一种发光二极管芯片及其制作方法技术

一种发光二极管芯片及其制作方法，依靠绝缘层将第一电连接层与第二电连接层彼此电绝缘，在绝缘层内设置附属发光二极管芯片结构，附属发光二极管芯片结构具有完整的外延序列，利用绝缘层在发光二极管芯片内构建良好的电流通道，通过串联原发光二极管和附属发光二极管，增强发光二极管芯片的出光效率。

Light emitting diode chip and manufacturing method thereof

A light emitting diode chip and fabricating method thereof, the insulation layer will depend on the first electrical connection layer is electrically connected with the second layer electrically insulated from each other, the affiliated LED chip structure insulation layer, auxiliary light emitting diode chip structure with epitaxial complete sequence, the insulating layer in the light emitting diode chip in the current construction of a good channel, through the series the light emitting diode and light emitting diode light attached, enhance the efficiency of the light emitting diode chip.

【技术实现步骤摘要】
一种发光二极管芯片及其制作方法
本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种发光二极管的芯片结构和制作工艺。
技术介绍
高功率高亮度发光二极管（LED）在当下高亮度照明市场的需求下凸显出了其重要性。在蓝宝石为衬底的水平结构LED上，由于蓝宝石的散热问题和电流拥挤效应，在高电流密度下操作极易过热导致芯片烧毁，因此高功率LED无法采用水平结构。而垂直结构LED，因其衬底可以置换成散热性和导热性良好的材料（例如：Si，CuW等），并且垂直结构无电流拥挤效应，电流可以很好的扩展，所以可以操作在超高电流密度下（例如：2.5A/mm2以上），实现大功率高亮度LED。为了获得更优的电流扩展，参看图1，在垂直结构LED中，往往采用多孔结构的超垂直LED（Pro-VTF）。如何在超垂直LED上进一步提高亮度实现大功率发光二极管是目前LED市场的一个热点。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中关于提升亮度的需求，一方面，本专利技术提供了一种发光二极管芯片的技术方案：半导体层序列，其具有在第一导电类型的层和第二导电类型的层之间的、设计用于产生辐射的第一有源层，其中-所述第一导电类型的层与半导体层序列的正侧相邻，-所述半导体层序列包含至少一个凹处，所述凹处从半导体层序列的与正侧对置的背侧穿过第一有源层延伸到第一导电类型的层，-借助第一电连接层穿过所述凹处来电连接第一导电类型的层，其中第一电连接层至少局部地覆盖半导体层序列的背侧，-第一电连接层与第二电连接层借助凹处的绝缘层，彼此电绝缘，发光二极管芯片在所述凹处的区域中包含另一附属发光二极管芯片结构，所述另一附属发光二极管芯片结构具有第三导电类型的层和第四导电类型的层之间的、设计用于产生辐射的第二有缘层，第三导电类型的层与第一电连接层电连接，所述第四导电类型的层与第一导电类型的层通过薄膜电连接层电连接，第一导电类型的层与第三导电类型的层导电类型相同，第二导电类型的层与第四导电类型的层导电类型相同。由于GaN和空气之间折射率差异大，为了增加出光，在第一导电类型的层会采用GaN表面粗化，形成六角锥体。优选地，所述六角锥体的高度不小于100nm。优选地，所述凹处的开口直径不小于100nm。优选地，所述凹处的深度不小于1μm。优选地，所述第一导电类型的层厚度为2μm~3μm。优选地，所述绝缘层的材料包括氧化硅、氮化硅、氮化铝、氧化铝或者陶瓷。优选地，所述绝缘层采用的材料导热系数不小于150w/m*k。优选地，所述第一导电类型的层与凹处对应的正侧表面有凹坑。优选地，所述凹坑底部到薄膜电连接层距离为1μm~2μm。优选地，所述凹坑的开口直径不小于凹处的开口直径。优选地，所述薄膜电连接层的厚度为0.5nm~1nm。优选地，所述薄膜电连接层的材料为Au或者In。优选地，所述第一有源层所辐射的波长与所述第二有源层所辐射的波长不同。