体层a设置有台阶,所述第一半导体层a的高台阶面依次设置有所述第一活性层、所述第二半导体层a和所述第一电流扩散层。
在本发明的一种实施方式中,所述第一活性层为蓝光活性层,所述第二活性层为红光活性层,所述键合层为SU-8键合层,所述第一半导体层a的低台阶面上设置有第一负极焊盘,所述第一电流扩散层表面设置有第一正极焊盘,所述第一半导体层b的低台阶面上设置有第二负极焊盘,所述第二半导体层b表面设置有第二正极焊盘,所述第一正极焊盘和所述第二正极焊盘表面高度差在±10nm,所述衬底相对设置有所述第一芯片的一面设置有背面反射层。
在本发明的一种实施方式中,所述第一半导体层a设置有台阶且所述第一活性层、所述第二半导体层a和所述第一电流扩散层依次设置在所述第一半导体层a的高台阶面上,所述第一电流扩散层的一部分表面依次设置有所述第一半导体层b、所述第二活性层、所述第二半导体层b和第二缓冲层,所述第一活性层为蓝光活性层,所述第二活性层为红光活性层,所述第一半导体层a的低台阶面上设置有第一负极焊盘,所述第一电流扩散层的另一部分表面设置有共用正极焊盘,所述第二缓冲层表面设置有第二负极焊盘,所述衬底相对设置有所述第一芯片的一面设置有背面反射层。
在本发明的一种实施方式中,还包括通过键合设置于所述第一芯片单元上的第三芯片单元,所述第一芯片单元、所述第二芯片单元和所述第三芯片单元分别为蓝光芯片、青绿光芯片和红光芯片中的一种且三者不相同。
在本发明的一种实施方式中,所述第一半导体层a设置有台阶且所述第一活性层、所述第二半导体层a和所述第一电流扩散层依次设置在所述第一半导体层a的高台阶面上,所述第一电流扩散层的第一部分表面依次设置有所述第一半导体层b、所述第二活性层、所述第二半导体层b和第二缓冲层;
所述第三芯片单元包括第三外延结构,所述第三外延结构包括沿所述第一电流扩散层的第二部分表面依次设置的SU-8键合层、第三缓冲层和第一半导体层c,所述第一半导体层c设置有台阶且所述第一半导体层c的高台阶面依次设置有第三活性层、第二半导体层c和第二电流扩散层;
所述第一活性层为蓝光活性层,所述第二活性层为红光活性层,所述第三活性层青绿光活性层;
所述第一半导体层a的低台阶面上设置有第一负极焊盘,所述第一电流扩散层的第三部分表面设置有共用正极焊盘,所述第二缓冲层表面设置有第二负极焊盘,所述第一半导体层c的低台阶面设置有第三负极焊盘,所述第二电流扩散层表面设置有第三正极焊盘,所述衬底相对设置有所述第一芯片的一面设置有背面反射层。
本发明还提供一种可调制的类太阳光谱发光二极管结构的制作方法,包括:
提供蓝光外延片、红光外延片和青绿光外延片;其中,所述蓝光外延片包括依次设置的第一衬底、第一缓冲层、第一半导体层a、蓝光活性层和第二半导体层a,所述红光外延片包括依次设置的第一半导体层b、第二活性层、第二半导体层b和第二缓冲层,所述青绿光外延片包括依次设置的第三衬底、第三缓冲层、第一半导体层c、第三活性层和第二半导体层c;
在所述第一半导体层a上制作第一Mesa台阶,在所述第二半导体层a上制作第一电流扩散层;
在所述第一电流扩散层上制作SU-8键合图形;
在所述第一半导体层c上制作第二Mesa台阶,在所述第二半导体层c上制作第二电流扩散层后,将青绿光外延片转移至临时基板,使得第二电流扩散层与临时基板进行临时键合;
将所述第三衬底进行剥离,并通过ICP减薄所述第三缓冲层后,去除临时基板;
将脱离临时基板后的青绿光外延片通过所述SU-8键合图形键合到所述蓝光外延片上;
将所述红光外延片的第一半导体层b键合到所述蓝光外延片上的第一电流扩散层上;
在所述第一半导体层a的低台阶面上制作第一负极焊盘,在所述第一电流扩散层表面制作共用正极焊盘,在所述第二缓冲层表面制作第二负极焊盘,在所述第一半导体层c的低台阶面制作第三负极焊盘,在所述第二电流扩散层表面制作第三正极焊盘,
