复合衬底以及包括该复合衬底的垂直结构发光二极管的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种复合衬底以及包括该复合衬底的垂直结构发光二极管。该复合衬底包括半导体部；以及金属部，设置于所述半导体部上，其中所述金属部远离所述半导体部的一侧设置有用于接纳所述发光二极管的发光结构的接纳部，并且所述接纳部的侧壁环绕所述发光结构的侧壁。通过本实用新型的复合衬底，能够有效地避免仅仅使用半导体材料作为支撑衬底容易碎裂的问题以及仅仅使用金属材料作为支撑衬底的变形问题，而且能够使芯片易于分离。
【专利说明】复合衬底以及包括该复合衬底的垂直结构发光二极管
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及光电器件领域，特别是涉及一种复合衬底以及包括该复合衬底的垂直结构发光二极管。
【背景技术】
[0002]发光二极管具有发热量低、耗电量小、寿命长、反应速度快、体积小等特点，被广泛的应用于固态照明。目前，在以(^(“，111)8为半导体材料所制作的发光二级管(120)中，垂直结构120由于半导体面接近高散热的衬底材料，比传统的正装结构120具有更高的可靠性及更大的操作功率，受到很大的关注与研究。
[0003]现有技术中，垂直结构发光二极管利用衬底置换的技术。如图1所示，首先通过键合或电镀的方法将转移衬底(通常具有高热导率)120与基外延片粘合在一起，其中，6^基外延片由支撑衬底100、！！型半导体102、量子阱发光层104以及？型层106构成。然后通过准分子激光剥离或者机械研磨的方法剥离或去除支撑衬底100。转移衬底120 —般选用两类材料，一类是碳化硅、硅、锗或者砷化镓等半导体材料；另一类是铜、钨铜或者钥铜等金属材料。如果选用半导体材料，则在衬底键合及衬底剥离或去除过程中很容易造成该半导体材料的碎裂；如果选用金属材料，由于金属材料本身容易变形，则容易出现后续光刻工艺对准困难，并且金属材料一般呈韧性，还会有芯片分离的困难。
实用新型内容
[0004]针对上述现有技术存在的不足，提出了本实用新型。
[0005]本实用新型一方面涉及一种用于发光二极管的复合衬底，所述复合衬底包括:半导体部；以及金属部，设置于所述半导体部上，其中所述金属部远离所述半导体部的一侧设置有用于接纳所述发光二极管的发光结构的接纳部，并且所述接纳部的侧壁环绕所述发光结构的侧壁。
[0006]可选地，所述复合衬底还包括结合部，设置于所述半导体部与所述金属部之间，用于将所述半导体部与所述金属部导电地结合在一起。
[0007]可选地，所述半导体部的材料采用如下之一:掺杂的硅、砷化镓、锗和碳化硅。
[0008]可选地，所述金属部的材料采用如下之一或其复合层:镍、铜、钥、钨、金、钽、银、铝和钛。
[0009]本实用新型另一方面涉及一种一种垂直结构发光二极管，所述发光二极管包括:根据第一方面所述的复合衬底；发光结构，设置于所述接纳部中；以及绝缘介质，设置于所述接纳部的侧壁和所述发光结构的侧壁之间。
[0010]可选地，所述发光结构包括:？型半导体层，设置于所述接纳部底部上；发光层，设置于所述？型半导体层上0型半导体层，设置于所述发光层上；非掺杂层，设置于所述~型半导体层上；开孔，设置于所述非掺杂层中，通过所述开孔露出所述~型半导体层0型电极，设置在所述开孔中，与所述~型半导体层接触；以及？型电极，设置于所述半导体部远离金属部的一侧上。
[0011]可选地，所述发光二极管还包括复合金属层，设置在所述接纳部的底部与发光结构之间。
[0012]可选地，所述复合金属层由反射型P型欧姆接触层和位于所述P型欧姆接触层上的隔离层构成。
[0013]可选地，所述发光二极管还包括用于提高光提取效率的结构，设置于所述非掺杂层上。
[0014]可选地，所述用于提高光提取效率的结构呈凹坑状、凸球面状或者锯齿形。
