CN114005926A - 导热层、发光二极管、半导体器件及其制备方法 - Google Patents
导热层、发光二极管、半导体器件及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114005926A CN114005926A CN202111269510.5A CN202111269510A CN114005926A CN 114005926 A CN114005926 A CN 114005926A CN 202111269510 A CN202111269510 A CN 202111269510A CN 114005926 A CN114005926 A CN 114005926A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- metal
- emitting diode
- thickness
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 72
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 156
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 156
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 41
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 68
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 68
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 58
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 18
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 16
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 abstract description 12
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 339
- 239000000463 material Substances 0.000 description 13
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 10
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 9
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 8
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 6
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical group O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- JYEUMXHLPRZUAT-UHFFFAOYSA-N 1,2,3-triazine Chemical compound C1=CN=NN=C1 JYEUMXHLPRZUAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XQUPVDVFXZDTLT-UHFFFAOYSA-N 1-[4-[[4-(2,5-dioxopyrrol-1-yl)phenyl]methyl]phenyl]pyrrole-2,5-dione Chemical compound O=C1C=CC(=O)N1C(C=C1)=CC=C1CC1=CC=C(N2C(C=CC2=O)=O)C=C1 XQUPVDVFXZDTLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 229910004205 SiNX Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009973 Ti2O3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009815 Ti3O5 Inorganic materials 0.000 description 1