将所述第一衬底进行研磨减薄后制作背面反射层,再通过切割形成单一的芯片。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:
本发明所述的一种可调制的类太阳光谱发光二极管结构及制作方法,采用有机/无机键合的方式,将具有不同发光波长的芯片集成到同一颗芯片上。这样,可以实现单一芯片的蓝光、青绿光和红光的混合发射,从而产生类太阳光谱的光源。此外,还利用了不同亮度的蓝光芯片,将它们与青绿光和红光芯片分别集成到不同的芯粒上,使得可以在同一个封装体内,通过切换不同的集成芯粒,实现不同时段类太阳光谱的调节,例如早晨、中午和傍晚的太阳光。这种设计不仅简化了封装过程,也避免了对多颗芯粒同时进行调节的复杂性。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解,下面根据本发明的具体实施例并结合附图,对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例一的发光二极管结构示意图。
图2是本发明实施例二的发光二极管结构示意图。
图3是本发明实施例三的发光二极管结构示意图。
图4是本发明实施例四的发光二极管结构示意图。
图5是本发明实施例五的发光二极管封装结构示意图。
图6是本发明实施例六的发光二极管结构制作流程示意图。
图7是本发明实施例六的蓝光外延片示意图。
图8是本发明实施例六的红光外延片示意图。
图9是本发明实施例六的青绿光外延片示意图。
图10是本发明实施例六的制作第一电流扩散层和第一Mesa台阶示意图。
图11是本发明实施例六的制作SU-8键合图形示意图。
图12是本发明实施例六的制作第二电流扩散层和第二Mesa台阶示意图。
图13是本发明实施例六的临时键合、减薄第三缓冲层后的示意图。
图14是本发明实施例六的绿光外延与蓝光外延键合的示意图。
图15是本发明实施例六的红光外延与蓝光外延键合的示意图。
图16是本发明实施例六制作焊盘的示意图。
图17是本发明实施例六研磨减薄和制作背面反射层的示意图。
说明书附图标记说明:
1、第一芯片单元;11、第一缓冲层;12、第一半导体层a;121、第一Mesa台阶;13、第一活性层;14、第二半导体层a;15、第一电流扩散层;16、键合层;17、第一负极焊盘;18、第一正极焊盘;19、共用正极焊盘;
2、第二芯片单元;21、第一半导体层b;22、第二活性层;23、第二半导体层b;24、第二缓冲层;25、第二负极焊盘;26、第二正极焊盘;
3、第三芯片单元;31、SU-8键合层;32、第三缓冲层;33、第一半导体层c;331、第二Mesa台阶;34、第三活性层;35、第二半导体层c;36、第二电流扩散层;37、第三负极焊盘;38、第三正极焊盘;
41、衬底;42、背面反射层;43、第三衬底;44、临时基板;
51、蓝光外延片;52、红光外延片;53、青绿光外延片;54、SU-8键合图形;
61、第一集成芯片;62、第二集成芯片;63、第三集成芯片;64、齐纳功能模块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明,以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施,但所举实施例不作为对本发明的限定。
本发明中,如果有描述到方向(上、下、左、右、前及后)时,其仅是为了便于描述本发明的技术方案,而不是指示或暗示所指的技术特征必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
