一种半导体发光器件及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种半导体发光器件及其制备方法。半导体发光器件包括：衬底，具有衬底正面和衬底背面；形成在衬底正面上的堆叠外延层，堆叠外延层包括依次形成在衬底正面上的第一半导体层、有源层以及与第一半导体层的导电类型相反的第二半导体层，半导体发光器件自所述堆叠外延层的第一端发光；形成在与第一端相对的第二端外侧的反射层；形成在底背面的第一电极结构；第一电极结构包括同时形成在堆叠外延层的第一端及第二端的反射层的外侧，并且位置低于有源层的连接金属层，连接金属层不会影响发光器件的发光效果，同时能够及时地将外延层、抗反射层和反射层产生的热量传导出去，提高抗反射层和反射层抗光学灾变损伤的能力以及抗热翻转的能力。

A semiconductor light-emitting device and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种半导体发光器件及其制备方法
本专利技术涉及半导体照明
，具体地涉及一种半导体发光器件及其制备方法。
技术介绍
半导体发光器件，例如发光二极管、激光二极管等因其优良的发光特性，越来越多的人关注其研究及市场应用。例如，其中的GaN基的发光二极管和镭射二极管，已经取得了广泛研究和市场应用，特别是在激光显示和激光投影方面。目前，GaN基的发光二极管和镭射二极管的主要瓶颈是大功率GaN蓝色和绿色镭射二极管，激光二极管的结构主要是边发射脊波导结构。对于采用边发射脊波导结构的激光二极管，为了增强发光效果，通常在所述激光二极管的发光端和与发光端相对的一端分别形成抗反射层和反射层形成F-P腔(Fabry-perotCavity，法布里-珀罗谐振腔)，例如通常在于发光端相对的一端形成DBR(英文为DistributedBraggReflector，中文为分布式布拉格反射层)结构，该DBR结构通常由绝缘材料形成。激光的光斑很小，光密度很高，激光光斑在所述F-P腔的腔面，例如DBR结构中累积较高的能量。形成的DBR结构的绝缘材料的导热系数通常较低，如果DBR结构存在缺陷点，热量容易在该缺陷点累积，逐渐累积的热量会进一步将DBR结构灼烧掉，形成光学灾变损伤，从而降低激光二极管的寿命。
技术实现思路
鉴于现有技术中的上述不足，本专利技术提供一种半导体发光器件及其制备方法，半导体器件的衬底背面形成第一电极结构，该第一电极结构包括连接金属层，连接金属层覆盖衬底的背面同时覆盖衬底上方的有源层以下的外延层，该连接金属层能够将及时传导外延层和反射层产生的热量，提高反射层的抗光学灾变损伤的能力以及热翻转能力。根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种半导体发光器件，包括：衬底；形成在所述衬底正面上的堆叠外延层，所述堆叠外延层包括依次形成在所述衬底正面上的第一半导体层、有源层以及与所述第一半导体层的导电类型相反的第二半导体层，所述半导体发光器件自所述堆叠外延层的第一端发光；形成在与所述第一端相对的第二端外侧的反射层；形成在所述衬底背面的第一电极结构；其中，所述第一电极结构同时形成在所述堆叠外延层的所述第一端及所述第二端的所述反射层的外侧。可选地，所述衬底包括GaN基衬底，所述半导体发光器件包括GaN激光二极管或发光二极管。可选地，所述反射层包括形成在所述第二端的多层结构。可选地，所述反射层由Al2O3、Ta2O5、MgF2、SiO2、TiO2、ZrO2和HfO2中的至少一种形成。可选地，所述堆叠外延层的所述第一端还形成有抗反射层，所述第一电极结构形成在所述抗反射层的外侧。可选地，所述第一电极结构包括形成在所述衬底背面的第一欧姆接触层以及形成在所述第一欧姆接触层外侧的连接金属层，其中，所述连接金属层还形成在所述堆叠外延层的所述第一端的所述抗反射层及所述第二端的反射层的外侧。