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Inorganic materials O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000005401 electroluminescence Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- -1 light emitting diode Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920003192 poly(bis maleimide) Polymers 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- PBCFLUZVCVVTBY-UHFFFAOYSA-N tantalum pentoxide Inorganic materials O=[Ta](=O)O[Ta](=O)=O PBCFLUZVCVVTBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GQUJEMVIKWQAEH-UHFFFAOYSA-N titanium(III) oxide Chemical compound O=[Ti]O[Ti]=O GQUJEMVIKWQAEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/64—Heat extraction or cooling elements
- H01L33/641—Heat extraction or cooling elements characterized by the materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/44—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
- H01L33/46—Reflective coating, e.g. dielectric Bragg reflector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/64—Heat extraction or cooling elements
- H01L33/644—Heat extraction or cooling elements in intimate contact or integrated with parts of the device other than the semiconductor body
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
Abstract
本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种导热层、发光二极管、半导体器件及其制备方法。本发明的发光二极管的导热层，包括依次设置的金属粘结层、金属反射层、金属阻挡层和导热金属层。本发明通过设置上述的导热层，以起到改善芯片导热系数的作用，进而改善散热效果。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种导热层、发光二极管、半导体器件及其制备方法。
背景技术
发光二极管(英文为Light Emitting Diode，简称LED)是利用半导体的P-N结电致发光原理制成的一种半导体发光器件。LED具有无污染、亮度高、功耗小、寿命长、工作电压低、易小型化等优点。自20世纪90年代氮化镓(GaN)基LED开发成功以来，随着研究的不断进展，其发光亮度也不断提高，应用领域也越来越广。随着功率型GaN基LED的效率不断提升，用GaN基LED半导体灯替代现有的照明光源将成为势不可挡的趋势。然而半导体照明要进入千家万户，还有许多问题需要解决，其中最核心的就是发光效率和散热不均匀导致的使用寿命问题。
在现有技术中，提高二极管散热的方法包括：在LED固晶区部分用高导热材料替换原来的BT板(Bismaleimide Triazine，BT树脂基板材料)，高导热材料为铜、陶瓷或者其它导热材料。LED芯片固晶在高导热材料上，LED芯片外覆盖高温胶，使LED芯片直接与高导热材料接触，这样做LED产生的热量能迅速向下传导至驱动板上，来改善散热性能。现有技术中存在芯片本身导热性能较差(45W/mk)，封装散热效果不好的技术问题。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种发光二极管的导热层，以解决现有技术中存在芯片本身导热性能较差，封装散热效果不好的技术问题；本发明的导热层可改善芯片导热系数，进而起到改善芯片的导热性能的作用。
本发明的另一个目的在于提供一种发光二极管，具有很好的散热效果。
本发明的另一个目的在于提供一种半导体器件，具有优异的散热效果。
本发明的另一个目的在于提供一种半导体器件的制备方法，简单易行。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种发光二极管的导热层，所述导热层包括依次设置的金属粘结层、金属反射层、金属阻挡层和导热金，层。
在一实施方式中，所述金属粘结层包括Ti层、Cr层和Rh层中的至少一种；
和/或，所述金属粘结层的厚度为10A～50A。
在一实施方式中，所述金属反射层包括Al层和/或Ag层；
和/或，所述金属反射层的厚度为16KA～20KA。
在一实施方式中，所述导热金属层包括Au层和/或Cu层；
