一种发光二极管元件及其制造方法及发光装置制造方法及图纸

本申请提供一种发光二极管元件及其制造方法及发光装置，本申请的发光二极管元件中，外延结构上方形成的第一键合层表面为平整表面，不存在高低差，进一步地，其粗糙度可以在

【技术实现步骤摘要】
一种发光二极管元件及其制造方法及发光装置


[0001]本专利技术涉及半导体器件及装置
，特别涉及一种发光二极管元件及其制造方法及发光装置
。

技术介绍

[0002]III
‑
V
族元素组成的化合物半导体，凭借着优异的光电特性成为当今多种应用领域的宠儿，例如磷化镓
(GaP)、
砷化镓
(GaAs)
或氮化镓
(GaN)
等材料可以用于集成电路
、
发光二极管
、
激光二极管
、
光侦测等不同领域
。
现有的发光二极管结构通常包含能够辐射光的外延结构
。
为提升产品的亮度，会在外延结构上方形成镜面系统，经反射使得外延层辐射的光沿需要的方向出射
。
在形成上述镜面系统时，通常会形成用于电性连接外延结构的孔洞
。
[0003]对于垂直结构的发光二极管，通常采用结合工艺将外延结构与永久衬底进行键合，例如通常采用
Au
‑
Au
键合或者
Au
‑
In
键合
。
在进行键合沉积键合层时，上述孔洞结构会延续到键合层中，使得键合层同样形成类似孔洞的凹陷
。
因此在进行
Au
‑
Au
键合或者
Au
‑
In
键合时，会出现键合空洞问题
。Au
‑
Au
键合的空洞会影响键合稳定性，容易造成衬底与外延脱落，造成片源的良率损失
。
另外，空洞的存在会影响电流的通过性，使得器件的电压理论值偏高，造成器件的效率降低
。Au
‑
In
键合的生成成本较高，生产效率较低
。

