專利名稱：具有分布式布拉格反射器的發(fā)光二級(jí)管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的示例性實(shí)施例涉及一種發(fā)光二級(jí)管，更具體地說(shuō)，涉及一種具有分布式布拉格反射器的發(fā)光二極管。
背景技術(shù)：
氮化鎵(GaN)基藍(lán)或者紫外(UV)發(fā)光二極管(LED)可以在寬范圍的應(yīng)用中使用。具體地說(shuō)，發(fā)射混合顏色的光(例如，白光)的各種類型的LED封裝件已經(jīng)應(yīng)用于背光單元、普通照明裝置等。由于LED封裝件的光學(xué)功率可取決于LED的發(fā)光效率，因此許多研究已經(jīng)聚焦于開發(fā)具有提高的發(fā)光效率的LED。例如，金屬反射器可以形成在諸如藍(lán)寶石基底的透明基底的下表面上，以提高LED的光提取效率。圖1示出了在其下表面上形成有鋁層的藍(lán)寶石基底的反射率。參照?qǐng)D1，沒(méi)有鋁層的藍(lán)寶石基底展示出大約20%的反射率，而具有鋁層的藍(lán)寶石基底在整個(gè)可見光譜的范圍內(nèi)展示出大約80%的反射率。圖2示出了具有在其下表面上通過(guò)交替地堆疊Ti02/Si02而形成的分布式布拉格反射器的藍(lán)寶石基底的反射率。

當(dāng)基底利用分布式布拉格反射器而不是鋁層形成時(shí)，基底對(duì)在藍(lán)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光(例如，在400nm到500nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)并且具有460nm的峰波長(zhǎng)的光)展示出接近100%的反射率，如圖2所示。然而，分布式布拉格反射器僅可以在可見光譜的特定區(qū)域中增加反射率，并且在其它區(qū)域會(huì)展示出顯著低的反射率。換而言之，如圖2中所示，反射率在大約520nm或者更大的波長(zhǎng)處快速降低，并且在550nm或更大的波長(zhǎng)下低于50%。因此，當(dāng)具有分布式布拉格反射器的LED安裝在用于發(fā)射白光的LED封裝件上時(shí)，LED的分布式布拉格反射器可以對(duì)在從LED發(fā)射的藍(lán)光的波長(zhǎng)范圍內(nèi)展示出高的反射率，但是對(duì)在綠和/或紅光的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光不會(huì)展示出有效的反射特性，由此限制了 LED封裝件的發(fā)光效率的提高。GaN基半導(dǎo)體具有大約2. 4的折射率。因此，在GaN基半導(dǎo)體與外部空氣或者成型樹脂之間會(huì)存在折射率的差異，因此由于在二者之間的界面處的全內(nèi)反射，在活性層中產(chǎn)生的光會(huì)被半導(dǎo)體層捕獲并且不會(huì)發(fā)射到外部。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的示例性實(shí)施例提供一種用于LED封裝件的LED，以發(fā)射具有混合顏色的光，例如白光。本發(fā)明的示例性實(shí)施例提供一種LED，以提高LED封裝件的光發(fā)射效率。本發(fā)明的示例性實(shí)施例提供一種LED，以防止當(dāng)光從LED外部進(jìn)入LED時(shí)LED內(nèi)部的光學(xué)損失。本發(fā)明的示例性實(shí)施例提供一種LED，以防止由全內(nèi)反射引起的光學(xué)損失。本發(fā)明的附加特征將在接下來(lái)的描述中部分闡述，部分通過(guò)描述將是清楚的，或者可以通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而得知。技術(shù)方案本發(fā)明的示例性實(shí)施例提供一種包括布置在基底的第一表面上的發(fā)光結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，發(fā)光結(jié)構(gòu)包括第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層；第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層；活性層，置于第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層和第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層之間。發(fā)光二極管包括布置在基底的與第一表面相對(duì)的第二表面上的第一分布式布拉格反射器，第一分布式布拉格反射器用于反射從所述發(fā)光結(jié)構(gòu)發(fā)射的光。第一分布式布拉格反射器對(duì)在藍(lán)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的第一波長(zhǎng)的光、對(duì)在綠波長(zhǎng)范圍內(nèi)的第二波長(zhǎng)的光以及對(duì)在紅波長(zhǎng)范圍內(nèi)的第三波長(zhǎng)的光具有至少90%的反射率。第一分布式布拉格反射器具有層狀結(jié)構(gòu)，所述層狀結(jié)構(gòu)具有交替堆疊的SiO2層和Nb2O5層。本發(fā)明的不例性實(shí)施例還公開了一種包括布置在基底的第一表面上的發(fā)光結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，發(fā)光結(jié)構(gòu)包括第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層；第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層；活性層，置于第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層和第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層之間。發(fā)光二級(jí)管包括絕緣層，布置在發(fā)光結(jié)構(gòu)上；分布式布拉格反射器，布置在基底的與所述第一表面相對(duì)的第二表面上，分布式布拉格反射器用于反射從所述發(fā)光結(jié)構(gòu)發(fā)射的光；反射金屬層，分布式布拉格反射器布置在基底和反射金屬層之間。