本發(fā)明的示例性實施例涉及一種發(fā)光二極管芯片及其制造方法，更具體地講，涉及一種具有提高的發(fā)光效率的發(fā)光二極管芯片及其制造方法。

背景技術：
氮化鎵（GaN）基藍或紫外（UV）發(fā)光二極管（LED）應用范圍廣泛。具體地講，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)應用于背光單元和一般照明等。由于LED封裝件的光學功率通常依賴于LED芯片的發(fā)光效率，因此對具有提高的發(fā)光效率的LED芯片的研發(fā)集中進行了大量研究。例如，為了改善光提取效率，在LED芯片的發(fā)光平面上可以形成粗糙的表面，或者可以調整透明基底或外延層的形狀?？蛇x擇地，諸如Al的金屬反射器可以設置在與發(fā)光平面相對的芯片安裝平面上，以反射向芯片安裝平面?zhèn)鞑サ墓猓@可以提高發(fā)光效率。即，金屬反射器可以用于反射光并減少光學損失，從而提高發(fā)光效率。然而，反射金屬可能因氧化而使反射率劣化，所以金屬反射器可能具有相對低的反射率。因此，近期研究已經(jīng)集中于利用交替地逐個堆疊的具有不同折射率的材料的層壓件的反射層的高反射率和相對穩(wěn)定的反射特性兩者。然而，這樣的交替層壓結構在窄的波長帶內會具有高的反射率，而在其他波長帶內會具有低的反射率。因此，對于利用通過磷光體等進行波長轉換的光以發(fā)射白光的LED封裝件，交替層壓結構可能不能對于經(jīng)受波長轉換的光提供有效的反射特性，并且在提高LED封裝件的發(fā)光效率方面會具有有限的能力。此外，交替層壓結構可以對垂直入射光展現(xiàn)出高反射率，但是可能對具有相對大的入射角的光展現(xiàn)出相對低的反射率?？梢酝ㄟ^增加在交替層壓結構中堆疊的層的總數(shù)并調整各個層的厚度來加寬具有高反射率的波長帶。然而，交替層壓結構中的大量的層會使得難以調整各個層的厚度，并且改變層的總數(shù)會改變各個層的厚度，因此難以確定 各個層的最佳厚度。

技術實現(xiàn)要素：
技術問題本發(fā)明的示例性實施例提供了一種具有提高的發(fā)光效率的LED芯片。本發(fā)明的示例性實施例提供了一種可以提高LED封裝件的發(fā)光效率的LED芯片。本發(fā)明的示例性實施例提供了一種有助于確定交替層壓結構中的層的層壓順序和每個層的光學厚度的發(fā)光二極管芯片及其制造方法。本發(fā)明的附加特征將在下面的描述中進行闡述，并且部分地根據(jù)描述將是明顯的，或者可以通過本發(fā)明的實施而了解。技術方案本發(fā)明的示例性實施例提供了一種發(fā)光二極管芯片，所述發(fā)光二極管芯片包括基底、布置在基底上的發(fā)光結構以及交替層壓底部結構，發(fā)光結構包括第一導電型半導體層、第二導電型半導體層以及設置在第一導電型半導體層與第二導電型半導體層之間的有源層，基底布置在交替層壓底部結構上，交替層壓底部結構包括多個電介質對，每個電介質對包括具有第一折射率的第一材料層和具有第二折射率的第二材料層，第一折射率比第二折射率大。此外，所述多個電介質對包括：多個第一電介質對，包括第一材料層和第二材料層，第一材料層和第二材料層的光學厚度均小于λ/4；第二電介質對，包括第一材料層和第二材料層，第一材料層和第二材料層中的一個材料層的光學厚度小于λ/4，另一個材料層的光學厚度大于λ/4；以及多個第三電介質對，包括第一材料層和第二材料層，第一材料層和第二材料層的光學厚度均大于λ/4，其中，λ是可見光范圍的中心波長。本發(fā)明的另一示例性實施例提供了一種制造發(fā)光二極管芯片的方法。所述方法包括在基底的第一表面上形成至少一個發(fā)光結構和在基底的第二表面上形成交替層壓底部結構，第二表面位于基底的與第一表面相對的側上。交替層壓底部結構包括多個電介質對，每個電介質對包括具有第一折射率的第一材料層和具有第二折射率的第二材料層，第一折射率比第二折射率大。