本发明专利技术公开了一种应用石墨烯作为导热层的倒装结构发光二极管，包括：衬底，该衬底上下表面均覆盖有绝缘层，绝缘层表面各有一层金属线层；LED芯片，该LED芯片由下至上依次包括外延衬底、成核层、电子注入层、发光层和空穴注入层，以及对空穴注入层、发光层和电子注入层进行部分刻蚀后在空穴注入层之上形成的p电极和在电子注入层之上形成的n电极；该LED芯片在剥离完外延衬底后倒装键合在所述衬底上，该LED芯片的p电极和n电极与所述衬底上表面的金属线层相连接；以及导热层，形成于该LED芯片在剥离完外延衬底后的成核层之上。本发明专利技术利用石墨烯优越的导电性能，使得部分热量可以经由石墨烯导热层传递到衬底上，增加了器件的导热通道，提高了散热效果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体
，特别是一种应用石墨烯作为导热层的倒装结构发光二极管。
技术介绍
发光二极管处在工作状态时，由于部分能量转化为热量而使器件的内部温度升高。器件的散热性能不好，不仅会影响到芯片的发光效率，还会影响器件性能的稳定性和使用寿命。倒装结构发光二极管是将LED芯片的电极通过倒装焊或键合的方式与衬底上的金属线层连接起来，从而实现电注入。因此，这种结构的发光二极管在工作时，主要散热通道是通过电极和金属线层的连接。上层芯片产生的热量，除了小部分通过对流和辐射传递外，绝大部分流经电极和金属线层，传递给衬底。这种散热通道比较单一，大部分热量都是自上而下的从芯片层到电极再到衬底进行热传递，因此散热效果不是很理想。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种应用石墨烯作为导热层的倒装结构发光~■极管，以提闻散热效果。( 二 )技术方案为达到上述目的，本专利技术提供了一种应用石墨烯作为导热层的倒装结构发光二极管，包括 衬底，该衬底上下表面均覆盖有绝缘层，绝缘层表面各有一层金属线层，上下两层金属线层之间由填充着导电解质的孔洞相连；LED芯片，该LED芯片由下至上依次包括外延衬底、成核层、电子注入层、发光层和空穴注入层，以及对空穴注入层、发光层和电子注入层进行部分刻蚀后在空穴注入层之上形成的P电极和在电子注入层之上形成的η电极；该LED芯片在剥离完外延衬底后倒装键合在所述衬底上，该LED芯片的P电极和η电极与所述衬底上表面的金属线层相连接；以及导热层，形成于该LED芯片在剥离完外延衬底后的成核层之上。上述方案中，所述衬底采用的材料为硅、陶瓷、线路板或者金属板中的一种，所述衬底上下表面覆盖的绝缘层采用的材料为二氧化硅，P电极或η电极与金属线层之间采用凸点焊球连接。所述衬底为平面衬底或者具有凹槽的衬底，其中具有凹槽的衬底，凹槽的深度小于或等于剥离掉外延衬底的LED芯片的厚度，且凹槽底面覆盖有绝缘层和金属线层。上述方案中，所述LED芯片中的外延衬底为蓝宝石、碳化硅、硅、氮化镓、砷化镓或者玻璃中的一种。上述方案中，所述LED芯片中的电子注入层为η型材料；所述LED芯片中的空穴注入层为P型材料。上述方案中，所述LED芯片中的发光层为单层或者多层量子阱结构，或者为量子点或者量子线结构。上述方案中，所述LED芯片中的P电极选自于包括金(Au)、钛(Ti)/铝(Al)/钛(Ti) / 金(Au)、钛(Ti) / 银(Ag) / 钛(Ti) / 金(Au)、铝(Al) / 银(Ag) / 金(Au)、铝(Al) / 钛(Ti)/金(Au)的金属合金材料群组中的一种材料，该P电极还充当金属反射镜的作用。