带滤光膜的发光二极管及其制造方法技术

本发明专利技术公开一种带滤光膜的发光二极管，氮化镓基发光二极管以正常流程加工出Ｐ、Ｎ电极，在发光二极管Ｐ、Ｎ电极区域外，使用电子束蒸镀或离子束溅射镀膜系统生长波通滤光膜层，这层滤光膜对紫外光等短波长光有截止作用，对长波长光有高透射率。由于短波长光会加速老化ＬＥＤ封装材料，因而这种具有长波通滤光膜层结构的ＬＥＤ芯片封装时有效地降低了ＬＥＤ的光衰，保证ＬＥＤ的可靠性、一致性和寿命；同时简化外延的结构设计和缩短外延的研发时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学领域，尤其是一种。
技术介绍
半导体发光二极管(LED =Light Emitting Diode)将电能转化为光能，其特点是能 耗低、寿命长、色彩丰富、制程环保。白光LED被认为是替代荧光灯和白炽灯的第四代照明 电源。形成白光LED的一种传统方式是通过蓝光激发覆盖在芯片上面的黄光荧光粉而 混色形成白光。常规白光LED Lamp封装结构，对于小功率白光LED，LED芯片固定在支架的 反光杯中，反光杯底部涂上银胶或环氧树脂，它们可以粘附、固定芯片，在蓝光LED芯片上 涂敷用环氧树脂调配的黄光荧光粉，最后整个反光杯和芯片用环氧树脂密封，中间没有空气。事实上这种封装结构的白光LED光衰严重，这是由于环氧树脂在短波光的辐射以 及热作用下，会产生黄变，导致光通量下降；另一方面由于荧光粉颗粒的散射作用，导致蓝 光在荧光粉胶层内进行反复散射，导致与荧光粉混合的环氧树脂很快黄变。因此理论寿命 为100000小时的LED，一般在1000小时，其光衰就达到30%，因而光衰成为限制LED应用 的一个瓶颈。国内、外封装行业也有在LED芯片与荧光粉之间增加一层硅胶或其它隔热透 光层来达到减少光衰的目的，但此举增加封装的技术难度，提高了封装的成本。常规蓝、绿光LED Lamp封装结构与上述白光封装类似，只是没有加入黄光荧光粉， 都需要环氧树脂的封装，因此都存在同样的光衰问题，只是光衰较白光相比较低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种带滤光膜的发光二极管，解决了现有LED封装结构中 存在的光衰严重的问题，在LED芯片表面增加一层长波通滤光膜，简化外延的结构设计和 缩短外延的开发时间。本专利技术的技术方案为一种带滤光膜的发光二极管，该器件依次包括衬底，衬底之 上依次是N型氮化镓层、发光层多量子阱结构MQW、P型氮化镓层；透明导电层位于P型氮化 镓外延的部分区域上，发光二极管P电极位于透明导电层的部分区域上，并且与P型氮化镓 形成欧姆接触；N电极位于所述N型氮化镓外延层的部分区域上；滤光膜位于上述P电极金 属及N电极金属以外的区域上。滤光膜对小于400nm波长的光透过率小于15%，滤光膜对大于440nm波长的光透 射率可达85%以上。滤光膜是通过电子束蒸镀或离子束溅射镀膜系统获得的。滤光膜是 由数层薄膜组成。滤光膜的材料包括一种或几种，包括ZnS、ZnSe, Ge、PbTe, Pbl-xGexTe, Ta205、Si02、Ti0x。带滤光膜的发光二极管的制造方法，其步骤为1、在氮化镓外延层上蚀刻部分外 延层，包括P型氮化镓层106、发光层多量子阱结构MQW 105，蚀刻深度至N型氮化镓层102 ；2、在发光二极管P型氮化镓层106上沉积透明导电层107 ；3、分别沉积发光二极管P、N电 极金属104、108 ；4、在除发光二极管P、N电极以外区域，通过电子束蒸镀或离子束溅射镀膜 系统生长滤光膜层103 ；5、通过减薄、划裂、测试、分选，分别形成各个独立的发光器件。本专利技术的优点在于本专利技术解决了现有LED封装结构中存在的光衰严重的问题， 提出了一种全新的芯片结构在LED芯片表面增加一层长波通滤光膜，其作用是使大于某 一特定波长的光具有高透射性，而小于这一波长的光被截止。具体到蓝、绿光LED芯片上， 就是使波长低于400nm的光被截止，透射率小于15%，而使波长高于440nm的光呈高透射 性，透射率达85%以上。这里400nm主膜系波长由透光膜的性能决定，也就是由膜层材料、 结构、厚度决定，因此是可以调节的。这样短波长的紫外光就不能透过些膜，因而在后续封 装中，环氧树脂就不会受到紫外线的照射而变黄，减少了 LED的光衰。