此外，所述多個電介質對包括：多個第一電介質對，包括第一材料層和第二材料層，第一材料層和第二材料層的光學厚度均小于λ/4；第二電介質對，包括 第一材料層和第二材料層，第一材料層和第二材料層中的一個材料層的光學厚度小于λ/4，另一個材料層的光學厚度大于λ/4；以及多個第三電介質對，包括第一材料層和第二材料層，第一材料層和第二材料層的光學厚度均大于λ/4，其中，λ是可見光范圍的中心波長。將理解的是，前面的總體描述和下面的詳細描述是示例性的和說明性的，并且意圖提供如所要求保護的本發(fā)明的進一步解釋。附圖說明包括附圖以提供對本發(fā)明的進一步理解，附圖并入到本說明書中，并構成本說明書的一部分，附圖示出了本發(fā)明的示例性實施例，并與描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的發(fā)光二極管芯片的側面剖視圖。圖2是解釋根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的交替層壓底部結構的光學厚度和順序的曲線圖。圖3是描繪圖2的交替層壓底部結構的反射率的曲線圖。圖4是描繪根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的交替層壓頂部結構的透射率的曲線圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的包括LED芯片的LED封裝件的側面剖視圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的發(fā)光二極管芯片的側面剖視圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的發(fā)光二極管芯片的側面剖視圖。具體實施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)明的示例性實施例。然而，本發(fā)明可以以許多不同的形式實施并且不應該被解釋為局限于這里闡述的示例性實施例。相反，提供這些示例性實施例使得本公開是全面的，并且將把本發(fā)明的范圍充分地傳達給本領域的技術人員。在附圖中，為清晰起見，會夸大層和區(qū)域的尺寸和相對尺寸。附圖中相同的附圖標記表示相同的元件。將理解的是，當諸如層、膜、區(qū)域或基底的元件被稱為“在”另一元件“上”時，該元件可以直接在其它元件上，或者也可以存在中間元件。相反， 當元件被稱為“直接在”另一元件“上”時，則不存在中間元件。圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的發(fā)光二極管（LED）芯片100的側面剖視圖。參照圖1，LED芯片100包括基底21、發(fā)光結構30、交替層壓底部結構43、交替層壓頂部結構37和交替層壓下方結構39。發(fā)光二極管芯片100還可以包括緩沖層23、透明電極31、第一電極焊盤33、第二電極焊盤35、界面層41和金屬反射器45?；?1可以選自任意基底，例如，藍寶石基底或SiC基底?；?1在其上表面上可以具有圖案，如在其上面表面上具有圖案化的藍寶石基底（PSS）?；?1可以是適合于生長GaN基化合物半導體層的生長基底。發(fā)光結構30位于基底21上。發(fā)光結構30包括第一導電型半導體層25、第二導電型半導體層29、和設置在第一導電型半導體層25與第二導電型半導體層29之間的有源層27。這里，第一導電型和第二導電型指的是相反的導電類型。例如，第一導電型可以為n型，第二導電型可以為p型，或者反之亦然。第一導電型半導體層25、有源層27和第二導電型半導體層29可以由GaN基化合物半導體材料形成，即，由（Al,In,Ga）N形成。有源層27可以由發(fā)射期望波長的光（例如，UV光或藍光）的元件組成。如圖所示，第一導電型半導體層25和/或第二導電型半導體層29具有單層結構或多層結構。另外，有源層27可以具有單量子阱結構或多量子阱結構。