復(fù)合襯底以及包括該復(fù)合襯底的垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種復(fù)合襯底以及包括該復(fù)合襯底的垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管。該復(fù)合襯底包括半導(dǎo)體部；以及金屬部，設(shè)置于所述半導(dǎo)體部上，其中所述金屬部遠離所述半導(dǎo)體部的一側(cè)設(shè)置有用于接納所述發(fā)光二極管的發(fā)光結(jié)構(gòu)的接納部，并且所述接納部的側(cè)壁環(huán)繞所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的側(cè)壁。通過本實用新型的復(fù)合襯底，能夠有效地避免僅僅使用半導(dǎo)體材料作為支撐襯底容易碎裂的問題以及僅僅使用金屬材料作為支撐襯底的變形問題，而且能夠使芯片易于分離。
【專利說明】復(fù)合襯底以及包括該復(fù)合襯底的垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及光電器件領(lǐng)域，特別是涉及一種復(fù)合襯底以及包括該復(fù)合襯底的垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管。

【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管具有發(fā)熱量低、耗電量小、壽命長、反應(yīng)速度快、體積小等特點，被廣泛的應(yīng)用于固態(tài)照明。目前，在以(^(“，111)8為半導(dǎo)體材料所制作的發(fā)光二級管(120)中，垂直結(jié)構(gòu)120由于半導(dǎo)體面接近高散熱的襯底材料，比傳統(tǒng)的正裝結(jié)構(gòu)120具有更高的可靠性及更大的操作功率，受到很大的關(guān)注與研究。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管利用襯底置換的技術(shù)。如圖1所示，首先通過鍵合或電鍍的方法將轉(zhuǎn)移襯底(通常具有高熱導(dǎo)率)120與基外延片粘合在一起，其中，6^基外延片由支撐襯底100、?。⌒桶雽?dǎo)體102、量子阱發(fā)光層104以及？型層106構(gòu)成。然后通過準分子激光剝離或者機械研磨的方法剝離或去除支撐襯底100。轉(zhuǎn)移襯底120 —般選用兩類材料，一類是碳化硅、硅、鍺或者砷化鎵等半導(dǎo)體材料；另一類是銅、鎢銅或者鑰銅等金屬材料。如果選用半導(dǎo)體材料，則在襯底鍵合及襯底剝離或去除過程中很容易造成該半導(dǎo)體材料的碎裂；如果選用金屬材料，由于金屬材料本身容易變形，則容易出現(xiàn)后續(xù)光刻工藝對準困難，并且金屬材料一般呈韌性，還會有芯片分離的困難。
實用新型內(nèi)容
[0004]針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出了本實用新型。
[0005]本實用新型一方面涉及一種用于發(fā)光二極管的復(fù)合襯底，所述復(fù)合襯底包括:半導(dǎo)體部；以及金屬部，設(shè)置于所述半導(dǎo)體部上，其中所述金屬部遠離所述半導(dǎo)體部的一側(cè)設(shè)置有用于接納所述發(fā)光二極管的發(fā)光結(jié)構(gòu)的接納部，并且所述接納部的側(cè)壁環(huán)繞所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的側(cè)壁。
[0006]可選地，所述復(fù)合襯底還包括結(jié)合部，設(shè)置于所述半導(dǎo)體部與所述金屬部之間，用于將所述半導(dǎo)體部與所述金屬部導(dǎo)電地結(jié)合在一起。
[0007]可選地，所述半導(dǎo)體部的材料采用如下之一:摻雜的硅、砷化鎵、鍺和碳化硅。
[0008]可選地，所述金屬部的材料采用如下之一或其復(fù)合層:鎳、銅、鑰、鎢、金、鉭、銀、鋁和鈦。
[0009]本實用新型另一方面涉及一種一種垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管包括:根據(jù)第一方面所述的復(fù)合襯底；發(fā)光結(jié)構(gòu)，設(shè)置于所述接納部中；以及絕緣介質(zhì)，設(shè)置于所述接納部的側(cè)壁和所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的側(cè)壁之間。