上述方案中，所述LED芯片中的η电极选自于包括镍(Ni)/金(Au)、镍(Ni)/银(Ag) / 金(Au)、镍(Ni) / 银(Ag) / 镍(Ni) / 金(Au)、镍(Ni) / 银(Ag) / 钼(Pt) / 金(Au)、钛(Ti)/金(Au)、钛(Ti)/银(Ag)/金(Au)、钛(Ti)/铝(Al)/钛(Ti)/金(Au)、钛(Ti)/银(Ag) / 钛(Ti) / 金(Au)、铝(Al) / 钛(Ti) / 金(Au)、铬(Cr) / 钼(Pt) / 金(Au)、铬(Cr) / 银(Ag) /金(Au)的金属材料群组中的一种材料。上述方案中，所述导热层为单层或者多层石墨烯薄膜材料，或者为石墨烯薄片形成的织网。上述方案中，所述导热层的厚度大于或等于单层石墨烯的厚度。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本专利技术具有以下有益效果1、本专利技术提供的这种应用石墨烯作为导热层的倒装结构发光二极管，是在倒装结构发光二极管中加入一层石墨烯导热层，利用石墨烯优越的导电性能，使得部分热量可以经由石墨烯导热层传递到衬底上，增加了器件的导热通道，提高了散热效果。2、本专利技术针对这种用石墨烯作为导热层的发光二极管，由于不同的石墨烯导热层的机械性能有差别，设计出了两种实用的倒装芯片的封装结构，这两种结构均能够利用石墨烯优越的导电性能，使得部分热量可以经由石墨烯导热层传递到衬底上，增加了器件的导热通道，提高了散热效果。 附图说明图1是传统的倒装结构发光二极管的结构示意图；图2是依照本专利技术第一个实施例的在平面衬底上有石墨烯导热层的倒装结构发光二极管的示意图；图3是依照本专利技术第二个实施例的在具有凹槽的衬底上有石墨烯导热层的倒装结构发光二极管的示意图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。本专利技术提供的这种应用石墨烯作为导热层的倒装结构发光二极管，包括衬底，该衬底上下表面均覆盖有绝缘层，绝缘层表面各有一层金属线层，上下两层金属线层之间由填充着导电解质的孔洞相连；LED芯片，该LED芯片由下至上依次包括外延衬底、成核层、电子注入层、发光层和空穴注入层，以及对空穴注入层、发光层和电子注入层进行部分刻蚀后在空穴注入层之上形成的P电极和在电子注入层之上形成的η电极；该LED芯片在剥离完外延衬底后倒装键合在所述衬底上，该LED芯片的P电极和η电极与所述衬底上表面的金属线层相连接；以及导热层，形成于该LED芯片在剥离完外延衬底后的成核层之上。其中，所述衬底采用的材料为硅、陶瓷、线路板或者金属板中的一种，所述衬底上下表面覆盖的绝缘层采用的材料为二氧化硅，P电极或η电极与金属线层之间采用凸点焊球连接。所述衬底为平面衬底或者具有凹槽的衬底，其中具有凹槽的衬底，凹槽的深度小于或等于剥离掉外延衬底的LED芯片的厚度，且凹槽底面覆盖有绝缘层和金属线层。所述LED芯片中的外延衬底为蓝宝石、碳化硅、硅、氮化镓、砷化镓或者玻璃中的一种。所述LED芯片中的电子注入层为η型材料；所述LED芯片中的空穴注入层为P型材料。所述LED芯片中的发光层为单层或者多层量子阱结构，或者为量子点或者量子线结构。所述LED芯片中的P电极选自于包括金(Au)、钛(Ti)/铝(Al)/钛(Ti)/金(Au)、钛(Ti) / 银(Ag) / 钛(Ti) / 金(Au)、招(Al) / 银(Ag) / 金(Au)、招(Al) / 钛(Ti) / 金(Au)的金属合金材料群组中的一种材料，该P电极还充当金属反射镜的作用。