CN105702821A - 半导体发光器件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种半导体发光器件及制造方法，发光器件包括绝缘基底、电流扩散层、发光结构层以及绝缘层。电流扩散层包括第一电极连接部、第二电极连接部、位于第一电极连接部与第二电极连接部之间的N个接触部、以及连接于第一电极连接部与接触部之间、N个接触部之间以及第二电极连接部与接触部之间的N+1个平展部，N为自然数。N+1个发光结构层对应设置在N+1个平展部上，每个发光结构层包括：依次层叠在对应的平展部上的第一半导体层、活性层以及第二半导体层，第二半导体层远离活性层的一面形成有与N个接触部配合的至少N个沟槽，至少N个沟槽的深度小于第二半导体层的厚度，至少N个接触部与至少N个所述沟槽相对应。

Description

半导体发光器件及其制造方法
技术领域
本发明涉及半导体领域，具体而言，涉及一种半导体发光器件及其制造方法。
背景技术
为使发光二极管(lightemittingdiode,简称LED)能在较高的电压下工作，目前使用的一种方式是将多颗LED进行串并联，一种则是使用高压LED(HVLED)，其在芯片级就实现了微晶粒的串并联。相比于将多颗LED进行串并联，在芯片级实现微晶粒串并联的高压LED具有封装成本低、线路损耗低以及避免波长、电压、亮度跨度带来的一致性问题等优势。
现有的高压LED通常采用异侧垂直结构，其两个电极在LED外延层的两侧，但是，异侧垂直结构的LED的封装的前置电压较高，容易导致LED的温度过高。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种半导体发光器件及其制造方法，以改善上述的问题。
本发明实施例提供的一种半导体发光器件，包括：绝缘基底；设置在所述绝缘基底上的电流扩散层所述电流扩散层，所述电流扩散层包括：第一电极连接部、第二电极连接部、位于所述第一电极连接部与所述第二电极连接部之间的N个接触部、以及连接于所述第一电极连接部与所述接触部之间、所述N个接触部之间以及所述第二电极连接部与所述接触部之间的N+1个平展部，N为自然数；对应设置在所述N+1个平展部上的N+1个发光结构层，每个所述发光结构层包括：依次层叠在对应的所述平展部上的第一半导体层、活性层以及第二半导体层，所述第二半导体层远离所述活性层的一面形成有与所述N个接触部配合的至少N个沟槽，所述至少N个沟槽的深度小于所述第二半导体层的厚度，所述至少N个接触部与至少N个所述沟槽相对应；以及绝缘层；其中，所述第一电极连接部和与其相邻的所述发光结构层的侧面之间设置有所述绝缘层，所述第一电极连接部通过与其相邻的平展部与设置在该平展部上的发光结构层的第一半导体层连接，所述第二电极连接部和与其相邻的所述发光结构层的活性层的侧面、第一半导体层的侧面以及与平展部的侧面之间设置有所述绝缘层，所述第二电极连接部的远离所述绝缘基板的端面的一部分和与其相邻的发光结构层的第二半导体层连接，每个所述接触部与位于所述接触部靠近所述第一电极连接部一侧的发光结构层的活性层的侧面、第一半导体层的侧面以及所述平展部的侧面之间设置有所述绝缘层，与位于所述接触部靠近所述第二电极连接部一侧的发光结构层的侧面之间设置有所述绝缘层，每个所述接触部远离所述绝缘基板的端面与位于该接触部靠近所述第一电极连接部一侧的发光结构层的第二半导体层连接，通过位于该接触部靠近所述第二电极连接部一侧的平展部与该平展部上的第一半导体层连接。
进一步的，所述绝缘基底包括第一衬底以及依次层叠在所述第一衬底上的第一键合金属层、第二键合金属层以及绝缘基底层，所述绝缘基底层设置在所述第二键合金属层与所述电流扩散层之间。
进一步的，还包括形成于所述第一电极连接部上的第一电极，以及形成于所述第二电极连接部上的第二电极。
进一步的，所述第一半导体层与所述电流扩散层之间形成有反射金属层。
进一步的，所述至少N个接触部远离所述绝缘基底的端面与所述第二半导体层电连接的部分形成有导电金属层。
进一步的，所述第二半导体层远离所述第一半导体层的表面具有图形或者为粗糙表面。
进一步的，所述第二半导体层远离所述第一半导体层的表面以及所述凹槽的底部形成有钝化层。
进一步的，所述电流扩散层还包括至少一个第一隧道电极以及第二隧道电极，所述第一隧道电极位于所述第一电极连接部与所述接触部之间或者相邻的两个接触部之间，所述第二隧道电极位于所述接触部与所述第二电极连接部之间，所述第一隧道电极与所述第二隧道电极的两侧均设置有所述绝缘层，所述第一隧道电极以及第二隧道电极靠近所述绝缘基底的端面与所述绝缘基底连接，所述第一隧道电极以及第二隧道电极远离所述绝缘基底的端面与对应的发光结构层的第二半导体层电连接。
