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；采用脉冲激光沉积技术在反射层上形成散热层，散热层的组成物质包括碳单质，碳单质的原子个数占散热层的原子个数的90％以上；通过胶体将散热层固定在散热基座上。本发明专利技术可提升芯片的散热能力。

【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块键合，再通过胶体等连接材料将单晶金刚石块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块的键合过程中，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；采用脉冲激光沉积技术在所述反射层上形成散热层，所述散热层的组成物质包括碳单质，所述碳单质的原子个数占所述散热层的原子个数的90％以上；通过胶体将所述散热层固定在散热基座上。可选地，所述采用脉冲激光沉积技术在所述反射层上形成散热层，包括：提供一设有石墨靶的真空室；将所述发光二极管芯粒放入所述真空室内，对所述真空室进行抽真空；向所述真空室内通入氢气，控制真空室内的温度为200℃～600℃，压力为10Pa～150Pa；采用激光对所述石墨靶进行溅射，在所述反射层上形成散热层。优选地，所述石墨靶中掺有硅单质，所述硅单质的原子个数占所述石墨靶的原子个数的5％～10％。优选地，所述制备方法还包括：当向所述真空室内通入氢气时，以10sccm～200sccm的流量向所述真空室内通入含硅元素的气体。可选地，所述发光二极管芯粒与所述石墨靶之间的距离为4.5cm～6.5cm。可选地，采用激光对所述石墨靶进行溅射的时长为10min～60min。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和散热基座，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散热层，所述散热层铺设在所述反射层上，并通过胶体固定在所述散热基座上；所述散热层的组成物质包括碳单质，所述碳单质的原子个数占所述散热层的原子个数的90％以上。可选地，所述散热层中的碳单质包括金刚石和石墨，所述金刚石的原子个数为所述碳单质的原子个数的40％～70％。优选地，所述散热层的组成物质还包括硅单质，所述硅单质的原子个数占所述散热层的原子个数的5％～10％。可选地，所述散热层的厚度为50μm～500μm。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过先在发光二极管芯粒上形成散热层，再通过胶体将散热层固定在散热基座上，由于散热层中90％以上的原子为碳单质，散热性能远远优于胶体等连接材料，不会对热量的传导造成拥堵；同时也可以避免将单晶金刚石与发光二极管芯粒键合在一起时会对发光二极管芯粒的表面造成损伤，进而引入高热阻，对热量的传导造成一定的拥堵。因此本专利技术从整体上有效提升发光二极管芯片的散热能力，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，使衬底的温度降至400℃以下，降低高电流下由于热效应引入的能效损失，从而提高发光二极管芯片的能效、亮度和发光效率，进而提升发光二极管芯片在大电流器件上的应用能力，为发光二极管芯片在集成电路、功率器件等半导体领域应用创造便利条件。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片形成过程中的结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的一种发光二极管芯片的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。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，图1为本专利技术实施例提供的发光二极管芯片的制备方法的流程图，参见图1，该制备方法包括：步骤101：提供一发光二极管芯粒。在本实施例中，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。图2为本专利技术实施例提供的发光二极管芯粒的结构示意图，参见图2，缓冲层11、N型半导体层12、多量子阱层13和P型半导体层14依次层叠在衬底10的第一表面上，P型半导体层14上设有延伸至N型半导体层12的凹槽，N型电极15设置在凹槽内的N型半导体层12上，P型电极16设置在P型半导体层14上，反射层17设置在衬底10的第二表面上，第二表面为与第一表面相反的表面。具体地，该步骤101可以包括：第一步，采用金属有机化合物化学气相沉淀(英文：MetalorganicChemicalVaporDeposition，简称：MOCVD)技术在衬底的第一表面上依次生长缓冲层、N型半本文档来自技高网...

【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；采用脉冲激光沉积技术在所述反射层上形成散热层，所述散热层的组成物质包括碳单质，所述碳单质的原子个数占所述散热层的原子个数的90％以上；通过胶体将所述散热层固定在散热基座上。

【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；采用脉冲激光沉积技术在所述反射层上形成散热层，所述散热层的组成物质包括碳单质，所述碳单质的原子个数占所述散热层的原子个数的90％以上；通过胶体将所述散热层固定在散热基座上。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述采用脉冲激光沉积技术在所述反射层上形成散热层，包括：提供一设有石墨靶的真空室；将所述发光二极管芯粒放入所述真空室内，对所述真空室进行抽真空；向所述真空室内通入氢气，控制真空室内的温度为200℃～600℃，压力为10Pa～150Pa；采用激光对所述石墨靶进行溅射，在所述反射层上形成散热层。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述石墨靶中掺有硅单质，所述硅单质的原子个数占所述石墨靶的原子个数的5％～10％。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：当向所述真空室内通入氢气时，以10sccm～200sccm的流量向所述真空室内通入含硅元素的气体。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：王群，郭炳磊，魏晓骏，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