倒裝結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及光電器件領(lǐng)域，特別是涉及一種倒裝結(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(zhǎng)、反應(yīng)速度快、體積小等特點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用于固態(tài)照明。目前，功率型發(fā)光二級(jí)管中，倒裝結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管由于半導(dǎo)體面接近高散熱的襯底材料，比傳統(tǒng)的正裝結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管具有更高的可靠性及更大的操作功率，受到很大的關(guān)注與研宄。另一方面，隨著固態(tài)發(fā)光二極管的普及性及使用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，制造商之間之銷售競(jìng)爭(zhēng)也增加。在這種環(huán)境中，成本控制對(duì)于發(fā)光二極管生產(chǎn)企業(yè)來(lái)講尤為重要。因此，發(fā)光二極管的制造商致力于降低材料成本及制造成本。
[0003]發(fā)光二極管且尤其是以大于約四分之一瓦的發(fā)光器件一般包含提供光的半導(dǎo)體元件及提供機(jī)械支撐、電連接、散熱、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換等的一個(gè)或多個(gè)非半導(dǎo)體元件。現(xiàn)有的倒裝結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管(如圖1) 一般以陶瓷基板110作為機(jī)械支撐，并在其兩側(cè)制作及電學(xué)連接部106和108，電學(xué)連接部106和108通過(guò)通孔112相連。然后將發(fā)光二極管芯片100的半導(dǎo)體發(fā)光層102上的電學(xué)連接部104與陶瓷基板上的電學(xué)連接部106結(jié)合，形成倒裝結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體發(fā)光器件。由于陶瓷基板的合成具有一定的難度，再加上要在其上制作通孔和電學(xué)連接部，所以陶瓷基板120占整個(gè)器件材料成本的大部分。另外，陶瓷基板120的另外一個(gè)主要的作用是導(dǎo)熱，即將倒裝結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管芯片100上產(chǎn)生的熱量快速的傳導(dǎo)至熱沉，而目前一般用于發(fā)光二極管器件的陶瓷材料的熱導(dǎo)率只有約30W/(m*K)左右，如果用熱導(dǎo)率較好的陶瓷材料，其成本會(huì)成倍上升。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本申請(qǐng)的目的是提出一種新型倒裝結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管。
[0005]本申請(qǐng)的倒裝結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管包括:半導(dǎo)體發(fā)光層；設(shè)置于所述半導(dǎo)體發(fā)光層一側(cè)的P型電學(xué)連接部、N型電學(xué)連接部、以及用于電隔離所述P型電學(xué)連接部和N型電學(xué)連接部的第一絕緣層；與所述P型電學(xué)連接部電接觸的第一電極；以及與所述N型電學(xué)連接部電接觸的第二電極。
[0006]可選地，所述半導(dǎo)體發(fā)光層包括:支撐襯底；設(shè)置于所述支撐襯底上的非摻雜層；設(shè)置于所述非摻雜層上的N型半導(dǎo)體層；設(shè)置于所述N型半導(dǎo)體層上的量子阱發(fā)光層；設(shè)置于所述量子阱發(fā)光層上的P型半導(dǎo)體層；第二絕緣層；以及設(shè)置于所述第二絕緣層中的第一開孔和第二開孔，其中所述P型半導(dǎo)體層經(jīng)由所述第一開孔與P型電學(xué)連接部電連接，并且所述N型半導(dǎo)體層經(jīng)由所述第二開孔與N型電學(xué)連接部電連接。
[0007]可選地，所述半導(dǎo)體發(fā)光層還包括設(shè)置于所述P型半導(dǎo)體層上的復(fù)合金屬層，所述P型半導(dǎo)體層通過(guò)所述復(fù)合金屬層與所述P型電學(xué)連接部電連接。
[0008]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反射型P型歐姆接觸層上的隔離層構(gòu)成。
[0009]可選地，所述發(fā)光二極管還包括轉(zhuǎn)光層以及所述轉(zhuǎn)光層上的透明支撐層，設(shè)置在所述半導(dǎo)體發(fā)光層的另一側(cè)。
[0010]可選地，所述轉(zhuǎn)光層為摻有磷光材料的透明膠體。
[0011]可選地，所述第一電極為第一金屬層和P型擴(kuò)展電極的疊層，其中所述第一金屬層與所述P型電學(xué)連接部224接觸；所述第二電極為第二金屬層和N型擴(kuò)展電極的疊層，其中所述第二金屬層與所述N型電學(xué)連接部接觸。
[0012]可選地，所述P型擴(kuò)展電極和所述N型擴(kuò)展電極為電鍍層或化學(xué)鍍層。
[0013]可選地，所述P型擴(kuò)展電極和所述N型擴(kuò)展電極的厚度為15μπι-50μπι。
[0014]可選地，所述第一金屬層和所述第二金屬層的厚度為50nm-180nm。
