CN105470359A - 具有内嵌式电极结构的高功率led结构及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了具有内嵌式电极结构的高功率LED结构及其制备方法，该LED结构将电极内崁至结构内部拓展进行电流扩散，增益电极与外延欧姆接触范围，并可改善电极遮蔽增益发光效益；斜角式侧壁设计可使侧壁出光经入射-反射原理导向轴向出光，并且绝缘层可用具有高反射率的功能，减少内部吸收消耗。第一电连接层与第二电连接层由正面透式呈现最密堆积排列，电流路径可拓展至整面发光区,并且出光面无电连接层遮蔽,大幅增加出光面积提升光电效率。
Description
技术领域
本发明属于发光二极管技术领域，尤其是涉及具有内嵌式电极结构的高功率LED结构及其制备方法。
背景技术
LED电极需与外延半导体欧姆接触，并透过拓展条完成电流扩散，接触面积过小会造成电流扩散不佳，顺向电压上升并降低光电特性，但接触面积过大则增加遮蔽率，降低出光率影响光电特性；并且有源层辐射之光源于LED器件内部，即使有镜面的设计仍会有大部分光源被吸收损失。
现有LED的结构,基本须具有有源层外延结构与金属电极，其中金属电极与外延结构的欧姆接触为光电特性转换的关键：金属与外延欧姆接触面积大，则改善电流扩散面积与操作电压，但增加遮蔽面积；而减少遮蔽面积设计，却又有欧姆面积不足之问题并且电流扩散差降低出光效率；有源层除了幅射光源，内部反射的出光量仍然会被其吸收，即使有镜面的设计仍会有大部分光源无法辐射至器件外部造成损失。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种具有内嵌式电极结构的高功率LED结构，解决了上述问题，且增加了LED组件的发光效率。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种具有内嵌式电极结构的高功率LED结构，金属内崁至结构内部，且有源层具有倾斜凹洞，且用绝缘层充填有源层间距；优选的，倾斜角度为45～90°。
优选的，所述倾斜凹洞从接触层至GaP外延层，且所述金属蒸镀在于GaP外延层上；在倾斜凹洞内用绝缘层充填，在接触层表面沉积有绝缘层，且绝缘层完整包覆有源层的，在接触层上也蒸镀有金属，且金属与接触层面积相等，其余部分包覆有绝缘层；优选的，所述绝缘层为SiO2、SiNx或TiO2；所述接触层为GaAs。
本发明还提供了一种制备如上所述的具有内嵌式电极结构的高功率LED结构的方法，包括如下步骤，
1)LED外延芯片将衬底转移至暂时基板上并去除衬底，使P-N结构倒转；
2)以曝光显影定义图形，ICP干蚀刻至GaP外延层的深度，并且蒸镀与GaP外延层欧姆接触的金属作为第一电连接层；ICP干蚀刻可调整制程气体通气比例与时间，使作业干蚀刻的侧壁呈现倾斜角度。
3)接着在有源层的表面进行绝缘层薄膜沉积，使其能厚度完整包覆有源层的侧壁，并在表面以曝光显影蚀刻定义图形，蚀刻绝缘层并留下和金属欧姆接触面积的接触层；
4)蒸镀上第二电连接层；
5)蒸镀上键合厚金，并以高温高压键合，完成后去除暂时基板完成衬底转移；
6)衬底转移后表面进行粗化和电极蒸镀，即得到LED。
优选的，所述步骤1)中，四元LED外延芯片以黏胶键合方式(Glue-bonding)将衬底转移至暂时基板上并去除衬底，使P-N结构倒转。
相对于现有技术，本发明所述的具有内嵌式电极结构的高功率LED结构及其制备方法，具有以下优势：本发明将电极内崁至结构内部拓展进行电流扩散，增益电极与外延欧姆接触范围，并可改善电极遮蔽增益发光效益；结构外延窗口层GaP材质控制浓度加浓，可以帮助电流横向传导能力；电流经电极注入可顺利横向传导制第一电连接层,同时经过有源层接通第二电连接层并完成LED光电效应转换。部份有源层经干蚀刻凹洞后侧壁可再出光,斜角式侧壁设计可使侧壁出光经入射-反射原理导向轴向出光，并且绝缘层可用具有高反射率之功能，减少内部吸收消耗。第一电连接层与第二电连接层由正面透式呈现最密堆积排列，电流路径可拓展至整面发光区,并且出光面无电连接层遮蔽,大幅增加出光面积提升光电效率。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1～图3是本发明实施例中LED制备流程中的结构示意图；
图4是传统LED结构的结构示意图；
图5是本发明中LED结构的结构示意图；
图6是传统LED结构外观；
图7是本发明LED结构外观
1、接触层；2、AlGaInP(铝镓铟磷)；3、有源层(MQW)；4、GaP外延层；5、第一电连接层；6、暂时基板；7、第二电连接层；8、绝缘层；9、电极；10、结合金属层(Bondingmetal)；11、硅晶片(Siwafer)；
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
实施例一
一种制备如上所述的具有内嵌式电极结构的高功率LED结构的方法，包括如下步骤，
1)LED外延芯片将衬底转移至暂时基板上并去除衬底，使P-N结构倒转；
2)以曝光显影定义图形，ICP干蚀刻至GaP外延层的深度，并且蒸镀与GaP外延层欧姆接触的金属作为第一电连接层；ICP干蚀刻可调整制程气体通气比例与时间，使作业干蚀刻的侧壁呈现倾斜角度；如图1所示。