[0010]可選地，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)包括:？型半導(dǎo)體層，設(shè)置于所述接納部底部上；發(fā)光層，設(shè)置于所述？型半導(dǎo)體層上0型半導(dǎo)體層，設(shè)置于所述發(fā)光層上；非摻雜層，設(shè)置于所述~型半導(dǎo)體層上；開孔，設(shè)置于所述非摻雜層中，通過所述開孔露出所述~型半導(dǎo)體層0型電極，設(shè)置在所述開孔中，與所述~型半導(dǎo)體層接觸；以及？型電極，設(shè)置于所述半導(dǎo)體部遠離金屬部的一側(cè)上。
[0011]可選地，所述發(fā)光二極管還包括復(fù)合金屬層，設(shè)置在所述接納部的底部與發(fā)光結(jié)構(gòu)之間。
[0012]可選地，所述復(fù)合金屬層由反射型P型歐姆接觸層和位于所述P型歐姆接觸層上的隔離層構(gòu)成。
[0013]可選地，所述發(fā)光二極管還包括用于提高光提取效率的結(jié)構(gòu)，設(shè)置于所述非摻雜層上。
[0014]可選地，所述用于提高光提取效率的結(jié)構(gòu)呈凹坑狀、凸球面狀或者鋸齒形。
[0015]本實用新型采用金屬與半導(dǎo)體復(fù)合結(jié)構(gòu)作為支撐襯底。一方面利用金屬的延展性，且利用側(cè)壁保護發(fā)光結(jié)構(gòu)，從而有效地避免了僅僅使用半導(dǎo)體材料作為支撐襯底容易碎裂的問題。另一方面，利用半導(dǎo)體材料相對于金屬材料不容易變形的特性，從而有效地克服了僅僅使用金屬材料作為支撐襯底的變形問題。再一方面，相比于僅僅使用金屬材料作為支撐襯底的情況，使用包括半導(dǎo)體材料的復(fù)合襯底，在襯底總厚度不變的情況下，可以降低其中金屬材料的厚度，而半導(dǎo)體材料由于其自身的特性容易劃片，從而能夠使芯片易于分離。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]以下參照附圖來詳細說明本實用新型的技術(shù)方案，其中:
[0017]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管示意圖；以及
[0018]圖2為本實用新型發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0019]以下，通過附圖中示出的具體實施例來描述本實用新型。但是應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本實用新型的范圍。此外，在以下說明中，省略了對公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要地混淆本實用新型的概念。
[0020]在附圖中示出了根據(jù)本實用新型實施例的層結(jié)構(gòu)示意圖。這些圖并非是按比例繪制的，其中為了清楚的目的，放大了某些細節(jié)，并且可能省略了某些細節(jié)。圖中所示出的各種區(qū)域、層的形狀以及它們之間的相對大小、位置關(guān)系僅是示例性的，實際中可能由于制造公差或技術(shù)限制而有所偏差，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)實際所需可以另外設(shè)計具有不同形狀、大小、相對位置的區(qū)域/層。
[0021]本實用新型的一方面涉及一種用于垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管的復(fù)合襯底。
[0022]參看圖2，復(fù)合襯底231包括半導(dǎo)體部232和設(shè)置于半導(dǎo)體部上的金屬部226。
[0023]所述半導(dǎo)體部232的材料可采用如下之一:摻雜的硅、砷化鎵、鍺和碳化硅，起到導(dǎo)電和支撐作用。這些材料本身是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的。
[0024]所述的金屬部226遠離半導(dǎo)體部232的一側(cè)設(shè)置有用于接納垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管200的發(fā)光結(jié)構(gòu)205的接納部，并且所述接納部的側(cè)壁環(huán)繞所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的側(cè)壁，用于保護發(fā)光結(jié)構(gòu)205，避免在發(fā)光二極管制作過程中損傷發(fā)光結(jié)構(gòu)205。金屬部226的材料可采用如下之一或其復(fù)合層:鎳、銅、鑰、鎢、金、鉭、銀、鋁和鈦。這些材料本身是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的。優(yōu)選地，金屬部的厚度在20-60 μ m之間，此薄層容易切穿，極大的降低了芯片分離的難度。