分布式布拉格反射器對(duì)在藍(lán)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的第一波長(zhǎng)的光、對(duì)在綠波長(zhǎng)范圍內(nèi)的第二波長(zhǎng)的光以及對(duì)在紅波長(zhǎng)范圍內(nèi)的第三波長(zhǎng)的光的具有至少90%的反射率。本發(fā)明的示例性實(shí)施例還公開了一種發(fā)光二極管，該發(fā)光二極管包括基底、布置在基底的第一表面上的光發(fā)射器和布置在基底的與第一表面相對(duì)的第二表面上的反射器，反射器用于反射從光發(fā)射器發(fā) 射的光。反射器包括彼此交替布置的SiO2層和Ni2O5層。將理解的是，前面的概括性描述和下面的詳細(xì)描述均為示例性和解釋性的，并意圖提供對(duì)所要求保護(hù)的本發(fā)明的進(jìn)一步解釋。


附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，包括附圖是為了提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解且附圖被包含在說(shuō)明書中并構(gòu)成說(shuō)明書的一部分，附圖與描述一起來(lái)解釋本發(fā)明的原理。圖1是示出了藍(lán)寶石基底上的鋁的反射率的曲線圖；圖2是示出了藍(lán)寶石基底上的分布式布拉格反射器的反射率的曲線圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的具有分布式布拉格反射器的發(fā)光二極管(LED)的剖視圖；圖4是示出了 TiO2和Nb2O5的光學(xué)吸收系數(shù)的曲線圖；圖5是示出了黃色磷光體的發(fā)光光譜的曲線圖；圖6是示出了第一上分布式布拉格反射器的反射光譜的曲線圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的具有LED的LED封裝件的剖視圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的具有分布式布拉格反射器的LED的剖視圖9是示出了第二上分布式布拉格反射器的反射光譜的曲線圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的具有分布式布拉格反射器的LED的剖視圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的電子束沉積設(shè)備的示意性剖視圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的透明導(dǎo)電層的剖視圖。
具體實(shí)施例方式在下文中參照附圖更充分地描述本發(fā)明，在附圖中示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以以許多不同的形式來(lái)實(shí)施，且不應(yīng)該解釋為局限于在這里所提出的示例性實(shí)施例。相反，提供這些示例性實(shí)施例使得本公開將是徹底和完全的，并將把本發(fā)明的范圍充分地傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在附圖中，為了清晰起見，會(huì)夸大層和區(qū)域的尺寸和相對(duì)尺寸。在附圖中，相同的標(biāo)號(hào)指示相同的元件。將理解的是，當(dāng)諸如層、膜、區(qū)域或者基底的元件被稱作“位于(在)”另一元件“上”時(shí)，它可以直接位于其它元件上，或者還可以存在中間元件。相反，當(dāng)元件被稱作“直接位于(直接在)”另一元件“上”時(shí)，不存在中間元件。圖3是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的具有分布式布拉格反射器40的發(fā)光二極管20的剖視圖。參照?qǐng)D3，發(fā)光二極管20可以包括基底21、發(fā)光結(jié)構(gòu)30和下分布式布拉格反射器40。此外，LED20可以包括緩沖層23、透明電極31、第一電極焊盤33、第二電極焊盤35、金屬層45和第一上分布式布拉格反射器37?；?1可以從任何透明基底(例如藍(lán)寶石基底或者SiC基底)中選擇。基底21在其上表面上可以具有圖案，例如，在其上表面上具有圖案的圖案化的藍(lán)寶石基底(PPS)?；?1的面積可以決定芯片的總`面積?；?1可以具有至少90000 μ m2的面積。例如，基底21可以具有至少Imm2的面積。發(fā)光結(jié)構(gòu)30位于基底21上。發(fā)光結(jié)構(gòu)30包括第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層25、第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層29以及置于第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層25和第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層29之間的活性層27。這里，第一導(dǎo)電類型和第二導(dǎo)電類型指的是相對(duì)的導(dǎo)電類型。例如，第一導(dǎo)電類型可以是η型，第二導(dǎo)電類型可以是P型，或者，第一導(dǎo)電類型可以是P型，第二導(dǎo)電類型可以是η型。第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層25、活性層27和第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層29雖然可以由GaN基化合物半導(dǎo)體材料(即，(Al，In, Ga)N)形成，但是不限于此?；钚詫?7由用于發(fā)射期望波長(zhǎng)的光(例如，UV或者藍(lán)光)的元件組成。如示出的，第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層25和/或第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層29具有單層結(jié)構(gòu)或者多層結(jié)構(gòu)。