3)接着在有源层的表面进行绝缘层薄膜沉积，使其能厚度完整包覆有源层的侧壁，并在表面以曝光显影蚀刻定义图形，蚀刻绝缘层并留下和金属欧姆接触面积的接触层；
4)蒸镀上第二电连接层；如图2所示；
5)蒸镀上键合厚金，并以高温高压键合去除暂时基板完成衬底转移；
6)衬底转移后表面进行粗化和电极蒸镀，即得到LED，如图3所示。
所述步骤1)中，四元LED外延芯片以黏胶键合方式(Glue-bonding)将衬底转移至暂时基板上并去除衬底，使P-N结构倒转。
所述步骤2)中，欧姆接触的金属为金铍。
传统的LED结构与本发明的LED结构对比如图4～图7所示，传统LED结构有源层的发光，表面出光会被金属遮蔽，部分向背面的光源经过镜面反射仍会经过有源层被再度吸收；而本发明的结构，正面出光光通量1可大部分避开金属遮蔽，光通量大于传统结构之出光，光通量2可藉由侧壁倾斜角度与绝缘层镜面反射，导引至正面出光；综合以上论述，本发明的发光效率将明显优于传统结构。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (5)
1.一种具有内嵌式电极结构的高功率LED结构，其特征在于：金属内崁至结构内部，且有源层具有倾斜凹洞，且用绝缘层充填有源层间距；优选的，倾斜角度为45～90°。
2.如权利要求1所述的具有内嵌式电极结构的高功率LED结构，其特征在于：所述倾斜凹洞从接触层至GaP外延层，且所述金属蒸镀在于GaP外延层上；在倾斜凹洞内用绝缘层充填，在接触层表面沉积有绝缘层，且绝缘层完整包覆有源层的，在接触层上也蒸镀有金属，且金属与接触层面积相等，其余部分包覆有绝缘层；优选的，所述绝缘层为SiO2、SiNx或TiO2；所述接触层为GaAs。
3.一种制备如权利要求1所述的具有内嵌式电极结构的高功率LED结构的方法，其特征在于：包括如下步骤，
1)LED外延芯片将衬底转移至暂时基板上并去除衬底，使P-N结构倒转；
2)以曝光显影定义图形，ICP干蚀刻至GaP外延层的深度，并且蒸镀与GaP外延层欧姆接触的金属作为第一电连接层；ICP干蚀刻可调整制程气体通气比例与时间，使作业干蚀刻的侧壁呈现倾斜角度。
3)接着在有源层的表面进行绝缘层薄膜沉积，使其能厚度完整包覆有源层的侧壁，并在表面以曝光显影蚀刻定义图形，蚀刻绝缘层并留下和金属欧姆接触面积的接触层；
4)蒸镀上第二电连接层；
5)蒸镀上键合厚金，并以高温高压键合，完成后去除暂时基板完成衬底转移；
6)衬底转移后表面进行粗化和电极蒸镀，即得到LED。
4.根据权利要求3所述的具有内嵌式电极结构的高功率LED结构的方法，其特征在于：所述步骤1)中，四元LED外延芯片以黏胶键合方式(Glue-bonding)将衬底转移至暂时基板上并去除衬底，使P-N结构倒转。
5.根据权利要求3所述的具有内嵌式电极结构的高功率LED结构的方法，其特征在于：所述步骤2)中，欧姆接触的金属为金铍或金锌。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101587925A (zh) * | 2008-05-23 | 2009-11-25 | 精材科技股份有限公司 | 发光元件的封装结构及其制造方法 |
| CN102332512A (zh) * | 2010-07-12 | 2012-01-25 | Lg伊诺特有限公司 | 发光器件 |
| CN103280497A (zh) * | 2008-06-27 | 2013-09-04 | 奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司 | 用于制造光电子器件的方法以及光电子器件 |
| CN103928599A (zh) * | 2013-01-14 | 2014-07-16 | 上海蓝光科技有限公司 | 一种发光二极管及其制造方法 |
| WO2014139849A1 (de) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Anzeigevorrichtung |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101587925A (zh) * | 2008-05-23 | 2009-11-25 | 精材科技股份有限公司 | 发光元件的封装结构及其制造方法 |
| CN103280497A (zh) * | 2008-06-27 | 2013-09-04 | 奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司 | 用于制造光电子器件的方法以及光电子器件 |
| CN102332512A (zh) * | 2010-07-12 | 2012-01-25 | Lg伊诺特有限公司 | 发光器件 |
| CN103928599A (zh) * | 2013-01-14 | 2014-07-16 | 上海蓝光科技有限公司 | 一种发光二极管及其制造方法 |
| WO2014139849A1 (de) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Anzeigevorrichtung |
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