一种薄膜发光二极管芯片及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种薄膜发光二极管芯片及其制作方法，包括：永久基材和位于其上的发光结构，所述发光结构为III‑V族材料所生长的薄膜，有相对的两个表面，其中第一表面为发光的出光面及第一电极所构成，第二表面与所述永久基材进行连接，其特征在于：所述发光结构的第二表面具有若干个V‑Pits，所述永久基材从上到下包含金属反射层、镜面层、金属键合层以及导热层，所述金属反射层填充于所述V‑Pits中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体发光器件及其制作方法，更具体地为一种薄膜发光二极管芯片及制作方法。
技术介绍
发光二极管已经广泛应用开发，众所皆知，LED芯片包括横向结构（Lateral）和垂直结构（Vertical）。横向结构LED芯片的两个电极在LED芯片的同一侧，电流在N和P限制层中横向传导。垂直结构的LED芯片的两个电极分别在LED外延层的两侧，电流几乎全部垂直流过LED外延层，极少横向传导的电流，可以改善横向结构的电流分布问题，提高发光效率，也可以解决电极的遮光问题，从而提升LED的发光面积。目前，横向结构（Lateral）和垂直结构（Vertical）的芯片通常都需要用到反射层（Mirror），目前常用的反射层，比如银（Ag），其在在蓝绿光波段具有极高的反射率，是理想的反射层材料，但是由于Ag的稳定性差，而且纯Ag与外延层（如P-GaN层）的欧姆接触较差，因此影响了Ag反射层的应用，制约了LED器件的可靠性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于：克服现有技术的不足，提供一种薄膜发光二极管芯片及制作方法。为解决上述技术问题，根据本专利技术的第一方面，提供一种薄膜发光二极管芯片，包括：永久基材和位于其上的发光结构，所述发光结构为III-V族材料所生长的薄膜，有相对的两个表面，其中第一表面为发光的出光面及第一电极所构成，第二表面与所述永久基材进行连接，其特征在于：所述发光结构的第二表面具有若干个V-Pits，所述永久基材从上到下包含金属反射层、镜面层、金属键合层以及导热层，所述金属反射层填充于所述V-Pits中。优选地，所述薄膜由P型的III-V族薄膜、N型的III-V族薄膜以及发光主动层所构成。优选地，所述永久基材的厚度范围介于10μm~5mm。优选地，所述第一电极的材料选用Al或Ti或C或Ni或Au或Pt或ITO或前述组合。优选地，所述金属反射层的材料选用Ag。优选地，所述金属反射层填满于所述V-Pits，并延伸于所述发光结构的部分第二表面上。优选地，所述金属反射层填充于V-Pits稀疏的位置形成单体反射点，填充于V-Pits密集的位置会形成整块的反射岛或反射层。优选地，所述金属反射层呈整面分布或者无序分布或者网格状分布。优选地，所述镜面层为金属反射层或者分布布拉格反射结构或者全方位反射结构。优选地，所述镜面层对于200~1150nm波段的光线反射率为50%以上。优选地，所述金属键合层的材料选用Au。优选地，所述导热层的材料选用Ag或Cu或Al或MgO或BeO或钻石或石墨或炭黑或AlN或前述组合。优选地，所述导热层的导热系数大于100W/mK。根据本专利技术的第二方面，提供一种薄膜发光二极管芯片的制作方法，包括工艺步骤：（1）提供一生长衬底，在其上生长III-V族材料薄膜，构成发光结构，定义所述发光结构具有相对的两个表面，其中第一表面为发光的出光面，第二表面具有若干个V-Pits；（2）在所述V-Pits中填充金属反射层；（3）在所述金属反射层以及发光结构的第二表面上形成镜面层；（4）在所述镜面层上形成金属键合层；（5）在所述金属键合层上形成导热层；（6）移除生长衬底，并在所述发光结构的第一表面上形成第一电极，构成薄膜发光二极管芯片。优选地，所述步骤1）中薄膜由P型的III-V族薄膜、N型的III-V族薄膜以及发光主动层所构成。优选地，所述步骤2）包括：采用电子束蒸镀工艺，沉积金属反射层，利用热处理条件，使得金属在V-pits中成团，由于V-Pits的缺陷存在，凹槽位置表面悬挂键多，吸引力较大，从而增加金属与发光结构的第二表面的附着性，并形成聚集中心。优选地，所述步骤2）中所述金属反射层填满于所述V-Pits，并延伸于所述发光结构的部分第二表面上。优选地，所述步骤2）中金属反射层填充于V-Pits稀疏的位置形成单体反射点，填充于V-Pits密集的位置会形成整块的反射岛或反射层。优选地，所述金属反射层呈整面分布或者无序分布或者网格状分布。优选地，所述镜面层为金属反射层或者分布布拉格反射结构或者全方位反射结构。优选地，所述镜面层对于200nm~1150nm波段的光线反射率为50%以上。优选地，所述金属键合层的材料选用Au。