和/或，所述导热金属层的厚度为9KA～20KA。
在一实施方式中，所述金属阻挡层包括Pt层、Ti层和Ni层中的至少一种；
在一实施方式中，所述金属阻挡层的厚度为4.7KA～10.3KA；
在一实施方式中，所述金属阻挡层依次包括第一Ti层、第一Pt层、第二Ti层和第一Ni层，所述第一Ti层与所述金属反射层相连接；
在一实施方式中，所述第一Ti层的厚度为1.5KA～2.5KA，所述第一Pt层的厚度为1.5KA～2.5KA，所述第二Ti层的厚度为0.2KA～0.8KA，所述第一Ni层的厚度为2KA～5KA。
一种发光二极管，至少包括：
一LED发光单元，所述LED发光单元至少包括衬底，具有一上表面和一下表面；一外延结构层，至少包括N型半导体层、多量子阱有源层、P型半导体层；一P电极，设置于所述外延结构层上，并与所述P型半导体层电性连接；一N电极，设置于所述外延结构层上，并与所述N型半导体层电性连接；
以及，一导热层，设置于所述衬底下表面，在远离所述外延结构层的方向上依次包括如上所述的金属粘结层、金属反射层、金属阻挡层和导热金属层。
优选地，所述衬底下表面与所述导热层之间还包括一DBR反射层。
一种半导体器件，包括如上所述的发光二极管，以及用于承载所述发光二极管的承载基板。
一种半导体器件的制备方法，包括：
(1)LED发光单元形成步骤：包括外延结构生长步骤、电极制作和导热层沉积的步骤，具体如下:
首先，提供一生长衬底，包括上表面和下表面，在所述衬底的上表面外延生长N型半导体层、多量子阱有源层、P型半导体层；
其次，制作电极，在外延结构上形成与所述P型半导体层电性连接的P电极，以及与所述N型半导体层电性连接的N电极；
最后，在所述衬底的下表面依次沉积如上所述的金属粘结层、金属反射层、金属阻挡层和导热金属层；
(2)与承载基板粘合步骤：提供一承载基板，通过粘合剂将所述LED发光单元固定在所述承载基板上。
在一实施方式中，所述金属粘结层的蒸镀条件包括：蒸镀速率为0.4A/S～0.6A/S，真空度大于0且小于或等于1E-6pa，蒸镀温度为25℃～30℃；
在一实施方式中，所述金属反射层的蒸镀条件包括：蒸镀速率为4.5A/S～5.5A/S，真空度大于0且小于或等于1E-6pa，蒸镀温度为25℃～30℃；
在一实施方式中，所述金属阻挡层的蒸镀条件包括：蒸镀速率为0.5A/S～5A/S，真空度大于0且小于或等于1E-6pa，蒸镀温度为25℃～70℃；
在一实施方式中，所述导热金属层的蒸镀条件包括：蒸镀速率为14A/S～16A/S，真空度大于0且小于或等于1E-6pa，蒸镀温度为25℃～30℃。
在一实施方式中，所述金属阻挡层中，Ti层的蒸镀速率为0.4A/S～0.6A/S，Pt层的蒸镀速率为0.6A/S～0.8A/S，Ni层的蒸镀速率为5.5A/S～6.5A/S。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明的发光二极管设置金属粘结层、金属反射层、金属阻挡层和导热金属层，并且各层相互协调配合发挥作用，可改善芯片导热系数，进而起到改善芯片的导热性能的作用；另外，减少贵金属的使用，节约成本。
(2)本发明的发光二极管含有上述导热层，具有很好的光反射效果和散热效果，提升发光二极管的出光效率和使用寿命。
(3)本发明的半导体器件同样具有优异的散热效果，其制备方法简单易行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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的附图。
图1为本发明发光二极管的结构示意图；
图2为本发明半导体器件的结构示意图。
附图标记：
1-发光二极管、2-承载基板、3-导热层、31-金属粘结层、32-金属反射层、33-金属阻挡层、34-导热金属层、4-衬底、5-外延结构、51-N型半导体层、52-多量子阱有源层、53-P型半导体层、6-电极结构、61-电流扩展层、62-P电极、63-N电极、7-封装结构。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
根据本发明的一个方面，本发明涉及一种发光二极管的导热层，所述导热层包括依次设置的金属粘结层、金属反射层、金属阻挡层和导热金属层。
本发明的发光二极管依次设置金属粘结层、金属反射层、金属阻挡层和导热金属层，并且各层相互协调配合发挥作用，可改善芯片导热系数，进而起到改善芯片的导热性能的作用；另外，减少贵金属的使用，节约成本。
在一些实施方式中，所述金属粘结层包括Ti层、Cr层和Rh层中的至少一种。
本发明通过设置金属粘结层以增加电极粘附性，使金属电极与衬底形成欧姆接触。
在一些实施方式中，金属粘结层可以为Ti层、Cr层或Rh层，或者Ti层和Cr层的组合，或者Ti层与Rh层组合，或者依次为Ti层、Cr层和Rh层的组合，或者依次为Cr层、Rh层、Cr层和Ti层等等，即可以为不同材质层的重复叠加。
在一些实施方式中，所述金属粘结层的厚度为10A～50A。本发明的金属粘结层的厚度具体为12A、15A、17A、20A、22A、25A、27A、30A、32A、35A、37A、40A、42A、45A、47A或49A，当然还可以选择上述范围内的其他数值，在此不做限定。本发明通过设置适宜厚度的金属粘结层，进而可更好的起到增加电极粘附性的作用。
