一种发光二极管芯片及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种发光二极管芯片及其制备方法，属于半导体技术领域。制备方法包括：提供一发光二极管芯粒，发光二极管芯粒包括衬底、缓冲层、N型半导体层、多量子阱层、P型半导体层、P型电极、N型电极和反射层，缓冲层、N型半导体层、多量子阱层和P型半导体层依次层叠在衬底的第一表面上，P型半导体层上设有延伸至N型半导体层的凹槽，N型电极设置在凹槽内的N型半导体层上，P型电极设置在P型半导体层上，反射层设置在衬底的第二表面上；在反射层上形成金属薄膜；将单晶金刚石薄膜与金属薄膜键合；通过胶体将单晶金刚石薄膜固定在散热基座上。本发明专利技术可避免在键合过程中造成处理表面损伤，提高了整体的热传导能力。

Light emitting diode chip and preparation method thereof

The invention discloses a light-emitting diode chip and a preparation method thereof, belonging to the semiconductor technology field. The preparation method includes providing a light emitting diode core particle, which comprises a substrate, a buffer layer, a N-type semiconductor layer, a multi-quantum well layer, a P-type semiconductor layer, a P-type electrode, a N-type electrode and a reflective layer, and a buffer layer, a N-type semiconductor layer, a multi-quantum well layer and a P-type semiconductor layer successively stacked on the first surface of the substrate. The P-type semiconductor layer is provided with a groove extending to the N-type semiconductor layer, the N-type electrode is arranged on the N-type semiconductor layer in the groove, the P-type electrode is arranged on the P-type semiconductor layer, the reflective layer is arranged on the second surface of the substrate, a metal film is formed on the reflective layer, and the single crystal diamond film is bonded to the metal film through the bonding. The single crystal diamond film is fixed on the heat dissipating base. The invention can avoid processing surface damage during the bonding process and improve the overall heat conduction capability.

【技术实现步骤摘要】
一种发光二极管芯片及其制备方法
本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种发光二极管芯片及其制备方法。
技术介绍
发光二极管(英文：LightEmittingDiode，简称：LED)是利用半导体的PN结电致发光原理制成的一种半导体发光器件。外延片是发光二极管制备过程中的初级成品，发光二极管芯粒包括外延片以及在外延片上制作的电极，发光二极管芯片包括发光二极管芯粒和散热基座。目前氮化镓基发光二极管芯片受到越来越多的关注和研究，其制备工艺包括：在衬底上依次层叠缓冲层、N型层、多量子阱层和P型层，形成外延片，其中多量子阱层为由量子垒层和量子阱层交替生长形成的多层结构；分别在P型层和N型层上制作电极，获得发光二极管芯粒；将发光二极管芯粒和散热基座组合起来，构成发光二极管芯片。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术至少存在以下问题：如果直接通过胶体等连接材料将发光二极管芯粒与散热基座组合起来构成发光二极管芯片，由于连接材料的散热性能有限，因此会对热量的传导造成一定的拥堵。