具有内嵌式电极结构的高功率LED结构及其制备方法技术

本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于发光二极管
，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术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，本专利技术的技术方案是这样实现的:—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Si02、SiNx或Ti02;所述接触层为GaAs。本专利技术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，本专利技术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:本专利技术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】构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中:图1?图3是本专利技术实施例中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是本专利技术中LED结构的结构示意图；图6是传统LED结构外观；图7是本专利技术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(Bonding metal); 11、娃晶片(Si wafer)；【具体实施方式】需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术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专利技术。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结构与本专利技术的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;而本专利技术的结构，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，本专利技术的发光效率将明显优于传统结构。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。【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，本文档来自技高网...

【技术保护点】
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°。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨恕帆，吴俊毅，吴超瑜，王笃祥，
申请(专利权)人：天津三安光电有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12