在一些实施方式中，所述金属反射层包括Al层和/或Ag层。
本发明的金属反射层能将传输到底部的光反射回芯片内部，最终反射出芯片，提高出光效率。
在一些实施方式中，金属反射层可以为Al层或Ag层，或者依次为Al层和Ag层，或者依次为Al层、Ag层和Al层等等，即可以为不同材质层的重复叠加。
在一些实施方式中，所述金属反射层的厚度为16KA～20KA。金属反射层的厚度具体为16.2KA、16.5KA、16.7KA、17KA、17.5KA、18KA、18.5KA、19KA、19.5KA或19.7KA等等，当然还可以选择上述范围内的其他数值，在此不做限定。本发明上述厚度的金属反射层可更好地提高出光效率。
在一些实施方式中，所述导热金属层包括Au层和/或Cu层。
本发明的导热金属层具有高的导热性能，同时需要满足性质不活泼。
在一些实施方式中，所述导热金属层可以为Au层或Cu层，或者依次为Au层和Cu层，或者依次为Au层、Cu层和Au层等等，即可以为不同材质层的重复叠加。
在一些实施方式中，所述导热金属层的厚度为9KA～20KA。所述导热金属层的厚度具体为10KA、11KA、12KA、13KA、14KA、15KA、16KA、17KA、18KA、19KA或20KA等，当然还可以选择上述范围内的其他数值，在此不做限定。本发明采用上述厚度范围的导热金属层，可以起到更好地导热效果。
在一些实施方式中，所述金属阻挡层包括Pt层、Ti层和Ni层中的至少一种。
Pt是较好的原子扩散阻挡层，但由于应力较大，没有办法镀得较厚。因此，可以使用Ti与Ni的组合和/或Ti与Pt的组合，作为金属反射层的阻挡层，防止金属反射层的金属向上扩散，比直接使用Pt可靠性高，可达到更好的阻挡效果。
在一些实施方式中，所述金属阻挡层的厚度为4.7KA～10.3KA。金属阻挡层的厚度具体为5KA、5.5KA、6KA、6.5KA、7KA、7.5KA、8KA、9KA或10KA。
在一些实施方式中，所述金属阻挡层依次包括第一Ti层、第一Pt层、第二Ti层和第一Ni层，所述第一Ti层与所述金属反射层相连接。
在一些实施方式中，所述第一Ti层的厚度为1.5KA～2.5KA，所述第一Pt层的厚度为1.5KA～2.5KA，所述第二Ti层的厚度为0.2KA～0.8KA，所述第一Ni层的厚度为2KA～5KA。
本发明通过设置适宜厚度的金属粘结层、金属反射层、金属阻挡层和导热金属层，各层相互协调配合发挥作用，可改善芯片导热系数，进而改善芯片的导热性能。
根据本发明的另一个方面，本发明还涉及一种发光二极管，至少包括：
一LED发光单元，所述LED发光单元至少包括衬底，具有一上表面和一下表面；一外延结构层，至少包括N型半导体层、多量子阱有源层、P型半导体层；一P电极，设置于所述外延结构层上，并与所述P型半导体层电性连接；一N电极，设置于所述外延结构层上，并与所述N型半导体层电性连接；
以及，一导热层，设置于所述衬底下表面，在远离所述外延结构层的方向上依次包括如上所述的金属粘结层、金属反射层、金属阻挡层和导热金属层。
LED发光单元还包括电流扩展层，电流扩展层包括P电极电流扩展层和/或N电极电流扩展层。N电极电流扩展层与N型半导体层直接接触，P电极电流扩展层与P型半导体层直接接触。
本发明通过在衬底的一面镀一层合金，起到了改善原材料的导热系数的作用，进而起到了改善芯片的散热性能的作用。
本发明的衬底包括但不限于蓝宝石和碳化硅。
根据本发明的另一实施方式，该衬底下表面与该导热层之间还包括一DBR反射层。该反射层可以由交替的高折射率和低折射率材料层组成。其中，高折射率层材料选自TiO、TiO2、Ti3O5、Ti2O3、Ta2O5、ZrO2或前述的任意组合之一；低折射率层材料选自SiO2、SiNx、Al2O3或前述的任意组合之一。
根据本发明的另一个方面，本发明还涉及一种半导体器件，包括如上所述的发光二极管，以及用于承载所述发光二极管的承载基板。
承载基板可以是印刷电路板(PCB)、软性印刷电路板(FCB)、陶瓷基板或复合基板。除了负责承载发光二极管之外，更进一步将发光二极管所产生的热导出，进而达到散热的效果。发光二极管可以是四元或三元系列的发光二极管，其所发出的光可以是红色、蓝色、绿色、黄色等。
进一步地，半导体器件还包括封装结构。封装结构是将透明封装材料利用点胶技术形成于发光二极管上，再加热硬化成型；其中该透明封装材料是具有高光穿透特性的有机绝缘材料，例如环氧树脂(epoxy)、聚亚酰胺(Poly-imides)、硅胶(silicon resin)或上述所混合形成的材料等。
根据本发明的另一个方面，本发明还涉及一种半导体器件的制备方法，包括：
(1)LED发光单元形成步骤：包括外延结构生长步骤、电极制作和导热层沉积的步骤，具体如下:
首先，提供一生长衬底，包括上表面和下表面，在所述衬底的上表面外延生长N型半导体层、多量子阱有源层、P型半导体层；
其次，制作电极，在外延结构上形成与所述P型半导体层电性连接的P电极，以及与所述N型半导体层电性连接的N电极；
最后，在所述衬底的下表面依次沉积如上所述的金属粘结层、金属反射层、金属阻挡层和导热金属层；
(2)与承载基板粘合步骤：提供一承载基板，通过粘合剂将所述LED发光单元固定在所述承载基板上。