可选地，所述连接金属层包括自所述第一欧姆接触层依次形成的金属反射层和金属键合层。可选地，所述连接金属层由Ag、Al、Cu、Au、Ti、Pt、Cr中的至少一种形成。可选地，还包括形成在所述第二半导体层上的第二电极结构。可选地，所述第一电极结构的位置低于所述有源层。根据本专利技术的第二方面，本专利技术提供了一种半导体发光器件制备方法，包括以下步骤：提供衬底；在所述衬底正面上依次形成第一半导体层、有源层以及第二半导体层以形成堆叠外延层，所述半导体发光器件自所述堆叠外延层的第一端发光；在与所述第一端相对的第二端形成反射层；形成第一电极结构，所述第一电极结构形成在所述衬底背面、所述堆叠外延层的所述第一端以及所述反射层的外侧。可选地，在所述第一端形成所述第一电极结构之前还包括：在所述第一端形成抗反射层。可选地，在与所述第一端相对的第二端形成反射层包括在所述第二端依次形成多层反射层。可选地，所述反射层由Al2O3、Ta2O5、MgF2、SiO2、TiO2、ZrO2和HfO2中的至少一种形成。可选地，形成第一电极结构还包括以下步骤：在所述衬底背面形成第一欧姆接触层；在所述第一欧姆接触层外侧、所述抗反射层的外侧以及所述反射层的外侧形成连接金属层。可选地，形成所述连接金属层还包括以下步骤：在所述第一欧姆接触层外侧、所述抗反射层的外侧以及所述反射层的外侧形成所述金属反射层；在所述金属反射层外侧形成金属键合层。可选地，形成所述第一电极结构之前还包括以下步骤：提供一载片；在所述载片上涂覆光刻胶；使所述衬底背面朝上将所述半导体发光器件埋入所述光刻胶中，所述有源层全部埋入所述光刻胶中，裸露出衬底背面第一欧姆接触层、部分抗反射层和部分反射层；其中，在衬底背面所述抗反射层和所述反射层之间的区域上形成所述第一欧姆接触层，在形成的所述第一欧姆接触层的外侧以及所述光刻胶的上方沉积形成所述连接金属层。可选地，所述连接金属层包括Ag、Al、Cu、Au、Ti、Pt、Cr中的至少一种形成。可选地，还包括在所述第二半导体层上形成第二电极结构。可选地，还包括去除所述载片以及所述半导体器件上残留的光刻胶的步骤。可选地，所述第一电极结构的位置低于所述有源层。如上所述，本专利技术的半导体发光器件及其制备方法具有如下技术效果：在所述半导体发光器件包括衬底；形成在衬底正面上的堆叠外延层，所述半导体发光器件自所述堆叠外延层的第一端发光；形成在所述衬底背面的第一电极结构；第一电极结构包括形成在所述衬底背面的第一欧姆接触层以及形成在所述第一欧姆接触层外侧的连接金属层，其中，所述连接金属层同时形成在所述堆叠外延层的第一端的抗反射层及第二端的反射层的外侧，并且所述第一电极结构在所述第一端的位置低于所述有源层。上述连接金属层的设置使其不会影响发光器件的发光效果，同时能够及时地将外延层、抗反射层和反射层产生的热量传导出去，提高抗反射层和反射层抗光学灾变损伤的能力以及抗热翻转的能力。所述连接金属层包括金属反射层和金属键合层，金属反射层能够增强对自半导体发光器件下方泄漏的激光束的反射，由此增强半导体发光器件的发光效率。本专利技术中，形成在堆叠外延层的第二端的反射层包括多层结构，该多层结构优选采用导热系数较高的绝缘材料的组合，例如Al2O3、Ta2O5、MgF2、SiO2、TiO2、ZrO2及HfO2等中的至少一种，更优选地，采用Al2O3和Ta2O5。连接金属层采用导热系数较高的金属材料，例如，Ag、Al、Cu、Au、Ti、Pt、Cr中的至少一种形成。导热系数较高的反射层以及连接金属层协同作用，增加导热效果，进一步增强半导体器件抗光学灾变损伤的能力。附图说明通过参考附图会更加清楚的理解本专利技术的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本专利技术进行任何限制，在附图中：图1显示为本专利技术实施例一提供的半导体发光器件的结构示意图。图2显示为本专利技术实施例二提供的半导体发光器件制备方法的流程图。图3显示为图2所示的方法中提供的衬底的示意图。