一方面，本专利技术还公开了上述发光二极管芯片的制作工艺，至少有三个制作流程组成，第一流程依次包括：步骤1.1、在第一衬底上生长第一导电类型的层、第一有源层、第二导电类型的层；步骤1.2、在与第一有源层异侧的第二导电类型的层表面上制作出复数个凹处，凹处从第二导电类型的层贯穿到第一导电类型的层，裸露出第一导电类型的层；步骤1.3，在凹处内制作第一金属连接层；第二流程依次包括：步骤2.1、在第二衬底上生长第三导电类型的层、第二有源层、第四导电类型的层；步骤2.2、用连接介质覆盖在与第三导电类型的层异侧的第四导电类型的层上，通过连接介质将第四导电类型的层键合到临时衬底上，随后剥离第二衬底；步骤2.3、制作从与第四导电类型的层异侧的第三导电类型的层表面开始至少贯穿到连接介质的孔洞，裸露出第三导电类型的层、第二有源层和第四导电类型的层步骤2.4、在从与第四导电类型的层异侧的第三导电类型的层表面制作第二金属连接层，在第二金属连接层上接合第一电连接层，其后剥离连接介质和临时衬底；步骤2.5、在裸露出的第三导电类型的层、第二有源层和第四导电类型的层表面覆盖上一层绝缘层，随后将第四导电类型的层表面部分的绝缘层去除，在第四导电类型的层表面去除绝缘层的区域覆盖上薄膜电连接层；第三流程包括：步骤3.1、将步骤1.3中的第一金属连接层与步骤2.5中的薄膜电连接层进行键合，制作得到发光二极管芯片。优选地，所述连接介质包括高聚物或者金属。与现有技术相比，本专利技术提供发光二极管芯片，包括的技术效果为：通过在绝缘层内制作另一附属发光二极管，提高整体出光效率。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。图1是现有技术的LED结构示意图；图2是实施例1步骤1.1制作的LED结构示意图；图3是实施例1步骤1.2制作的LED结构示意图；图4是实施例1步骤1.3制作的LED结构示意图；图5是实施例1步骤2.1制作的LED结构示意图；图6是实施例1步骤2.2制作的LED结构示意图；图7是实施例1步骤2.3制作的LED结构示意图；图8~图9是实施例1步骤2.4制作的LED结构示意图；图10是实施例1步骤2.5制作的LED结构示意图；图11是实施例1步骤3.1制作的LED结构示意图；图12是实施例1步骤3.1制作的LED结构示意图；图13是实施例1的LED结构示意图；图14是实施例3的LED结构示意图；图中各标号表示如下：11、第一衬底，12、第一导电类型的层，13、第一有源层，14、第二导电类型的层，15、凹处，16、第一金属连接层，21、第二衬底，22、第三导电类型的层，23、第二有源层，24、第四导电类型的层，25、连接介质，26、临时衬底，27、第二金属连接层，28、第一电连接层，29、绝缘层，210、薄膜电连接层,31、六角锥体，32、第二电连接层，41、凹坑。具体实施方式下面结合示意图对本专利技术的发光二极管芯片及其制作方法进行详细的描述，在进一步介绍本专利技术之前，应当理解，由于可以对特定的实施例进行改造，因此，本专利技术并不限于下述的特定实施例。还应当理解，由于本专利技术的范围只由所附权利要求限定，因此所采用的实施例只是介绍性的，而不是限制性的。除非另有说明，否则这里所用的所有技术和科学用语与本领域的普通技术人员所普遍理解的意义相同。实施例1本实施先提供一种发光二极管芯片的制作方法，由至少三个制作流程组成，第一流程依次包括：步骤1.1、请参看附图2，在第一衬底11上依次生长第一导电类型的层12、设计用于产生辐射的第一有源层13、第二导电类型的层14，步骤1.2、请参看附图3，在与第一有源层13异侧的第二导电类型的层14表面上制作出复数个凹处15，凹处15从第二导电类型的层14贯穿到第一导电类型的层12，裸露出第一导电类型的层12，凹处15的开口直径不小于100nm，凹处15深度不小于1μm；步骤1.3，请参看附图4，在凹处15内制作第一金属连接层16；第二流程依次包括：步骤2.1、请参看附图5，在第二衬底21上依次生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管芯片，具有：半导体层序列，其具有在第一导电类型的层和第二导电类型的层之间的、设计用于产生辐射的第一有源层，其中‑所述第一导电类型的层与半导体层序列的正侧相邻，‑所述半导体层序列包含至少一个凹处，所述凹处从半导体层序列的与正侧对置的背侧穿过第一有源层延伸到第一导电类型的层，‑借助第一电连接层穿过所述凹处来电连接第一导电类型的层，其中第一电连接层至少局部地覆盖半导体层序列的背侧，‑第一电连接层与第二电连接层借助凹处的绝缘层，彼此电绝缘，其特征在于：发光二极管芯片在所述凹处的区域中包含附属发光二极管芯片结构，所述附属发光二极管芯片结构具有第三导电类型的层和第四导电类型的层之间的、设计用于产生辐射的第二有缘层，第三导电类型的层与第一电连接层电连接，所述第四导电类型的层与第一导电类型的层通过薄膜电连接层电连接，第一导电类型的层与第三导电类型的层导电类型相同，第二导电类型的层与第四导电类型的层导电类型相同。

