一种具有散热结构的GaN发光二极管及其制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种具有散热结构的GaN发光二极管，具体包括：硅基板，沉积在该硅基板上的碳化硅层，该碳化硅层具有散热通道，盖散热通道为螺旋形；键合在所述碳化硅层上的蓝宝石衬底；在所述硅衬底的背面的两个开孔，所述开孔连通所述散热通道，所述两个开孔分别作为工质的入口和出口；以及在所述蓝宝石衬底上依次形成的GaN外延层、电流阻挡层、电流扩展层，和两个电极。
【专利说明】
一种具有散热结构的GaN发光二极管及其制造方法
技术领域
[0001]本发明涉及固态照明材料领域，具体涉及一种具有散热结构的GaN发光二极管及其制造方法。【背景技术】
[0002]目前所使用的半导体发光元件主要为LED(发光二极管)，LED是一种固态的半导体器件，它可以直接把电能转化为光能。与传统的白炽灯、荧光灯相比，白光LED具有耗电小、 发光效率高、使用寿命长、节能环保等优点，因此其不仅可以在日常照明领域得到广泛的应用，而且可以进入显示设备领域。然而，LED需要长期使用，会发出大量的热，如何快速的散热成为了增加Led寿命的至关重要的环节。
【发明内容】
[0003]基于解决上述封装中的问题，本发明提供了一种具有散热结构的GaN发光二极管的制造方法，具体包括:(1)提供一硅基板，并在该硅基板上沉积碳化硅层；(2)通过刻蚀工艺刻蚀碳化硅层，得到具有具有散热通道的碳化硅层，所述散热通道为螺旋形；(3)将蓝宝石衬底键合至所述碳化硅层上，形成散热衬底结构；(4)在所述硅衬底的背面钻孔形成两个开孔，所述开孔连通所述散热通道，所述两个开孔分别作为工质的入口和出口；(5)在所述蓝宝石衬底上依次形成GaN外延层、电流阻挡层、电流扩展层，然后刻蚀台阶状电极设置部，形成两个电极。
[0004]其中，还包括通过开孔灌入工质液体。
[0005]其中，该工质液体的热膨胀系数介于硅和蓝宝石衬底的热膨胀系数之间。
[0006]其中，该工质液体是水中掺杂碳化硅纳米颗粒。
[0007]其中，该工质液体是乙醇中掺杂金属纳米颗粒，。
[0008]其中，所述碳化娃纳米颗粒或金属纳米颗粒的粒径为50-200nm。[〇〇〇9]其中，所述硅基板的厚度为500微米至1000微米。[〇〇1〇]其中，所述上层硅基板的厚度为1〇〇〇微米。
[0011]本发明还提供了一种具有散热结构的GaN发光二极管，具体包括:娃基板，沉积在该硅基板上的碳化硅层，该碳化硅层具有散热通道，盖散热通道为螺旋形;键合在所述碳化硅层上的蓝宝石衬底;在所述硅衬底的背面的两个开孔，所述开孔连通所述散热通道，所述两个开孔分别作为工质的入口和出口；以及在所述蓝宝石衬底上依次形成的GaN外延层、电流阻挡层、电流扩展层，和两个电极。
[0012]其中，所述入口位于散热通道螺旋形的中部的起始位置，所述出口位于散热通道螺旋形的外部的末端位置。[〇〇13]本发明的优点如下:(1)具有微通道的散热衬底进行外延生长LED，保证散热；(2 ) LED发出的热直接通过衬底进行散热，缩短了散热路径；(3)通过热膨胀系数介于硅和蓝宝石衬底之间的工质进行热传导，增强传到效率；(4)在硅基板上沉积碳化硅层，接触更紧密，且碳化硅散热性好。【附图说明】
[0014]图1-6为本发明的半导体发光单元散热结构制造方法示意图；图7为图3的俯视图。【具体实施方式】
[0015]参见图1 -6，本发明首先提供了一种具有散热结构的GaN发光二极管的制造方法， 其制造方法如下:参见图1，提供一硅基板1，所述硅基板1的厚度为500微米至1000微米；参见图2,在硅基板1上沉积一层碳化硅层2,所述氮化硅层的厚度为1000微米；参见图3,通过刻蚀工艺刻蚀上层的所述碳化硅层2,得到具有散热通道3的碳化硅层2， 所述散热通道3的宽度为500微米，参见附图7，所述散热通道为螺旋形状；参见图4，将蓝宝石衬底4键合至碳化硅层2上，形成散热衬底结构；参见图5，在所述硅衬底1的背面钻孔形成两个开孔5，所述开孔5连通所述散热通道3， 所述两个开孔分别作为工质的入口和出口，参见附图7,其中，入口位于所述散热通道为螺旋形状的中心的起始位置，所述出口位于所述散热通道为螺旋形状的外部的末端位置； 参见图6，然后在蓝宝石衬底4上依次形成GaN外延层6、电流阻挡层7、电流扩展层8，然后刻蚀台阶状电极设置部，形成两个电极9、10。