本发明的半导体器件的制备方法简单易行。
在一些实施方式中，所述导热层通过蒸镀的方式设置于所述衬底上。
本发明通过蒸镀的方式将导热层中的金属粘结层、金属反射层、金属阻挡层和导热金属层进行逐层镀覆。
在一实施方式中，所述金属粘结层的蒸镀条件包括：蒸镀速率为0.4A/S～0.6A/S，真空度大于0且小于或等于1E-6pa，蒸镀温度为25℃～30℃；
在一实施方式中，所述金属反射层的蒸镀条件包括：蒸镀速率为4.5A/S～5.5A/S，真空度大于0且小于或等于1E-6pa，蒸镀温度为25℃～30℃；
在一实施方式中，所述金属阻挡层的蒸镀条件包括：蒸镀速率为0.5A/S～5A/S，真空度大于0且小于或等于1E-6pa，蒸镀温度为25℃～70℃；
在一实施方式中，所述导热金属层的蒸镀条件包括：蒸镀速率为14A/S～16A/S，真空度大于0且小于或等于1E-6pa，蒸镀温度为25℃～30℃。
在一实施方式中，所述金属阻挡层中，Ti层的蒸镀速率为0.4A/S～0.6A/S，Pt层的蒸镀速率为0.6A/S～0.8A/S，Ni层的蒸镀速率为5.5A/S～6.5A/S。
本发明通过上述蒸镀条件的设置，可更好地实现导热层中各层的镀覆，提高二极管的导热效果，即提高其散热效果。
下面将结合具体的实施例对本发明作进一步地解释说明。
图1为本发明发光二极管的结构示意图。
图2为本发明半导体器件的结构示意图。
实施例1
一种发光二极管1，包括：一LED发光单元，所述LED发光单元至少包括衬底4，具有一上表面和一下表面；一外延结构5，至少包括N型半导体层51、多量子阱有源层52、P型半导体层53；一电极结构6，包括：一P电极62，设置于所述外延结构5层上，并与所述P型半导体层53电性连接，一N电极63，设置于所述外延结构5层上，并与所述N型半导体层51电性连接，一电流扩展层61，电流扩展层61与P型半导体层53直接接触；
以及，一导热层3，设置于所述衬底4下表面，在远离所述外延结构5层的方向上依次包括所述的金属粘结层31、金属反射层32、金属阻挡层33和导热金属层34；
金属粘结层31为Ti层，厚度为10A；
金属反射层32为Al层，厚度为16KA；
金属阻挡层33依次包括第一Ti层、第一Pt层、第二Ti层和第一Ni层，第一Ti层与金属反射层32相连接；第一Ti层的厚度为1KA，第一Pt层的厚度为2KA，第二Ti层的厚度为0.5KA，第一Ni层的厚度为3KA；
导热金属层34为Au层，厚度为9KA。
实施例2
一种半导体器件，包括实施例1的发光二极管1，用于承载所述发光二极管1的承载基板2和封装结构7；
上述半导体器件的制备方法，包括：
(1)LED发光单元形成步骤：包括外延结构5生长步骤、电极结构6的制作和导热层3沉积的步骤，具体如下:
首先，提供一生长衬底4，包括上表面和下表面，在所述衬底4的上表面外延生长N型半导体层51、多量子阱有源层52、P型半导体层53；
其次，制作电极，在外延结构5上形成与所述P型半导体层53电性连接的P电极62，以及与所述N型半导体层51电性连接的N电极63；
最后，在所述衬底4的下表面依次沉积金属粘结层31、金属反射层32、金属阻挡层33和导热金属层34；
金属粘结层31的蒸镀条件包括：蒸镀速率为0.5A/S，真空度为1E-6pa，蒸镀温度为常温；
金属反射层32的蒸镀条件包括：蒸镀速率为5A/S，真空度为1E-6pa，蒸镀温度为常温；
金属阻挡层33的蒸镀条件包括：第一Ti层的蒸镀速率为0.5A/S，真空度为1E-6pa，蒸镀温度为常温；第一Pt层的蒸镀速率为0.7A/S，真空度为1E-6pa，蒸镀温度为常温；第二Ti层的蒸镀速率为0.5A/S，真空度为1E-6pa，蒸镀温度为常温；第一Ni层的蒸镀速率为6A/S真空度为1E-6pa，蒸镀温度为70℃；
导热金属层34的蒸镀条件包括：蒸镀速率为15A/S，真空度为1E-6pa，蒸镀温度为常温。
(2)与承载基板2粘合步骤：提供一承载基板2，通过粘合剂将所述LED发光单元固定在所述承载基板2上；再用封装结构7对发光二极管1进行封装。
实施例3
一种发光二极管1，除金属粘结层31为Cr层，金属反射层32为Ag层，金属阻挡层33依次为第一Ti层和第一Pt层，导热金属为Cu层，其他条件同实施例1。
一种半导体器件，包括本实施例的发光二极管1，以及用于承载所述发光二极管1的承载基板2和封装结构7；
半导体器件的制备方法同实施例2。
实施例4
一种发光二极管1，除金属粘结层31为Ti层和Rh层，Ti层的厚度为15A，Rh层的厚度为20A；金属反射层32为Al层和Ag层，Al层厚度为10KA，Ag层厚度为10KA；导热金属层34为Au层和Cu层，Au层厚度为10KA，Cu层厚度为10KA，其他条件同实施例1。
一种半导体器件，包括本实施例的发光二极管1，以及用于承载所述发光二极管1的承载基板2；
半导体器件的制备方法同实施例2。
实施例5
一种发光二极管1，除金属粘结层31的厚度为30A，金属反射层32的厚度为18KA，第一Ti层的厚度为1.5KA，第一Pt层的厚度为2.5KA，第二Ti层的厚度为0.7KA，第一Ni层的厚度为5KA；导热金属层34的厚度为15KA；金属粘结层31的蒸镀速率为0.4A/S；金属反射层32的蒸镀速率为6A/S；金属阻挡层33中，第一Ti层的蒸镀速率为0.6A/S，第一Pt层的蒸镀速率为0.8A/S，第二Ti层的蒸镀速率为0.4A/S，第一Ni层的蒸镀速率为5.5A/S；导热金属层34的蒸镀速率为16A/S，其他条件同实施例1。