本发明实施例提供的一种半导体发光器件的制造方法，包括：提供半导体发光基层，所述半导体发光基层包括第一基底、依次形成在第一基底上的所述第二半导体层、所述活性层以及所述第一半导体层；在所述第一半导体层远离所述第一基底的表面形成分别对应于所述第一电极连接部、第二电极连接部以及至少N个接触部的填充槽，所述填充槽由所述第一半导体层远离所述第一基底的表面向所述第二半导体层延伸，所述第二半导体层曝露于所述填充槽；在每个所述填充槽的侧壁以及与所述第一电极连接部对应的填充槽的底壁形成第一绝缘层；在所述第一半导体层远离所述第二半导体层的表面形成所述电流扩散层，所述电流扩散层包括所述第一电极连接部、第二电极连接部、N个接触部以及连接所述第一电极连接部、第二电极连接部以及接触部的平展部；对所述电流扩散层的平展部蚀刻并形成第二绝缘层，其中，与所述第一电极连接部连接的平展部与所述接触部之间形成所述第二绝缘层，与所述接触部连接的平展部与所述第二电极连接部之间形成所述第二绝缘层；在所述电流扩散层远离所述第二半导体层的表面形成所述绝缘基底；去除所述第一基底，在所述第二半导体层远离所述第一半导体层的表面形成所述至少N个沟槽，使得所述至少N个接触部对应的曝露于所述至少N个沟槽。
进一步的，在所述第一半导体层远离所述第二半导体层的表面形成所述电流扩散层之前还包括：对所述第一绝缘层进行处理，使所述第一半导体层远离第一基底的表面由所述第一绝缘层曝露出来；在所述第一半导体层由所述第一绝缘层曝露出来的部分形成所述反射金属层；将所述填充槽的底壁中除与所述第一电极连接部对应的填充槽的底壁之外的其他底壁上的第一绝缘层刻蚀掉，保留与所述第一电极连接部对应的填充槽的底壁上的第一绝缘层。
进一步的，在所述第一半导体层远离所述第二半导体层的表面形成所述电流扩散层之前，还包括：在第一绝缘层被蚀刻掉的部分形成所述导电金属层。
进一步的，在所述第二半导体层远离所述第一半导体层的表面形成所述至少N个沟槽之后，还包括：对所述第二半导体层远离所述绝缘基底的表面进行粗糙化或者图形化。
进一步的，所述方法还包括在所述第二半导体层远离所述第一半导体层的表面、所述沟槽的底部以及所述电流扩散层曝露在外面的部分均形成钝化层。
进一步的，在形成所述钝化层之后，还包括：将所述第一电极连接部上的第一绝缘层蚀刻掉部分后形成所述第一电极，所述第一电极与所述第一电极连接部电连接，将第二电极连接部上的金属导电层及钝化层蚀刻掉部分后形成所述第二电极。
本发明实施例提供的半导体发光器件及其制造方法，与将多个半导体发光器件进行串并联的高压LED相比，集成密度更高，尺寸更小，且打线少，可靠性高。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明较佳实施例提供的半导体发光器件的俯视图。
图2是本发明较佳实施例提供的半导体发光器件沿图1中A-A线的剖面示意图。
图3是图2所示的半导体发光器件增加钝化层和电极后的剖面示意图。
图4是本发明较佳实施例的半导体发光器件在一种具体实施方式中的俯视图。
图5是沿图4中B-B线的剖面示意图。
图6是本发明较佳实施例的中半导体发光器件在另一种具体实施方式中的俯视图。
图7是本发明较佳实施例的中半导体发光器件在又一种具体实施方式中的俯视图。
图8是本发明较佳实施例的中半导体发光器件在再一种具体实施方式中的俯视图。
图9是本发明另一较佳实施例提供的半导体发光器件的俯视图。
图10是沿图9中C-C线的剖面示意图。
图11是本发明另一较佳实施例提供的半导体发光器件在再一种具体实施方式中的俯视图。
图12是沿图11的D-D线的剖面示意图。
图13是本发明另一较佳实施例提供的半导体发光器件在一种具体实施方式中的俯视图。
图14是本发明另一较佳实施例提供的半导体发光器件在又一种具体实施方式中的俯视图。
图15是本发明另一较佳实施例提供的半导体发光器件在另一种具体实施方式中的俯视图。
图16是本发明另一较佳实施例提供的半导体发光器件在再一种具体实施方式中的俯视图。
图17是本发明较佳实施例提供的半导体发光器件制造方法的工艺流程图。
图18至图36是本发明一种较佳实施例的半导体发光器件制造方法各工艺流程步骤中分别制造所述半导体发光器件各组成部分的结构示意图。
图37至图38是本发明另一种较佳实施例的半导体发光器件制造方法各工艺流程步骤中分别制造所述半导体发光器件各组成部分的结构示意图。
其中，附图标记汇总如下：
半导体发光器件(100A，100B)，绝缘基底110，电流扩散层120，绝缘层130，发光结构层230，第一半导体层140，活性层150，第二半导体层160，第一电极170，第一引线171，第二电极180，第二引线181，第一衬底111，第一键合金属层112，第二键合金属层113，绝缘基底层114，沟槽161，第一电极连接部121、第二电极连接部122以及接触部123，平展部124，第一隧道电极125，第二隧道电极126，反射金属层190，导电金属层200，钝化层210，半导体发光基层220，第一基底221，第二衬底222，缓冲层223，填充槽141，填充槽141的侧壁142，填充槽141的底壁143，第一绝缘层131，第二绝缘层132。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