如果先将发光二极管芯粒与单晶金刚石薄膜键合，再通过胶体等连接材料将单晶金刚石薄膜与散热基座组合起来构成发光二极管芯片，由于单晶金刚石的散热性能远远优于胶体等连接材料，因此单晶金刚石薄膜不会对热量的传导造成拥堵。但是将发光二极管芯粒与单晶金刚石薄膜的键合过程中，需要使用氩(Ar)离子束对发光二极管芯粒的表面进行处理，这个处理会损伤发光二极管芯粒的表面，影响键合情况，引入高热阻，最终还是对热量的传导造成一定的拥堵。而发光二极管芯片在一定工作电流下会产生热，随着发光二极管芯片应用的电流越来越大，发光二极管芯粒产生的热量越来越多，大量的热量无法通过散热基座传导出去，积累在发光二极管芯粒内部，会降低发光二极管芯片的能效、亮度和发光效率。
技术实现思路
为了解决现有技术的问题，本专利技术实施例提供了一种发光二极管芯片及其制备方法。所述技术方案如下：一方面，本专利技术实施例提供了一种发光二极管芯片的制备方法，所述制备方法包括：提供一发光二极管芯粒，所述发光二极管芯粒包括衬底、缓冲层、N型半导体层、多量子阱层、P型半导体层、P型电极、N型电极和反射层，所述缓冲层、所述N型半导体层、所述多量子阱层和所述P型半导体层依次层叠在所述衬底的第一表面上，所述P型半导体层上设有延伸至所述N型半导体层的凹槽，所述N型电极设置在所述凹槽内的N型半导体层上，所述P型电极设置在所述P型半导体层上，所述反射层设置在所述衬底的第二表面上，所述第二表面为与所述第一表面相反的表面；在所述反射层上形成金属薄膜；将单晶金刚石薄膜与所述金属薄膜键合；通过胶体将所述单晶金刚石薄膜固定在散热基座上。可选地，所述在所述反射层上形成金属薄膜，包括：在磁控溅射腔内设置金属靶；将所述发光二极管芯粒放入所述磁控溅射腔内，对所述磁控溅射腔内进行抽真空；向所述磁控溅射腔内通入氩气，保持所述磁控溅射腔内的压强为50torr～200torr；以200w/h～700w/h的溅射功率对所述金属靶进行溅射，在所述反射层上形成金属薄膜。优选地，所述金属靶包括铝靶、银靶、铜靶中的至少一个。更优选地，所述发光二极管芯粒与所述金属靶之间的距离为2cm～15cm，且对所述金属靶进行溅射的时长为5min～60min。可选地，所述将单晶金刚石薄膜与所述金属薄膜键合，包括：采用Ar离子束对所述金属薄膜的表面进行处理，去除所述金属薄膜表面的杂质；利用范德华力将单晶金刚石薄膜与所述金属薄膜键合在一起。另一方面，本专利技术实施例提供了一种发光二极管芯片，所述发光二极管芯片包括发光二极管芯粒、单晶金刚石薄膜和散热基座，所述单晶金刚石薄膜通过胶体固定在所述散热基座上；所述发光二极管芯粒包括衬底、缓冲层、N型半导体层、多量子阱层、P型半导体层、P型电极、N型电极和反射层，所述缓冲层、所述N型半导体层、所述多量子阱层和所述P型半导体层依次层叠在所述衬底的第一表面上，所述P型半导体层上设有延伸至所述N型半导体层的凹槽，所述N型电极设置在所述凹槽内的N型半导体层上，所述P型电极设置在所述P型半导体层上，所述反射层设置在所述衬底的第二表面上，所述第二表面为与所述第一表面相反的表面；所述发光二极管芯片还包括金属薄膜，所述金属薄膜铺设在所述反射层上，并与所述单晶金刚石薄膜键合在一起。可选地，所述金属薄膜的材料可以包括铝、银、铜中的至少一种。优选地，所述金属薄膜的厚度为10nm～25nm。又一方面，本专利技术实施例提供了一种发光二极管芯片的制备方法，所述制备方法包括：提供一发光二极管芯粒，所述发光二极管芯粒包括衬底、缓冲层、N型半导体层、多量子阱层、P型半导体层、P型电极、N型电极和反射层，所述缓冲层、所述N型半导体层、所述多量子阱层和所述P型半导体层依次层叠在所述衬底上，所述P型半导体层上设有延伸至所述N型半导体层的凹槽，所述N型电极设置在所述凹槽内的N型半导体层上，所述P型电极设置在所述P型半导体层上，所述反射层设置在所述P型半导体层上除所述P型电极所在区域之外的区域上；在所述反射层上形成金属薄膜；将单晶金刚石薄膜与所述金属薄膜键合；通过胶体将所述单晶金刚石薄膜固定在散热基座上。又一方面，本专利技术实施例提供了一种发光二极管芯片，所述发光二极管芯片包括发光二极管芯粒、单晶金刚石薄膜和散热基座，所述单晶金刚石薄膜通过胶体固定在所述散热基座上；所述发光二极管芯粒包括衬底、缓冲层、N型半导体层、多量子阱层、P型半导体层、P型电极、N型电极和反射层，所述缓冲层、所述N型半导体层、所述多量子阱层和所述P型半导体层依次层叠在所述衬底上，所述P型半导体层上设有延伸至所述N型半导体层的凹槽，所述N型电极设置在所述凹槽内的N型半导体层上，所述P型电极设置在所述P型半导体层上，所述反射层设置在所述P型半导体层上除所述P型电极所在区域之外的区域上；所述发光二极管芯片还包括金属薄膜，所述金属薄膜铺设在所述反射层上，并与所述单晶金刚石薄膜键合在一起。