图4显示为图2所述方法中在衬底上形成堆叠外延层的结构示意图。图5显示为在图4所示结构上形成第二电极结构的结构示意图。图6显示为在图5所示结构上形成反射层的结构示意图。图7显示为将图6所示的结构放置在载片上的结构示意图。图8显示为在衬底背面形成第一电极结构的第一欧姆接触层的结构示意图。图9显示为在图8所示的结构上形成连接金属层的结构示意图。图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体发光器件，其特征在于，包括：衬底；形成在所述衬底正面上的堆叠外延层，所述堆叠外延层包括依次形成在所述衬底正面上的第一半导体层、有源层以及与所述第一半导体层的导电类型相反的第二半导体层，所述半导体发光器件自所述堆叠外延层的第一端发光；形成在与所述第一端相对的第二端外侧的反射层；形成在所述衬底背面的第一电极结构；其中，所述第一电极结构同时形成在所述堆叠外延层的所述第一端及所述第二端的所述反射层的外侧。

【技术特征摘要】
1.一种半导体发光器件，其特征在于，包括：衬底；形成在所述衬底正面上的堆叠外延层，所述堆叠外延层包括依次形成在所述衬底正面上的第一半导体层、有源层以及与所述第一半导体层的导电类型相反的第二半导体层，所述半导体发光器件自所述堆叠外延层的第一端发光；形成在与所述第一端相对的第二端外侧的反射层；形成在所述衬底背面的第一电极结构；其中，所述第一电极结构同时形成在所述堆叠外延层的所述第一端及所述第二端的所述反射层的外侧。2.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于，所述衬底包括GaN基衬底，所述半导体发光器件包括GaN激光二极管或发光二极管。3.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于，所述反射层包括形成在所述第二端的多层结构。4.根据权利要求3所述的半导体发光器件，其特征在于，所述反射层由Al2O3、Ta2O5、MgF2、SiO2、TiO2、ZrO2和HfO2中的至少一种形成。5.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于，所述堆叠外延层的所述第一端还形成有抗反射层，所述第一电极结构形成在所述抗反射层的外侧。6.根据权利要求5所述的半导体发光器件，其特征在于，所述第一电极结构包括形成在所述衬底背面的第一欧姆接触层以及形成在所述第一欧姆接触层外侧的连接金属层，其中，所述连接金属层还形成在所述堆叠外延层的所述第一端的所述抗反射层及所述第二端的反射层的外侧。7.根据权利要求6所述的半导体发光器件，其特征在于，所述连接金属层包括自所述第一欧姆接触层依次形成的金属反射层和金属键合层。8.根据权利要求6所述的半导体发光器件，其特征在于，所述连接金属层由Ag、Al、Cu、Au、Ti、Pt、Cr中的至少一种形成。9.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于，还包括形成在所述第二半导体层上的第二电极结构。10.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于，所述第一电极结构的位置低于所述有源层。11.一种半导体发光器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供衬底；在所述衬底正面上依次形成第一半导体层、有源层以及第二半导体层以形成堆叠外延层，所述半导体发光器件自所述堆叠...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟志白，李佳恩，张敏，卓昌正，徐宸科，康俊勇，
申请(专利权)人：厦门市三安光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35