此外，活性層27可以具有單量子阱結(jié)構(gòu)或者多量子阱結(jié)構(gòu)。緩沖層23可以置于基底21和第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層25之間。第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層25和第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層29以及活性層27可以通過(guò)金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOVCD)或者分子束外延(MBE)形成，并且可以通過(guò)光刻和蝕刻工藝圖案化以暴露第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層25的一些區(qū)域。透明電極層31可以由例如氧化銦錫(ITO)或者Ni/Au在第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層29上形成。透明電極層31比第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層29具有更低的比電阻且有助于傳導(dǎo)電流。第一電極焊盤33(例如，η電極焊盤)形成在第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層25上，第二電極焊盤35 (例如，P電極焊盤)形成在透明電極層31上。如示出的，P電極焊盤35可以通過(guò)透明電極層31電連接到第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層29?？商娲兀琍電極焊盤35可以直接接觸第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層29。下分布式布拉格反射器40位于基底21之下。下分布式布拉格反射器40通過(guò)交替堆疊具有不同的折射率的層來(lái)形成，并且不僅對(duì)例如在活性層27中產(chǎn)生的藍(lán)波長(zhǎng)區(qū)域的光具有相對(duì)高的反射率，還對(duì)波長(zhǎng)區(qū)域?yàn)辄S光或者波長(zhǎng)區(qū)域?yàn)榫G光和/或紅光的光也具有相對(duì)高的反射率，例如，至少90%的反射率。另外，下分布式布拉格反射器40可以對(duì)例如400nm到700nm的范圍內(nèi)的波長(zhǎng)具有至少90%的反射率。下分布式布拉格反射器40在寬波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有相對(duì)高的反射率，并且通過(guò)控制一個(gè)在另一個(gè)上交替堆疊的每個(gè)材料層的光學(xué)厚度來(lái)形成。下分布式布拉格反射器40可以通過(guò)交替地堆疊例如由SiO2形成的第一層和由TiO2形成的第二層而形成。下分布式布拉格反射器40可以通過(guò)交替地堆疊由SiO2形成的第一層和由Nb2O5形成的第二層來(lái)形成，由此形成層狀結(jié)構(gòu)。第12/917，937號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)公開了一種包括分布式布拉格反射器的發(fā)光二極管，該分布式布拉格反射器對(duì)在藍(lán)、綠和紅光的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光具有至少90%的反射率。該申請(qǐng)公開了一種通過(guò)交替地堆疊具有不同折射率的層(例如，!102/5102層)而形成的分布式布拉格反射器，以不僅對(duì)于在藍(lán)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光的具有高的反射率還對(duì)于在綠波長(zhǎng)或者紅波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光具有高的反射率。當(dāng)使涂覆在通過(guò)交替地堆疊Ti02/Si02層(41個(gè)層)而形成的分布式布拉格反射器上的Ag環(huán)氧糊料(Ag eqoxy paste)固化時(shí),分布式布拉格反射器的反射率低于在使Ag環(huán)氧糊料固 化之前的反射器的反射率。分布式反射器的反射率的降低可能是由于組成分布式布拉格反射器的層的數(shù)量相對(duì)少，這導(dǎo)致了光在分布式布拉格發(fā)射器和Ag環(huán)氧樹脂之間的界面處散射或者通過(guò)Ag環(huán)氧樹脂的光學(xué)吸收。為了防止分布式布拉格反射器的折射率降低，組成分布式布拉格反射器的層的數(shù)量可以增加。同時(shí)，組成分布式布拉格反射器的層的數(shù)量的增加會(huì)降低由分布式布拉格反射器和Ag環(huán)氧樹脂之間的界面的條件造成的影響，但是會(huì)引起與組成分布式布拉格反射器的每層的光學(xué)吸收率相關(guān)的光學(xué)損失，由此導(dǎo)致反射率降低。因此，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的LED可以通過(guò)采用光學(xué)吸收率比TiO2的光學(xué)吸收率低的Nb2O5形成Si02/Nb205的分布式布拉格反射器來(lái)防止與組成分布式布拉格反射器的層的數(shù)量的增加相關(guān)的光學(xué)損失。由于一個(gè)堆疊在另一個(gè)之上的第一層和第二層的數(shù)量增加，因此能夠減小由與下分布式布拉格反射器40的下表面鄰接的其它材料層造成的影響。當(dāng)堆疊少量的層時(shí)，在使粘合層(例如Ag環(huán)氧糊料)固化之后，下分布式布拉格反射器40的反射率會(huì)降低。因此，分布式布拉格反射器40可以由五十個(gè)或者更多層(即，25對(duì)或更多)組成。此外，由于一個(gè)堆疊在另一個(gè)之上的第一層和第二層的數(shù)量增加，因此組成下分布式布拉格反射器40的材料層的光學(xué)吸收率增加，由此引起反射率的降低。圖4示出了TiO2和Nb2O5的吸收系數(shù)(K)根據(jù)波長(zhǎng)的變化。