请参阅图1及图3，图1是本发明较佳实施例提供的半导体发光器件的俯视图，图2是本发明较佳实施例提供的半导体发光器件沿图1中A-A线的剖面示意图，图3是图2所示的半导体发光器件增加钝化层和电极后的剖面示意图。本发明较佳实施例提供的一种半导体发光器件100A包括绝缘基底110，设置在所述绝缘基底110上的电流扩散层120、绝缘层130、发光结构层230、以及第一电极170和第二电极180。为了更清楚的说明本发明实施例中半导体发光器件的结构，图1及图2中未示出第一电极170和第二电极180，图3示出了形成了第一电极170及第二电极180的器件结构。
具体的，所述绝缘基底110可以包括第一衬底111以及依次层叠在第一衬底111上的第一键合金属层112、第二键合金属层113以及绝缘基底层114。其中，第一衬底111优选的为硅衬底，当然，第一衬底111的材料在本发明实施例中并不作为限制，也可以是其他，如蓝宝石、碳化硅或者砷化镓中的一种或多种。第一键合金属层112和第二键合金属层113的材料可以为钛、金、镍、锡、铂等金属中的一种金属，又或是多种金属组合而成的合金或多金属层。所述第一键合金属层112和所述第二键合金属层113可以相互键合。所述绝缘基底层114的材料可以是二氧化硅或者氮化硅等，当然，绝缘基底层114的材料并不作为限制，也可以是其他。绝缘基底层114形成于所述电流扩散层120远离所述第一半导体层140的表面，使电流扩散层120与第二键合金属层113断路。
所述电流扩散层120直接设置于所述绝缘基底110上。所述电流扩散层120包括第一电极连接部121、第二电极连接部122以及至少N个接触部123(图1至图3中以一个接触部123为例)，以及连接所述第一电极连接部121与所述接触部123、所述第二电极连接部122与所述接触部123的N+1个平展部124。可以理解的是，第一电极连接部121、第二电极连接部122、接触部123以及平展部124都是电流扩散层120的一部分，只是为了方便描述，将电流扩散层120划分为不同的区域：第一电极连接部121、第二电极连接部122、接触部123以及平展部124(图2中用虚线进行了区隔)。
每个平展部124上均设置有一个发光结构层230，也就是说N+1个平展部124对应有N+1个发光结构层230。每个发光结构层230均包括依次层叠在平展部124上的第一半导体层140、活性层150以及第二半导体层160。所述第二半导体层160远离所述活性层150的一面形成有与所述N个接触部123配合的至少N个沟槽161，所述至少N个沟槽161的深度小于所述第二半导体层160的厚度，所述至少N个接触部123与至少N个所述沟槽161相对应。
第二半导体层160可以具有n型导电性，第一半导体层140可以具有p型导电性。可选地，第二半导体层160可以具有p型导电性，第一半导体层140可以具有n型导电性。
活性层150位于第二半导体层160和第一半导体层140之间。活性层150可以具有例如多量子阱结构。多量子阱结构包括多个量子阱层和形成在量子阱层之间的多个量子垒层。量子阱层和量子垒层较佳的可由AlxInyGa1-x-yN(0x1,0y1,0<x+y1)组成，但需满足量子垒层的能带比量子阱层宽。举例来说，如果为氮化镓基发光二极管，则第二半导体层160可以由掺杂有n型杂质的GaN形成，第一半导体层140可以由掺杂有p型杂质的GaN形成，并且活性层150可以通过交替地堆叠由AlxInyGa1-x-yN(0x1,0y1,0<x+y1)形成的量子阱层和由具有更宽能带的AlInGaN形成的量子垒层来形成。
通过第二半导体层160和第一半导体层140注入的电子和空穴在活性层150中彼此结合而发射光。发射的光穿过第二半导体层160出射。
所述第二半导体层160远离所述活性层150的表面形成有至少N(N为自然数)个沟槽161(图1至图3中以一个沟槽161为例)，所述沟槽161的深度小于所述第二半导体160的厚度。
其中，具体的，所述第一电极连接部121与所述第二连接部122位于所述接触部123的两侧。所述平展部124位于所述第一电极连接部121与所述接触部123之间，以及所述接触部123与第二电极连接部122之间。如果接触部123的个数是两个以上，则平展部124还位于多个接触部123之间。所述电流扩散层120的材料例如可以是氧化铟锡(IndiumTinOxides，简称ITO)，也可以是铝、铜、金、钨等金属中的一种或多种金属的组合层亦或是多种金属的合金。当然，所述电流扩散层120的材料并不作为限制，也可以是其他。
所述第一电极连接部121由电流扩散层120靠近所述绝缘基底110的一侧向远离所述绝缘基底110的一侧凸起。所述第一电极连接部121与所述第一半导体层140的侧面、活性层150的侧面和第二半导体层160的侧面之间设置有所述绝缘层130。所述第一电极连接部121通过与其相邻的平展部124与设置在该平展部124上的发光结构层230的第一半导体层140连接。
所述第二电极连接部122由电流扩散层120靠近所述绝缘基底110的一侧向远离所述绝缘基底110的一侧凸起。所述第二电极连接部122与所述活性层150的侧面、第一半导体层140的侧面以及与所述第二电极连接部122连接的平展部124的侧面之间设置有所述绝缘层130。所述第二电极连接部122的远离所述绝缘基板110的端面的一部分和与其相邻的发光结构层230的第二半导体层160连接。
