本发明专利技术公开了一种具有透明有机支撑基板的半导体发光器件及其制备方法，该半导体发光器件包括：具有第一表面和第二表面的半导体发光叠层，特征是：半导体发光叠层的第一表面为P型导电层，在第一表面的部分区域上形成一个或多个底部为N型导电层的凹坑，在P型导电层上形成P型欧姆电极，在N型导电层上形成N型欧姆电极；在半导体发光叠层的第二表面形成一层由透光的有机材料制成的支撑基板。半导体发光叠层发出的光可透过该支撑基板射出。本发明专利技术的半导体发光器件由于采用有利于出光的倒装结构，从而可以提高芯片的取光效率和可靠性，并具有散热性能好的特点。本发明专利技术的半导体发光器件的制备方法能使制造成本大幅下降，从而使得半导体发光器件的成本较低，克服了市场上现有的倒装芯片的制造成本较高的缺点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体发光器件，尤其涉及一种。
技术介绍
发光二极管(LED)具有广泛的用途，随着其发光效率的提高和制造成本的不断下降，近年来已开始进入照明市场，市场规模正在不断扩大。高亮度的LED —般用铟镓铝氮或铟镓铝磷半导体材料制造，其中铟镓铝氮半导体材料可以制造蓝色、绿色以及紫外LED，使用蓝色发光芯片配以黄色荧光粉可以制造出白色LED，这是当前照明用LED的主要制备方法。基于铟镓铝氮半导体材料的LED照明灯，虽然已经具有较高的发光效率，然而相对于照明的要求而言，成本仍然很高，即每流明光所花费的成本还需要大幅度下降，才能使LED照明灯普遍地替换现有的照明灯具。为了达到这一目的，需要从两方面努力，一方面使LED芯片的发光效率提高，另一方面则需要使LED芯片的制造成本下降。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的在于提供一种具有透明有机支撑基板的半导体发光器件，该半导体发光器件具有有利于出光的结构，从而可以提高芯片的取光效率和可靠性。本专利技术的第二个目的在于提供一种具有透明有机支撑基板的半导体发光器件的制备方法，该制备方法能使制造成本大幅下降，从而使得半导体发光器件的成本较低。本专利技术的第一个目的是这样实现的一种具有透明有机支撑基板的半导体发光器件，包括具有第一表面和第二表面的半导体发光叠层，特征是半导体发光叠层朝下的表面为第一表面且为P型导电层，且部分区域的P型导电层被去除并在第一表面上形成一个或多个凹坑，凹坑的底部为N型导电层，在 P型导电层上形成P型欧姆电极，在凹坑中的N型导电层上形成N型欧姆电极，且P型欧姆电极和N型欧姆电极之间设有一层或多层绝缘材料层，该绝缘材料层能使电流不能直接在 P型欧姆电极和N型欧姆电极之间导通，而只能通过半导体发光叠层导通；在半导体发光叠层朝上的第二表面形成一层由透光的有机材料制成的支撑基板，且支撑基板的厚度大于40 微米；所述的P型欧姆电极和N型欧姆电极及电极上的覆盖层的总厚度小于20微米。所述的有机材料为硅胶或环氧树脂中的一种，硅胶或环氧树脂的透射率大于80%， 优选透射率大于90%。在所述透明的有机材料中掺入一种或多种用以调节LED发光颜色的光转换物质， 所述的光转换物质是铝酸盐荧光粉、硅酸盐荧光粉、氮化物荧光粉、YAG荧光粉或硫化物荧光粉。它们可以吸收半导体发光叠层发出的全部或部分光并使之转换为波长更长的光。所述的半导体发光叠层和透明的支撑基板之间的界面可以加工成粗糙的界面，该粗糙的界面的均方根粗糙度大于100纳米。在所述的半导体发光叠层和透明的支撑基板之间的界面上可以增加一层或多层透明的无机材料薄层，无机材料薄层的材料为氮化硅、氧化硅、氮氧硅、氧化铝或氮化铝的一种，且该无机材料薄层的厚度不大于10微米。所述绝缘材料层为一层或多层的绝缘材料，是氮化硅、氧化硅、氮氧硅、氧化铝或氮化铝的一种。所述覆盖层由保护层、绝缘材料层和焊接层构成。本专利技术的第二个目的是这样实现的一种具有透明有机支撑基板的半导体发光器件的制备方法，特征是1、在一个生长衬底上形成半导体发光叠层，半导体发光叠层朝上的表面为第一表面且为P型导电层；2、通过反应离子刻蚀等方法把P型导电层的部分区域去除并暴露出N型导电层；3、在P型导电层和N型导电层的外表面分别形成P型欧姆电极和N型欧姆电极，并通过绝缘材料层使P型欧姆电极和N型欧姆电极之间的电流不能直接导通；4、通过一种介质使带有P型欧姆电极和N型欧姆电极的半导体发光叠层粘附到一个过渡衬底上；5、把生长衬底去除，并暴露出半导体发光叠层朝下的第二表面；6、在半导体发光叠层的第二表面上涂覆一层透明的有机材料并使之固化，形成支撑基板；7、去除过渡衬底；8、切割透明的支撑基板，得到一个个独立的半导体发光器件。