緩沖層23可以設置在基底21與第一導電型半導體層25之間。這些半導體層25、27和29可以通過金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）或分子束外延（MBE）形成，并且可以通過光刻和蝕刻被圖案化以暴露第一導電型半導體層25的一些區(qū)域。透明電極層31可以形成在第二導電型半導體層29上。透明電極層31可以由例如氧化銦錫（ITO）或Ni/Au形成。透明電極層31的電阻率比第二導電型半導體層29的電阻率小，并且透明電極層31用于傳播電流。第一電極焊盤33（例如，n電極焊盤）形成在第一導電型半導體層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。如圖所示，p電極焊盤35可以通過透明電極層31電連接到第二導電型半導體層29。交替層壓底部結構43位于基底21下方。交替層壓底部結構43通過交替 疊置諸如TiO2（n：大約2.4）的具有第一折射率的第一材料層和諸如SiO2（n：大約1.5）的具有第二折射率的第二材料層形成。交替層壓底部結構43具有對于從有源層以0度至60度的入射角發(fā)射的入射光展現(xiàn)出90%或更大的反射率的多個電介質對，所述入射光。這里，形成在例如400nm至700nm范圍的波長下展現(xiàn)出高反射率的多個電介質對。例如，如圖2中所示，多個電介質對包括：由第一材料層和第二材料層組成的多個第一電介質對，第一材料層和第二材料層均具有小于λ/4（0.25λ）的光學厚度；由第一材料層和第二材料層組成的至少一個第二電介質對，其中，第一材料層和第二材料層中的一個具有小于λ/4的光學厚度，第一材料層和第二材料層中的另一個具有大于λ/4的光學厚度；以及由第一材料層和第二材料層組成的多個第三電介質對，第一材料層和第二材料層均具有大于λ/4的光學厚度，其中，λ為可見光光譜的中心波長（例如，550nm）。如從圖2的曲線圖所看到的，多個第一電介質對可以定位成比多個第三電介質對遠離基底21。如圖2中所示，當電介質對的順序從1增加到20時，與基底的距離增大?？蛇x擇地，多個第一電介質對可以定位成比多個第三電介質對靠近基底。至少一個第二電介質對（在虛線圈內）設置成在交替層壓底部結構43的中心附近。至少一個第二電介質對可以為第n/2層，其中，n=交替層壓底部結構43的總層數(shù)。然而，至少一個第二電介質對可以位于交替層壓底部結構43的中心的1或2層范圍內。例如，如圖2中所示，第二電介質對可以為電介質對的順序的第11和第12電介質對。第一電介質對的一半或更多可以定位成關于至少一個第二電介質對與第三電介質對的一半或更多相對。第一電介質對的80%或更多可以定位成關于至少一個第二電介質對與第三電介質對的80%或更多相對。在圖2中，電介質對的總數(shù)為20，第一電介質對的個數(shù)為9，第三電介質對的個數(shù)為9，第二電介質對的個數(shù)為2。然而，電介質對可以任意組合。至少一個第二電介質對可以被第一電介質對圍繞，如圖2中所示。然而，本發(fā)明不限于此?？蛇x擇地，至少一個第二電介質對可以被第三電介質對圍繞，或者可以被一個第一電介質對和一個第二電介質對圍繞。少數(shù)第三電介質對可以設置在第二電介質對與大多數(shù)第一電介質對之間，少數(shù)第一電介質對可以設置在第二電介質對與大多數(shù)第三電介質對之間。圖3示出了當圖2的多個電介質對設置在玻璃基底（n：～1.5）上時反射率的模擬結果。在圖3中，多個電介質對堆疊成如圖2中所示，其中，第一層（即，最靠近基底的層）為TiO2，最后一層為SiO2。如圖3中所示，多個電介質對在400nm至700nm的可見光范圍的寬范圍內展現(xiàn)出98%或更大的高反射率。對于在有源層27中產(chǎn)生的藍光（例如，460nm），即使藍光的入射角度接近60度，也可以維持該高反射率。