一种发光二极管及其制作方法技术

本发明专利技术属于半导体领域，尤其涉及一种发光二极管及其制作方法，至少包括：基板，具有相对的第一表面和第二表面；第一半导体层，位于所述第一表面上；第二半导体层，位于所述第一半导体层上；有源层，位于所述第一半导体层和第二半导体层之间；第一电极，与第一半导体层电性连接；第二电极，与第二半导体层电性连接；其中所述第二表面具有多个凹槽，所述凹槽内部填充用于散热的金刚石。由于金刚石的导热性较好，可将发光二极管产生的热量快速释放。

【技术实现步骤摘要】
一种发光二极管及其制作方法
本专利技术属于半导体领域，尤其涉及一种发光二极管及其制作方法。
技术介绍
近些年来，发光二极管(LightEmittingDiode，LED)半导体技术的发展由于技术的提升，使得芯片发光效率大幅提升，也因此增加在各方面的应用性，例如从投影笔到照明应用等，大幅增加了应用的范围。此外，LED也具有体积小、寿命长、低污染以及低成本等优点，在光学特性上更具有色彩饱和度佳以及动态色彩控制等特点，因此使得LED相关技术成为目前最受瞩目的技术。常规的发光二极管包括基板以及依次位于基板上的N型层、有源层、P型层，P电极位于P型层上，N电极位于N型层上。其中为了促进电流扩展，P电极通常包括焊盘和延伸部，延伸部一端与焊盘连接，另一端向P型层的边缘延伸，P电极通常为金属电极。
技术实现思路
本专利技术的目的是提高发光二极管的散热能力，改善发光二极管长时间使用时产生的发烫现象，进一步改善发光二极管局部区域温度过高而影响二极管的发光效率。根据本专利技术的第一方面，一种发光二极管，至少包括：基板，具有相对的第一表面和第二表面；第一半导体层，位于所述第一表面上；第二半导体层，位于所述第一半导体层上；有源层，位于所述第一半导体层和第二半导体层之间；第一电极，与第一半导体层电性连接；第二电极，与第二半导体层电性连接；其特征在于：所述第二表面具有多个凹槽，所述凹槽内部填充用于散热的金刚石。其中，凹槽内填充的用于散热的金刚石，可以是金刚石微粉或者金刚石膜。当采用金刚石膜填充凹槽时，金刚石膜还可以延伸至第二表面的非凹槽位置，使得第二表面的非凹槽位置也覆盖用于散热的金刚石膜。金刚石的导热系数较高，可以快速释放发光二极管产生的热量，改善发光二极管局部区域温度过高而影响二极管的发光效率。基板的背面设置的凹槽，并且在凹槽中填充金刚石，可以使得金刚石与主要发光发热的有源层距离更近，加快热量的释放，因此在保证基板支撑厚度的前提下，凹槽越深越好，优选凹槽的深度占基板厚度的比例在2%到15%之间，优选凹槽的深度在5微米到20微米之间，凹槽的间距在30微米到100微米之间。为进一步提高发光二极管的出光效率，在基板的第二表面还覆盖反射层，反射层包括金属反射层或者分布布拉格反射层，其中的分布布拉格反射层包括二氧化硅和五氧化三钛交替层叠形成的结构。由于基板和反射层通常采用不同的材料制作，两者之间存在较大的应力，因此为了缓冲两者之间的应力，在第二表面还覆盖应力缓冲层,所述应力缓冲层位于第二表面和反射层之间，用于缓解基板与反射层之间的应力，应力缓冲层包括银金属膜、铝金属膜或者铜金属膜，应力缓冲层的厚度优选在15埃到30埃之间。进一步地，所述第二电极和第二半导体层之间还包括电流扩展层，用于促进电流的扩展，更进一步地，所述第二半导体层和电流扩展层之间还包括电流阻挡层，电流阻挡层位于第二电极的下方，阻挡第二电极注入的电流聚集在第二电极下方的半导体层内。所述第一表面还包括多个凸起结构，所述凸起结构周期性排列，凸起结构可以改变光线的传播路径，提高出光效率。所述基板的材料包括二氧化硅、氮化硅或者碳化硅。所述第二电极包括焊盘部和分支部，所述分支部一端与焊盘部连接，并且在第二半导体层表面延伸。根据本专利技术的第二方面，一种发光二极管的制作方法，至少包括如下步骤：提供一基板，所述基板包括相对的第一表面和第二表面；在所述第一表面上生长第一半导体层；在所述第一半导体层上生长有源层；在所述有源层上生长第二半导体层；制作第一电极和第二电极，所述第一电极与第一半导体层电性连接，所述第二电极与第二半导体层电性连接；其中，所述第二表面具有多个凹槽，所述凹槽内部填充用于散热的金刚石。其中，所述金刚石通过微波等离子体化学气相沉积法制作形成金刚石膜，所述凹槽内填充金刚石膜。所述微波等离子体化学气相沉积法制备金刚石时，其生长温度优选高温800~1000℃。或者，所述金刚石通过回收发光二极管研磨过程中的研磨液获得金刚石微粉，所述凹槽内填充金刚石微粉。当使用金刚石膜时，所述金刚石膜还延伸到第二表面的非凹槽位置，覆盖在第二表面上。所述凹槽采用激光刻蚀法或者等离子体刻蚀法制作形成。本专利技术在基板的背面设置凹槽，并且在凹槽内填充金刚石，1）由于金刚石的热导率较高，因此可以将发光二极管产生的热量快速释放；2）相对于位于基板第二表面上的金刚石，位于凹槽内的金刚石距离主要产热区有源层的距离更近，可以更快速地将热量释放。同时，本专利技术在金刚石和基板背面的反射层之间生长可以缓解两者应力的应力缓冲层，并且优选导热性较好且成本较低的铝金属膜作为应力缓冲层，可以改善在制作发光二极管中的划裂工艺中的背崩问题。附图说明图1为本专利技术其一实施例中发光二极管结构示意图。图2为本专利技术其一实施例中晶圆背面结构示意图。图3为本专利技术其一实施例中有源层结构示意图。图4为本专利技术另一实施例中实验组和对照组发光二极管的热阻累计曲线图。具体实施方式以下实施例将伴随着附图说明本专利技术的概念，在附图或说明中，相似或相同的部分使用相同的标号，并且在附图中，元件的形状或厚度可扩大或缩小。需特别注意的是，图中未绘示或说明书未描述的元件，可以是熟悉此技术的人士所知的形式。在以下实施例中，用于指示方向的用语，例如“上”、“下”，“前”、“后”、“左”、和“右”，仅指在附图中的方向。因此，方向性用语是用于说明而不是限制本专利技术。本专利技术的发光二极管包含的每一层的厚度可用任何适合的方式分析，例如穿透式电子显微镜(transmissionelectronmicroscopy，TEM)或是穿透式电子显微镜(scanningelectronmicroscope，SEM)。图1为本专利技术之其中一个实施例发光二极管结构示意图。图2是本专利技术之其中一个实施例的晶圆背面结构示意图。该发光二极管，至少包括：基板10，具有相对的第一表面101和第二表面102；第一半导体层20，位于第一表面101上；第二半导体层40，位于第一半导体层20表面上；有源层30，位于第一半导体层20和第二半导体层40之间；第一电极71，与第一半导体层20电性连接；第二电极72，与第二半导体层40电性连接。基板10具有相对的第一表面101和第二表面102，并且具有足够厚的厚度用于支撑位于其上的层以及结构，基板10可以由导电材料或者绝缘材料制成，其制作材料可以选自蓝宝石、碳化硅或者氮化硅等晶格常数接近于氮化物半导体的任意一种材料。为了提高基板10的出光效率，还可以对其进行图形化处理，在其第一表面101形成一系列凸起结构103。在基板10和第一半导体层20之间可以预先生长缓冲层11，以减小基板10和第一半导体层20两者之间的晶格失配，因此缓冲层11的晶格常数介于基板10和第一半导体层20之间，可以由包括AlpInqGa1-p-qN的材料制成，其中0≤p≤1，0≤q≤1，具体可以为AlN层、GaN层、AlGaN层、AlInGaN层、InN层和I本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发光二极管，至少包括：/n基板，具有相对的第一表面和第二表面；/n第一半导体层，位于所述第一表面上；/n第二半导体层，位于所述第一半导体层上；/n有源层，位于所述第一半导体层和第二半导体层之间；/n第一电极，与第一半导体层电性连接；/n第二电极，与第二半导体层电性连接；/n其特征在于：所述第二表面具有多个凹槽，所述凹槽内部填充用于散热的金刚石。/n