[0015]本申請(qǐng)由于采用了上述結(jié)構(gòu)，提供了一種倒裝結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管。本申請(qǐng)中的第一電極和第二電極相當(dāng)于現(xiàn)有的倒裝結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管中電學(xué)連接部以及設(shè)置在陶瓷基板中用于連通電學(xué)連接部的通孔，從而避免使用陶瓷基板，可有效提高熱導(dǎo)率，并且簡(jiǎn)化了工藝，降低了制作成本。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中倒裝結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本申請(qǐng)發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0018]圖3為圖2中所示的發(fā)光二極管中的半導(dǎo)體發(fā)光層的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下，通過(guò)附圖中示出的具體實(shí)施例來(lái)描述本申請(qǐng)。但是應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本申請(qǐng)的范圍。此外，在以下說(shuō)明中，省略了對(duì)公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要地混淆本申請(qǐng)的概念。
[0020]在附圖中示出了根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)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(xì)節(jié)，并且可能省略了某些細(xì)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(duì)大小、位置關(guān)系僅是示例性的，實(shí)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(shí)際所需可以另外設(shè)計(jì)具有不同形狀、大小、相對(duì)位置的區(qū)域/層。
[0021]參看圖2，本申請(qǐng)的發(fā)光二極管包括半導(dǎo)體發(fā)光層200、設(shè)置于半導(dǎo)體發(fā)光層200一側(cè)的P型電學(xué)連接部224、N型電學(xué)連接部228、以及用于電隔離所述P型電學(xué)連接部224和N型電學(xué)連接部228的絕緣層242，與所述P型電學(xué)連接部224電接觸的第一電極，以及與所述N型電學(xué)連接部228電接觸的第二電極。
[0022]本申請(qǐng)的半導(dǎo)體發(fā)光層200，如圖3所示，包括支撐襯底202、設(shè)置于支撐襯底202上的非摻雜層204、設(shè)置于非摻雜層204上的N型半導(dǎo)體層206、設(shè)置于N型半導(dǎo)體層206上的量子阱發(fā)光層208、設(shè)置于量子阱發(fā)光層208上的P型半導(dǎo)體層210以及絕緣層222。其中P型半導(dǎo)體層210通過(guò)絕緣層222中的第一開孔與P型電學(xué)連接部224電連接，N型半導(dǎo)體層206通過(guò)絕緣層222中的第二開孔與N型電學(xué)連接部228電連接。
[0023]本申請(qǐng)的半導(dǎo)體發(fā)光層200，如圖3所示，還可以包括設(shè)置于P型半導(dǎo)體層210上的復(fù)合金屬層220。其中復(fù)合金屬層220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。反射型P歐姆接觸層可以由Al、Ag、T1、Cr、Ni等一種或多種金屬構(gòu)成。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。
[0024]在包括復(fù)合金屬層220的情況下，P型半導(dǎo)體層210通過(guò)復(fù)合金屬層220與P型電學(xué)連接部224電連接。
[0025]在半導(dǎo)體發(fā)光層200另一側(cè)，該發(fā)光二極管還可以包括轉(zhuǎn)光層304以及轉(zhuǎn)光層304上的透明支撐層306。
[0026]本申請(qǐng)的透明支撐層306可以是高透光率的玻璃、石英片或者藍(lán)寶石片，主要起到透光及支撐的作用。
[0027]本申請(qǐng)的轉(zhuǎn)光材料304可以是摻有磷光材料的透明膠體，可起到粘附透明支撐層和半導(dǎo)體發(fā)光層的作用。
[0028]第一電極可以為第一金屬層244A和P型擴(kuò)展電極246A的疊層，其中第一金屬層與所述P型電學(xué)連接部224接觸。
[0029]類似地，第二電極可以為第二金屬層244B和N型擴(kuò)展電極246B的疊層，其中第二金屬層與所述N型電學(xué)連接部228接觸。
[0030]優(yōu)選地，本申請(qǐng)的P型擴(kuò)展電極246A與N型擴(kuò)展電極246B采用電鍍或化學(xué)鍍的方法制作。由于采用電鍍或化學(xué)鍍工藝，厚度可以做得較厚，例如可在15 μπι-50μπι的范圍。材料可以選擇鎳、鉻、鋁、銅、金、銀、鈦、鎢銅、鉬銅等一種或多種金屬。通過(guò)合理選擇金屬材料，本領(lǐng)域技術(shù)人員可獲得高達(dá)300W/(m*K)以上的高熱導(dǎo)率。
[0031 ] 本申請(qǐng)的金屬層244A與244B可以由W、Tiff, Ta、TaN, N1、T1、Cr、Au、Cu等一種或多種金屬構(gòu)成，厚度可在50nm-180nm的范圍。