[0016]最终，通过开孔5灌入工质液体形成最终的GaN发光二极管，所述工质并非为普通散热介质，该工质的热膨胀系数介于硅和蓝宝石衬底的热膨胀系数之间，该工质可以是水中掺杂碳化娃纳米颗粒，还可以是乙醇中掺杂金属纳米颗粒，，所述碳化娃纳米颗粒或金属纳米颗粒的粒径为50_200nm〇[〇〇17]最后应说明的是:显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
【主权项】
1.一种具有散热结构的GaN发光二极管的制造方法，具体包括:(1)提供一硅基板，并在该硅基板上沉积碳化硅层；(2)通过刻蚀工艺刻蚀碳化硅层，得到具有具有散热通道的碳化硅层，所述散热通道为 螺旋形；(3)将蓝宝石衬底键合至所述碳化硅层上，形成散热衬底结构；(4)在所述硅衬底的背面钻孔形成两个开孔，所述开孔连通所述散热通道，所述两个开 孔分别作为工质的入口和出口；在所述蓝宝石衬底上依次形成GaN外延层、电流阻挡层、电流扩展层，然后刻蚀台阶状 电极设置部，形成两个电极。2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于:还包括通过开孔灌入工质液体。3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于:该工质液体的热膨胀系数介于硅和蓝 宝石衬底的热膨胀系数之间。4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于:该工质液体是水中掺杂碳化硅纳米颗粒。5.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于:该工质液体是乙醇中掺杂金属纳米颗粒，。6.根据权利要求4或5所述的制造方法，其特征在于:所述碳化娃纳米颗粒或金属纳米 颗粒的粒径为50-200nm。7.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于:所述硅基板的厚度为500微米至1000 微米。8.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于:所述上层硅基板的厚度为1000微米。9.一种具有散热结构的GaN发光二极管，具体包括:硅基板，沉积在该硅基板上的碳化 硅层，该碳化硅层具有散热通道，盖散热通道为螺旋形;键合在所述碳化硅层上的蓝宝石衬 底;在所述硅衬底的背面的两个开孔，所述开孔连通所述散热通道，所述两个开孔分别作为 工质的入口和出口；以及在所述蓝宝石衬底上依次形成的GaN外延层、电流阻挡层、电流扩 展层，和两个电极。10.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于:所述入口位于散热通道螺旋形的中 部的起始位置，所述出口位于散热通道螺旋形的外部的末端位置。
【文档编号】H01L33/00GK106098872SQ201610606426
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月29日 公开号201610606426.0, CN 106098872 A, CN 106098872A, CN 201610606426, CN-A-106098872, CN106098872 A, CN106098872A, CN201610606426, CN201610606426.0
【发明人】王汉清
【申请人】王汉清