半导体发光器件制造技术

本实用新型专利技术公开了一种半导体发光器件，包括基板，和位于所述基板表面的蓝宝石衬底；以及在所述蓝宝石衬底表面形成的LED芯片；在所述LED芯片表面的p电极形成区域覆盖有高导电导热材料层，且所述高导电导热材料层延伸至LED芯片和蓝宝石衬底的侧面以及所述基板的表面，为LED芯片提供将热量导向基板的导热通道。本实用新型专利技术的半导体发光器件LED能够使芯片在工作过程中产生的热量更快的散发出去，从而提高了芯片的性能和使用寿命。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光电
，特别涉及一种半导体发光器件LED。
技术介绍
半导体发光二极管简称为LED，目前常 见的LED通常是由镓(Ga)与砷(AS)、磷(P)的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光。发光二极管(LED)作为光源以其功耗低、寿命长、可靠性高等特点，在日常生活中的许多领域得到了普遍的认可，在电子产品中得到广泛应用，例如显示器背光等。以基于宽禁带半导体材料氮化稼(GaN)和铟氮化稼(InGaN)的发光二极管为代表的近紫外线、蓝绿色和蓝色等短波长发光二极管在1990年代后期得到广泛应用，在基础研究和商业应用上取得了很大进步。目前，普遍应用的GaN基发光二极管的典型结构如图I所示，GaN基发光二极管的结构包括蓝宝石衬底10，在衬底10表面利用MOCVD工艺沉积的η型GaN层201，由η型掺杂的AlGaN层203、InGaN发光层205 (包括单量子阱或多量子阱)和P型掺杂的AlGaN层207组成的发光单元，以及P型GaN层209。此外还包括利用LPCVD工艺或磁控溅射工艺沉积的透明导电氧化物(TCO)接触层211，和通过沉积、掩模、光刻和刻蚀等工艺形成的ρ电极213和η电极215。LED芯片的散热问题越来越受到人们的重视，这主要是由于LED的光衰或其寿命直接与其结温有关，散热不好结温越高，寿命也就越短。而且，结温不但影响长时间的使用寿命，还直接影响短时间的发光效率。假如以结温为25度时的发光量为100%，那么结温上升至60度时，其发光量就只有90% ;结温为100度时就下降到80% ;140度就只有70%。可见改善散热、控制结温是十分重要的。除此以外，LED的发热还会使得其光谱移动，色温波动，正向电流增大(恒压供电时)，反向电流也增大，热应力增高，荧光粉环氧树脂老化加速等等种种问题。所以说，LED的散热是LED灯具的设计中最为重要的一个问题。LED芯片的特点是在极小的体积内产生极高的热量。而LED本身的热容量很小，所以必须以最快的速度将这些热量传导出去，否则就会产生很高的结温。为了尽可能地把热量引出到芯片外面，人们在LED的芯片结构上进行了很多改进。为了改善LED芯片本身的散热，其最主要的改进就是采用导热更好的衬底材料。但是蓝宝石衬底的导热性能不是太好，(在100°C时约为25W/(m-K))，而且蓝宝石要使用银胶固晶，而银胶的导热也很差。为了改善衬底的散热，Cree公司采用碳化硅作为衬底，它的导热性能(490W/(m_K))要比蓝宝石高将近20倍。但是，碳化硅的成本比较高，不利于生产成本的降低。
技术实现思路
因此，本技术的目的在于提供一种半导体发光器件LED，使芯片在工作过程中产生的热量更快的散发出去，从而提高芯片的性能和寿命。本技术的半导体发光器件，包括基板，和位于所述基板表面的蓝宝石衬底；以及在所述蓝宝石衬底表面形成的LED芯片；在所述LED芯片表面的ρ电极形成区域覆盖有高导电导热材料层，且所述高导电导热材料层延伸至LED芯片和蓝宝石衬底的侧面以及所述基板的表面，为LED芯片提供将热量导向基板的导热通道。在所述LED芯片和蓝宝石衬底的侧面，与所述高导电导热材料层之间还具有绝缘层。所述LED芯片表面还具有透明导电层。所述基板为可导热基板，优选为金属基板和陶瓷基板。在所述ρ电极形成区域形成的P电极位于所述高导电导热材料层表面。·在所述ρ电极形成区域形成的P电极位于所述高导电导热材料层和所述透明导电层之间。所述基板为可导电导热基板，包括金属、碳化娃或娃。所述导电导热基板通过高导电导热材料层与ρ电极形成区域连接，可直接用作ρ电极使用，从而无需在所述P电极形成区域再形成P电极。