[0015]本实用新型采用金属与半导体复合结构作为支撑衬底。一方面利用金属的延展性，且利用侧壁保护发光结构，从而有效地避免了仅仅使用半导体材料作为支撑衬底容易碎裂的问题。另一方面，利用半导体材料相对于金属材料不容易变形的特性，从而有效地克服了仅仅使用金属材料作为支撑衬底的变形问题。再一方面，相比于仅仅使用金属材料作为支撑衬底的情况，使用包括半导体材料的复合衬底，在衬底总厚度不变的情况下，可以降低其中金属材料的厚度，而半导体材料由于其自身的特性容易划片，从而能够使芯片易于分离。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]以下参照附图来详细说明本实用新型的技术方案，其中:
[0017]图1为现有技术中垂直结构发光二极管示意图；以及
[0018]图2为本实用新型发光二极管结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]以下，通过附图中示出的具体实施例来描述本实用新型。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。
[0020]在附图中示出了根据本实用新型实施例的层结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
[0021]本实用新型的一方面涉及一种用于垂直结构发光二极管的复合衬底。
[0022]参看图2，复合衬底231包括半导体部232和设置于半导体部上的金属部226。
[0023]所述半导体部232的材料可采用如下之一:掺杂的硅、砷化镓、锗和碳化硅，起到导电和支撑作用。这些材料本身是本领域技术人员所熟知的。
[0024]所述的金属部226远离半导体部232的一侧设置有用于接纳垂直结构发光二极管200的发光结构205的接纳部，并且所述接纳部的侧壁环绕所述发光结构的侧壁，用于保护发光结构205，避免在发光二极管制作过程中损伤发光结构205。金属部226的材料可采用如下之一或其复合层:镍、铜、钥、钨、金、钽、银、铝和钛。这些材料本身是本领域技术人员所熟知的。优选地，金属部的厚度在20-60 μ m之间，此薄层容易切穿，极大的降低了芯片分离的难度。
[0025]复合衬底还包括将半导体部231和金属部226导电结合在一起的结合部230。结合部230可以通过粘结方式将半导体部231和金属部226导电结合在一起。结合部230可以是金属、合金或者掺有金属或合金材料的有机复合材料。
[0026]本实用新型的第一方面的复合衬底231，采用金属与半导体复合结构作为发光二极管的支撑衬底。一方面利用金属的延展性，且利用侧壁保护发光结构，从而有效地避免了仅仅使用半导体材料作为支撑衬底容易碎裂的问题。另一方面，利用半导体材料相对于金属材料不容易变形的特性，从而有效地克服了仅仅使用金属材料作为支撑衬底的变形问题。再一方面，相比于仅仅使用金属材料作为支撑衬底的情况，使用包括半导体材料的复合衬底，在衬底总厚度不变的情况下，可以降低其中金属材料的厚度，而半导体材料由于其自身的特性容易划片，从而能够使芯片易于分离。
[0027]本实用新型的另一方面涉及一种垂直结构发光二极管。
[0028]参看图2，垂直结构发光二极管200包括复合衬底231以及发光结构205。
[0029]复合衬底231包括半导体部232和设置于半导体部上的金属部226。
[0030]所述的半导体部232的材料可采用如下之一:掺杂的硅、砷化镓、锗和碳化硅，起到导电和支撑作用。这些材料本身是本领域技术人员所熟知的。
[0031]所述的金属部226远离半导体部232的一侧设置有用于接纳发光结构205的接纳部，并且所述接纳部的侧壁环绕所述发光结构205的侧壁，用于保护发光结构205，避免在发光二极管制作过程中损伤发光结构205。金属部226的材料可采用如下之一或其复合层:为镍、铜、钥、钨、金、钽、银、铝和钛。这些材料本身是本领域技术人员所熟知的。优选地，金属部的厚度在20-60 μ m之间，此薄层容易切穿，极大的降低了芯片分离的难度。
[0032]复合衬底还包括将半导体部231和金属部226导电结合在一起的结合部230。结合部230可以通过粘结方式将半导体部231和金属部226导电结合在一起。结合部230可以是金属、合金或者掺有金属或合金材料的有机复合材料。
[0033]发光结构205包括依次置于复合衬底的接纳部底部上的P型半导体层210、发光层208、N型半导体层206以及非掺杂层204。复合衬底231的底面设置P型电极236。通过在非掺杂层204上的开孔将N型电极232置于N型半导体层206上。