一种半导体器件，包括本实施例的发光二极管1，以及用于承载所述发光二极管1的承载基板2和封装结构7；
半导体器件的制备方法同实施例2。
实施例6
一种发光二极管1，除金属粘结层31的厚度为50A，金属反射层32的厚度为20KA，第一Ti层的厚度为2KA，第一Pt层的厚度为1.5KA，第二Ti层的厚度为0.3KA，第一Ni层的厚度为4KA；导热金属层34的厚度为16KA；金属粘结层31的蒸镀速率为0.6A/S；金属反射层32的蒸镀速率为8A/S；金属阻挡层33中，第一Ti层的蒸镀速率为0.4A/S，第一Pt层的蒸镀速率为0.6A/S，第二Ti层的蒸镀速率为0.6A/S，第一Ni层的蒸镀速率为6.5A/S；导热金属层34的蒸镀速率为14A/S，其他条件同实施例1。
一种半导体器件，包括本实施例的发光二极管1，以及用于承载所述发光二极管1的承载基板2和封装结构7；
半导体器件的制备方法同实施例2。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种发光二极管的导热层，其特征在于，所述导热层包括依次设置的金属粘结层、金属反射层、金属阻挡层和导热金属层。
2.根据权利要求1所述的发光二极管的导热层，其特征在于，所述金属粘结层包括Ti层、Cr层和Rh层中的至少一种；
和/或，所述金属粘结层的厚度为10A～50A。
3.根据权利要求1所述的发光二极管的导热层，其特征在于，所述金属反射层包括Al层和/或Ag层；
和/或，所述金属反射层的厚度为16KA～20KA。
4.根据权利要求1所述的发光二极管的导热层，其特征在于，所述导热金属层包括Au层和/或Cu层；
和/或，所述导热金属层的厚度为9KA～20KA。
5.根据权利要求1所述的发光二极管的导热层，其特征在于，包含以下特征(1)～(4)中的至少一种：
(1)所述金属阻挡层包括Pt层、Ti层和Ni层中的至少一种；
(2)所述金属阻挡层的厚度为4.7KA～10.3KA；
(3)所述金属阻挡层依次包括第一Ti层、第一Pt层、第二Ti层和第一Ni层，所述第一Ti层与所述金属反射层相连接；
(4)所述第一Ti层的厚度为1.5KA～2.5KA，所述第一Pt层的厚度为1.5KA～2.5KA，所述第二Ti层的厚度为0.2KA～0.8KA，所述第一Ni层的厚度为2KA～5KA。
6.一种发光二极管，其特征在于，至少包括：
一LED发光单元，所述LED发光单元至少包括衬底，具有一上表面和一下表面；一外延结构层，至少包括N型半导体层、多量子阱有源层、P型半导体层；一P电极，设置于所述外延结构层上，并与所述P型半导体层电性连接；一N电极，设置于所述外延结构层上，并与所述N型半导体层电性连接；
以及，一导热层，设置于所述衬底下表面，在远离所述外延结构层的方向上依次包括如权利要求2～5任意一项所述的金属粘结层、金属反射层、金属阻挡层和导热金属层。
7.一种半导体器件，其特征在于，包括如权利要求6所述的发光二极管，以及用于承载所述发光二极管的承载基板。
8.一种半导体器件的制备方法，其特征在于，包括：
(1)LED发光单元形成步骤：包括外延结构生长步骤、电极制作和导热层沉积的步骤，具体包括:
首先，提供一生长衬底，包括上表面和下表面，在所述衬底的上表面外延生长N型半导体层、多量子阱有源层、P型半导体层；
其次，制作电极，在外延结构上形成与所述P型半导体层电性连接的P电极，以及与所述N型半导体层电性连接的N电极；
最后，在所述衬底的下表面依次沉积如权利要求2～5任意一项所述的金属粘结层、金属反射层、金属阻挡层和导热金属层；
(2)与承载基板粘合步骤：提供一承载基板，通过粘合剂将所述LED发光单元固定在所述承载基板上。
9.根据权利要求8所述的半导体器件的制备方法，其特征在于，包含以下特征(1)～(4)中的至少一种：
(1)所述金属粘结层的蒸镀条件包括：蒸镀速率为0.4A/S～0.6A/S，真空度大于0且小于或等于1E-6pa，蒸镀温度为25℃～30℃；
(2)所述金属反射层的蒸镀条件包括：蒸镀速率为4.5A/S～5.5A/S，真空度大于0且小于或等于1E-6pa，蒸镀温度为25℃～30℃；
(3)所述金属阻挡层的蒸镀条件包括：蒸镀速率为0.5A/S～5A/S，真空度大于0且小于或等于1E-6pa，蒸镀温度为25℃～70℃；
(4)所述导热金属层的蒸镀条件包括：蒸镀速率为14A/S～16A/S，真空度大于0且小于或等于1E-6pa，蒸镀温度为25℃～30℃。
10.根据权利要求9所述的半导体器件的制备方法，其特征在于，所述金属阻挡层中，Ti层的蒸镀速率为0.4A/S～0.6A/S，Pt层的蒸镀速率为0.6A/S～0.8A/S，Ni层的蒸镀速率为5.5A/S～6.5A/S。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111269510.5A CN114005926B (zh) | 2021-10-29 | 2021-10-29 | 导热层、发光二极管、半导体器件及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111269510.5A CN114005926B (zh) | 2021-10-29 | 2021-10-29 | 导热层、发光二极管、半导体器件及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114005926A true CN114005926A (zh) | 2022-02-01 |