本发明中,“若干”的含义是一个或者多个,“多个”的含义是两个以上,“大于”“小于”“超过”等理解为不包括本数;“以上”“以下”“以内”等理解为包括本数。在本发明的描述中,如果有描述到“第一”“第二”仅用于区分技术特征为目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明中,除非另有明确的限定,“设置”“安装”“连接”等词语应做广义理解,例如,可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连;可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,还可以是一体成型;可以是机械连接,也可以是电连接或能够互相通讯;可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
实施例1
参照图1所示,一种可调制的类太阳光谱发光二极管结构,包括:
衬底41;
第一芯片单元1,设置于所述衬底41上;
第二芯片单元2,通过键合设置于所述第一芯片单元1上;
其中,所述第一芯片单元1和所述第二芯片单元2分别为蓝光芯片、青绿光芯片和红光芯片中的一种且两者不相同。
所述第一芯片单元1包括第一外延结构,所述第一外延结构包括沿所述衬底41表面设置的第一缓冲层11、设置在所述第一缓冲层11至少部分表面上的第一半导体层a12、设置在所述第一半导体层a12至少部分表面上的第一活性层13以及依次设置在所述第一活性层13表面上的第二半导体层a14和第一电流扩散层15;所述第二芯片单元2包括第二外延结构,所述第二外延结构包括依次设置的第一半导体层b21、第二活性层22和第二半导体层b23。
所述第一半导体层a12设置有台阶且所述第一活性层13、所述第二半导体层a14依次设置在所述第一半导体层a12的高台阶面上,所述第一电流扩散层15一部分表面依次设置有键合层16、第二缓冲层24和所述第一半导体层b21,所述第一半导体层b21设置有台阶且所述第二活性层22和所述第二半导体层b23依次设置在所述第一半导体层b21的高阶面上。
所述第一活性层13为蓝光活性层,所述第二活性层22为红光活性层,所述键合层16为SU-8键合层,所述第一半导体层a12的低台阶面上设置有第一负极焊盘17,所述键合层16另一部分表面设置有第一正极焊盘18,所述第一半导体层b21的低阶面上设置有第二负极焊盘25,所述第二半导体层b23表面设置有第二正极焊盘26,所述衬底41相对设置有所述第一芯片的一面设置有背面反射层42。
通过将红光芯片键合到蓝光芯片上,得到模拟太阳光谱的多峰芯片。
实施例2
参照图2所示,一种可调制的类太阳光谱发光二极管结构,包括:
衬底41;
第一芯片单元1,设置于所述衬底41上;
第二芯片单元2,通过键合设置于所述第一芯片单元1上;
其中,所述第一芯片单元1和所述第二芯片单元2分别为蓝光芯片、青绿光芯片和红光芯片中的一种且两者不相同。
所述第一芯片单元1包括第一外延结构,所述第一外延结构包括沿所述衬底41表面设置的第一缓冲层11、设置在所述第一缓冲层11至少部分表面上的第一半导体层a12、设置在所述第一半导体层a12至少部分表面上的第一活性层13以及依次设置在所述第一活性层13表面上的第二半导体层a14和第一电流扩散层15;所述第二芯片单元2包括第二外延结构,所述第二外延结构包括依次设置的第一半导体层b21、第二活性层22和第二半导体层b23。
所述第一缓冲层11设置有台阶,所述第一缓冲层11的高台阶面设置有键合层16,所述键合层16部分面依次设置有第二缓冲层24和所述第一半导体层b21,所述第一半导体层b21设置有台阶,所述第一半导体层b21的高台阶面依次设置有所述第二活性层22和所述第二半导体层b23,所述第一半导体层a12设置有台阶,所述第一半导体层a12的高台阶面依次设置有所述第一活性层13、所述第二半导体层a14和所述第一电流扩散层15。
所述第一活性层13为蓝光活性层,所述第二活性层22为红光活性层,所述键合层16为SU-8键合层,所述第一半导体层a12的低台阶面上设置有第一负极焊盘17,所述第一电流扩散层15表面设置有第一正极焊盘18,所述第一半导体层b21的低台阶面上设置有第二负极焊盘25,所述第二半导体层b23表面设置有第二正极焊盘26,所述第一正极焊盘18和所述第二正极焊盘26表面高度差在±10nm,所述衬底41相对设置有所述第一芯片的一面设置有背面反射层42。
通过将红光芯片键合到蓝光芯片上,并将蓝光芯片局部刻蚀,维持红光芯片与蓝光芯片高度接近,蓝光芯片和红光芯片发光强度接近。
实施例3
参照图3所示,一种可调制的类太阳光谱发光二极管结构,包括:
衬底41;
第一芯片单元1,设置于所述衬底41上;
第二芯片单元2,通过键合设置于所述第一芯片单元1上;
其中,所述第一芯片单元1和所述第二芯片单元2分别为蓝光芯片、青绿光芯片和红光芯片中的一种且两者不相同。
所述第一芯片单元1包括第一外延结构,所述第一外延结构包括沿所述衬底41表面设置的第一缓冲层11、设置在所述第一缓冲层11至少部分表面上的第一半导体层a12、设置在所述第一半导体层a12至少部分表面上的第一活性层13以及依次设置在所述第一活性层13表面上的第二半导体层a14和第一电流扩散层15;所述第二芯片单元2包括第二外延结构,所述第二外延结构包括依次设置的第一半导体层b21、第二活性层22和第二半导体层b23。
所述第一半导体层a12设置有台阶且所述第一活性层13、所述第二半导体层a14和所述第一电流扩散层15依次设置在所述第一半导体层a12的高台阶面上,所述第一电流扩散层15的一部分表面依次设置有所述第一半导体层b21、所述第二活性层22、所述第二半导体层b23和第二缓冲层24,所述第一活性层13为蓝光活性层,所述第二活性层22为红光活性层,所述第一半导体层a12的低台阶面上设置有第一负极焊盘17,所述第一电流扩散层15的另一部分表面设置有共用正极焊盘19,所述第二缓冲层24表面设置有第二负极焊盘25,所述衬底41相对设置有所述第一芯片的一面设置有背面反射层42。
通过红光芯片键合到蓝光芯片上,红光芯片通过p型层与ITO键合,与蓝光芯片共用正电极焊盘,红光芯片发光强度较强。
实施例4
参照图4所示,一种可调制的类太阳光谱发光二极管结构,包括:
衬底41;
第一芯片单元1,设置于所述衬底41上;
第二芯片单元2,通过键合设置于所述第一芯片单元1上;
其中,所述第一芯片单元1和所述第二芯片单元2分别为蓝光芯片、青绿光芯片和红光芯片中的一种且两者不相同。
所述第一芯片单元1包括第一外延结构,所述第一外延结构包括沿所述衬底41表面设置的第一缓冲层11、设置在所述第一缓冲层11至少部分表面上的第一半导体层a12、设置在所述第一半导体层a12至少部分表面上的第一活性层13以及依次设置在所述第一活性层13表面上的第二半导体层a14和第一电流扩散层15;所述第二芯片单元2包括第二外延结构,所述第二外延结构包括依次设置的第一半导体层b21、第二活性层22和第二半导体层b23。
还包括通过键合设置于所述第一芯片单元1上的第三芯片单元3,所述第一芯片单元1、所述第二芯片单元2和所述第三芯片单元3分别为蓝光芯片、青绿光芯片和红光芯片中的一种且三者不相同。
所述第一半导体层a12设置有台阶且所述第一活性层13、所述第二半导体层a14和所述第一电流扩散层15依次设置在所述第一半导体层a12的高台阶面上,所述第一电流扩散层15的第一部分表面依次设置有所述第一半导体层b21、所述第二活性层22、所述第二半导体层b23和第二缓冲层24;