所述LED芯片中的η电极选自于包括镍(Ni) /金(Au)、镍(Ni) /银(Ag) /金(Au)、镍(Ni) /银(Ag) /镍(Ni) /金(Au)、镍(Ni) / 银(Ag) / 钼(Pt) / 金(Au)、钛(Ti) / 金(Au)、钛(Ti) / 银(Ag) / 金(Au)、钛(Ti)/铝(Al)/钛(Ti)/金(Au)、钛(Ti)/银(Ag)/钛(Ti)/金(Au)、铝(Al)/钛(Ti)/金(Au)、铬(Cr)/钼(Pt)/金(Au)、铬(Cr)/银(Ag)/金(Au)的金属材料群组中的一种材料。所述导热层为单层或者多层石墨烯薄膜材料，或者为石墨烯薄片形成的织网。所述导热层的厚度大于或等于单层石墨烯的厚度。如图1所示，传统的倒装结构的LED外延片结构包括外延衬底la、成核层lb、电子注入层lc、发光层Id、空穴注入层le、p电极If和η电极lg。该LED外延片结构在形成本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种应用石墨烯作为导热层的倒装结构发光二极管，其特征在于，包括：衬底，该衬底上下表面均覆盖有绝缘层，绝缘层表面各有一层金属线层，上下两层金属线层之间由填充着导电解质的孔洞相连；LED芯片，该LED芯片由下至上依次包括外延衬底、成核层、电子注入层、发光层和空穴注入层，以及对空穴注入层、发光层和电子注入层进行部分刻蚀后在空穴注入层之上形成的p电极和在电子注入层之上形成的n电极；该LED芯片在剥离完外延衬底后倒装键合在所述衬底上，该LED芯片的p电极和n电极与所述衬底上表面的金属线层相连接；以及导热层，形成于该LED芯片在剥离完外延衬底后的成核层之上。
【技术特征摘要】
1.一种应用石墨烯作为导热层的倒装结构发光二极管，其特征在于，包括 衬底，该衬底上下表面均覆盖有绝缘层，绝缘层表面各有一层金属线层，上下两层金属线层之间由填充着导电解质的孔洞相连； LED芯片，该LED芯片由下至上依次包括外延衬底、成核层、电子注入层、发光层和空穴注入层，以及对空穴注入层、发光层和电子注入层进行部分刻蚀后在空穴注入层之上形成的P电极和在电子注入层之上形成的η电极；该LED芯片在剥离完外延衬底后倒装键合在所述衬底上，该LED芯片的P电极和η电极与所述衬底上表面的金属线层相连接；以及 导热层，形成于该LED芯片在剥离完外延衬底后的成核层之上。2.根据权利要求1所述的应用石墨烯作为导热层的倒装结构发光二极管，其特征在于，所述衬底采用的材料为硅、陶瓷、线路板或者金属板中的一种，所述衬底上下表面覆盖的绝缘层采用的材料为二氧化硅，P电极或η电极与金属线层之间采用凸点焊球连接。3.根据权利要求2所述的应用石墨烯作为导热层的倒装结构发光二极管，其特征在于，所述衬底为平面衬底或者具有凹槽的衬底，其中具有凹槽的衬底，凹槽的深度小于或等于剥离掉外延衬底的LED芯片的厚度，且凹槽底面覆盖有绝缘层和金属线层。4.根据权利要求1所述的应用石墨烯作为导热层的倒装结构发光二极管，其特征在于，所述LED芯片中的外延衬底为蓝宝石、碳化硅、硅、氮化镓、砷化镓或者玻璃中的一种。5.根据权利要求1所述的应用石墨烯作为导热层的倒装结构发光二极管，其特征在于，所述LED芯片中的电子注入层为η型材料；所述LED芯片中的空穴注入层为P型材料。6.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：李智，张逸韵，程滟，赵勇兵，刘志强，伊晓燕，王国宏，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：
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