| CN114005926B CN114005926B (zh) | 2024-02-27 |
Family
ID=79925005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111269510.5A Active CN114005926B (zh) | 2021-10-29 | 2021-10-29 | 导热层、发光二极管、半导体器件及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114005926B (zh) |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020063521A1 (en) * | 1997-11-17 | 2002-05-30 | Salam Hassan Paddy Abdel | High power led lamp |
| US20070278496A1 (en) * | 2006-06-05 | 2007-12-06 | Yuh-Ren Shieh | Light emitting diode |
| US20080283859A1 (en) * | 2007-05-18 | 2008-11-20 | Delta Electronics, Inc. | Light-emitting diode apparatus and manufacturing method thereof |
| CN201450017U (zh) * | 2008-12-26 | 2010-05-05 | 世纪晶源科技有限公司 | 一种单电极led芯片结构 |
| KR20100090830A (ko) * | 2009-02-09 | 2010-08-18 | 주식회사 두성에이텍 | 발광 다이오드 유닛의 제조 방법과, 이 방법에 의하여 제조된 발광 다이오드 유닛 |
| US20100301359A1 (en) * | 2009-05-26 | 2010-12-02 | Ming-Hsiung Liu | Light Emitting Diode Package Structure |
| CN101929610A (zh) * | 2008-12-26 | 2010-12-29 | 深圳世纪晶源华芯有限公司 | 一种大功率正装led芯片结构 |
| CN102185075A (zh) * | 2011-04-07 | 2011-09-14 | 大连美明外延片科技有限公司 | 一种具有粘结反射层的发光二极管及其制造方法 |
| CN103746047A (zh) * | 2013-12-13 | 2014-04-23 | 华灿光电(苏州）有限公司 | 一种发光二极管制造方法及采用该方法制得的发光二极管 |
| CN104916771A (zh) * | 2014-03-12 | 2015-09-16 | 山东浪潮华光光电子股份有限公司 | 一种换衬底的正装GaN基发光二极管及其制备方法 |
| CN108538981A (zh) * | 2018-03-26 | 2018-09-14 | 华灿光电（浙江）有限公司 | 一种发光二极管芯片及其制备方法 |
| CN108767102A (zh) * | 2018-03-26 | 2018-11-06 | 华灿光电（浙江）有限公司 | 一种发光二极管芯片及其制备方法 |
-
2021
- 2021-10-29 CN CN202111269510.5A patent/CN114005926B/zh active Active
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020063521A1 (en) * | 1997-11-17 | 2002-05-30 | Salam Hassan Paddy Abdel | High power led lamp |
| US20070278496A1 (en) * | 2006-06-05 | 2007-12-06 | Yuh-Ren Shieh | Light emitting diode |
| US20080283859A1 (en) * | 2007-05-18 | 2008-11-20 | Delta Electronics, Inc. | Light-emitting diode apparatus and manufacturing method thereof |
| CN201450017U (zh) * | 2008-12-26 | 2010-05-05 | 世纪晶源科技有限公司 | 一种单电极led芯片结构 |