所述高导电导热材料层为石墨烯层或碳纳米材料层。所述透明导电层为铟锡氧化物层和氧化锌。附图说明通过附图中所示的本技术的优选实施例的更具体说明，本技术的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按比例绘制附图，重点在于示出本技术的主旨。在附图中，为清楚起见，放大了层的厚度。图I为现有的GaN基发光二极管的典型结构示意图；图2至图6为根据本技术实施例的发光二极管结构示意图。所述示图是说明性的，而非限制性的，在此不能过度限制本技术的保护范围。具体实施方式为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，以下结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似推广。因此本技术不受下面公开的具体实施的限制。本技术的发光二极管结构包括基板，和位于所述基板表面的蓝宝石衬底；以及在所述蓝宝石衬底表面形成的LED芯片；在所述LED芯片表面的ρ电极形成区域覆盖有高导电导热材料层，且所述高导电导热材料层延伸至LED芯片和蓝宝石衬底的侧面以及所述基板的表面，为LED芯片提供将热量导向基板的导热通道。在一个实施例中，在所述LED芯片和蓝宝石衬底的侧面，与所述高导电导热材料层之间还具有绝缘层。在另一个实施例中，所述LED芯片表面还具有透明导电层。其中，基板可以是导热基板也可以是导电导热基板。在一个实施例中，所述基板为可导热基板，优选为陶瓷基板。此时，在所述P电极形成区域形成的P电极位于所述高导电导热材料层表面。在其它实施例中，在所述P电极形成区域形成的P电极位于所述高导电导热材料层和所述透明导电层之间。在一个实施例中，所述基板为可导电导热基板，包括金属、碳化硅或硅等。此时，所述导电导热基板通过高导电导热材料层与P电极形成区域连接，可直接用作P电极使用，从而无需在所述P电极形成区域再形成P电极。在上述说明中，所述高导电导热材料层为石墨烯层或碳纳米材料层。所述透明导电层可以为铟锡氧化物层。图2至图6为根据本技术实施例的发光二极管结构示意图。首先如图2所示，根据本技术实施例的发光二极管包括导电导热基板15，例如金属、碳化硅或硅等，和位于所述基板15表面的蓝宝石衬底20 ;以及在蓝宝石衬底20表面的按氮化稼(GaN)和铟氮化稼(InGaN)的发光二极管制造工艺形成的包括N电极23的LED芯片30。在LED芯片表面的P电极形成区域覆盖有高导电导热材料层50，且高导电导热材料层50延伸至LED芯片30和蓝宝石衬底20的侧面和导电导热基板15的表面，从而为LED芯片30提供将其热 量导向基板15的高效导热通道。在高导电导热材料层50与LED芯片30和蓝宝石衬底20的侧面之间还具有绝缘层60。导电导热基板15通过高导电导热材料层50与LED芯片30的P电极形成区域连接，其可直接用作P电极使用，而无需在所述P电极形成区域再单独形成P电极。在图3所示的实施例中，LED芯片30表面，与高导电导热材料层50之间还具有透明导电层40。在图4所示的实施例中，本技术的发光二极管包括导热基板10，例如陶瓷基板，和位于基板10表面的蓝宝石衬底20 ；以及在蓝宝石衬底20表面的利用氮化稼(GaN)和铟氮化稼(InGaN)发光二极管制造工艺形成的包括N电极23的LED芯片30。在LED芯片表面的P电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体发光器件，其特征在于：包括基板，和位于所述基板表面的蓝宝石衬底；以及在所述蓝宝石衬底表面形成的LED芯片；在所述LED芯片表面的p电极形成区域覆盖有高导电导热材料层，且所述高导电导热材料层延伸至LED芯片和蓝宝石衬底的侧面以及所述基板的表面，为LED芯片提供将热量导向基板的导热通道。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林朝晖，王树林，闫占彪，陈元金，徐国俊，
申请(专利权)人：泉州市博泰半导体科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：