CN102683550B - 半导体发光器件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发光器件(LED)及其制造方法，所述器件为三明治式夹层结构，所述夹层结构的中间部位为发光体；在所述发光体的两侧，分别依次包括位于所述发光体表面的透明导电导热层，和位于所述透明导电导热层表面的、具有透光窗口的金属层。本发明的半导体发光器件及其制造方法，能够使LED器件立式放置并双面发光，提高发光效率，而且不影响器件的散热性能。

Description

半导体发光器件及其制造方法

技术领域

本发明涉及半导体照明器件技术领域，具体涉及一种半导体发光器件及其制造方法。

背景技术

半导体发光器件，例如发光二极管，简称LED，是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs(砷化镓)、GaP(磷化镓)、GaAsP(磷砷化镓)等半导体制成的，其核心是PN结。由镓(Ga)与砷(AS)、磷(P)的化合物制成的二极管，其工作原理是PN结的电致发光原理。当二极管电极两端加上一定的正向电压后，二极管中将有大量电子注入，PN结导带上的高能量电子与价带上的空穴发生复合，并将多余的能量以光的形式发射出来，光的颜色和二极管所用的材料有关。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，例如电路及仪器中作为指示灯，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1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n型GaN层201，由n型掺杂的AlGaN层203、InGaN发光层205(包括单量子肼或多量子肼)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p电极213和n电极215。

上述结构的GaN基发光二极管，当然也包括其它类型的发光二极管，其芯片结构均采用平面结构，发光形式均为单向发光，光的取出受到材料和制造过程的限制。随着LED向半导体照明方向发展，LED的封装除了必须满足较大的耗散功率、良好的散热效果之外，还需要具有较高的发光效率。

发明内容

本发明提供了一种半导体发光器件及其制造方法，能够使LED器件立式放置并双面发光，提高发光效率，而且不影响器件的散热性能。

一方面，本发明的发光器件为三明治式夹层结构，所述夹层结构的中间部位为发光体；

在所述发光体的两侧分别、依次包括

位于所述发光体表面的透明导电导热层，和

位于所述透明导电导热层表面的、具有透光窗口的金属电极层。

所述透明导电导热层包括玻璃导电导热胶、石墨导电胶、碳纤维导电导热胶、或石墨烯。

所述金属电极之间具有绝缘电介质。

所述发光体为氮化镓基发光二极管。

所述透明导电导热层包括至少一层。

所述金属层为铜层。

另一方面，本发明的发光器件的制造方法，包括：

提供衬底、在所述衬底表面形成发光体；

在所述发光体表面帖附硅衬底；

剥离所述衬底；

对所述硅衬底进行图形化处理；

切割图形化的硅衬底及发光体形成单个发光体芯片；

在所述发光体芯片表面贴附其表面具有透明导电导热层和透光窗口的已图形化的金属片；

剥离所述硅衬底；

在所述发光体芯片的另一个裸露表面贴附其表面具有透明导电导热层和透光窗口的已图形化的金属片；

在所述金属片之间填充绝缘介质。

所述衬底为蓝宝石衬底，所述发光体为氮化镓基发光二极管。

所述贴附的方法包括键合或粘帖。

所述金属片为铜材料的片状电极。

所述剥离的方法包括激光剥离或湿法腐蚀。

附图说明

通过附图中所示的本发明的优选实施例的更具体说明，本发明的上述及其它目的、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，重点在于示出本发明的主旨。

图1为GaN基发光二极管的结构示意图；

图2至图9为说明本发明方法实施例的器件结构示意图；

图9为本发明半导体发光器件的结构示意图。

所述示图是说明性的，而非限制性的，在此不能过度限制本发明的保护范围。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明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发明。但是本发明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发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

图9为本发明半导体发光器件的结构示意图。如图9所示，本发明的发光器件为三明治式夹层结构，所述夹层结构的中间部位为发光体200；在所述发光体200的两侧，分别依次包括位于所述发光体200表面的透明导电导热层311和320，和位于所述透明导电导热层311和320表面的、具有透光窗口10的金属电极片层300和321。其中，透明导电导热层311和320的材料可以是导电导热玻璃胶、石墨导电胶、碳纤维导电导热胶、或石墨烯等。发光体200优选为氮化镓基发光二极管。透明导电导热层311和320可以是单层结构，也可以是多层叠合的结构。金属电极片300和321的材料优选为铜，在两个电极之间填充有绝缘介质20。

这种封装结构采用导电导热透明材料将发光体夹持在当中的方式，可以达到双面出光的全方位发光效果，降低了光在器件设计过程中的界面和多次反射的损耗。由于这种结构采用导电导热透明材料，形成有效发光的氮化镓表面区域出光增加；由于热传导及透过率的增加，可降低结温，有效增加出光效率。此外，该结构更易形成多芯片的串联和并联，可以采用直插式安装或表贴式安装，降低了封装的成本。

图2至图9为说明本发明方法实施例的器件结构示意图。如图所示，本发明的发光器件的制造方法，首先提供衬底100，例如蓝宝石衬底，在衬底100表面形成发光体200。发光体200优选为氮化镓基发光二极管，如图2所示。然后在发光体200表面键合或粘帖一硅衬底400，如图3所示；然后，利用激光剥离或湿法刻蚀工艺移除所述衬底100，如图4所示；接下来，对所述硅衬底400进行图形化处理；切割图形化的硅衬底400及发光体200形成单个发光体芯片，如图5所示。

然后，如图6所示，在所述发光体200芯片表面粘帖或者键合其表面具有透明导电导热层311和透光窗口10的已图形化的金属电极片300；也就是说，透明导电导热层311和金属电极片300可以先形成，然后图形化形成窗口图案。在其它的实施例中，也可以先沉积透明导电导热层311，再沉积金属层，利用黄光工艺对金属层进行图形化处理，形成具有窗口图案的金属电极片300。

然后利用激光剥离工艺或湿法腐蚀工艺移除硅衬底400，如图7所示；在接下来的工艺步骤中，在发光体200芯片的另一个裸露的表面粘帖或者键合另一个其表面具有透明导电导热层320和透光窗口10的已图形化的金属电极片321，也就是说，透明导电导热层320和金属电极片321可以先形成，然后图形化形成窗口图案，如图8所示；在其它的实施例中，也可以先沉积透明导电导热层320，再沉积金属层，利用黄光工艺对金属层进行图形化处理，形成具有窗口图案的金属电极片321。

金属电极片300和321的长度可以远大于发光体200的长度，以便形成直插式结构，可直接插在散热片板上，如图9所示，金属电极片300和321之间要填充绝缘介质20。在电极上可以横向或纵向焊接金属引线，形成直插式器件。也可以无需焊接金属引线，直接作为表面贴装式器件使用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (5)

1.一种发光器件的制造方法，包括：

提供衬底、在所述衬底表面形成发光体；

在所述发光体表面帖附硅衬底；

剥离所述衬底；

对所述硅衬底进行图形化处理；

切割图形化的硅衬底及发光体形成单个发光体芯片；

在所述发光体芯片表面贴附其表面具有透明导电导热层和透光窗口的已图形化的金属片；

剥离所述硅衬底；

在所述发光体芯片的另一个裸露表面贴附其表面具有透明导电导热层和透光窗口的已图形化的金属片；

在所述金属片之间填充绝缘介质。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述衬底为蓝宝石衬底，所述发光体为氮化镓基发光二极管。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述贴附的方法包括键合或粘 贴。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述金属片为铜材料的片状电极。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述剥离的方法包括激光剥离或湿法腐蚀。