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管芯片，具有：半导体层序列，其具有在第一导电类型的层和第二导电类型的层之间的、设计用于产生辐射的第一有源层，其中-所述第一导电类型的层与半导体层序列的正侧相邻，-所述半导体层序列包含至少一个凹处，所述凹处从半导体层序列的与正侧对置的背侧穿过第一有源层延伸到第一导电类型的层，-借助第一电连接层穿过所述凹处来电连接第一导电类型的层，其中第一电连接层至少局部地覆盖半导体层序列的背侧，-第一电连接层与第二电连接层借助凹处的绝缘层，彼此电绝缘，其特征在于：发光二极管芯片在所述凹处的区域中包含附属发光二极管芯片结构，所述附属发光二极管芯片结构具有第三导电类型的层和第四导电类型的层之间的、设计用于产生辐射的第二有缘层，第三导电类型的层与第一电连接层电连接，所述第四导电类型的层与第一导电类型的层通过薄膜电连接层电连接，第一导电类型的层与第三导电类型的层导电类型相同，第二导电类型的层与第四导电类型的层导电类型相同。2.根据权利要求1所述的一种发光二极管芯片，其特征在于：所述凹处的开口直径不小于100nm。3.根据权利要求1所述的一种发光二极管芯片，其特征在于：所述凹处的深度不小于1μm。4.根据权利要求1所述的一种发光二极管芯片，其特征在于：所述第一导电类型的层厚度为2μm~3μm。5.根据权利要求1所述的一种发光二极管芯片，其特征在于：所述绝缘层的材料包括氧化硅、氮化硅、氮化铝、氧化铝或者陶瓷。6.根据权利要求1所述的一种发光二极管芯片，其特征在于：所述绝缘层采用的材料导热系数不小于150w/m*k。7.根据权利要求1所述的一种发光二极管芯片，其特征在于：所述第一导电类型的层与凹处对应的正侧表面有凹坑。8.根据权利要求7所述的一种发光二极管芯片，其特征在于：所述凹坑底部到薄膜电连接层距离为1μm~2μm。9.根据权利要求7所述的一种发光二极管芯片，其特征在于：所述凹坑的开口直径不...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴政，李佳恩，臧雅姝，徐宸科，
申请(专利权)人：厦门三安光电有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35