[0034]在接纳部的侧壁和发光结构205的侧壁之间设置有绝缘介质222，用于在侧面电绝缘金属部231和发光结构205。
[0035]优选地，在复合衬底231与发光结构205之间，设置有复合金属层224。本实用新型的复合金属层224由反射型P型欧姆接触层(未示出)和位于P型欧姆接触层上的隔离层(未示出)构成。所述的反射型P欧姆接触层采用高反射金属，高反射金属用于反射射向发光结构205侧壁以及射向复合衬底231的光,可以提高发光二极管的光提取效率,反射金属可以采用金属Ag或A1。所述隔离层用于阻止P型欧姆接触层与金属部226之间的互扩散，也可增加其间的粘附性。隔离层可以由W、Tiff, Ta、TaN、N1、T1、Cr、Au、Cu等一种或多种金属构成。
[0036]优选地，在非掺杂层204上置有用于提高二极管光提取效率的结构234。该结构234可以呈凹坑状、凸球面状或者锯齿形。
[0037]本实用新型的第二方面的垂直结构发光二极管200，采用金属与半导体复合结构作为支撑衬底。一方面利用金属的延展性，且利用侧壁保护发光结构，从而有效地避免了仅仅使用半导体材料作为支撑衬底容易碎裂的问题。另一方面，利用半导体材料相对于金属材料不容易变形的特性，从而有效地克服了仅仅使用金属材料作为支撑衬底的变形问题。再一方面，相比于仅仅使用金属材料作为支撑衬底的情况，使用包括半导体材料的复合衬底，在衬底总厚度不变的情况下，可以降低其中金属材料的厚度，而半导体材料由于其自身的特性容易划片，从而能够使芯片易于分离。
[0038]尽管已详细说明了本实用新型的一个或多个实施例，但是技术人员将理解，可以在不偏离在随后权利要求中提出的本实用新型的范围的情况下对这些实施例做出修改和变化。
【权利要求】
1.一种用于发光二极管的复合衬底，其特征在于，所述复合衬底包括: 半导体部；以及 金属部，设置于所述半导体部上，其中所述金属部远离所述半导体部的一侧设置有用于接纳所述发光二极管的发光结构的接纳部，并且所述接纳部的侧壁环绕所述发光结构的侧壁。
2.根据权利要求1所述的复合衬底，其特征在于，所述复合衬底还包括结合部，设置于所述半导体部与所述金属部之间，用于将所述半导体部与所述金属部导电地结合在一起。
3.根据权利要求1所述的复合衬底，其特征在于，所述半导体部的材料采用如下之一:掺杂的硅、砷化镓、锗和碳化硅。
4.根据权利要求1所述的复合衬底，其特征在于，所述金属部的材料采用如下之一或其复合层:镍、铜、钥、鹤、金、钽、银、招和钛。
5.一种垂直结构发光二极管，其特征在于，所述发光二极管包括: 根据权利要求1-4中任一项所述的复合衬底； 发光结构，设置于所述接纳部中；以及 绝缘介质，设置于所述接纳部的侧壁和所述发光结构的侧壁之间。
6.根据权利要求5所述的发光二极管，其特征在于，所述发光结构包括: P型半导体层，设置于所述接纳部底部上； 发光层，设置于所述P型半导体层上； N型半导体层，设置于所述发光层上； 非掺杂层，设置于所述N型半导体层上； 开孔，设置于所述非掺杂层中，通过所述开孔露出所述N型半导体层； N型电极，设置在所述开孔中，与所述N型半导体层接触；以及 P型电极，设置于所述半导体部远离金属部的一侧上。
7.根据权利要求5或6所述的发光二极管，其特征在于，所述发光二极管还包括复合金属层，设置在所述接纳部的底部与发光结构之间。
8.根据权利要求7所述的发光二极管，其特征在于，所述复合金属层由反射型P型欧姆接触层和位于所述P型欧姆接触层上的隔离层构成。
9.根据权利要求6所述的发光二极管，其特征在于，所述发光二极管还包括用于提高光提取效率的结构，设置于所述非掺杂层上。
10.根据权利要求9所述的发光二极管，其特征在于，所述用于提高光提取效率的结构呈凹坑状、凸球面状或者锯齿形。
【文档编号】H01L33/12GK204155952SQ201420613863
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年10月23日 优先权日:2014年10月23日
【发明者】郭德博, 徐正毅 申请人:北京中科天顺信息技术有限公司