[0032]就實(shí)現(xiàn)電學(xué)連接功能來(lái)講，本申請(qǐng)中第一金屬層244A、擴(kuò)展電極246A以及第二金屬層244B、擴(kuò)展電極246B相當(dāng)于現(xiàn)有的倒裝結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管(如圖1)中電學(xué)連接部106、108及連通它們的通孔112。除了實(shí)現(xiàn)電學(xué)連接功能外，本申請(qǐng)中金屬層244A、擴(kuò)展電極246A以及金屬層244B、擴(kuò)展電極246B還起到導(dǎo)熱的功能，相較于一般的陶瓷材料，金屬材料的導(dǎo)熱性能更好。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種倒裝結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管，其特征在于，所述發(fā)光二極管包括:半導(dǎo)體發(fā)光層；設(shè)置于所述半導(dǎo)體發(fā)光層一側(cè)的P型電學(xué)連接部、N型電學(xué)連接部、以及用于電隔離所述P型電學(xué)連接部和N型電學(xué)連接部的第一絕緣層；與所述P型電學(xué)連接部電接觸的第一電極；以及與所述N型電學(xué)連接部電接觸的第二電極。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的倒裝結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管，其特征在于，所述半導(dǎo)體發(fā)光層包括:支撐襯底；設(shè)置于所述支撐襯底上的非摻雜層；設(shè)置于所述非摻雜層上的N型半導(dǎo)體層；設(shè)置于所述N型半導(dǎo)體層上的量子阱發(fā)光層；設(shè)置于所述量子阱發(fā)光層上的P型半導(dǎo)體層；第二絕緣層；以及設(shè)置于所述第二絕緣層中的第一開孔和第二開孔，其中所述P型半導(dǎo)體層經(jīng)由所述第一開孔與P型電學(xué)連接部電連接，并且所述N型半導(dǎo)體層經(jīng)由所述第二開孔與N型電學(xué)連接部電連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的倒裝結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管，其特征在于，所述半導(dǎo)體發(fā)光層還包括設(shè)置于所述P型半導(dǎo)體層上的復(fù)合金屬層，所述P型半導(dǎo)體層通過(guò)所述復(fù)合金屬層與所述P型電學(xué)連接部電連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的倒裝結(jié)構(gòu)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反射型P型歐姆接觸層上的隔離層構(gòu)成。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的倒裝結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管，其特征在于，所述發(fā)光二極管還包括轉(zhuǎn)光層以及所述轉(zhuǎn)光層上的透明支撐層，設(shè)置在所述半導(dǎo)體發(fā)光層的另一側(cè)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的倒裝結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管，其特征在于，所述轉(zhuǎn)光層為摻有磷光材料的透明膠體。7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的倒裝結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管，其特征在于，所述第一電極為第一金屬層和P型擴(kuò)展電極的疊層，其中所述第一金屬層與所述P型電學(xué)連接部224接觸；所述第二電極為第二金屬層和N型擴(kuò)展電極的疊層，其中所述第二金屬層與所述N型電學(xué)連接部接觸。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的倒裝結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管，其特征在于，所述P型擴(kuò)展電極和所述N型擴(kuò)展電極為電鍍層或化學(xué)鍍層。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的倒裝結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管，其特征在于，所述P型擴(kuò)展電極和所述N型擴(kuò)展電極的厚度為15μπι-50μπι。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的倒裝結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管，其特征在于，所述第一金屬層和所述第二金屬層的厚度為50nm-180nmo
【專利摘要】本申請(qǐng)涉及一種倒裝結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管。該發(fā)光二極管包括：半導(dǎo)體發(fā)光層；設(shè)置于所述半導(dǎo)體發(fā)光層一側(cè)的P型電學(xué)連接部、N型電學(xué)連接部、以及用于電隔離所述P型電學(xué)連接部和N型電學(xué)連接部的第一絕緣層；與所述P型電學(xué)連接部電接觸的第一電極；以及與所述N型電學(xué)連接部電接觸的第二電極。本申請(qǐng)中的第一電極和第二電極相當(dāng)于現(xiàn)有的倒裝結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管中電學(xué)連接部以及設(shè)置在陶瓷基板中用于連通電學(xué)連接部的通孔，從而避免使用陶瓷基板，可有效提高熱導(dǎo)率，并且簡(jiǎn)化了工藝，降低了制作成本。
【IPC分類】H01L33/62, H01L33/38, H01L33/64
【公開號(hào)】CN104882530
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510284575
【發(fā)明人】談寧
【申請(qǐng)人】談寧
【公開日】2015年9月2日
【申請(qǐng)日】2015年5月26日