优选地，所述导热层的材料选用Ag或Cu或Al或MgO或BeO或钻石或石墨或炭黑或AlN或前述组合。优选地，所述导热层的导热系数大于100W/mK。优选地，所述第一电极的材料选用Al或Ti或C或Ni或Au或Pt或ITO或前述组合。本专利技术旨在提出一种薄膜发光二极管芯片及制作方法。与现有LED的传统镜面层结构相比，本专利技术在形成镜面层前，通过在具有V-Pits的发光结构中填充金属反射层，利用V-Pits位置多面悬挂建，从而增加金属与发光结构之外延层的附着性，提高反射率，适合用于制作倒装结构或者垂直结构的LED。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。图1~6是本专利技术实施例的制作薄膜发光二极管芯片的工艺步骤示意图。图7是本专利技术实施例的薄膜发光二极管芯片的结构示意图。图中各标号表示如下：100：生长衬底；200：发光结构；201：N型半导体层（第一表面）；202：活性层；203：P型半导体层（第二表面）；204：V-pits；300、301：金属反射层；400：镜面层；500：金属键合层；600：导热层；700：第一电极。具体实施方式下面结合示意图对本专利技术的薄膜发光二极管芯片及其制作方法进行详细的描述，在进一步介绍本专利技术之前，应当理解，由于可以对特定的实施例进行改造，因此，本专利技术并不限于下述的特定实施例。还应当理解，由于本专利技术的范围只由所附权利要求限定，因此所采用的实施例只是介绍性的，而不是限制性的。除非另有说明，否则这里所用的所有技术和科学用语与本领域的普通技术人员所普遍理解的意义相同。实施例如图1所示，在蓝宝石或砷化镓单晶生长衬底100上生长发光结构200，具体来说，可以是包括N型半导体层201、活性层202和P型半导体层203构成的外延薄膜，薄膜由P型的III-V族薄膜、N型的III-V族薄膜以及发光主动层所构成，III-V族薄膜中可以由III族的硼、铝、镓、铟与V族的氮、磷、砷排列组合而成。活性层的发光波长在200~1150nm之间，优选紫外波段，如UV-A波段（315~380nm）。定义前述的发光结构具有相对的两个表面，其中第一表面为发光的出光面，第二表面具有若干个V-Pits（V型坑）204，可以通过控制外延工艺参数获得。如图2所示，在V-Pits204中填充Ag金属反射层300、301，填充工艺可以包括：采用电子束蒸镀工艺，沉积10nm厚度以下的Ag膜层，再利用热处理条件（比如温度300~500℃），由于Ag薄膜受热，为降低体系自由能将形成团聚，由连续膜的反浸润而变成孤岛，基于缺陷的存在，使这种团聚加速，从而使得Ag膜层在V-pits中成团，由于V型坑的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜发光二极管芯片，包括：永久基材和位于其上的发光结构，所述发光结构为III‑V族材料所生长的薄膜，有相对的两个表面，其中第一表面为发光的出光面及第一电极所构成，第二表面与所述永久基材进行连接，其特征在于：所述发光结构的第二表面具有若干个V‑Pits，所述永久基材从上到下包含金属反射层、镜面层、金属键合层以及导热层，所述金属反射层对应填充于所述V‑Pits中。

【技术特征摘要】
1.一种薄膜发光二极管芯片，包括：永久基材和位于其上的发光结构，所述发光结构为III-V族材料所生长的薄膜，有相对的两个表面，其中第一表面为发光的出光面及第一电极所构成，第二表面与所述永久基材进行连接，其特征在于：所述发光结构的第二表面具有若干个V-Pits，所述永久基材从上到下包含金属反射层、镜面层、金属键合层以及导热层，所述金属反射层对应填充于所述V-Pits中。2.根据权利要求1所述的一种薄膜发光二极管芯片，其特征在于：所述金属反射层的材料选用Ag。3.根据权利要求1所述的一种薄膜发光二极管芯片，其特征在于：所述金属反射层填满于所述V-Pits，并延伸于所述发光结构的部分第二表面上。4.根据权利要求1所述的一种薄膜发光二极管芯片，其特征在于：所述金属反射层填充于V-Pits稀疏的位置形成单体反射点，填充于V-Pits密集的位置会形成整块的反射岛或反射层。5.根据权利要求1所述的一种薄膜发光二极管芯片，其特征在于：所述金属反射层呈整面分布或者无序分布或者网格状分布。6.根据权利要求1所述的一种薄膜发光二极管芯片，其特征在于：所述镜面层为金属反射层或者分布布拉格反射结构或者全方位反射结构。7.一种薄膜发光二极管芯片的制作方法，包括工艺步骤：（1）...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟志白，李佳恩，郑锦坚，杨力勋，徐宸科，康俊勇，
申请(专利权)人：厦门市三安光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35