此外，如圖1中所示，金屬反射器45可以設置在交替層壓底部結構43的下方，從而對于入射角為0度至60度的入射光，金屬反射器45與交替層壓底部結構43的組合可以使多個電介質對的高反射率維持90%或更大。金屬反射器45可促進在LED芯片100的運行期間LED產(chǎn)生的熱有效地消散。交替層壓底部結構43可以形成在其上形成有發(fā)光結構30的基底21的下表面上。交替層壓底部結構43可以利用諸如離子輔助沉積設備形成。在利用沉積設備之前，可以確定交替層壓底部結構43中的各個層的光學厚度和層壓順序?？梢岳媚M工具確定交替層壓底部結構43中的各個層的光學厚度和層壓順序。然而，由于模擬工具可能不足以確定具有98%或更大的高反射率的電介質對的合適的個數(shù)，因此，可執(zhí)行諸如添加電介質對的額外的操作，以使電介質對的總數(shù)和電介質對的反射率增加。由于電介質對的整個光學厚度可根據(jù)添加的單電介質對的位置和光學厚度而改變，所以可能難以確定位置和光學厚度，并且期望的光學厚度可能改變。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，多個電介質對被分成第一電介質對、第二電介質對和第三電介質對，使得第二電介質對位于交替層壓底部結構43的中心附近，并且多個第一電介質對與第三電介質對分開，從而有助于確定結構中的各個層的光學厚度和層壓順序。例如，當多個第一電介質對定位成比第二電介質對遠離基底21時，如果將被添加的電介質對屬于第一電介質對，則可以在多個第一電介質對中確定添加的電介質對的位置。因此，可以容易地確定多個電介質對的光學厚度和層壓順序。由于可以利用離子輔助沉積設備形成多個電介質對，因此可以以相對高的密度形成層，結果在基底21與交替層壓底部結構43之間產(chǎn)生壓力。因此，為了增強交替層壓底部結構43與基底21的粘附，可以在形成交替層壓底部結構43之前形成界面層41。界面層41可以由與交替層壓底部結構43相同 的材料形成，例如，由SiO2形成。再次參照圖1，交替層壓頂部結構37設置在發(fā)光結構30上。如圖所示，交替層壓頂部結構37可以覆蓋透明電極層31以及第一導電型半導體層25的被暴露的表面。交替層壓頂部結構37使得有源層27中產(chǎn)生的光透過，同時反射進入發(fā)光二極管芯片100的光，例如，從磷光體發(fā)射的光。因此，交替層壓頂部結構37使得有源層27中產(chǎn)生的短波長藍光或UV光穿過，并反射綠光到紅光，尤其反射黃光。圖4是描繪通過交替地堆疊TiO2和SiO2形成的交替層壓頂部結構37的模擬透射率的曲線圖。在該模擬中，交替層壓頂部結構37具有交替地堆疊在玻璃基底上的14個TiO2層和14個SiO2層。如圖4中所示，通過控制TiO2層和SiO2層的光學厚度，交替層壓頂部結構37對于小于500nm波長的近UV光或藍光展現(xiàn)出98%或更大的高透射率，同時反射波長為大約500nm或更大的光。因此，交替層壓頂部結構37可以使從有源層27發(fā)射的光透過，同時反射從磷光體發(fā)射的綠至黃的波長帶的光。交替層壓頂部結構37還可以覆蓋發(fā)光二極管芯片100的除了電極焊盤33、35的上表面以外的上表面和臺面?zhèn)缺?，以保護發(fā)光二極管芯片100。交替層壓下方結構39位于電極焊盤35與第二導電型半導體層29之間。交替層壓下方結構39可以位于透明電極31下方，但是不限于此。交替層壓下方結構39可以位于透明電極31上。當交替層壓下方結構39位于透明電極31與電極焊盤35之間時，電極焊盤35可以通過電極焊盤35的延伸部分（未示出）電連接到透明電極31。交替層壓下方結構39反射從有源層27發(fā)射并朝向電極焊盤35引導的光。形成交替層壓下方結構39以對于從有源層27發(fā)射的光展現(xiàn)出高反射率，并且交替層壓下方結構39可以通過交替地堆疊例如TiO2層和SiO2層形成。通過這種結構，交替層壓下方結構39可以防止因電極焊盤35吸收光而引起的光學損失，從而改善發(fā)光效率。