一种垂直结构的发光器件制造技术

一种垂直结构的发光器件，包括一LED芯片和一支撑衬底。该LED芯片自上而下依序包括N电极、N电极反射层、氮化镓N型层、量子阱、氮化镓P型层、P电极和芯片键合层，该N电极和N电极反射层的面积小于该氮化镓N型层的面积，该P电极和芯片键合层在对应N电极反射层正下方的投影区域具有一窗口，使该氮化镓P型层在该窗口处外露。该支撑衬底对应该窗口处具有一反射腔，该反射腔的底面具有一反光层。该LED芯片通过芯片键合层键合固定在该支撑衬底上，且底面具有使垂直于N电极反射层的入射光线经反射腔的底面反射后以非垂直于N电极反射层的角度射出的结构。本实用新型专利技术的发光器件具有高外量子效率。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于发光器件的制造领域，涉及一种发光器件的结构及其制造方法， 尤其涉及一种垂直结构的发光器件及制造方法。
技术介绍
随着LED (发光二极管)的发光效率不断提高，LED无疑成为近几年来最受重视的光源之一。LED是一种具有节能和环保特性的照明光源，集高光效、低能耗、低维护成本等优良性能于一身。理论上预计，半导体LED照明灯具的发光效率可以达到甚至超过白炽灯的 10倍，日光灯的2倍。目前，LED技术发展的目标是高效率、全固态、环保型LED，推进LED在照明领域的应用。随着LED照明产品功率与光效的提高，结构和材料的选择对LED的性能及使用寿命有决定性影响。当前，GaN(氮化镓)基LED有两种基本结构横向结构和垂直结构。近年来，垂直结构LED已成为研究开发的重点。与传统横向的正装、倒装结构LED相比，垂直结构LED通过晶圆键合或者电镀及激光剥离(LLO)等工艺相结合，将GaN基外延层从蓝宝石衬底转移到导电和导热性能良好的衬底材料上，使P、N电极上下分布，电流垂直注入，从而解决横向结构GaN基LED中由于电极平面分布，电流侧向注入导致的如散热不佳、电流分布不均等缺点ο请参阅图1，其是一种具有镜层的薄膜发光二极管的结构示意图。公开号为 CN101809771A的中国专利申请公开了该具有镜层的薄膜发光二极管，其包括势垒层3，在势垒层3之后的第一镜层2，在第一镜层2之后的层堆叠5和在层堆叠5之后的至少一个接触结构6。层堆叠5与接触结构6之间具有一反射层9。第一镜层2之间具有一第二镜层8。在层堆叠5具有至少一个有源层fe，所述有源层发射电磁辐射。接触结构6设置在辐射出射面4上并且具有接触面7。势垒层3通过连接层13固定在支承体14上。但是，接触结构6下方的有源层fe发出的垂直方向光线受到反射层9与第二镜层8之间反射导致最终被电极所吸收，从而使外量子效率降低。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种提高外量子效率的垂直结构的发光器件。本技术是通过以下技术方案实现的一种垂直结构的发光器件，包括一 LED 芯片和一支撑衬底。该LED芯片包括自上而下依序层叠设置的N电极、N电极反射层、氮化镓N型层、量子阱、氮化镓P型层、P电极和芯片键合层，该N电极和N电极反射层的面积小于该氮化镓N型层的面积，该P电极和芯片键合层在对应N电极反射层正下方的投影区域具有一窗口，使该氮化镓P型层在该窗口处外露。该支撑衬底对应该窗口处具有一反射腔，该反射腔的底面具有一反光层。该LED芯片通过芯片键合层键合固定在该支撑衬底上， 且该反射腔的底面具有使垂直于N电极反射层的入射光线经反射腔的底面反射后以非垂直于N电极反射层的角度射出的结构。进一步，该反射腔的底面为与该N电极反射层非平行的平面，或者该反射腔的底面为曲面，或者该反射腔的底面为与该N电极反射层平行的平面且表面粗糙。进一步，该反射腔的底面剖面为弧形、或波浪形、或锯齿形、或倒三角形。进一步，该反射腔的底面还包括阵列凸起或粗糙的平面结构。进一步，该反射腔内填充有高阻透明填充体。 进一步，在氮化镓N型层的上表面设置有多条N电极反射层，该多条N电极反射层相交于一交点且相邻的N电极反射层之间的角度相等，N电极设置在N电极反射层的交点上表面，该反射腔设置在对应多条N电极反射层正下方的投影区域。进一步，该反光层的材料为铝、银、钼、钛、锡、铑、钯或上述金属的合金。进一步，还包括一衬底键合层，该LED芯片的芯片键合层键合固定在该衬底键合层上。相对于现有技术，本技术的发光器件在N电极反射层正下方的支撑衬底上设置一反射腔，使N电极反射层正下方量子阱发出垂直方向的光线在反射腔底面反射后能够使出射光的角度改变而避免被N电极反射层阻挡，进而避免被电极吸收，提高外量子效率。