TiO2在600nm或者更大時(shí)的吸收常數(shù)為0，并且對(duì)在活性層27中產(chǎn)生的光(例如，在藍(lán)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光)具有大約O. 2的吸收系數(shù)。相反，Nb2O5在可見光光譜下具有基本上為O的吸收系數(shù)。因此，即使在下分布式布拉格反射器40通過(guò)交替堆疊Ti02/Nb205而形成以具有大量堆疊層時(shí),下分布式布拉格反射器40仍可以防止由光學(xué)吸收導(dǎo)致的光學(xué)損失。第一層或第二層不必須具有相同的厚度。第一層的厚度或第二層的厚度設(shè)置成不僅對(duì)在活性層27中產(chǎn)生的光提供相對(duì)高的反射率而且還對(duì)在可見光光譜中的具有不同波長(zhǎng)的光提供相對(duì)高的反射率。此外，下分布式布拉格反射器40可以通過(guò)堆疊多個(gè)分布式布拉格反射器形成，所述多個(gè)分布式布拉格反射器中的每個(gè)在特定的波長(zhǎng)范圍內(nèi)展示出高的反射率。例如，對(duì)于包括根據(jù)示例性實(shí)施例的發(fā)射白光的LED的LED封裝件，具有與從LED發(fā)射的光的波長(zhǎng)不同的波長(zhǎng)的光可以進(jìn)入LED封裝件。在這種情況下，所述不同波長(zhǎng)的光可以由下分布式布拉格反射器40反射，從而LED封裝件可以具有提高的光提取效率。同時(shí)，下分布式布拉格反射器40的最上層和最下層可以是SiO2層。當(dāng)SiO2層堆疊成下分布式布拉格反射器40的最上層和最下層時(shí)，下分布式布拉格反射器40可以穩(wěn)定地結(jié)合到基底21并且可以由最下面的SiO2層保護(hù)。再次參照?qǐng)D3,金屬層45可以位于下分布式布拉格反射器40下方。金屬層45可以由諸如以鋁為例的金屬材料形成。金屬層45在LED20的操作期間促進(jìn)熱從LED20消散。因此，金屬層45可以加強(qiáng)LED20的散熱。同時(shí),第一上分布式布拉格反射器37可以位于發(fā)光結(jié)構(gòu)30之上。如不出的,第一上分布式布拉格反射器37可以覆蓋第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層25的暴露的表面和透明電極層31。第一上分布式布拉格反射器37允許在活性層27中產(chǎn)生的光穿過(guò)上分布式布拉格反射器37,同時(shí)反射從外部進(jìn)入LED20的光,例如,從磷光體發(fā)射的光。因此,第一上分布式布拉格反射器37允許在活性層27中產(chǎn)生的光(諸如藍(lán)光或者在UV范圍內(nèi)的光)穿過(guò)上分布式布拉格反射器37，并且反射在綠波長(zhǎng)到紅波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光，具體地說(shuō)，反射在黃波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光。圖5是描繪了用于白光發(fā)光二極管封裝件的磷光體的發(fā)光光譜的曲線圖，圖6是描繪了用于第一上分布式布拉格反射器37的反射光譜的一個(gè)示例的曲線圖。如圖5中示出的，用于發(fā)射白光的LED封裝件的磷光體在綠波長(zhǎng)到黃波長(zhǎng)范圍內(nèi)展示出相對(duì)高的發(fā)射光譜。因此，如圖6中所示，第一上分布式布拉格反射器37可以具有允許從LED發(fā)射的光穿過(guò)第一上分布式布拉格反射器37而反射從磷光體發(fā)射的光(即，在綠波長(zhǎng)到黃波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光)的反射光譜。這種第一上分布式布拉格反射器37可以通過(guò)交替地堆疊具有不同折射率的材料層(例如，SiO2層和TiO2層或者Nb2O5層)而形成，從而形成層狀結(jié)構(gòu)。此外，第一上分布式布拉格反射器37可以通過(guò)設(shè)置每層的光學(xué)厚度而形成為具有期望的反射光譜。第一上分布式布拉格反射器37還可以形成為覆蓋臺(tái)面?zhèn)缺诓⑶铱梢酝ㄟ^(guò)覆蓋除了電極焊盤33和35的上表面之外的LED20的上表面來(lái)保護(hù)LED20。圖7是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的其上安裝有LED20的LED封裝件的剖視圖。參照?qǐng)D7，LED封裝件包括封裝主體60、引線61a和61b、LED20以及成型構(gòu)件63。封裝主體60可以由塑料樹脂形成。封裝主體60具有用于安裝LED20的安裝面M以及反射面R，從LED20發(fā)射的光由反射面R反射。LED20安裝在安裝面M上，并且經(jīng)由結(jié)合線電連接到引線61a和61b。LED20可以通過(guò)粘合劑62結(jié)合到安裝面M，粘合劑62可以通過(guò)使例如Ag環(huán)氧糊料固化而形成。如圖3所描述的，LED2O可以包括下分布式布拉格反射器40、金屬層45和/或第一上分布式布拉格反射器37。LED封裝件發(fā)射混合顏色，例如，白光。因此，LED封裝件可以包括用于使從LED20發(fā)射的光的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的磷光體。磷光體可以包含在成型構(gòu)件63中，但是不限于此。由于LED20包括下分布式布拉格反射器40，因此經(jīng)由通過(guò)磷光體波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換并且穿過(guò)LED20向安裝面M引導(dǎo)的光由下分布式布拉格反射器40反射以發(fā)射到外部。因此，與沒(méi)有下分布式布拉格反射器的傳統(tǒng)的LED封裝件相比，根據(jù)本示例性實(shí)施例的LED封裝件具有相對(duì)較高的光發(fā)射效率。此外，當(dāng)LED20包括第一上分布式布拉格反射器37時(shí),從磷光體發(fā)射的光可以由第一上分布式布拉格反射器37反射。因此，能夠防止從磷光體發(fā)射的光進(jìn)入LED20并且防止因此引起光學(xué)損失。在本示例性實(shí)施例中，LED封裝件描述成包括LED20和磷光體，以發(fā)射白光，但是本發(fā)明不限于此。用于發(fā)射白光的各種LED封裝件在本領(lǐng)域是已知的，并且根據(jù)本示例性實(shí)施例的LED20可以應(yīng)用于任何這樣的LED封裝件。圖8是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的具有分布式布拉格反射器的LED的剖視圖。參照?qǐng)D8，除了第二上分布式布拉格反射器39a和39b分別形成在電極焊盤33和35上之外，LED20a與參照?qǐng)D3描述的LED20總體上相似。第二上分布式布拉格反射器39a和39b形成在除了用于引線結(jié)合(未示出)的區(qū)域之外的電極焊盤33和35的上表面上。