所述接触部123由电流扩散层120靠近所述绝缘基底110的一侧向远离所述绝缘基底110的一侧凸起。所述接触部123与位于接触部123一侧(图2中靠近所述第一电极170一侧)的活性层150的侧面、第一半导体层140的侧面以及与所述平展部124的侧面之间设置有所述绝缘层130。所述接触部123与位于所述接触部123另一侧(图2中靠近所述第二电极180一侧)的第一半导体层140的侧面和活性层150的侧面之间设置有所述绝缘层130。每个所述接触部123远离所述绝缘基板110的端面与位于该接触部123靠近所述第一电极连接部121一侧的发光结构层230的第二半导体层160连接，通过位于该接触部123靠近所述第二电极连接部122一侧的平展部124与该平展部124上的第一半导体层140连接。
也就是说，所述绝缘层130可以设置于所述第一电极连接部121与所述第二半导体层160的侧面、活性层150的侧面以及第一半导体层140的侧面之间。所述绝缘层130可以设置于第二电极连接部122与活性层150的侧面、第一半导体层140的侧面以及与第二电极连接部122连接的平展部124的侧面之间。所述绝缘层130可以设置于所述接触部123与位于接触部123一侧的活性层150的侧面、第一半导体层140的侧面以及平展部124的侧面之间。可以理解的，本发明实施例中的第一半导体层140、活性层150、第二半导体层160以及平展部124的侧面，指的是连接于第一半导体层140、活性层150、第二半导体层160以及平展部124各自顶面(远离绝缘基底110的一面)与底面(靠近绝缘基底110的一面)之间的面。
在本实施例中，所述绝缘层130的材料可以是二氧化硅或者氮化硅等绝缘材料，当然，所述绝缘层130的材料并不作为限制，也可以是其他。
另外，所述第一半导体层140与所述电流扩散层120之间可以进一步形成有反射金属层190。该反射金属层190可以使活性层150发出的部分光经反射后从第二半导体层160方向出射。在本实施例中，反射金属层190的材料并不作为限制，可以是银(Ag)、铝(Al)、镍(Ni)等对光有反射作用的金属中的一种，或多种金属组成的金属合金或者金属组合层，亦或是合金超晶格结构。
另外，可选的，所述接触部123远离所述绝缘基底110的端面与所述第二半导体层160之间可以形成有导电金属层200。导电金属层200位于相应的接触部123与第二半导体层160之间，可以增加第二半导体层160与电流扩散层120之间的导电性。进一步的，还可以在第二电极连接部远离绝缘基板110的端面形成导电金属层200。
可选的，可以对第二半导体层160远离所述绝缘基底110的表面进行粗糙化或者图形化，在第二半导体层160远离第一半导体层140的表面粗糙化或者具有图形，可以进一步提升半导体发光器件100的光提取率。
进一步的，请参照图3，图3是图2所示的半导体发光器件的表面形成钝化层及电极后的剖面示意图，可以在所述第二半导体层160远离所述第一半导体层140的表面、沟槽161的底部以及电流扩散层120曝露在外面的部分均形成钝化层210。所述钝化层210可以防止第二半导体层160以及电流扩散层120的氧化。在本实施例中，钝化层210可以是直接镀在相应的表面，钝化层210的材料并不作为限制，可以是氧化硅、氮化硅等材料。由于钝化层的折射率介于第二半导体层160与空气之间，还可以有利于提高光提取率。
请参照图3，所述第一电极170形成于所述第一电极连接部121上，所述第二电极180形成于所述第二电极连接部122上。进一步的，第一电极170上可以焊接第一引线171，第二电极180上还可以焊接第二引线181。进一步的，在一种具体实施方式中，可以将第二半导体层160与第一电极连接部121对应的部分蚀刻掉，并在蚀刻掉的部分形成第一电极170。进一步的，在一种具体实施方式中，可以将在第二半导体层160与第二电极连接部122对应的部分蚀刻掉，并在蚀刻掉的部分形成第二电极180。
作为一种具体实施方式，第一电极170可以依次通过第一电极连接部121、靠近第一电极连接部121的平展部124、靠近第一电极连接部121的发光结构层230的第一半导体层140、活性层150以及第二半导体层160、接触部123、靠近第二电极连接部122的平展部124、靠近第二电极连接部122的发光结构层230的第一半导体层140、活性层150以及第二半导体层160、第二电极连接部122，与第二电极180电连接。
在本实施例中，第一电极170与第二电极180都位于活性层150的同一侧，避免传统垂直电极异侧结构封装工艺引入前置电压变大的问题。
当然，可以理解的，在本实施例中，N个沟槽161以及N个接触部123的数量并不作为限制，可以根据实际需求进行设定。例如，如图4及图5所示，图4是本发明较佳实施例的另一种具体实施方式中半导体发光器件的俯视图，图5是沿图4中B-B线的剖面示意图。在该具体实施方式中，沟槽161可以为两个，接触部123对应的也为两个，两个沟槽161和两个接触部123将第一半导体层140、活性层150以及第二半导体层160分割为3个发光结构层230。图5中的虚线框住的部分表示一个发光结构层230。