| CN101929610A (zh) * | 2008-12-26 | 2010-12-29 | 深圳世纪晶源华芯有限公司 | 一种大功率正装led芯片结构 |
| KR20100090830A (ko) * | 2009-02-09 | 2010-08-18 | 주식회사 두성에이텍 | 발광 다이오드 유닛의 제조 방법과, 이 방법에 의하여 제조된 발광 다이오드 유닛 |
| US20100301359A1 (en) * | 2009-05-26 | 2010-12-02 | Ming-Hsiung Liu | Light Emitting Diode Package Structure |
| CN102185075A (zh) * | 2011-04-07 | 2011-09-14 | 大连美明外延片科技有限公司 | 一种具有粘结反射层的发光二极管及其制造方法 |
| CN103746047A (zh) * | 2013-12-13 | 2014-04-23 | 华灿光电(苏州）有限公司 | 一种发光二极管制造方法及采用该方法制得的发光二极管 |
| CN104916771A (zh) * | 2014-03-12 | 2015-09-16 | 山东浪潮华光光电子股份有限公司 | 一种换衬底的正装GaN基发光二极管及其制备方法 |
| CN108538981A (zh) * | 2018-03-26 | 2018-09-14 | 华灿光电（浙江）有限公司 | 一种发光二极管芯片及其制备方法 |
| CN108767102A (zh) * | 2018-03-26 | 2018-11-06 | 华灿光电（浙江）有限公司 | 一种发光二极管芯片及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114005926B (zh) | 2024-02-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10199360B2 (en) | Wire bond free wafer level LED | |
| US9716213B2 (en) | Thin film light emitting diode | |
| EP1936704B1 (en) | Semiconductor light emitting device package | |
| CN103594584B (zh) | 半导体发光器件及其制造方法、和发光设备 | |
| US8536584B2 (en) | High voltage wire bond free LEDS | |
| US9356213B2 (en) | Manufacturing method of a light-emitting device having a patterned substrate | |
| KR20060054089A (ko) | 다층 코팅으로 형성한 플립칩 전극 발광 소자 | |
| CN1731592A (zh) | 倒装焊结构发光二极管及其制造方法 | |
| KR100674875B1 (ko) | 플립칩형 발광 장치 | |
| CN110444559B (zh) | 一种Micro-LED阵列及其制备方法 | |
| CN114005926A (zh) | 导热层、发光二极管、半导体器件及其制备方法 | |
| US8455882B2 (en) | High efficiency LEDs | |
| KR101115533B1 (ko) | 플립칩 구조의 발광 소자 및 이의 제조 방법 | |
| KR100707100B1 (ko) | 발광 다이오드 및 그 제조방법 | |
| CN104409601A (zh) | 具有双反射层的倒装发光二极管芯片 | |
| CN204257692U (zh) | 具有双反射层的倒装发光二极管芯片 | |
| US20150084078A1 (en) | Light-Emitting Diode Having Diamond-Like Carbon Layer and Manufacturing Method and Application Thereof | |
| CN202332853U (zh) | 大功率倒装阵列led芯片 | |
| TW548857B (en) | A light-emitting semiconductor device with a surface-mounted and flip-chip structure | |
| KR102256630B1 (ko) | 발광 소자 패키지 | |
| TW201205732A (en) | Package structure of LED light emitting device | |
| KR20150107350A (ko) | 신뢰성이 향상된 led 조명모듈 | |
| KR20100054501A (ko) | 플립칩용 질화물 반도체 발광소자 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |