[发明专利]一种白光LED芯片及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种白光LED(Light Emitting Diode，发光二极管)芯片及制备方法，属于光电子技术领域。

背景技术

随着LED应用市场的快速发展，对亮度提升的要求不断提高，为了不断研发具有更高功率、更高光效的LED芯片，为了解决大电流的拥挤现象，业内人士已逐渐转向小电流高电压LED芯片的研究。此种LED芯片表面一般呈阵列式分布排列多个独立的LED微晶粒，即将晶片面积分割成多个单元之后串联而成。其特色在于，晶片能够依照不同输入电压的需求而决定其单元数量及大小。其独有的小电流、多LED晶粒能够更好的进行电流扩展，使得出射光具有更高的提取效率。在该LED芯片基础上制备白光LED成为一种新思路，这种新型白光LED芯片的获得亦为照明市场的发展开辟了一条新道路。

中国专利文献CN103367610A公开的《一种高压LED芯片及其制备方法》，所述芯片包括衬底，衬底之上依次形成的缓冲层、n型氮化物层、发光层和p型氮化物层，在所述p型氮化物层上刻蚀有多个凹槽，深度至n型氮化物层，凹槽底部的部分区域再刻蚀有沟槽以形成间隔排列的微晶，深度至衬底。沟槽及相邻微晶的侧壁上设有钝化层，微晶的p型氮化物层上形成有电流扩散层；钝化层上覆盖有连接凹槽底部与相邻微晶电流扩散层的导电层，电流扩散层上及相邻微晶之间覆盖有荧光粉层。该方法中前后两次分别制备电流扩散层和导电层，以实现相邻微晶之间的电性连接，增加了工艺步骤，同时荧光粉层在形成之前还要求在芯片表面增加一层增粘剂，荧光粉层形成之后再形成一层保护层，增加了芯片表面的涂覆物质层数，引入了不必要的光出射损失。

CN103236474A公开的《任意切割式高压LED器件的制作方法》，首先通过对半导体外延结构表面图形化形成多个重复的发光芯片单元，蚀刻至衬底表面形成隔离槽，将每个发光芯片子单元隔离；然后在每个发光芯片子单元的侧壁形成绝缘介质层，再蒸镀金属，并图形化形成p和n电极以及互连线，互连线将发光芯片子单元电互连；最后在发光芯片子单元之间形成划片沟槽，沿着划片沟槽将衬底和半导体外延结构分割成多个芯片单元，每个芯片单元包含不同数量的发光芯片子单元，芯片单元内的发光芯片子单元之间通过互连线串联。但是该方法中在隔离后的发光子单元侧壁形成的绝缘介质层，在绝缘介质层上再蒸镀金属形成互连线，对未进行绝缘介质掩盖的发光子单元侧壁不能起到保护作用，蒸镀金属后很容易引起漏电短路等不利影响。

综上所述，根据现有公开文献，高压芯片技术提高了LED芯片的发光效率，但现有所谓的高压白光LED是仍旧是采用高压LED芯片加荧光粉封装的方式获得，或者在晶粒单元之间的隔离与电性连接上存在工艺步骤复杂等问题。

发明内容

针对现有白光LED采用高压LED芯片加荧光粉封装的方式存在的不足，本发明提供一种能够有效提高发光效率、获得小电流高电压LED白光的白光LED芯片，同时提供一种上述芯片的制备方法。该芯片解决了封装过程引入的出光不一致、荧光粉沉淀等问题。

本发明的白光LED芯片，采用以下技术方案：

该白光LED芯片，包含呈阵列分布的LED晶粒单元，相邻晶粒单元之间设置隔离沟槽，第一个晶粒单元和最末一个晶粒单元上设置键合焊盘，相邻晶粒单元的隔离沟槽内填充有绝缘材料，相邻晶粒单元之间进行电极桥接，键合焊盘之外的部分涂覆有荧光胶。

所述绝缘材料是SiO₂或SiNx(Si的氮化物，x为分数或自然数)。

所述电极桥接是在一个晶粒单元的P电极台面与该晶粒单元相邻的晶粒单元上的N电极台面之间覆盖一层透明导电氧化物(TCO，Transparent Conducting Oxide，如TiO₂、ZnO、ITO、SnO₂中的一种或多种)，以实现相邻晶粒单元电性串接。

上述白光LED芯片的制备方法，包括如下步骤：

(1)在蓝宝石衬底上依次生长GaN缓冲层和外延层，外延层从下到上依次包括n-GaN层、多量子阱发光层和p-GaN层；

(2)刻蚀外延层至蓝宝石衬底，使外延层上形成深至蓝宝石衬底的纵横交错的隔离沟槽，实现LED晶粒单元呈阵列分布；隔离沟槽在缓冲层和n-GaN层的宽度小于在多量子阱发光层和p-GaN层的宽度，在n-GaN层上形成一个用于制备N电极台面的平台；

(3)在每个晶粒单元上制备P电极台面和N电极台面，P电极台面制备在p-GaN层上，N电极台面制备在n-GaN层上；