[发明专利]倒装发光二极管及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体发光器件及其制作方法，更具体地是一种出光面上无焊盘电极的倒装发光元件及其制作方法。

背景技术

固态发光器件的发光二极管具有低能耗，高寿命，稳定性好，体积小，响应速度快以及发光波长稳定等良好光电特性，被广泛应用于照明、家电、显示屏及指示灯等领域。此类型发光器件在光效及使用寿命等方面均已有可观的进步，有希望成为新一代照明及发光器件主流。

近年来，为了提高LED发光功率和效率，发展了衬底转移技术，例如在蓝宝石衬底上通过MOCVD沉积GaN基薄膜，然后把GaN基薄膜通过晶圆键合技术或电镀技术黏结到半导体或金属基板上，再把蓝宝石衬底用激光剥离方法去除；将器件做成垂直结构。图1为一种传统垂直结构发光二极管的结构示意图，该LED器件包括：导电基板100，由p型半导体层121、有源层122和n型半导体层构成的发光外延层通过高反射P型导电键合层110形成于导电基板100上，通过n电极131和背电极132注入电流形成垂直结构LED。此LED器件在封装时一般利用银胶固晶或者金锡共晶焊接，N电极需要打线至支架，且N电极位于出光面上挡住大量出射光线，不利于出光。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种出光面上无焊盘电极的垂直结构发光元件及其制作方法，相比传统垂直结构发光元件，其N电极下拉至支撑衬底，有利于封装打线操作，并可提高打线稳定型，由于其焊盘电极不在出光面上，避免了上述传统结构N型电极挡光的问题。

根据本发明的第一个方面，一种倒装发光二极管，其包括：基板，其上分布有P、N型焊盘电极；发光外延层倒装形成于所述基板上，其自上而下包括n型半导体层、有源层、p型半导体层，其中n型半导体层划分为发光区、隔离区和电极区，其中发光区和电极区通过所述隔离区实现电性隔离；有源层和p型半导体层位于发光区下方，所述p型半导体层与p型焊盘电极连接，所述n型半导体层的电极区与N型焊盘电极连接；导电连接部，位于所述n型半导体层上，连接所述n型半导体层的电极区和发光区，当接通外部电源时，实现电流垂直注入发光外延层。

优选地，所述隔离区形成于电极区的周围，保证电极区与发光区实现电性上完全隔离。

优选地，所述n型半导体层的隔离区采用离子注入方式形成绝缘部，实现所述发光区和电极区的电性隔离。

优选地，所述电极区的n型半导体层通过一键合接触层与所述基板上的N型焊盘电极连接。

优选地，所述电极区的n型半导体层下方对应的p型半导体层、发光层形成短路连接，用于连接电极区的n型半导体层与基板上的N型焊盘电极。

优选地，所述导电连接部为一透明导电层。进一步地，可在所述透明导电层形成一电流扩展结构，进一步控制电流均匀分布。更进一步地，可在透明导电层上制作低折射率钝化层，不仅起到保护透明导电层的作用，还减少了光线出射的全反射，有利于光逃逸出器件。更进一步地，可在n型半导体层的表面制作光萃取结构，所述透明导电层形成于所述光萃取结构上，可以进一步提高出光效率。

优选地，可在发光区的n型半导体层表面上采用离子注入的方式植入一电极扩展结构，亦可有效促进电流均匀分布。

本发明的第二个方面，一种倒装发光二极管的制作方法，包括步骤：1）提供一生长衬底，在其上外延生长发光外延层，其至下而上至少包括n型半导体层、有源层和p型半导体层；2）将n型半导体层划分为发光区、隔离区和电极区，利用离子注入方式绝缘隔离区的n型半导体层，实现发光区和电极区的电性隔离；3）在电极区的n型半导体层上制作N型键合金属层，在P型半导体层上制作p型键合金属层；4）提供一基板，在其上制作P型焊盘电极、N型焊盘电极；5）将上述发光外延层键合在所述基板上，其中N型键合金属层与N型焊盘电极连接，P型键合金属层与P型焊盘电极连接；6）去除生长衬底，露出N型半导体层表面；7）在N型半导体层表面上制作导电连接部，其连接所述n型半导体层的电极区和发光区，当接通外部电源时，实现电流垂直注入发光外延层。

本发明的制作方法中，所述步骤3）中N型键合接触层与P型键合接触层高度相当。在去除生长衬底，在N型面上进行N型半导体层上表面酸洗、电流扩展结构制作、粗化、干蚀刻处理等操作。

本发明相比传统垂直结构芯片，本发明的优势在于出光面上没有焊盘电极，且P电极以及N电极同面位于绝缘基板上，有效提高封装固晶打线的良率；另外可通过在出光面上制作电流阻挡层、粗化N型外延表面、增加钝化层等操作进一步提高芯粒的外量子效率。