由于滤光膜在LED芯 片制造阶段进行沉积，因此不影响后续封装的流程。另一方面由于增设滤光膜，GaN外延生 长的重点在于考虑增加亮度，而不必考虑其它波长对光衰的影响，因此简化外延的结构设 计和缩短外延的开发时间。本专利技术流程与常规氮化镓基LED芯片制造流程基本相同，只是最后增加电子束蒸 镀或离子束溅射镀膜生长滤光膜，因此除增加电子束蒸镀或离子束溅射镀膜设备外，完全 可以利用现有设备及技术，产品生产兼容性好，同时对外延生长提供的便利条件，后续封装 不做任何调整，因此此产品可以很快投入生产。附图说明图1为本专利技术带滤光膜的发光二极管结构示意图。图中101蓝宝石衬底，102N型GaN层，103透光膜，104N电极，105多量子阱，106P型GaN 层，107透明导电层，108P电极。具体实施例方式以下结合附图和实施例对本专利技术做一详细流程说明。本专利技术带滤光膜LED的芯片制造过程中较传统LED芯片增加了滤光膜等工序，现 芯片制造过程作一说明。步骤1 在氮化镓外延层上蚀刻部分外延层，包括P型氮化镓层106、发光层多量子 阱结构MQW 105，蚀刻深度至N型氮化镓层102 ；步骤2 在发光二极管P型氮化镓层106上沉积透明导电层107 ；步骤3 分别沉积发光二极管P、N电极金属104、108 ；步骤4 在除发光二极管P、N电极以外区域，通过电子束蒸镀或离子束溅射镀膜系 统生长滤光膜层103 ；步骤5 通过减薄、划裂、测试、分选，分别形成各个独立的发光器件。权利要求一种带滤光膜的发光二极管，其特征在于该器件依次包括衬底，衬底之上依次是N型氮化镓层、发光层多量子阱结构MQW、P型氮化镓层；透明导电层位于P型氮化镓外延的部分区域上，发光二极管P电极位于透明导电层的部分区域上，并且与P型氮化镓形成欧姆接触；N电极位于所述N型氮化镓外延层的部分区域上；滤光膜位于上述P电极金属及N电极金属以外的区域上。2.根据权利要求1所述带滤光膜的发光二极管，其特征在于滤光膜对小于400nm波 长的光透过率小于15%，滤光膜对大于440nm波长的光透射率可达85%以上。3.根据权利要求1所述带滤光膜的发光二极管，其特征在于滤光膜是通过电子束蒸 镀或离子束溅射镀膜系统获得的。4.根据权利要求1所述带滤光膜的发光二极管，其特征在于滤光膜是由数层薄膜组成。5.根据权利要求4所述带滤光膜的发光二极管，其特征在于滤光膜的材料包括一种 或几种，包括ZnS、ZnSe, Ge、PbTe, Pbl-xGexTe、Ta205、Si02、TiOx。6.根据权利要求1所述带滤光膜的发光二极管，其特征在于该发光二极管的制造方 法，其步骤为(1)、在氮化镓外延层上蚀刻部分外延层，包括P型氮化镓层106、发光层多量子阱结构 MQff 105，蚀刻深度至N型氮化镓层102 ；(2)、在发光二极管P型氮化镓层106上沉积透明导电层107；(3)、分别沉积发光二极管P、N电极金属104、108；(4)、在除发光二极管P、N电极以外区域，通过电子束蒸镀或离子束溅射镀膜系统生长 滤光膜层103 ；(5)、通过减薄、划裂、测试、分选，分别形成各个独立的发光器件。全文摘要本专利技术公开一种带滤光膜的发光二极管，氮化镓基发光二极管以正常流程加工出P、N电极，在发光二极管P、N电极区域外，使用电子束蒸镀或离子束溅射镀膜系统生长波通滤光膜层，这层滤光膜对紫外光等短波长光有截止作用，对长波长光有高透射率。由于短波长光会加速老化LED封装材料，因而这种具有长波通滤光膜层结构的LED芯片封装时有效地本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带滤光膜的发光二极管，其特征在于：该器件依次包括衬底，衬底之上依次是Ｎ型氮化镓层、发光层多量子阱结构ＭＱＷ、Ｐ型氮化镓层；透明导电层位于Ｐ型氮化镓外延的部分区域上，发光二极管Ｐ电极位于透明导电层的部分区域上，并且与Ｐ型氮化镓形成欧姆接触；Ｎ电极位于所述Ｎ型氮化镓外延层的部分区域上；滤光膜位于上述Ｐ电极金属及Ｎ电极金属以外的区域上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张建宝，郑如定，
申请(专利权)人：武汉华灿光电有限公司，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]