第二上分布式布拉格反射器39a和39b反射外部的入射光，特別地，反射波長(zhǎng)比在活性層27中產(chǎn)生的光的波長(zhǎng)長(zhǎng)并且是可見光光譜中的至少一部分的光。第二上分布式布拉格反射器39a和39b可以反射例如經(jīng)由通過(guò)磷光體波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的光。由于電極焊盤33和35可以由吸光金屬形成，因此在活性層27中產(chǎn)生的光不通過(guò)電極焊盤33和35發(fā)射到外部。因此，第二上分布式布拉格反射器39a和39b不必須使在活性層27中產(chǎn)生的光穿過(guò)第二上分布式布拉格反射器39a和39b。這種第二上分布式布拉格反射器39a和39b可以通過(guò)交替堆疊具有不同折射率的材料層(例如，SiO2層和TiO2層或者Nb2O5層)來(lái)形成。此外，第二上分布式布拉格反射器39a和39b可以通過(guò)合適地設(shè)置每層的光學(xué)厚度而形成為具有期望的反射光譜。圖9是描繪了第二上分布式布拉格反射器39a和39b的反射光譜的一個(gè)示例的曲線圖。參照?qǐng)D9，第二上分布式布拉格反射器39a和39b對(duì)于在綠波長(zhǎng)到紅波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光展示出相對(duì)高的反射率，并且由于第二上分布式布拉格反射器39a和39b不必須使在藍(lán)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光穿過(guò)第二上分布式布拉格反射器39a和39b，因此還可以對(duì)在藍(lán)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光展示出相對(duì)高的反射率。根據(jù)本示例性實(shí)施例的LED20a可以代替LED20安裝在參照?qǐng)D7描述的LED封裝件上。在本示例性實(shí)施例中，LED20a還可以包括如參照?qǐng)D3所描述的第一上分布式布拉格反射器37。
圖10是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的具有分布式布拉格反射器40的LED20b的剖視圖。參照?qǐng)D10，LED20b包括基底21、發(fā)光結(jié)構(gòu)30、分布式布拉格反射器40、上絕緣層38和反射金屬層41。此外，LED20b可以包括緩沖層23、透明電極31、第一電極焊盤33和第二電極焊盤35?；?1、發(fā)光結(jié)構(gòu)30、分布式布拉格反射器40、緩沖層23、透明電極31、第一電極焊盤33和第二電極焊盤35與參照?qǐng)D3描述的LED20的這些元件具有相似的構(gòu)造，并且將在此省略其詳細(xì)描述。反射金屬層41位于分布式布拉格反射器40下方。反射金屬層41具有高的反射率并且可以是例如鋁層或者銀(Ag)層。反射金屬層41反射具有大的入射角并且穿過(guò)分布式布拉格反射器40的入射光。此外,保護(hù)層43可以位于反射金屬層41下方。保護(hù)層43覆蓋反射金屬層41，以防止由于反射金屬層41的氧化或擴(kuò)散導(dǎo)致反射金屬層41變形。保護(hù)層43可以由金屬或者絕緣材料形成。保護(hù)層43可以由金屬形成，以提高熱從LED的消散。上絕緣層38可以位于發(fā)光結(jié)構(gòu)30上。上絕緣層38覆蓋發(fā)光結(jié)構(gòu)30，以保護(hù)發(fā)光結(jié)構(gòu)30不受外部環(huán)境因素影響。如示出的，上絕緣層38可以覆蓋透明電極層31。此外，上絕緣層38可以覆蓋通過(guò)臺(tái)面蝕刻形成的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層25的暴露的表面以及臺(tái)面?zhèn)缺凇Ｉ辖^緣層38可 以由透明材料(例如，SiO2)形成，這使得在活性層27中產(chǎn)生的光穿過(guò)上絕緣層38。另外，上絕緣層38可以是折射率沿遠(yuǎn)離發(fā)光結(jié)構(gòu)30的方向按照漸變或逐步方式減小的折射率分級(jí)層。例如，當(dāng)使用化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝形成上絕緣層38時(shí)，折射率分級(jí)層可以通過(guò)按照工藝參數(shù)(諸如沉積速率、溫度、壓力、反應(yīng)氣體流量和等離子體功率)的變化順序地沉積密度相對(duì)高的層和密度相對(duì)低的層而形成。由于上絕緣層38的折射率沿遠(yuǎn)離發(fā)光結(jié)構(gòu)30的方向朝著外表面逐漸減小，因此能夠減小穿過(guò)上絕緣層38發(fā)射的光的全內(nèi)反射。透明電極層31可以由例如氧化銦錫(ITO)或者ZnO形成在第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層29上形成。透明電極層31可以置于第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層29和上絕緣層38之間。透明電極層31比第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層29具有更小的比電阻，從而有助于電流擴(kuò)展。透明電極層31可以通過(guò)熱沉積、電子束沉積、離子束輔助沉積或者濺射而形成。這里，透明電極層31可以是具有相對(duì)低的折射率的低折射率層或者可以是折射率沿遠(yuǎn)離第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層29的方向按照漸變或者逐步的方式減小的折射率分級(jí)層。 根據(jù)本示例性實(shí)施例的LED20b可以代替LED20安裝在參照?qǐng)D7描述的LED封裝件上。如圖10中描述的，LED20b包括分布式布拉格反射器40、反射金屬層41和上絕緣層38。另外，當(dāng)上絕緣層38和/或透明電極層31是反射率分級(jí)層時(shí)，LED20b可以進(jìn)一步展示出提高的光提取效率，從而進(jìn)一步降低LED20b內(nèi)部的光學(xué)損失。此外，與上面參照?qǐng)D8中的第二上分布式布拉格反射器39a和39b所描述的相似，上絕緣層38可以形成在第一電極焊盤33和第二電極焊盤35上。 圖11是用于形成具有相對(duì)低的折射率的透明導(dǎo)電層(未示出)的電子束沉積設(shè)備50的示意性剖視圖。