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：先在发光二极管芯粒上形成金属薄膜，再将单晶金刚石薄膜与金属薄膜键合，由于金属薄膜具有良好的延展性，因此键合过程中采用Ar离子束对金属薄膜的表面进行处理时不会损伤金属薄膜的表面，键合效果很好，可以有效避免引入高热阻而对热量的传导造成一定的拥堵。而且单晶金刚石的散热性能远远优于胶体等连接材料，因此单晶金刚石薄膜也不会对热量的传导造成拥堵，大大提高了整体的导热性能，能够将发光二极管芯片工作过程中产生的热量及时传导出去，从而有效提高了发光二极管芯片的能效、亮度和发光效率，有利于发光二极管芯粒应用于大功率器件。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的一种发光二极管芯片的制备方法的流程图；图2是本专利技术实施例提供的一种发光二极管芯粒的结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的一种发光二极管芯粒在形成金属薄膜之后的结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的一种发光二极管芯片在形成过程中的结构示意图；图5是本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发光二极管芯片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：提供一发光二极管芯粒，所述发光二极管芯粒包括衬底、缓冲层、N型半导体层、多量子阱层、P型半导体层、P型电极、N型电极和反射层，所述缓冲层、所述N型半导体层、所述多量子阱层和所述P型半导体层依次层叠在所述衬底的第一表面上，所述P型半导体层上设有延伸至所述N型半导体层的凹槽，所述N型电极设置在所述凹槽内的N型半导体层上，所述P型电极设置在所述P型半导体层上，所述反射层设置在所述衬底的第二表面上，所述第二表面为与所述第一表面相反的表面；在所述反射层上形成金属薄膜；将单晶金刚石薄膜与所述金属薄膜键合；通过胶体将所述单晶金刚石薄膜固定在散热基座上。

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管芯片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：提供一发光二极管芯粒，所述发光二极管芯粒包括衬底、缓冲层、N型半导体层、多量子阱层、P型半导体层、P型电极、N型电极和反射层，所述缓冲层、所述N型半导体层、所述多量子阱层和所述P型半导体层依次层叠在所述衬底的第一表面上，所述P型半导体层上设有延伸至所述N型半导体层的凹槽，所述N型电极设置在所述凹槽内的N型半导体层上，所述P型电极设置在所述P型半导体层上，所述反射层设置在所述衬底的第二表面上，所述第二表面为与所述第一表面相反的表面；在所述反射层上形成金属薄膜；将单晶金刚石薄膜与所述金属薄膜键合；通过胶体将所述单晶金刚石薄膜固定在散热基座上。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在所述反射层上形成金属薄膜，包括：在磁控溅射腔内设置金属靶；将所述发光二极管芯粒放入所述磁控溅射腔内，对所述磁控溅射腔内进行抽真空；向所述磁控溅射腔内通入氩气，保持所述磁控溅射腔内的压强为50torr～200torr；以200w/h～700w/h的溅射功率对所述金属靶进行溅射，在所述反射层上形成金属薄膜。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述金属靶包括铝靶、银靶、铜靶中的至少一个。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述发光二极管芯粒与所述金属靶之间的距离为2cm～15cm，且对所述金属靶进行溅射的时长为5min～60min。5.根据权利要求1～4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述将单晶金刚石薄膜与所述金属薄膜键合，包括：采用Ar离子束对所述金属薄膜的表面进行处理，去除所述金属薄膜表面的杂质；利用范德华力将单晶金刚石薄膜与所述金属薄膜键合在一起。6.一种发光二极管芯片，所述发光二极管芯片包括发光二极管芯粒、单晶金刚石薄膜和散热基座，所述单晶金刚石薄膜通过胶体固定在所述散热基座上；所述发光二极管芯粒包括衬底、缓冲层、N型半导体层、多量子阱层、P型半导体层、P型电极、N型电极和反射层，所述缓冲层、所述N型半导体层、所述多量子阱层和所述P型半导体层依次层叠在所述衬底的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：王群，郭炳磊，董彬忠，李鹏，王江波，
申请(专利权)人：华灿光电浙江有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33