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管，至少包括：
基板，具有相对的第一表面和第二表面；
第一半导体层，位于所述第一表面上；
第二半导体层，位于所述第一半导体层上；
有源层，位于所述第一半导体层和第二半导体层之间；
第一电极，与第一半导体层电性连接；
第二电极，与第二半导体层电性连接；
其特征在于：所述第二表面具有多个凹槽，所述凹槽内部填充用于散热的金刚石。


2.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述金刚石为金刚石微粉或者金刚石膜。


3.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述第二表面的除凹槽位置之外的非凹槽位置覆盖用于散热的金刚石膜。


4.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述凹槽的深度占基板厚度的比例在2%到15%之间。


5.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述凹槽的深度在5微米到20微米之间。


6.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述凹槽的间距在30微米到100微米之间。


7.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述第二表面还覆盖反射层。


8.根据权利要求7所述的一种发光二极管，其特征在于：所述反射层包括金属反射层或者分布布拉格反射层。


9.根据权利要求8述的一种发光二极管，其特征在于：所述分布布拉格反射层包括二氧化硅和五氧化三钛交替层叠形成的结构。


10.根据权利要求7所述的一种发光二极管，其特征在于：所述第二表面还覆盖应力缓冲层,所述应力缓冲层位于第二表面和反射层之间，用于缓解基板与反射层之间的应力。


11.根据权利要求10所述的一种发光二极管，其特征在于：所述应力缓冲层包括银金属膜、铝金属膜或者铜金属膜。


12.根据权利要求10所述的一种发光二极管，其特征在于：所述应力缓冲层的厚度在15埃到30埃之间。


13.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡家豪，冯克耀，周立，石杜娟，储贤国，余明志，
申请(专利权)人：安徽三安光电有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34