所述半导体发光叠层是由铟镓铝氮材料(InxGayAl1T9N)t5所述生长衬底和过渡衬底均是硅片、蓝宝石片或碳化硅片中的一种，优选方案为娃片。所述介质是一种具有较好的粘附性、柔软的、容易去除的材料，为蜡、聚氨脂或硅胶中的一种，优选为蜡。步骤5中的去除生长衬底的方法为湿法或干法或湿法和干法的组合，如生长衬底为硅衬底，则采用湿法，湿法就是用硝酸、氢氟酸、醋酸的混合液把硅衬底腐蚀去除；如生长衬底为蓝宝石衬底，则采用干法，干法就是用激光烧蚀的办法把蓝宝石衬底去除；湿法和干法的组合就是用研磨的方法把生长衬底减薄，然后用一种溶液(例如硝酸、氢氟酸、醋酸的混合液)把剩余的生长衬底腐蚀去除。在上述方法中，P型欧姆电极和N型欧姆电极的制备包括薄膜蒸镀、退火和光刻等步骤。在上述方法中，使有机材料固化的方法根据其特性为常温固化、加热固化或光照固化中的一种。在上述方法中包含了使半导体发光叠层从生长衬底上转移到过渡衬底上的步骤， 这些步骤可以是一次也可以是多次，即可以从第一过渡衬底上再转到第二过渡衬底上，以及第三过渡衬底上，等等。但无论经过多少次转移，最终作为支撑基板的有机透明材料必须形成在半导体发光叠层的第二表面，即与P型欧姆电极和N型欧姆电极所在不同的表面，以使光能够出射到支撑基板以外。本专利技术的发光芯片具有倒装结构，即P型欧姆电极和N型欧姆电极之间在半导体发光叠层的同一个表面(即第一表面)，而主要的出光面为另一表面(即第二表面)，这种倒装结构的发光芯片具有取光效率高、散热性能好的特点，本专利技术的芯片采用有机材料来制备支撑基板，成本较低，并且制备方法也能使制造成本大幅下降，从而使得半导体发光器件的成本较低，克服了市场上现有的倒装芯片的制造成本较高的缺点。而很多有机材料如硅胶和环氧树脂等在可见光范围内都有很高的透射率，因此能保证高的取光效率。此外，由于有机材料可以方便地加工成所需的形状，也有利于光的抽取。在本专利技术中，该有机材料层为发光芯片的支撑基板，因此要求具有一定的厚度，一般情况下，要求厚度大于40微米。 由于该有机材料层很厚，为保证有高的取光效率，要求对半导体发光器件所发的光具有80% 以上的透射率，一般应优选透射率大于90%的材料，从而构成透明的有机支撑基板。而且作为支撑基板，还要求其固化后具有较好的强度。在本专利技术中，该有机材料优选硅胶和环氧树脂。由于P型欧姆电极和N型欧姆电极在半导体发光叠层的同一表面，为避免在封装时半导体发光叠层短路，在它们之间需要设置一层或多层绝缘层，比如氮化硅、氧化硅、氮氧硅、氧化铝或氮化铝等的一种。在本专利技术中，半导体发光叠层的第一表面的P型欧姆电极、N型欧姆电极及其覆盖层(如电隔离层、扩散阻挡层、焊接层等等)，不作为支撑的主体，其总厚度通常只有几个微米，最厚不超过20微米，否则将可能使成本显著增加。这些金属层一般包括N型欧姆电极层、P型欧姆电极层、使两者之间实现隔离的电绝缘介质层、扩散阻挡层、增粘附层、以及压焊层等。对于铟镓铝氮材料体系制备的LED芯片，N型欧姆电极层一般包含钛、铝、铬等金属及含硅或锗的合金中的一种或几种；P型欧姆电极层一般包含银、钼、金、镍、钌、铹、铱等金属中的一种或几种，或者氧化铟锡(ΙΤ0)材料。P型欧姆接触层或N型欧姆接触层一般只有几百到几千埃的厚度，为了保护欧姆电极层的性能在后续加工过程中不被高温或腐蚀性环境所破坏，可以在其表面覆盖扩散/腐蚀阻挡层，这些欧姆电极层一般包含钼、钛、钨、 镍、铬、金等金属中的一种或几种或他们的合金。本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种具有透明有机支撑基板的半导体发光器件，包括：具有第一表面和第二表面的半导体发光叠层，特征是：半导体发光叠层朝下的表面为第一表面且为Ｐ型导电层，且部分区域的Ｐ型导电层被去除并在第一表面上形成一个或多个凹坑，凹坑的底部为Ｎ型导电层，在Ｐ型导电层上形成Ｐ型欧姆电极，在凹坑中的Ｎ型导电层上形成Ｎ型欧姆电极，且Ｐ型欧姆电极和Ｎ型欧姆电极之间设有一层或多层绝缘材料层，该绝缘材料层能使电流不能直接在Ｐ型欧姆电极和Ｎ型欧姆电极之间导通，而只能通过半导体发光叠层导通；在半导体发光叠层朝上的第二表面形成一层由透光的有机材料制成的支撑基板，且支撑基板的厚度大于４０微米；所述的Ｐ型欧姆电极和Ｎ型欧姆电极及电极上的覆盖层的总厚度小于２０微米。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：汤英文，王立，江风益，
申请(专利权)人：南昌黄绿照明有限公司，
类型：发明
国别省市：36
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