參照?qǐng)D11，電子束沉積設(shè)備包括真空室51、基底固定器55、旋轉(zhuǎn)器52、軸53、電子束蒸發(fā)器57和源59，其中，真空室51形成有氣體入口 51a和氣體出口 51b?；?0具有第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層29，第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層29通過(guò)在諸如藍(lán)寶石基底的基底21上生長(zhǎng)半導(dǎo)體層形成?；?0設(shè)置在基底固定器55上。通常，在基底固定器55上布置多個(gè)基底10，每個(gè)基底10設(shè)置成使得基底的上表面面對(duì)源59。換而言之，源59設(shè)置在與基底10的表面垂直且延伸到基底10的中心的線上。基底固定器55可以具有凹進(jìn)的形狀，以使得每個(gè)基底10相對(duì)于源59設(shè)置在垂直位置(由虛線表示)。此外，基底固定器55可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)器52旋轉(zhuǎn)。S卩，旋轉(zhuǎn)器52使軸53旋轉(zhuǎn)，軸53繼而使基底固定器55旋轉(zhuǎn)。由于基底固定器55如上所述地旋轉(zhuǎn)，因此透明電極層可以均勻地沉積在基底10上，具體地說(shuō)，均勻地沉積在多個(gè)基底10上。在本示例性實(shí)施例中，基底10還可以相對(duì)于源59以一定角度設(shè)置，而不是被設(shè)置在垂直位置(由虛線表示)。即，源59偏離與基底10的表面垂直且延伸到基底10的中心的線。當(dāng)在沉積設(shè)備中設(shè)置多個(gè)基底10時(shí)，每個(gè)基底10可以相對(duì)于源59以相同的角度設(shè)置。當(dāng)利用電子束通過(guò)使源59蒸發(fā)而在基底10上沉積透明電極層時(shí)，透明電極層沿傾斜的方向沉積在基底10上，而不是垂直于基底10沉積。因此，與透明電極層在垂直位置沉積在基底10上的情況下相比，該透明電極層具有低密度，從而透明電極層的折射率會(huì)降低。因此，能夠降低與在透明電極層和空氣之間或者在透明電極層和上絕緣層38之間的界面處的全內(nèi)反射相關(guān)的光學(xué)損失。另外，在本示例性實(shí)施例中，透明電極層可以通過(guò)停止基底10的旋轉(zhuǎn)或者改變基底10的旋轉(zhuǎn)條件而不對(duì)稱地沉積在基底10上，其中，基底10通過(guò)旋轉(zhuǎn)器52而旋轉(zhuǎn)。因此，能夠沉積具有低折射率的透明電極層。在本示例性實(shí)施例 中，已經(jīng)說(shuō)明了電子束沉積設(shè)備50，以沉積透明電極層。然而，熱沉積和離子束輔助沉積還可以在基底10相對(duì)于目標(biāo)以一定角度設(shè)置的條件下或者調(diào)整基底10的旋轉(zhuǎn)速度的條件下被執(zhí)行。另外，對(duì)于相對(duì)于目標(biāo)以一定角度設(shè)置的基底，還可以執(zhí)行利用濺射沉積具有低折射率的透明電極層。圖12是上面參照?qǐng)D10和圖11描述的根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的透明導(dǎo)電層31的示例的剖視圖。參照?qǐng)D12，除了透明電極層31a是折射率分級(jí)層之外，本示例性實(shí)施例的透明電極層31a與參照?qǐng)D10描述的透明電極層31相似。特別地，透明電極層31a是折射率沿遠(yuǎn)離第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層29的方向按照漸變或逐步的方式降低的折射率分級(jí)層。透明電極層31a可以利用熱沉積、電子束沉積、離子束輔助沉積或者濺射形成。在這種情況下，透明電極層31a可以通過(guò)按照工藝參數(shù)(諸如沉積速率、溫度、壓力、反應(yīng)氣體流量和等離子體功率)的變化順序地沉積密度相對(duì)高的層和密度相對(duì)低的層而形成為折射率分級(jí)層。由于透明電極層31a的折射率從第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層29朝著外部逐漸減小，因此能夠減小穿過(guò)第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層29發(fā)射的光的全內(nèi)反射。如此，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，LED可以包括對(duì)在可見光譜的寬波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光展示出相對(duì)高的反射率的分布式布拉格反射器，由此提高用于發(fā)射混合顏色(例如，白光)的LED封裝件的光發(fā)射效率。另外，LED可以通過(guò)交替地堆疊Si02/Nb205以形成分布式布拉格反射器來(lái)降低分布式布拉格反射器的光學(xué)吸收，因此增加組成分布式布拉格反射器的層的數(shù)量，同時(shí)在LED封裝件中安裝LED之后保持高的反射率。此外，LED可以包括在分布式布拉格反射器下方的金屬層，由此提高熱從LED的消散。此外，LED可以包括位于發(fā)光結(jié)構(gòu)上或者位于電極焊盤的上表面上的上分布式布拉格反射器，由此減小從外部進(jìn)入LED的光的光學(xué)損失。