圖5是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的包括LED芯片100的LED封裝件的側面剖視圖。參照圖5，LED封裝件包括封裝體60、引線61a和61b、發(fā)光二極管芯片100和成型部件63。封裝體60可以由塑料樹脂形成。封裝體60具有用于安裝LED芯片100的安裝平面M和反射從LED芯 片100發(fā)射的光的反射平面R。LED芯片100安裝在安裝平面M上并通過鍵合線W電連接到引線61a、61b。LED芯片100可以通過粘結劑62結合到安裝平面M，粘結劑62可以通過固化例如Ag環(huán)氧樹脂糊形成。如參照圖1中示出的實施例所描述的，LED芯片100可以包括交替層壓底部結構43、交替層壓頂部結構37、交替層壓下方結構39和/或金屬反射器45。LED封裝件發(fā)射具有混合顏色（例如，白色）的光。因此，LED封裝件可以包括用于對從LED芯片100發(fā)射的光進行波長轉換的磷光體。磷光體可以設置在成型部件63中，但不限于此。LED芯片100的交替層壓底部結構43和交替層壓下方結構39使有源層27中產(chǎn)生的光的發(fā)射效率高。另外，當經(jīng)磷光體波長轉換的光再次進入LED芯片100時，LED芯片100的交替層壓頂部結構37可以反射所述光。因此，本示例性實施例的LED封裝件的發(fā)光效率比傳統(tǒng)的LED封裝件的發(fā)光效率高。在本示例性實施例中，封裝件被描述成包括發(fā)光二極管芯片100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封裝件在現(xiàn)有技術中是已知的，根據(jù)本示例性實施例的LED芯片100可以應用于任何LED封裝件。圖6是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的發(fā)光二極管芯片的側面剖視圖。參照圖6，LED芯片200包括位于基底21上的多個發(fā)光結構30、交替層壓底部結構43、金屬反射器45和交替層壓頂部結構37。在本示例性實施例中，基底21和交替層壓底部結構43與參照圖1描述的LED芯片的基底21和交替層壓底部結構43相同，因此這里將省略其詳細描述。在本示例性實施例中，基底21可以是用于使多個發(fā)光單元之間電絕緣的絕緣體，例如，圖案化的藍寶石基底。發(fā)光結構30彼此分開。每個發(fā)光結構30具有與參照圖1中示出的示例性實施例描述的發(fā)光結構30相同的構造，因此這里將省略其詳細描述。另外，緩沖層23可以設置在可彼此分開的發(fā)光結構30和基底21之間。第一介電層36覆蓋發(fā)光結構30的整個表面。第一介電層36在第一導電型半導體層25上且在第二導電型半導體層29上具有開口。第一介電層36覆蓋發(fā)光結構30的側壁。第一介電層36還覆蓋發(fā)光結構30之間的基底21的 區(qū)域。第一介電層36可以在200℃至300℃下通過等離子體化學氣相沉積由二氧化硅（SiO2）或氮化硅形成。引線51形成在第一介電層36上。引線51通過開口電連接到第一導電型半導體層25和第二導電型半導體層29。透明電極層31可以位于第二導電型半導體層29上，引線可以連接到透明電極層31。另外，引線51在鄰近的發(fā)光單元30中將第一導電型半導體層25和第二導電型半導體層29彼此電連接以形成發(fā)光結構30的串聯(lián)陣列。LED芯片200可具有發(fā)光單元的多個串聯(lián)陣列。這些串聯(lián)陣列可以彼此反向并聯(lián)連接，并且可以通過AC電源來運行。另外，橋式整流器（未示出）可連接到發(fā)光單元的串聯(lián)陣列，從而發(fā)光單元可以通過由AC電源驅動的橋式整流器來運行。橋式整流器可以利用引線51經(jīng)由具有與發(fā)光結構30的結構相同的結構的發(fā)光單元的電連接來形成?？