为了能更清晰的理解本技术，以下将结合附图说明阐述本技术的具体实施方式。附图说明图1是现有的一种具有镜层的薄膜发光二极管的结构示意图。图2是本技术实施例1的垂直结构发光器件的剖面结构示意图。图3是本技术实施例2的垂直结构发光器件的俯视图。图4是图3沿A-B方向的剖视图。图5是本技术实施例3的垂直结构发光器件的剖面结构示意图。图6是本技术实施例4的垂直结构发光器件的剖面结构示意图。图7是本技术实施例5的垂直结构发光器件的剖面结构示意图。图8是本技术实施例6的垂直结构发光器件的剖面结构示意图。图9是本技术实施例7的垂直结构发光器件的剖面结构示意图。具体实施方式实施例1 请参阅图2，其是本技术实施例1的垂直结构发光器件的剖面结构示意图。该发光器件包括一 LED芯片100和一支撑衬底200，该LED芯片100设置在该支撑衬底200上。该LED芯片100自上而下依序设置N电极101、N电极反射层102、氮化镓N型层 103、量子阱104、氮化镓P型层105、P电极106和芯片键合层107。该N电极101的面积小于该氮化镓N型层103的面积，该P电极106和芯片键合层107在对应N电极反射层102 正下方的投影区域具有一窗口 108，该氮化镓P型层在该窗口处外露，且该窗口 108内填充有高阻透明材料。该P电极106同时具有反射光线的作用。该支撑衬底200的上表面设置一衬底键合层203。该LED芯片100的芯片键合层 107键合固定在该衬底键合层203上。该支撑衬底200对应窗口 108处具有一反射腔201， 该反射腔201的底面具有一反光层202，该反射腔201内填充有高阻透明材料。在本实施例中，该反射腔201为倒锥体，其剖面为倒等腰三角形。该LED芯片100发光时，该量子阱104发出的射线在该P电极106的反射层处反射出光，同时，该量子阱104发出的射线在该N电极101下方的N电极反射层102反射垂直向下，然后在该反射腔201表面的反光层202处再次反射出上表面，从而避免了量子阱104 在N电极101对应区域的发光反复垂直反射而被吸收。具体地，该支撑衬底200采用铜、铝、硅、陶瓷等高热导材料。若采用陶瓷等非导电材料时，其表面需设置一导电层。该N电极101采用钛、铝、金、铬、镍、铜、银等金属材料或者由这些金属组成的合金材料。该N电极反射层102采用铝、银、钼、钯等高反射性金属或者由这些金属组成的合金材料。该P电极106采用钛、铝、金、镍、银、钼、钯等高反射性金属或者由这些金属组成的合金材料。在窗口 108内填充的高阻透明材料具体为二氧化硅、氧化铟锡(ITO)等折射率低于GaN的材料。该反射腔201内的反光层202采用铝、银、钼、钯等高反射性金属材料。该反射腔201内填充的高阻透明材料同样为二氧化硅、氧化铟锡(ITO)等折射率低于GaN的材料。该芯片键合层107与衬底键合层203的材料采用金、银、镍、铜、锡等高扩散系数的金属或者由这些金属组成的合金材料。实施例2 请同时参阅图4和图5，其中，图4是本技术实施例2的垂直结构发光器件的俯视图，图5是图4沿A-B方向的剖视图。本实施例的垂直结构发光器件的结构与实施例 1的大致相同，其区别仅在于在氮化镓N型层103的上表面设置有多条N电极反射层102， 该多条N电极反射层102相交于交点且相邻的N电极反射层102之间的角度本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种垂直结构的发光器件，其特征在于：包括一ＬＥＤ芯片和一支撑衬底，该ＬＥＤ芯片包括自上而下依序层叠设置的Ｎ电极、Ｎ电极反射层、氮化镓Ｎ型层、量子阱、氮化镓Ｐ型层、Ｐ电极和芯片键合层，该Ｎ电极和Ｎ电极反射层的面积小于该氮化镓Ｎ型层的面积，该Ｐ电极和芯片键合层在对应Ｎ电极反射层正下方的投影区域具有一窗口，使该氮化镓Ｐ型层在该窗口处外露；该支撑衬底对应该窗口处具有一反射腔，该反射腔的底面具有一反光层；该ＬＥＤ芯片通过芯片键合层键合固定在该支撑衬底上，且该反射腔的底面具有使垂直于Ｎ电极反射层的入射光线经反射腔的底面反射后以非垂直于Ｎ电极反射层的角度射出的结构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曹建兴，王瑞珍，赖燃兴，周玉刚，肖国伟，
申请(专利权)人：晶科电子广州有限公司，
类型：实用新型
国别省市：81