可以理解的，沟槽161以及接触部123的数量还可以更多，排列方式也可以不局限于直线型，例如在图6中，沟槽161和接触部123的个数为8个，排列方式为蛇形。也就是说，发光结构层230的数量灵活，设计灵活，发光结构层230的排数、列数可以不限。
可以理解的，第一电极170和第二电极180的位置也可以灵活设置，例如可以如图1所示对称的设置在沟槽161的两侧，分别位于两个侧边的中央，也可以如图7所示，分别设置的沟槽161两侧的对角。
可以理解的是，在有3个以上发光结构层230的结构中，第一电极170和第二电极180的位置也是可以灵活设置的，例如可以如图4所示对称的设置在两个沟槽161的两侧，分别位于两个侧边的中央，也可以设置在对角，还可以如图8所示，设置在垂直于沟槽161的一个侧边的两个顶角处。
请参照图9及图10，图9是本发明另一较佳实施例提供的半导体发光器件的俯视图，图10是沿图9中C-C线的剖面示意图。可以理解的是，于本发明的其他实施方式中，半导体发光器件100B的所述电流扩散层120还可以包括一个或多个与接触部123电连接的第一隧道电极125以及一个或多个与第二电极180电连接的第二隧道电极126，所述第一隧道电极125设置在第一电极连接部121与接触部123之间，所述第二隧道电极126设置在第二电极连接部122与接触部123之间，可以帮助扩散电流。第一隧道电极125和第二隧道电极126可采用手指形状的电极，也可采用其他形状的电极，设计灵活，其数目也不作限制，例如电极的个数可以是一个或者多个，都不受限制。
以图9及图10为例，所述第一隧道电极125可以设置于所述第一电极连接部121与接触部123的中间。第一隧道电极125由电流扩散层120靠近所述绝缘基底110的一侧向远离所述绝缘基底110的一侧凸起，但是未穿过所述第二半导体层160。第一隧道电极125的两侧均设置有绝缘层130，所述第一隧道电极125与所述接触部123电连接。第一隧道电极125靠近所述绝缘基底110的端面与所述绝缘基底110连接，所述第一隧道电极125远离所述绝缘基底110的端面与对应的发光结构层230的第二半导体层160电连接。
所述第二隧道电极126可以设置于所述第二电极连接部122与接触部123的中间。第二隧道电极126由电流扩散层120靠近所述绝缘基底110的一侧向远离所述绝缘基底110的一侧凸起，但是未穿过第二半导体层160，第二隧道电极126的两侧均设置有绝缘层130。第二隧道电极126的两侧均设置有绝缘层130，所述第二隧道电极126与所述第二电极180电连接。第二隧道电极126靠近所述绝缘基底110的端面与所述绝缘基底110连接，所述第二隧道电极126远离所述绝缘基底110的端面与对应的发光结构层230的第二半导体层160电连接。
可以理解的是，在如图4及图5所示的实施方式中，每个发光结构层230也可以增加隧道电极，如图11及图12所示，图11是本发明另一较佳实施例提供的半导体发光器件在再一种具体实施方式中的俯视图，图12是沿图11的D-D线的剖面示意图。隧道电极的具体个数及排列方式不限。采用隧道电极，可以帮助扩散电流。当半导体发光元件的尺寸增大时，采用隧道电极扩散效果更好。
可以理解的是，图9及图10只是关于第一隧道电极125与第二隧道电极126的一种实施方式，在其他实施方式中，第一隧道电极125与第二隧道电极126中的手指部还可以为多个，可以与沟槽161平行，也可以与沟槽161垂直。例如，可以如图13及图14所示。
同样的，图13及图14只是关于第一隧道电极125与第二隧道电极126的一种实施方式，在其他实施方式中，第一隧道电极125与第二隧道电极126中的手指部还可以为多个，可以与沟槽161平行，也可以与沟槽161垂直，同时，第一电极170和第二电极180也可以设置在不同的位置。例如，可以如图15及图16所示。
图17示出了本发明较佳实施例中所述半导体发光器件100的制造方法的工艺流程图。下面结合图18至图36对该流程图进行详细的说明。所应说明的是，本发明所述的方法并不以图17以及以下所述的具体顺序为限制。应当理解，在其它实施例中，本发明所述的方法其中部分步骤的顺序可以根据实际需要相互交换，或者其中的部分步骤也可以省略或删除。
步骤S301，请同时参照图18，提供半导体发光基层220，所述半导体发光基层220包括第一基底221、依次形成在第一基底221上的所述第二半导体层160、所述活性层150以及所述第一半导体层140。
可以在第一基底221的表面依次生长第二半导体层160、活性层150和第一半导体层140。优选的，第一基底221可以包括第二衬底222以及生长在第二衬底222上的缓冲层223，第二半导体层160、活性层150以及第一半导体层140可以生长在缓冲层223上。
步骤S302，在所述第一半导体层140远离所述第一基底221的表面形成分别对应于图2所述第一电极连接部121、第二电极连接部122以及接触部123的填充槽141，所述填充槽141由所述第一半导体层140远离所述第一基底221的表面向所述第二半导体层160延伸，所述第二半导体层160曝露于所述填充槽141。