所述第三芯片单元3包括第三外延结构,所述第三外延结构包括沿所述第一电流扩散层15的第二部分表面依次设置的SU-8键合层31、第三缓冲层32和第一半导体层c33,所述第一半导体层c33设置有台阶且所述第一半导体层c33的高台阶面依次设置有第三活性层34、第二半导体层c35和第二电流扩散层36;
所述第一活性层13为蓝光活性层,所述第二活性层22为红光活性层,所述第三活性层34青绿光活性层;
所述第一半导体层a12的低台阶面上设置有第一负极焊盘17,所述第一电流扩散层15的第三部分表面设置有共用正极焊盘19,所述第二缓冲层24表面设置有第二负极焊盘25,所述第一半导体层c33的低台阶面设置有第三负极焊盘37,所述第二电流扩散层36表面设置有第三正极焊盘38,所述衬底41相对设置有所述第一芯片的一面设置有背面反射层42。
本实施例中,第一半导体层a12、第一半导体层b21、第一半导体层b21c的材质为铝镓氮(AlGaN),第二半导体层a14、第二半导体层b23、第二半导体层c35的材质为掺镁氮化稼(GaN:Mg);第一缓冲层11、第二缓冲层24、第三缓冲层32的材质为氮化稼(GaN);衬底41材质为蓝宝石(Al2O3);背面反射层42材质为分布式布拉格反射镜(DBR);蓝光活性层由氮化镓(GaN)制成,青绿色活性层由铝镓氮(AlGaN)制成,红光活性层由铝镓砷(AlGaAs)或掺镁氮化镓(GaN:Mg)制成。
本实施例中,焊盘高度由高到低的排列为:第三正极焊盘38>第二负极焊盘25>第三负极焊盘37>共用正极焊盘19>第一负极焊盘17。
通过上述设置,在常规蓝光芯片的发光区,通过有机键合(SU-8)的方式将青绿光芯片集成到蓝光芯片上;在常规蓝光芯片的发光区,通过无机键合(ITO)的方式将红光芯片集成到蓝光芯片上;蓝光芯片和青绿光芯片为常规正装结构,红光芯片为垂直结构,与蓝光芯片共用正极焊盘19。
通过将红光芯片、青绿光芯片键合到蓝光芯片上,青绿光用于补充光谱,一颗集成芯粒含3个波段的峰,分别为蓝光440~470nm,青绿光510~540nm,红光600~700nm。
实施例5
参照图5所示,一种封装体,在一个封装体上制作不同蓝光亮度的多峰芯片,实现一天早/中/晚光谱的切换,为了更好的模拟太阳光谱随时间的变化,一个封装体中含不同蓝光亮度的3颗集成芯片(包括从实施例一到实施例四中选择的第一集成芯片61、第二集成芯片62和第三集成芯片63)和一个齐纳功能模块,第二集成芯片62和第三集成芯片63的蓝光强度为第一集成芯片61的20~40%或60~80%。
实施例6
参照图6所示,一种(实施例四中的)多峰可调制的发光二极管结构的制作方法,包括:
S1、提供蓝光外延片51、红光外延片52和青绿光外延片53;其中,所述蓝光外延片51包括依次设置的第一衬底41、第一缓冲层11、第一半导体层a12、蓝光活性层13a和第二半导体层a14,所述红光外延片52包括依次设置的第一半导体层b21、红光活性层22a、第二半导体层b23和第二缓冲层24,所述青绿光外延片53包括依次设置的第三衬底43、第三缓冲层32、第一半导体层c33、青绿光活性层34a和第二半导体层c35;参照图7至图9所示;
S2、在所述第一半导体层a12上制作第一Mesa台阶121,在所述第二半导体层a14上制作第一电流扩散层15;参照图10所示;
S3、在所述第一电流扩散层15上制作SU-8键合图形54;参照图11所示;
S4、在所述第一半导体层c33上制作第二Mesa台阶331,在所述第二半导体层c35上制作第二电流扩散层36后,将青绿光外延片53转移至临时基板44,使得第二电流扩散层36与临时基板44进行临时键合;参照图12所示;