技术实现思路

[0004]鉴于现有技术中发光二极管存在的上述缺陷，本专利技术提供一种发光二极管元件及其制造方法及发光装置，以解决上述一个或多个问题
。
[0005]本申请的一个实施例，提供一种发光二极管元件，其至少包括：
[0006]外延结构，所述外延结构至少依次叠置的第一半导体层结构
、
有源层
、
第二半导体层结构；
[0007]反射结构，所述反射结构形成在所述第二半导体层结构远离所述有源层的一侧，所述反射结构中形成有通孔，所述通孔周围区域为平坦区域；
[0008]第一键合层，所述第一键合层形成在所述反射结构远离所述第二半导体层结构的一侧，填充所述通孔并覆盖所述平坦区域，所述第一键合层具有第一表面和第二表面，所述第一表面为靠近所述反射结构的一侧，所述第二表面为远离所述反射结构的一侧；
[0009]衬底，形成在所述键合层的所述第二表面一侧；
[0010]其中，在所述外延结构的堆叠方向上，所述第一键合层的所述第二表面与所述通孔的底部具有第一距离，所述第二表面与所述平坦区域的顶部具有第二距离，并且所述第一距离大于所述第二距离，所述第一距离与所述第二距离的差值为所述平坦区域的高度
。
[0011]根据本申请的另一实施例，提供一种发光二极管元件的制造方法，该方法包括以下步骤：
[0012]提供一生长衬底；
[0013]在所述生长衬底上依次生长第一半导体层结构
、
有源层
、
第二半导体层结构，以形
成外延结构；
[0014]在所述第二半导体层结构上方形成反射结构并刻蚀所述反射结构，在所述反射结构中形成通孔，未刻蚀的部分为平坦区域；
[0015]在所述反射结构上方形成第一键合层，所述键合层填充所述通孔并覆盖所述平坦区域，所述第一键合层具有第一表面和第二表面，所述第一表面为靠近所述反射结构的一侧，所述第二表面为远离所述反射结构的一侧；
[0016]对所述第一键合层的所述第二表面进行抛光，使得在所述外延结构的堆叠方向上，所述第一键合层的所述第二表面与所述通孔的底部具有第一距离，所述第二表面与所述平坦区域的顶部具有第二距离，并且所述第一距离大于所述第二距离，所述第一距离与所述第二距离的差值为所述平坦区域的高度；
[0017]键合衬底，在所述第一键合层的所述第二表面一侧键合所述衬底
。
[0018]根据本申请的另一实施例，提供一种发光二极管元件的制造方法，该方法包括以下步骤：
[0019]提供一生长衬底；
[0020]在所述生长衬底上依次生长第一半导体层结构
、
有源层
、
第二半导体层结构，以形成外延结构；
[0021]在所述第二半导体层结构上方形成介电结构；
[0022]刻蚀所述介电结构，在所述介电结构中形成通孔，未刻蚀的部分为平坦区域；
[0023]在所述介电结构远离所述第二半导体层结构的一侧形成金属层，所述金属层填充所述通孔并覆盖所述平坦区域，所述金属层具有第三表面和第四表面，所述第三表面为靠近所述介电结构的一侧，所述第四表面为远离所述介电结构的一侧；
[0024]对所述金属层的所述第四表面进行抛光，使得所述第四表面与所述通孔的底部具有第三距离，所述第四表面与所述平坦区域的顶部具有第四距离，并且所述第三距离大于所述第四距离，所述第三距离与所述第四距离的差值为所述平坦区域的高度；
[0025]在所述金属层上方形成第一键合层；
[0026]键合衬底，在所述第一键合层的所述第二表面一侧键合所述衬底
。
[0027]根据本申请的另一实施例，提供一种发光装置，其包括电路基板以及设置在电路基板上的发光元件，所述发光元件包含本申请所提供的发光二极管元件
。
[0028]如上所述，本申请的发光二极管元件及其制造方法及发光装置，具有以下有益效果：
[0029]本申请的发光二极管元件中，外延结构上方形成的第一键合层表面为平整表面，不存在高低差，进一步地，其粗糙度可以在
10nm
以下
。
因此在进行衬底和外延结构键合时，两键合层之间为平面
‑
平面键合，不会出现空洞等类似的缺陷，保证了键合强度，由此保证了衬底和外延结构的结合稳定性，提高了器件的良率
。
同时由于两键合层之间不存在空洞等类似缺陷，有利于降低器件的电压，提高器件的光电效率
。
附图说明
[0030]图1显示为现有技术中垂直结构的发光二极管的结构示意图
。
[0031]图
2a
和图
2b
显示为图1所示结构的断面电镜扫描图片
。
[0032]图3显示为本申请实施例一提供的发光二极管元件的结构示意图
。
[0033]图4显示为图3所示的发光二极管元件的制造流程图
。
[0034]图5显示为在生长衬底上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种发光二极管元件，其特征在于，至少包括：外延结构，所述外延结构至少包括依次叠置的第一半导体层结构
、
有源层
、
第二半导体层结构；反射结构，所述反射结构形成在所述第二半导体层结构远离所述有源层的一侧，所述反射结构中形成有通孔，所述通孔周围区域为平坦区域；第一键合层，所述第一键合层形成在所述反射结构远离所述第二半导体层结构的一侧，填充所述通孔并覆盖所述平坦区域，所述第一键合层具有第一表面和第二表面，所述第一表面为靠近所述反射结构的一侧，所述第二表面为远离所述反射结构的一侧；衬底，形成在所述第一键合层的所述第二表面一侧；其中，在所述外延结构的堆叠方向上，所述第一键合层的所述第二表面与所述通孔的底部具有第一距离，所述第二表面与所述平坦区域的顶部具有第二距离，并且所述第一距离大于所述第二距离，所述第一距离与所述第二距离的差值为所述平坦区域的高度
。2.
根据权利要求1所述的发光二极管元件，其特征在于，所述第一键合层的所述第二表面的表面粗糙度小于等于
10nm。3.
根据权利要求1所述的发光二极管元件，其特征在于，所述第一键合层的所述第一表面具有与所述通孔及所述平坦区域相同的结构
。4.
根据权利要求1所述的发光二极管元件，其特征在于，所述反射结构包括：介电结构，位于所述第二半导体层结构上方，其中所述通孔形成在所述介电结构中，贯穿所述介电结构；以及金属层，所述金属层形成在所述介电结构远离所述第二半导体层结构的一侧，并且填充所述通孔，所述金属层具有第三表面和第四表面，所述第三表面为靠近所述介电结构的一侧，所述第四表面为远离所述介电结构的一侧，其中，所述第四表面与所述通孔的底部具有第三距离，所述第四表面与所述平坦区域的顶部具有第四距离，并且所述第三距离大于所述第四距离，所述第三距离与所述第四距离的差值为所述平坦区域的高度
。5.
根据权利要求4所述的发光二极管元件，其特征在于，所述金属层的所述第四表面的表面粗糙度小于等于
10nm。6.
根据权利要求4所述的发光二极管元件，其特征在于，所述金属层的所述第三表面具有与所述通孔及所述平坦区域相同的结构
。7.
根据权利要求1～6中任一项所述的发光二极管元件，其特征在于，还包括位于所述衬底和所述第一键合层之间的第二键合层，所述衬底经第二键合层与所述第一键合层键合至所述外延结构
。8.
根据权利要求7所述的发光二极管元件，其特征在于，还包括透明导电层，所述透明导电层形成在所述第二半导体层结构与所述反射结构之间，所述反射结构中的所述通孔暴露所述透明导电层
。9.
一种发光二极管元件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：提供一生长衬底；在所述生长衬底上依次生长第一半导体层结构
、
有源层
、
第二半导体层结构，以形成外延结构；在所述第二半导体层结构上方形成反射结构，所述反射结构包括介电结构及金属层，...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡鹏杰，柯韦帆，周理评，刘胜男，刘佳玉，
申请(专利权)人：泉州三安半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：