[0025]復(fù)合襯底還包括將半導(dǎo)體部231和金屬部226導(dǎo)電結(jié)合在一起的結(jié)合部230。結(jié)合部230可以通過粘結(jié)方式將半導(dǎo)體部231和金屬部226導(dǎo)電結(jié)合在一起。結(jié)合部230可以是金屬、合金或者摻有金屬或合金材料的有機復(fù)合材料。
[0026]本實用新型的第一方面的復(fù)合襯底231，采用金屬與半導(dǎo)體復(fù)合結(jié)構(gòu)作為發(fā)光二極管的支撐襯底。一方面利用金屬的延展性，且利用側(cè)壁保護發(fā)光結(jié)構(gòu)，從而有效地避免了僅僅使用半導(dǎo)體材料作為支撐襯底容易碎裂的問題。另一方面，利用半導(dǎo)體材料相對于金屬材料不容易變形的特性，從而有效地克服了僅僅使用金屬材料作為支撐襯底的變形問題。再一方面，相比于僅僅使用金屬材料作為支撐襯底的情況，使用包括半導(dǎo)體材料的復(fù)合襯底，在襯底總厚度不變的情況下，可以降低其中金屬材料的厚度，而半導(dǎo)體材料由于其自身的特性容易劃片，從而能夠使芯片易于分離。
[0027]本實用新型的另一方面涉及一種垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管。
[0028]參看圖2，垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管200包括復(fù)合襯底231以及發(fā)光結(jié)構(gòu)205。
[0029]復(fù)合襯底231包括半導(dǎo)體部232和設(shè)置于半導(dǎo)體部上的金屬部226。
[0030]所述的半導(dǎo)體部232的材料可采用如下之一:摻雜的硅、砷化鎵、鍺和碳化硅，起到導(dǎo)電和支撐作用。這些材料本身是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的。
[0031]所述的金屬部226遠離半導(dǎo)體部232的一側(cè)設(shè)置有用于接納發(fā)光結(jié)構(gòu)205的接納部，并且所述接納部的側(cè)壁環(huán)繞所述發(fā)光結(jié)構(gòu)205的側(cè)壁，用于保護發(fā)光結(jié)構(gòu)205，避免在發(fā)光二極管制作過程中損傷發(fā)光結(jié)構(gòu)205。金屬部226的材料可采用如下之一或其復(fù)合層:為鎳、銅、鑰、鎢、金、鉭、銀、鋁和鈦。這些材料本身是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的。優(yōu)選地，金屬部的厚度在20-60 μ m之間，此薄層容易切穿，極大的降低了芯片分離的難度。
[0032]復(fù)合襯底還包括將半導(dǎo)體部231和金屬部226導(dǎo)電結(jié)合在一起的結(jié)合部230。結(jié)合部230可以通過粘結(jié)方式將半導(dǎo)體部231和金屬部226導(dǎo)電結(jié)合在一起。結(jié)合部230可以是金屬、合金或者摻有金屬或合金材料的有機復(fù)合材料。
[0033]發(fā)光結(jié)構(gòu)205包括依次置于復(fù)合襯底的接納部底部上的P型半導(dǎo)體層210、發(fā)光層208、N型半導(dǎo)體層206以及非摻雜層204。復(fù)合襯底231的底面設(shè)置P型電極236。通過在非摻雜層204上的開孔將N型電極232置于N型半導(dǎo)體層206上。
[0034]在接納部的側(cè)壁和發(fā)光結(jié)構(gòu)205的側(cè)壁之間設(shè)置有絕緣介質(zhì)222，用于在側(cè)面電絕緣金屬部231和發(fā)光結(jié)構(gòu)205。
[0035]優(yōu)選地，在復(fù)合襯底231與發(fā)光結(jié)構(gòu)205之間，設(shè)置有復(fù)合金屬層224。本實用新型的復(fù)合金屬層224由反射型P型歐姆接觸層(未示出)和位于P型歐姆接觸層上的隔離層(未示出)構(gòu)成。所述的反射型P歐姆接觸層采用高反射金屬，高反射金屬用于反射射向發(fā)光結(jié)構(gòu)205側(cè)壁以及射向復(fù)合襯底231的光,可以提高發(fā)光二極管的光提取效率,反射金屬可以采用金屬Ag或A1。所述隔離層用于阻止P型歐姆接觸層與金屬部226之間的互擴散，也可增加其間的粘附性。隔離層可以由W、Tiff, Ta、TaN、N1、T1、Cr、Au、Cu等一種或多種金屬構(gòu)成。
[0036]優(yōu)選地，在非摻雜層204上置有用于提高二極管光提取效率的結(jié)構(gòu)234。該結(jié)構(gòu)234可以呈凹坑狀、凸球面狀或者鋸齒形。