S5、将所述第三衬底43进行剥离,并通过ICP减薄所述第三缓冲层32后,去除临时基板44;参照图13所示;
S6、将脱离临时基板44后的青绿光外延片53通过所述SU-8键合图形54键合到所述蓝光外延片51上;参照图14所示;
S7、将所述红光外延片52的第一半导体层b21键合到所述蓝光外延片51上的第一电流扩散层15上;参照图15所示;
S8、在所述第一半导体层a12的低台阶面上制作第一负极焊盘17,在所述第一电流扩散层15表面制作共用正极焊盘19,在所述第二缓冲层24表面制作第二负极焊盘25,在所述第一半导体层c33的低台阶面制作第三负极焊盘37,在所述第二电流扩散层36表面制作第三正极焊盘38;参照图16所示;
S9、将所述第一衬底41进行研磨减薄后制作背面反射层42,再通过切割形成单一的芯片,参照图17所示;
最后所应说明的是,以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照实例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种可调制的类太阳光谱发光二极管结构,其特征在于,包括:
衬底;
第一芯片单元,设置于所述衬底上;
第二芯片单元,通过键合设置于所述第一芯片单元上;
其中,所述第一芯片单元和所述第二芯片单元分别为蓝光芯片、青绿光芯片和红光芯片中的一种且两者不相同。
2.根据权利要求1所述的一种可调制的类太阳光谱发光二极管结构,其特征在于,所述第一芯片单元包括第一外延结构,所述第一外延结构包括沿所述衬底表面设置的第一缓冲层、设置在所述第一缓冲层至少部分表面上的第一半导体层a、设置在所述第一半导体层a至少部分表面上的第一活性层以及依次设置在所述第一活性层表面上的第二半导体层a和第一电流扩散层;所述第二芯片单元包括第二外延结构,所述第二外延结构包括依次设置的第一半导体层b、第二活性层和第二半导体层b。
3.根据权利要求2所述的一种可调制的类太阳光谱发光二极管结构,其特征在于,所述第一半导体层a设置有台阶且所述第一活性层、所述第二半导体层a依次设置在所述第一半导体层a的高台阶面上,所述第一电流扩散层一部分表面依次设置有键合层、第二缓冲层和所述第一半导体层b,所述第一半导体层b设置有台阶且所述第二活性层和所述第二半导体层b依次设置在所述第一半导体层b的高台阶面上。
4.根据权利要求3所述的一种可调制的类太阳光谱发光二极管结构,其特征在于,所述第一活性层为蓝光活性层,所述第二活性层为红光活性层,所述键合层为SU-8键合层,所述第一半导体层a的低台阶面上设置有第一负极焊盘,所述键合层另一部分表面设置有第一正极焊盘,所述第一半导体层b的低阶面上设置有第二负极焊盘,所述第二半导体层b表面设置有第二正极焊盘,所述衬底相对所述第一芯片的一面设置有背面反射层。
5.根据权利要求2所述的一种可调制的类太阳光谱发光二极管结构,其特征在于,所述第一缓冲层设置有台阶,所述第一缓冲层的高台阶面设置有键合层,所述键合层部分表面依次设置有第二缓冲层和所述第一半导体层b,所述第一半导体层b设置有台阶,所述第一半导体层b的高台阶面依次设置有所述第二活性层和所述第二半导体层b,所述第一半导体层a设置有台阶,所述第一半导体层a的高台阶面依次设置有所述第一活性层、所述第二半导体层a和所述第一电流扩散层。
6.根据权利要求3所述的一种可调制的类太阳光谱发光二极管结构,其特征在于,所述第一活性层为蓝光活性层,所述第二活性层为红光活性层,所述键合层为SU-8键合层,所述第一半导体层a的低台阶面上设置有第一负极焊盘,所述第一电流扩散层表面设置有第一正极焊盘,所述第一半导体层b的低台阶面上设置有第二负极焊盘,所述第二半导体层b表面设置有第二正极焊盘,所述第一正极焊盘和所述第二正极焊盘表面高度差在±10nm,所述衬底相对所述第一芯片的一面设置有背面反射层。