具体的，请参照图19，在此步骤中，在所述第一半导体层140远离所述第一基底221的表面刻蚀间隔排列的三个填充槽141，三个填充槽141分别对应图2所示的半导体发光器件中的第一电极连接部121、第二电极连接部122以及接触部123。经过刻蚀后，第二半导体层160由填充槽141处曝露出来。于第二半导体层160的刻蚀深度小于第二半导体层160的厚度。
步骤S303，在每个所述填充槽141的侧壁142以及与所述第一电极连接部121对应的填充槽141的底壁143形成第一绝缘层131。
具体的，请参照图20，可以通过化学气相沉积法(CVD)等方式在第一半导体层140远离第一基底221的表面、每个所述填充槽141的侧壁142以及填充槽141的底壁143形成第一绝缘层131。第一绝缘层131的材料可以是二氧化硅或者氮化硅等绝缘材料，当然，所述第一绝缘层131的材料并不作为限制，也可以是其他。
进一步的，请参照图21，可以通过光刻(photo)、沉积(Depositing)、蚀刻(etching)、等工艺使第一半导体层140远离第一基底221的表面由所述第一绝缘层131曝露出来。
进一步的，请参照图22，可以在第一半导体层140由第一绝缘层131曝露出来的部分形成反射金属层190。该反射金属层190可以使活性层150发出的部分光经反射后从第二半导体层160方向出射。在本实施例中，反射金属层190的材料并不作为限制，可以是银(Ag)、铝(Al)、镍(Ni)等对光有反射作用的金属中一种，或多种金属组成的金属合金或者金属组合层，亦或是合金超晶格结构。
进一步的，请参照图23，将填充槽141的底壁143中，除与所述第一电极连接部121对应的填充槽141的底壁143之外的其他底壁143上的第一绝缘层131刻蚀掉，保留与所述第一电极连接部121对应的填充槽141的底壁143上的第一绝缘层131，为后续制作第一电极170做准备。
可选的，请参照图24，还可以在第一绝缘层131被蚀刻掉的部分形成导电金属层200，以增加导电性。
步骤S304，在所述第一半导体层140远离所述第二半导体层160的表面形成所述电流扩散层120，所述电流扩散层120包括所述第一电极连接部121、第二电极连接部122以及接触部123的平展部124。
请参照图25，于此步骤中，在第一半导体层140远离第二半导体层160的表面镀上一层电流扩散层120，电流扩散层120填充在与第一电极连接部121对应的填充槽141的部分形成第一电极连接部121，电流扩散层120填充在与第二电极连接部122对应的填充槽141的部分形成第二电极连接部122，电流扩散层120填充在与接触部123对应的填充槽141的部分形成接触部123。连接第一电极连接部121与接触部123、接触部123与第二电极连接部122的是平展部124。电流扩散层120最大厚度大于反射金属层190至填充槽141底部的距离，因此，电流扩散层120远离所述第二半导体层160的表面是平整表面。
步骤S305，对所述电流扩散层120的平展部124蚀刻并形成第二绝缘层132，与所述第一电极连接部121连接的平展部124与所述接触部123之间形成所述第二绝缘层132，与所述接触部123连接的平展部124与所述第二电极连接部122之间形成所述第二绝缘层132。
请参照图26，在此步骤中，可以选择性的电流扩散层120的平展部124刻蚀出图形，然后在所刻蚀的图形中镀上第二绝缘层132。第二绝缘层132起到电阻断的作用，可以对不需要电连通的位置进行电阻断。
步骤S306，在所述电流扩散层120远离所述第二半导体层160的表面形成所述绝缘基底110。
在一种具体实施方式中，请参照图27，可以在电流扩散层120远离第二半导体层160的表面形成绝缘基底层114，然后，在绝缘基底层114上镀第二键合金属层113，如图28所示。
如图29所示，准备镀有第一键合金属层112的第一衬底111，然后将第一键合金属层112键合在第二键合金属层113上，如图30所示。
步骤S307，去除所述第一基底221，在所述第二半导体层160远离所述第一半导体层140的表面形成所述沟槽161，使得所述接触部123曝露于所述沟槽161，所述沟槽161的深度小于所述第二半导体层160的厚度。
请参照图31，图31所示为键合后的整体结构进行翻转后的示意图。接着如图32所示，去掉第一基底221。请参照图33，在第二半导体层160远离第一半导体层140的表面形成沟槽161，使接触部123曝露于沟槽161。优选的，可以将第二半导体层160与第一电极连接部121和第二电极连接部122对应的部分蚀刻掉，以将第一电极连接部121与第二电极连接部122曝露出来，具体的，将第一电极连接部121上的第一绝缘层131以及第二电极连接部122上的金属导电层200曝露出来。
步骤S308，形成所述第一电极170与所述第二电极180，所述第一电极170与所述第一电极连接部121电连接，所述第二电极180与所述第二电极连接部122电连接。
