一种ＬＥＤ（１０），包括化合物半导体层（１３）和碱性玻璃衬底（１５０），所述化合物半导体层包括发光部分，所述碱性玻璃衬底包括至少１质量％的选自钠、钙、钡和钾的一种元素，并对所述部分的发光波长透明。所述衬底与所述半导体层固定或接合。在所述二极管（１０）的制造方法中，在对所述波长不透明的半导体衬底（１１）上生长所述半导体层（１３），通过阳极接合方法接合所述生长的半导体层和所述碱性玻璃衬底，去除所述不透明衬底，在所述半导体层的部分主表面上形成具有第一极性的第一欧姆电极（１５），在具有第二极性的所述半导体层上形成第二欧姆电极（１６），并用金属反射层（１４）覆盖所述第一欧姆电极和所述半导体层。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及利用应用碱性玻璃衬底的技术的发光二极管，尤其涉及高亮度的发光二极管，以及其制造方法。
技术介绍
至今为止，公知为了赋予发光二极管增大的亮度和提高的机械强度，去除不透明半导体衬底并通过粘结接合透明衬底的技术。在通过这种技术制造的发光二极管中，通过粘结将透明衬底接合到半导体层的表面，或者接合到通过不透明半导体衬底的去除而外露的表面。公知通过粘结以各种形式接合该透明衬底的方法，包括如在JP-C 3230638中公开的在高温压力下通过粘结直接将透明衬底接合到半导体层的方法，如在JP-A HEI6-302857中公开的直接利用晶片键合技术的方法，以及如在JP-A2002-246640中公开的利用透明粘性衬底，例如环氧树脂的方法。并且，已提出如在JP-C 2588849中公开的通过透明导电膜，例如ITO，接合半导体层和透明半导体衬底的方法。现有技术已发现在将整个半导体表面接合到透明衬底的方法中的技术困难，并因此已提出了大量不同的接合方法。直接接合的方法通常需要700℃或更高的温度和高压，在半导体层上施加大的应力，并且除非表面平坦光滑，否则经常引起不平坦和有缺陷的接合。在高温下的接合增大了由热膨胀系数差异引起的翘曲，导致如此大的机械应力，以致在冷却过程中经受破裂，并从而也常常产生断裂，引起发光部分的质量劣化，因此为确保稳定制造，要求高度先进的技术和设备。同时，已提出了为处理具有缺陷表面条件的半导体，利用树脂粘合剂层的方法作为接合半导体和透明衬底的方法。虽然该方法能够补偿高温下的应力和由粗糙表面引起的缺陷接合，但因为树脂材料不耐高温，该方法遇到了使接合后的热处理步骤受到严格限制的问题。欧姆电极的形成，例如，要求经过400℃或更高温度的热处理。因此，树脂材料引起例如质量劣化、分离发生以及透明度损耗的问题。并且，由于上述应力和粘合剂层的劣化，在例如切割和划片以分离二极管的步骤期间，接合部分经常经受分离和断裂。从而，很难形成能使低温低压下的理想粘结与满意的耐热性相一致的接合方法。将半导体的整个表面接合到透明衬底的常规方法引起发光部分的质量降低，因此需要高度先进的技术和设备以确保稳定制造。更难形成能使低温低压下的理想粘结与满意的耐热性相一致的接合方法。根据上述问题提出了本专利技术。本专利技术始于一种粘合剂层的发现，该粘合剂层即使在采用500℃或更低的温度的接合条件下，也呈现高粘结强度和优良的耐热性。因此，本专利技术旨在提供一种高照明度的、缓解在接合过程期间产生的应力并确保稳定制造的。在本专利技术预期的半导体发光二极管中，由于不透明衬底的去除和透明衬底的接合，导致消除了在半导体衬底中的光吸收，并且由于在其部分表面上具有欧姆电极和金属反射层的化合物半导体层的设置，导致发光部分的光能够有效地提取到外部，因此可实现高亮度的赋予。具体地说，本专利技术提供以下方法。本专利技术人已发现，阳极接合技术可用于接合化合物半导体层和利用玻璃的透明衬底，并且可在低压下稳定接合化合物半导体层和碱性玻璃衬底，从而可得到具有高耐热性的产品。
技术实现思路
本专利技术提供一种发光二极管，包括化合物半导体层和碱性玻璃衬底，所述化合物半导体层包括发光部分，所述碱性玻璃衬底包括至少1质量％的选自钠(Na)、钙(Ca)、钡(Ba)和钾(K)的一种元素，并对所述发光部分的发光波长呈现透明，所述碱性玻璃具有与所述化合物半导体层固定或接合的结构。在所述发光二极管中，所述碱性玻璃衬底的所述一种元素在邻近与所述半导体层的接合处具有浓度A，该浓度A低于在所述碱性玻璃衬底背表面的浓度B，并且满足关系B＞1.5×A。在所述发光二极管中，所述碱性玻璃衬底具有二氧化硅(SiO2)和氧化硼(B2O3)作为其主要组分，并且具有0.1质量％或更少的铅含量。在所述发光二极管中，在所述碱性玻璃衬底和所述化合物半导体层之间的接合表面是具有2nm或更低的平均表面粗糙度的镜面处理表面。在所述发光二极管中，所述碱性玻璃衬底具有3至7×10-6/K范围内的热膨胀系数。在所述发光二极管中，所述碱性玻璃衬底具有70μm或更大且300μm或更小的厚度，所述化合物半导体层具有30μm或更小的厚度。在所述发光二极管中，在所述化合物半导体层中包括的所述发光部分由具有高发射效率的AlGaInP形成。在所述发光二极管中，所述化合物半导体层包括一层GaP，所述GaP是适于蚀刻停止和电流扩散的材料。在所述发光二极管中，所述化合物半导体层和所述碱性玻璃衬底各具有0.1质量％或更少的As含量。