7.根据权利要求2所述的一种可调制的类太阳光谱发光二极管结构,其特征在于,所述第一半导体层a设置有台阶且所述第一活性层、所述第二半导体层a和所述第一电流扩散层依次设置在所述第一半导体层a的高台阶面上,所述第一电流扩散层的一部分表面依次设置有所述第一半导体层b、所述第二活性层、所述第二半导体层b和第二缓冲层,所述第一活性层为蓝光活性层,所述第二活性层为红光活性层,所述第一半导体层a的低台阶面上设置有第一负极焊盘,所述第一电流扩散层的另一部分表面设置有共用正极焊盘,所述第二缓冲层表面设置有第二负极焊盘,所述衬底相对所述第一芯片的一面设置有背面反射层。
8.根据权利要求2所述的一种可调制的类太阳光谱发光二极管结构,其特征在于,还包括通过键合设置于所述第一芯片单元上的第三芯片单元,所述第一芯片单元、所述第二芯片单元和所述第三芯片单元分别为蓝光芯片、青绿光芯片和红光芯片中的一种且三者不相同。
9.根据权利要求8所述的一种可调制的类太阳光谱发光二极管结构,其特征在于,所述第一半导体层a设置有台阶且所述第一活性层、所述第二半导体层a和所述第一电流扩散层依次设置在所述第一半导体层a的高台阶面上,所述第一电流扩散层的第一部分表面依次设置有所述第一半导体层b、所述第二活性层、所述第二半导体层b和第二缓冲层;
所述第三芯片单元包括第三外延结构,所述第三外延结构包括沿所述第一电流扩散层的第二部分表面依次设置的SU-8键合层、第三缓冲层和第一半导体层c,所述第一半导体层c设置有台阶且所述第一半导体层c的高台阶面依次设置有第三活性层、第二半导体层c和第二电流扩散层;
所述第一活性层为蓝光活性层,所述第二活性层为红光活性层,所述第三活性层青绿光活性层;
所述第一半导体层a的低台阶面上设置有第一负极焊盘,所述第一电流扩散层的第三部分表面设置有共用正极焊盘,所述第二缓冲层表面设置有第二负极焊盘,所述第一半导体层c的低台阶面设置有第三负极焊盘,所述第二电流扩散层表面设置有第三正极焊盘,所述衬底相对所述第一芯片的一面设置有背面反射层。
10.一种可调制的类太阳光谱发光二极管结构的制作方法,其特征在于,包括:
提供蓝光外延片、红光外延片和青绿光外延片;其中,所述蓝光外延片包括依次设置的第一衬底、第一缓冲层、第一半导体层a、蓝光活性层和第二半导体层a,所述红光外延片包括依次设置的第一半导体层b、红光活性层、第二半导体层b和第二缓冲层,所述青绿光外延片包括依次设置的第三衬底、第三缓冲层、第一半导体层c、青绿光活性层和第二半导体层c;
在所述第一半导体层a上制作第一Mesa台阶,在所述第二半导体层a上制作第一电流扩散层;
在所述第一电流扩散层上制作SU-8键合图形;
在所述第一半导体层c上制作第二Mesa台阶,在所述第二半导体层c上制作第二电流扩散层后,将青绿光外延片转移至临时基板,使得第二电流扩散层与临时基板进行临时键合;
将所述第三衬底进行剥离,并通过ICP减薄所述第三缓冲层后,去除临时基板;
将脱离临时基板后的青绿光外延片通过所述SU-8键合图形键合到所述蓝光外延片上;
将所述红光外延片的第一半导体层b键合到所述蓝光外延片上的第一电流扩散层上;
在所述第一半导体层a的低台阶面上制作第一负极焊盘,在所述第一电流扩散层表面制作共用正极焊盘,在所述第二缓冲层表面制作第二负极焊盘,在所述第一半导体层c的低台阶面制作第三负极焊盘,在所述第二电流扩散层表面制作第三正极焊盘,
将所述第一衬底进行研磨减薄后制作背面反射层,再通过切割形成单一的芯片。
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