蛇x擇地，引線51可以使鄰近的發(fā)光單元的第一導電型半導體層25或第二導電型半導體層29彼此連接。因此，發(fā)光結構30串聯(lián)連接并可以設置成彼此平行。引線51可以由導電材料形成，例如，由金屬或諸如摻雜的半導體材料的多晶硅形成。具體地說，引線51可以具有多層結構并且可以包括Cr或Ti的下層和Cr或Ti的上層。另外，Au、Au/Ni或Au/Al的金屬層可以設置在下層與上層之間。交替層壓頂部結構37可以覆蓋引線51和第一介電層36。如上參照圖1中示出的實施例所描述的，交替層壓頂部結構37允許從有源層27發(fā)射的光穿過，同時反射具有相對長的波長的可見光。磷光體層53可以形成在LED芯片200上。磷光體層53可以是其中分散有磷光體的樹脂層或者可以是通過電泳沉積的層。磷光體層53覆蓋交替層壓頂部結構37以轉換從發(fā)光結構30發(fā)射的光的波長。如參照圖5所描述的，也可以在制備LED封裝件的過程中提供磷光體層53，因此可以從LED芯片200省略磷光體層53。同時，交替層壓下方結構可以形成在引線51與發(fā)光結構30之間，如圖1中所示。圖7是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的包括多個發(fā)光單元的發(fā)光二極管芯片200a的側面剖視圖。參照圖7，LED芯片200a與上面描述的LED芯片200在很多方面相似。 然而，發(fā)光二極管芯片200a的發(fā)光結構30與LED芯片200的發(fā)光結構30在形狀上不同，因此提供了與LED芯片200的第一導電型半導體層25的構造不同的連接到引線51的第一導電型半導體層25的構造。具體地說，在LED芯片200的發(fā)光結構30中，第一導電型半導體層25的上表面被暴露，引線51連接到第一導電型半導體層25的上表面。在本示例性實施例的LED芯片200a中，形成具有傾斜的側表面的發(fā)光結構30，從而暴露第一導電型半導體層25的傾斜的側表面，引線51連接到第一導電型半導體層25的傾斜的側表面。在本示例性實施例中，除了使發(fā)光結構30彼此隔離的工藝以外省略了暴露第一導電型半導體層25的上表面的工藝，從而簡化了工藝。此外，由于不需要暴露第一導電型半導體層25的上表面，因此能夠防止有源層27的區(qū)域的減小。另外，由于引線51沿第一導電型半導體層25的傾斜的表面連接，因此發(fā)光結構30具有改善的電流擴展性能，從而提高了正向電壓和可靠性。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，LED芯片包括交替層壓底部結構、金屬反射器、交替層壓頂部結構和/或交替層壓下方結構，從而改善發(fā)光效率。另外，LED芯片的交替層壓頂部結構允許有源層中產(chǎn)生的光透射，同時反射經(jīng)過波長變換的光，從而提高了LED封裝件的發(fā)光效率。此外，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，均由第一材料層和第二材料層（它們二者具有小于λ/4的光學厚度）組成的多個電介質對和均由第一材料層和第二材料層（它們二者均具有大于λ/4的光學厚度）組成的多個電介質對參照由第一材料層和第二材料層（它們中的一者具有小于λ/4的光學厚度且另一者具有大于λ/4的光學厚度）組成的電介質對來設置，從而有助于確定交替層壓底部結構中的各個層的光學厚度和層壓順序。盡管已經(jīng)結合附圖參照一些示例性實施例描述了本發(fā)明，但是對于本領域技術人員將清楚的是，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以對本發(fā)明做出各種修改和改變。因此，應該理解的是，僅通過舉例說明的方式提供了實施例，并且給出實施例以向本領域技術人員提供本發(fā)明的完全公開并提供對本發(fā)明的全面理解。因此，本發(fā)明意圖覆蓋這些修改和變形，只要這些修改和變形落在權利要求和它們的等同物的范圍內。