[0037]本實用新型的第二方面的垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管200，采用金屬與半導(dǎo)體復(fù)合結(jié)構(gòu)作為支撐襯底。一方面利用金屬的延展性，且利用側(cè)壁保護發(fā)光結(jié)構(gòu)，從而有效地避免了僅僅使用半導(dǎo)體材料作為支撐襯底容易碎裂的問題。另一方面，利用半導(dǎo)體材料相對于金屬材料不容易變形的特性，從而有效地克服了僅僅使用金屬材料作為支撐襯底的變形問題。再一方面，相比于僅僅使用金屬材料作為支撐襯底的情況，使用包括半導(dǎo)體材料的復(fù)合襯底，在襯底總厚度不變的情況下，可以降低其中金屬材料的厚度，而半導(dǎo)體材料由于其自身的特性容易劃片，從而能夠使芯片易于分離。
[0038]盡管已詳細說明了本實用新型的一個或多個實施例，但是技術(shù)人員將理解，可以在不偏離在隨后權(quán)利要求中提出的本實用新型的范圍的情況下對這些實施例做出修改和變化。
【權(quán)利要求】
1.一種用于發(fā)光二極管的復(fù)合襯底，其特征在于，所述復(fù)合襯底包括: 半導(dǎo)體部；以及 金屬部，設(shè)置于所述半導(dǎo)體部上，其中所述金屬部遠離所述半導(dǎo)體部的一側(cè)設(shè)置有用于接納所述發(fā)光二極管的發(fā)光結(jié)構(gòu)的接納部，并且所述接納部的側(cè)壁環(huán)繞所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的側(cè)壁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合襯底，其特征在于，所述復(fù)合襯底還包括結(jié)合部，設(shè)置于所述半導(dǎo)體部與所述金屬部之間，用于將所述半導(dǎo)體部與所述金屬部導(dǎo)電地結(jié)合在一起。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合襯底，其特征在于，所述半導(dǎo)體部的材料采用如下之一:摻雜的硅、砷化鎵、鍺和碳化硅。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合襯底，其特征在于，所述金屬部的材料采用如下之一或其復(fù)合層:鎳、銅、鑰、鶴、金、鉭、銀、招和鈦。
5.一種垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管，其特征在于，所述發(fā)光二極管包括: 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的復(fù)合襯底； 發(fā)光結(jié)構(gòu)，設(shè)置于所述接納部中；以及 絕緣介質(zhì)，設(shè)置于所述接納部的側(cè)壁和所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的側(cè)壁之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)包括: P型半導(dǎo)體層，設(shè)置于所述接納部底部上； 發(fā)光層，設(shè)置于所述P型半導(dǎo)體層上； N型半導(dǎo)體層，設(shè)置于所述發(fā)光層上； 非摻雜層，設(shè)置于所述N型半導(dǎo)體層上； 開孔，設(shè)置于所述非摻雜層中，通過所述開孔露出所述N型半導(dǎo)體層； N型電極，設(shè)置在所述開孔中，與所述N型半導(dǎo)體層接觸；以及 P型電極，設(shè)置于所述半導(dǎo)體部遠離金屬部的一側(cè)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述發(fā)光二極管還包括復(fù)合金屬層，設(shè)置在所述接納部的底部與發(fā)光結(jié)構(gòu)之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述復(fù)合金屬層由反射型P型歐姆接觸層和位于所述P型歐姆接觸層上的隔離層構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述發(fā)光二極管還包括用于提高光提取效率的結(jié)構(gòu)，設(shè)置于所述非摻雜層上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述用于提高光提取效率的結(jié)構(gòu)呈凹坑狀、凸球面狀或者鋸齒形。
【文檔編號】H01L33/12GK204155952SQ201420613863
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月23日
【發(fā)明者】郭德博, 徐正毅 申請人:北京中科天順信息技術(shù)有限公司