此外，LED可以包括位于分布式布拉格反射器的下表面上的保護(hù)層和反射金屬層，由此防止當(dāng)LED安裝在封裝件上時(shí)分布式布拉格反射器和反射金屬層的變形。另夕卜，上絕緣層和/或透明導(dǎo)電層可以是反射率分級(jí)層，由此提高LED的光提取效率。盡管已經(jīng)結(jié)合附圖參照一些示例性實(shí)施例說(shuō)明了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚的是，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可對(duì)本發(fā)明做出各種修改和改變。此夕卜，應(yīng)理解的是，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，特定實(shí)施例的一些特征還可以應(yīng)用于其它實(shí)施例。因此，應(yīng)理解的是，僅通過(guò)舉例說(shuō)明的方式提供了實(shí)施例，并且給出這些實(shí)施例以提供本發(fā)明的全部公開且向本領(lǐng)域技術(shù)人員提供本發(fā)明的完整理解。因此，如果修改和改變落在權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)，則·本發(fā)明旨在覆蓋這些修改和改變。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管，包括 發(fā)光結(jié)構(gòu)，布置在基底的第一表面上，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)包括第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層;第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層；活性層，置于第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層和第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層之間； 第一分布式布拉格反射器，布置在基底的與第一表面相對(duì)的第二表面上，第一分布式布拉格反射器用于反射從所述發(fā)光結(jié)構(gòu)發(fā)射的光， 其中，第一分布式布拉格反射器對(duì)在藍(lán)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的第一波長(zhǎng)的光、在綠波長(zhǎng)范圍內(nèi)的第二波長(zhǎng)的光以及在紅波長(zhǎng)范圍內(nèi)的第三波長(zhǎng)的光包括至少90%的反射率， 其中，第一分布式布拉格反射器包括層狀結(jié)構(gòu)，所述層狀結(jié)構(gòu)包括交替堆疊的SiO2層和Nb2O5層。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二級(jí)管，其中，第一分布式布拉格反射器包括至少25對(duì)Si02/Nb205 層。
3.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管,其中,第一分布式布拉格反射器的SiO2層直接接觸基底的第二表面。
4.如權(quán)利要求3所述的發(fā)光二級(jí)管，其中，第一分布式布拉格反射器包括作為與直接接觸基底的第二表面的SiO2層相對(duì)的最下層的SiO2層。
5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管還包括金屬層，其中，第一分布式布拉格反射器布置在基底和金屬層之間。
6.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，所述發(fā)光二級(jí)管還包括 第二分布式布拉格反射器，布置在發(fā)光結(jié)構(gòu)上， 第二分布式布拉格反射器用于使得在活性層中產(chǎn)生的光穿過(guò)第二分布式布拉格反射器并且反射外部光，所述外部光包括比在活性層中產(chǎn)生的光的波長(zhǎng)長(zhǎng)并且位于可見光光譜的至少一部分區(qū)域內(nèi)的光。
7.如權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管，第二分布式布拉格反射器反射在至少黃光的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光。
8.如權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管還包括 第一電極焊盤，電連接到第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層； 第二電極焊盤，電連接到第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層； 第三分布式布拉格反射器，布置在第一電極焊盤和第二電極焊盤中的至少一個(gè)上，第三分布式布拉格反射器反射外部光。
9.如權(quán)利要求8所述的發(fā)光二級(jí)管，其中，第三分布式布拉格反射器用于反射在至少黃光的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光。
10.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二級(jí)管，所述發(fā)光二極管還包括 第一電極焊盤，電連接到第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層； 第二電極焊盤，電連接到第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層； 第二分布式布拉格反射器，布置在第一電極焊盤和第二電極焊盤中的至少一個(gè)上，第二分布式布拉格反射器反射外部光，所述外部光包括波長(zhǎng)長(zhǎng)于在活性層中產(chǎn)生的光的波長(zhǎng)并且位于可見光光譜的至少一部分區(qū)域內(nèi)的光。
11.如權(quán)利要求10所述的發(fā)光二極管，其中，第二分布式布拉格反射器反射在至少黃光的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光。
