[发明专利]具有光转换功能的发光结构、LED芯片及制备方法

说明书

本发明提供了一种具有光转换功能的发光结构LED芯片及制备方法，通过将光转换材料植入外延叠层内部，实现了初步的光转换发光结构。在此基础上制作的LED芯片，在后续封装过程中，可以免除光转换材料覆盖的过程，有利于减少工序。同时，本技术方案避免了光转换材料容易受温度、湿度、环境杂质等影响而出现性能退化，进而影响光转换效率和出光效率的风险；同时，降低了整体灯珠的热阻，从而提高LED芯片的寿命。

技术领域

本发明涉及发光二极管领域，尤其涉及一种具有光转换功能的发光结构、LED芯片及制备方法。

背景技术

LED，即Light Emitting Diode的缩写，译为发光二极管。其芯片发光波长是在外延生长过程中通过调节量子阱的带隙来实现的，通常情况下LED芯片发光为单色光。为了呈现更多颜色，人们往往在芯片制作完成后，通过在芯片表面覆盖光转换发光材料的方式实现。例如涂覆荧光粉、量子点等。荧

由于荧光粉和量子点等光转换材料，其无法直接覆盖在芯片表面，容易脱落和受外部环境影响而性能退化；因此，通常将荧光粉或量子点等光转换材料混合在有机材料中，然后覆盖在芯片表面，形成光转换层。

然而，在实际生产与运用中，由于光转换层容易受温度、湿度、环境杂质等影响而出现性能退化，进而影响光转换效率和出光效率；并且光转换层往往具有较大热阻，覆盖在芯片表面时，热量难以导出，会进一步加速LED灯珠失效。此外，在通过光转换层调整发光颜色时，有机物与荧光粉配比的配比要求、光转换材料颗粒尺寸、覆盖厚度等参数要求极为严苛，可控性较差，分光分色过程中落BIN率较难控制。

有鉴于此，本发明人专门设计了一种具有光转换功能的发光结构、LED芯片及制备方法，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有光转换功能的发光结构、LED芯片及制备方法，以在芯片生产过程中完成光转换、实现初步的晶圆级封装、简化封装流程。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种具有光转换功能的发光结构，包括：

生长衬底；

设置于所述生长衬底表面的外延叠层，所述外延叠层包括沿第一方向依次堆叠的第一型半导体层、有源区、第二型半导体层；所述外延叠层内设有若干个通孔，且各所述通孔贯穿所述第二型半导体层至至少部分所述第一型半导体层；所述第一方向垂直于所述衬底，并由所述生长衬底指向所述外延叠层；

介质层，所述介质层沉积于各所述通孔的侧壁及底部；

光转换层，所述光转换层填充于各所述通孔内，并通过所述介质层与所述外延叠层隔离设置。

优选地，所述光转换层包括量子点光转换材料层或荧光粉或荧光纳米颗粒。

优选地，所述介质层包括氧化硅或氮化硅的一种或多种。

本发明还提供了一种具有光转换功能的发光结构的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

S01、提供一生长衬底；

S02、在所述生长衬底表面生长外延叠层，所述外延叠层包括沿生长方向依次堆叠的第一型半导体层、有源区、第二型半导体层；

S03、通过蚀刻工艺使所述外延叠层形成若干个通孔，且各所述通孔贯穿所述第二型半导体层至至少部分所述第一型半导体层；

S04、在各所述通孔的侧壁及底部沉积形成介质层；

S05、在各所述通孔内填充光转换层，所述光转换层通过所述介质层与所述外延叠层隔离设置。

优选地，所述光转换层包括量子点光转换材料层或荧光粉或荧光纳米颗粒。