优选的，可以先在对第二半导体层160的表面进行粗糙化或者图形化，形成如图34所示的半导体发光器件100A(图34中以图形化为例进行说明)，在第二半导体层160远离第一半导体层140的表面粗糙化或者具有图形，可以进一步提升半导体发光器件100的光提取率。
进一步的，请参照图35，还可以在所述第二半导体层160远离所述第一半导体层140的表面、沟槽161的底部以及电流扩散层120曝露在外面的部分均可以形成钝化层210。所述钝化层210可以防止第二半导体层160以及电流扩散层120的氧化，并且提高光提取率。
进一步的，请参照图36，可以将第一电极连接部121上的第一绝缘层131蚀刻掉部分后形成与第一电极连接部121电连接的第一电极170。将第二电极连接部122上的金属导电层200及钝化层210蚀刻掉部分后形成与第二电极连接部122电连接的第二电极180，具体的连接方法不限。在一种具体实施方式中，可以在第二半导体层160与第一电极连接部121对应的被蚀刻掉的部分形成第一电极170，在第二半导体层160与第二电极连接部122对应的被蚀刻掉的部分形成第二电极180。
可以理解的是，于本发明的其他实施方式中，在形成填充槽141时，形成分别对应于图12所示的第一隧道电极125以及第二隧道电极126的填充槽141，经过刻蚀后，第二半导体层160由填充槽处曝露出来。与所述第一隧道电极125对应的填充槽141的一端和与所述接触部123对应的填充槽141电连接，与所述第二隧道电极126对应的填充槽141的一端和与所述接触部123对应的填充槽141电连接。在每个填充槽141的侧壁142以及与第一电极连接部121对应的填充槽141的底壁143形成第一绝缘层131。
请参照图37，在形成电流扩散层120时，电流扩散层120填充在与第一隧道电极125及第二隧道电极126对应的填充槽141中，所述第一隧道电极125的一端与所述接触部123电连接，所述第二隧道电极126的一端与所述第二电极180电连接。
请参照图38，在形成第二绝缘层132时，使得第一隧道电极125和第二隧道电极126的两侧均设置有绝缘层130。第一隧道电极125和第二隧道电极126可以帮助扩散电流，其结构可采用手指形状的电极，设计灵活，其中手指部的个数可以是一个或者多个，都不受限制。
综上所述，本发明实施例提供的半导体发光器件及其制造方法，与将多个半导体发光器件进行串并联的高压LED相比，集成密度更高，尺寸更小，且打线少，可靠性高，并且，第一电极170与第二电极180设置于同一侧，避免传统垂直电极异侧结构封装工艺引入前置电压变大的问题。
还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种半导体发光器件，其特征在于，所述半导体发光器件包括：
绝缘基底；设置在所述绝缘基底上的电流扩散层所述电流扩散层，所述电流扩散层包括：第一电极连接部、第二电极连接部、位于所述第一电极连接部与所述第二电极连接部之间的N个接触部、以及连接于所述第一电极连接部与所述接触部之间、所述N个接触部之间以及所述第二电极连接部与所述接触部之间的N+1个平展部，N为自然数；对应设置在所述N+1个平展部上的N+1个发光结构层，每个所述发光结构层包括：依次层叠在对应的所述平展部上的第一半导体层、活性层以及第二半导体层，所述第二半导体层远离所述活性层的一面形成有与所述N个接触部配合的至少N个沟槽，所述至少N个沟槽的深度小于所述第二半导体层的厚度，所述至少N个接触部与至少N个所述沟槽相对应；以及绝缘层；
其中，所述第一电极连接部和与其相邻的所述发光结构层的侧面之间设置有所述绝缘层，所述第一电极连接部通过与其相邻的平展部与设置在该平展部上的发光结构层的第一半导体层连接，所述第二电极连接部和与其相邻的所述发光结构层的活性层的侧面、第一半导体层的侧面以及与平展部的侧面之间设置有所述绝缘层，所述第二电极连接部的远离所述绝缘基板的端面的一部分和与其相邻的发光结构层的第二半导体层连接，每个所述接触部与位于所述接触部靠近所述第一电极连接部一侧的发光结构层的活性层的侧面、第一半导体层的侧面以及所述平展部的侧面之间设置有所述绝缘层，与位于所述接触部靠近所述第二电极连接部一侧的发光结构层的侧面之间设置有所述绝缘层，每个所述接触部远离所述绝缘基板的端面与位于该接触部靠近所述第一电极连接部一侧的发光结构层的第二半导体层连接，通过位于该接触部靠近所述第二电极连接部一侧的平展部与该平展部上的第一半导体层连接。
2.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于，所述绝缘基底包括第一衬底以及依次层叠在所述第一衬底上的第一键合金属层、第二键合金属层以及绝缘基底层，所述绝缘基底层设置在所述第二键合金属层与所述电流扩散层之间。
3.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于，还包括形成于所述第一电极连接部上的第一电极，以及形成于所述第二电极连接部上的第二电极。
4.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于，所述第一半导体层与所述电流扩散层之间形成有反射金属层。
