具有内嵌式电极结构的高功率led结构及其制备方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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。
[0003]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】
[0004]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。
[0005]为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的:
[0006]—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°。
[0007]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Si02、SiNx或Ti02;所述接触层为GaAs。
[0008]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，
[0009]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；
[0010]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。
[0011]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；
[0012]4)蒸镀上第二电连接层；
[0013]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；
[0014]6)衬底转移后表面进行粗化和电极蒸镀，即得到LED。[00?5] 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。
[0016]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】
[0017]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:
[0018]图1?图3是本发明实施例中LED制备流程中的结构示意图；
[0019]图4是传统LED结构的结构示意图；
[0020]图5是本发明中LED结构的结构示意图；
[0021 ]图6是传统LED结构外观；
[0022]图7是本发明LED结构外观
[0023]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(Bonding metal); 11、娃晶片(Si wafer)；
【具体实施方式】
[0024]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。
[0025]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0026]实施例一
[0027]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，
[0028]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；
[0029]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。
[0030]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；
[0031]4)蒸镀上第二电连接层;如图2所示；
[0032]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；
[0033]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。
[0034]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。
[0035]所述步骤2)中，欧姆接触的金属为金铍。
[0036]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。
[0037]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。
【主权项】
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Si02、SiNx或Ti02;所述接触层为GaAs。3.—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)蒸链上键合厚金，并以尚温尚压键合，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。
【专利摘要】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。
【IPC分类】H01L33/10, H01L33/00, H01L33/36, H01L33/22, H01L33/38
【公开号】CN105470359
【申请号】CN201511034961
【发明人】杨恕帆, 吴俊毅, 吴超瑜, 王笃祥
【申请人】天津三安光电有限公司
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年12月31日