12.—種發(fā)光二極管,包括 發(fā)光結(jié)構(gòu)，布置在基底的第一表面上，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)包括第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層;第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層；活性層，置于第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層和第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層之間； 絕緣層，布置在發(fā)光結(jié)構(gòu)上； 分布式布拉格反射器，布置在基底的與所述第一表面相對(duì)的第二表面上，分布式布拉格反射器用于反射從所述發(fā)光結(jié)構(gòu)發(fā)射的光并且對(duì)在藍(lán)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的第一波長(zhǎng)的光、對(duì)在綠波長(zhǎng)范圍內(nèi)的第二波長(zhǎng)的光以及對(duì)在紅波長(zhǎng)范圍內(nèi)的第三波長(zhǎng)的光包括至少90 %的反射率； 反射金屬層，其中，分布式布拉格反射器布置在基底和反射金屬層之間。
13.如權(quán)利要求12所述的發(fā)光二級(jí)管，其中，分布式布拉格反射器包括層狀結(jié)構(gòu)，所述層狀結(jié)構(gòu)包括交替堆疊的SiO2層以及TiO2層和Nb2O5層中的至少一層。
14.如權(quán)利要求12所述的發(fā)光二級(jí)管，其中，分布式布拉格反射器包括至少25對(duì)SiO2/Nb2O5 層 ο
15.如權(quán)利要求12所述的發(fā)光二極管，其中，分布式布拉格反射器的SiO2層直接接觸基底的第二表面。
16.如權(quán)利要求15所述的發(fā)光二級(jí)管,其中，分布式布拉格反射器包括作為與直接接觸基底的第二表面的SiO2層相對(duì)的最下層的SiO2層。
17.如權(quán)利要求12所述的發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管還包括保護(hù)層，其中，反射金屬層布置在分布式布拉格反射器和保護(hù)層之間。
18.如權(quán)利要求12所述的發(fā)光二極管，其中，絕緣層包括折射率分級(jí)層，所述折射率分級(jí)層的折射率沿遠(yuǎn)離發(fā)光結(jié)構(gòu)的方向按照逐漸或逐步的方式減小。
19.如權(quán)利要求18所述的發(fā)光二極管，其中，絕緣層包括Si02。
20.如權(quán)利要求12所述的發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管還包括置于第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層和絕緣層之間的透明導(dǎo)電層。
21.如權(quán)利要求20所述的發(fā)光二極管，其中，透明導(dǎo)電層包括折射率分級(jí)層，所述折射率分級(jí)層的折射率沿遠(yuǎn)離第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層的方向按照逐漸或逐步的方式減小。
22.如權(quán)利要求21所述的發(fā)光二極管，其中，透明導(dǎo)電層包括氧化銦錫或ZnO。
23.如權(quán)利要求20所述的發(fā)光二極管，其中，透明導(dǎo)電層利用包括熱沉積、電子束沉積、離子束輔助沉積或?yàn)R射的沉積工藝形成在基底上， 其中，在沉積工藝期間，基底相對(duì)于源或目標(biāo)以一定角度設(shè)置，在成角度的基底上形成的透明導(dǎo)電層包括比通過(guò)在相對(duì)于源或目標(biāo)以垂直位置設(shè)置的基底上沉積而形成的透明導(dǎo)電層的折射率低的折射率。
24.一種發(fā)光二極管封裝件，包括 安裝面； 根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)光二極管，布置在安裝面上； 磷光體，轉(zhuǎn)換從發(fā)光二極管發(fā)射的光的波長(zhǎng)。
25.如權(quán)利要求24所述的發(fā)光二極管封裝件，所述發(fā)光二極管封裝件還包括將發(fā)光二極管結(jié)合到安裝面的Ag環(huán)氧樹脂。
26.—種發(fā)光二極管,包括 基底； 光發(fā)射器，布置在基底的第一表面上； 反射器，布置在基底的與第一表面相對(duì)的第二表面上，反射器反射從光發(fā)射器發(fā)射的光， 其中，反射器包括彼此交替布置的SiO2層和Ni2O5層。
全文摘要
公開了一種具有分布式布拉格反射器的發(fā)光二極管。該發(fā)光二級(jí)管包括布置在基底的第一表面上發(fā)光結(jié)構(gòu)，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)包括第一半導(dǎo)體層、第二半導(dǎo)體層和置于第一層和第二層之間的活性層。第一分布式布拉格反射器(DBR)布置在基底的與第一表面相對(duì)的第二表面上，第一DBR用于反射從所述發(fā)光結(jié)構(gòu)發(fā)射的光。第一DBR對(duì)在藍(lán)色范圍內(nèi)的第一波長(zhǎng)的光、對(duì)在綠色范圍內(nèi)的第二波長(zhǎng)的光以及對(duì)在紅色范圍內(nèi)的第三波長(zhǎng)的光具有至少90％的反射率。第一DBR反射器具有層狀結(jié)構(gòu)，所述層狀結(jié)構(gòu)具有交替堆疊的SiO2層和Nb2O5層。
文檔編號(hào)H01L33/10GK103053036SQ201180037028
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2011年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月28日
發(fā)明者徐德壹, 金才武, 金京完, 尹馀鎮(zhèn), 金藝瑟, 吳尚炫, 李珍雄 申請(qǐng)人:首爾Opto儀器股份有限公司