5.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于，所述至少N个接触部远离所述绝缘基底的端面与所述第二半导体层电连接的部分形成有导电金属层。
6.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于，所述第二半导体层远离所述第一半导体层的表面具有图形或者为粗糙表面。
7.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于，所述第二半导体层远离所述第一半导体层的表面以及所述凹槽的底部形成有钝化层。
8.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于，所述电流扩散层还包括至少一个第一隧道电极以及第二隧道电极，所述第一隧道电极位于所述第一电极连接部与所述接触部之间或者相邻的两个接触部之间，所述第二隧道电极位于所述接触部与所述第二电极连接部之间，所述第一隧道电极与所述第二隧道电极的两侧均设置有所述绝缘层，所述第一隧道电极以及第二隧道电极靠近所述绝缘基底的端面与所述绝缘基底连接，所述第一隧道电极以及第二隧道电极远离所述绝缘基底的端面与对应的发光结构层的第二半导体层电连接。
9.一种制造如权利要求1至8任一项所述半导体发光器件的制造方法，其特征在于，所述方法包括：
提供半导体发光基层，所述半导体发光基层包括第一基底、依次形成在第一基底上的所述第二半导体层、所述活性层以及所述第一半导体层；
在所述第一半导体层远离所述第一基底的表面形成分别对应于所述第一电极连接部、第二电极连接部以及至少N个接触部的填充槽，所述填充槽由所述第一半导体层远离所述第一基底的表面向所述第二半导体层延伸，所述第二半导体层曝露于所述填充槽；
在每个所述填充槽的侧壁以及与所述第一电极连接部对应的填充槽的底壁形成第一绝缘层；
在所述第一半导体层远离所述第二半导体层的表面形成所述电流扩散层，所述电流扩散层包括所述第一电极连接部、第二电极连接部、N个接触部以及连接所述第一电极连接部、第二电极连接部以及接触部的平展部；
对所述电流扩散层的平展部蚀刻并形成第二绝缘层，其中，与所述第一电极连接部连接的平展部与所述接触部之间形成所述第二绝缘层，与所述接触部连接的平展部与所述第二电极连接部之间形成所述第二绝缘层；
在所述电流扩散层远离所述第二半导体层的表面形成所述绝缘基底；
去除所述第一基底，在所述第二半导体层远离所述第一半导体层的表面形成所述至少N个沟槽，使得所述至少N个接触部对应的曝露于所述至少N个沟槽。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述第一半导体层远离所述第二半导体层的表面形成所述电流扩散层之前还包括：
对所述第一绝缘层进行处理，使所述第一半导体层远离第一基底的表面由所述第一绝缘层曝露出来；
在所述第一半导体层由所述第一绝缘层曝露出来的部分形成所述反射金属层；
将所述填充槽的底壁中除与所述第一电极连接部对应的填充槽的底壁之外的其他底壁上的第一绝缘层刻蚀掉，保留与所述第一电极连接部对应的填充槽的底壁上的第一绝缘层。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述第一半导体层远离所述第二半导体层的表面形成所述电流扩散层之前，还包括：
在第一绝缘层被蚀刻掉的部分形成所述导电金属层。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述第二半导体层远离所述第一半导体层的表面形成所述至少N个沟槽之后，还包括：
对所述第二半导体层远离所述绝缘基底的表面进行粗糙化或者图形化。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括
在所述第二半导体层远离所述第一半导体层的表面、所述沟槽的底部以及所述电流扩散层曝露在外面的部分均形成钝化层。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，在形成所述钝化层之后，还包括：
将所述第一电极连接部上的第一绝缘层蚀刻掉部分后形成所述第一电极，所述第一电极与所述第一电极连接部电连接，将第二电极连接部上的金属导电层及钝化层蚀刻掉部分后形成所述第二电极。
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Denomination of invention: Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof

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Pledgee: Shanghai Pudong Development Bank Co.,Ltd. Suzhou Branch

Pledgor: ENKRIS SEMICONDUCTOR, Inc.

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