本专利技术还提供一种发光二极管的制造方法，包括以下步骤在对发光波长不透明的半导体衬底上生长化合物半导体层，以形成生长的化合物半导体层；通过阳极接合方法，接合所述生长的化合物半导体层和对所述发光波长透明的碱性玻璃衬底；去除所述不透明半导体衬底；在与所述化合物半导体层的阳极接合表面相反的部分主表面上形成具有第一极性的第一欧姆电极；在所述生长的半导体层中具有第二极性的化合物半导体层上形成第二欧姆电极；以及用金属反射层覆盖所述第一欧姆电极和在所述生长的半导体层中具有第一极性的化合物半导体层。在所述发光二极管的制造方法中，在所述对发光波长不透明的半导体衬底上已生长化合物半导体层，所述化合物半导体层包括具有发光层的发光部分，并且在所述接合步骤之前，抛光所述化合物半导体层，从而使平均表面粗糙度为2nm或更低。在所述发光二极管的制造方法中，所述金属发射层由反射系数高且材料稳定的金(Au)或铑(Rh)形成。在所述发光二极管的制造方法中，所述不透明半导体衬底在所述阳极接合方法期间具有300至500℃范围内的温度。在所述发光二极管的制造方法中，所述去除所述不透明半导体衬底的步骤包括去除部分所述化合物半导体层的步骤，并且所述去除部分所述化合物半导体层的步骤包括进行用于仅蚀刻预定组分的晶体的选择性蚀刻处理的步骤。所述发光二极管的制造方法还包括用保护膜覆盖所述发光层的步骤。本专利技术还提供一种发光二极管灯，具有通过所述发光二极管的制造方法制造的发光二极管芯片的电极，所述电极通过使之与金(Au)凸起接合形成倒装芯片电极。在所述发光二极管灯中，所述发光二极管芯片的所述电极通过使之与具有450℃或更低的低熔点的焊接合金接合形成倒装芯片电极。对本领域的技术人员来说，通过下面参考附图在此给出的说明，本专利技术的上述及其它目的、特征和优点将变得显而易见。附图说明图1是本专利技术的实例1和2包括的半导体发光二极管的平面图； 图2是沿着图1的II-II线截取的截面图；图3是本专利技术的实例1和2以及比较实例1至6包括的外延晶片的截面图；图4是比较实例7包括的半导体发光二极管的平面图；图5是沿着图4的V-V线截取的截面图；图6是本专利技术的实例1和2以及比较实例1至6包括的发光二极管的平面图；图7是本专利技术的实例1和2以及比较实例1至6包括的发光二极管的截面图；图8是图1结构的修改实例的平面图，其中使n型区域的电极设置为以相等的距离与p型区域的电极分离；图9是图1结构的修改实例的平面图，其中以网格形状形成p电极，以使施加到n电极的电势一致；图10是图1结构的修改实例的平面图，其中使在电极之间的小距离部分变窄，以补偿面积和距离，并确保电流的一致性流动；图11是图1结构的修改实例的平面图，其中利用平行电极以确保电流本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种发光二极管，包括化合物半导体层和碱性玻璃衬底，所述化合物半导体层包括发光部分，所述碱性玻璃衬底包括至少１质量％的选自钠（Ｎａ）、钙（Ｃａ）、钡（Ｂａ）和钾（Ｋ）的一种元素，并对所述发光部分的发光波长呈现透明，所述碱性玻璃衬底具有与所述化合物半导体层固定或接合的结构。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2003-3-13 067428/2003;JP 2003-12-5 408246/20031.一种发光二极管，包括化合物半导体层和碱性玻璃衬底，所述化合物半导体层包括发光部分，所述碱性玻璃衬底包括至少1质量％的选自钠(Na)、钙(Ca)、钡(Ba)和钾(K)的一种元素，并对所述发光部分的发光波长呈现透明，所述碱性玻璃衬底具有与所述化合物半导体层固定或接合的结构。2.根据权利要求1的发光二极管，其中所述碱性玻璃衬底的所述一种元素在邻近与所述半导体层的接合处具有浓度A，该浓度A低于在所述碱性玻璃衬底背表面的浓度B，并且满足关系B＞1.5×A。3.根据权利要求1或2的发光二极管，其中所述碱性玻璃衬底具有二氧化硅(SiO2)和氧化硼(B2O3)作为其主要组分，并且具有0.1质量％或更少的铅含量。4.根据权利要求1至3中任何一项的发光二极管，其中在所述碱性玻璃衬底和所述化合物半导体层之间的接合表面是具有2nm或更低的平均表面粗糙度的镜面处理表面。5.根据权利要求1至4中任何一项的发光二极管，其中所述碱性玻璃衬底具有3至7×10-6/K范围内的热膨胀系数。6.根据权利要求1至5中任何一项的发光二极管，其中所述碱性玻璃衬底具有70μm或更大且300μm或更小的厚度，所述化合物半导体层具有30μm或更小的厚度。7.根据权利要求1至6中任何一项的发光二极管，其中在所述化合物半导体层中包括的所述发光部分由具有高发射效率的AlGaInP形成。8.根据权利要求1至7中任何一项的发光二极管，其中所述化合物半导体层包括一层GaP，所述GaP是适于蚀刻停止和电流扩散的材料。9.根据权利要求1至8中任何一项的发光二极管，其中所述化合物半导体层和所述碱性玻璃衬底各具有0.1质量％或更少的A...
【专利技术属性】
技术研发人员：竹内良一，锅仓互，
申请(专利权)人：昭和电工株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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