[发明专利]具有电流阻挡功能的垂直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，更具体地是一种具有电流阻挡功能的垂直发光二极管及其制作方法。

背景技术

近年来，垂直结构发光二极管已成为研究开发的热点。与传统正装、倒装结构比较，垂直结构LED通过晶圆键合或者电镀、激光剥离（LLO）等工艺的结合，将外延层从生长衬底转移到导电和导热性能良好的金属或者半导体衬底材料上，形成电极上下分布，电流垂直注入，从而解决了正装、倒装结构LED器件中因电极水平分布、电流侧向注入导致的诸如散热不佳，电流分布不均、可靠性差等一系列问题。

传统垂直发光二极管制作时，通过对金属加高压和高温进行晶圆键合。具体来讲是将镀有金或者金锡等易键合金属的外延层键合在同样镀有金属的导电基板上，然后去除生长衬底，制作N电极，形成垂直发光二极管。图1为采用上述方法形成的垂直LED结构示意图，其中n电极位于顶部，其存在会遮挡并吸收有源层发出的光。

发明内容

本发明旨在提出一种具有电流阻挡功能的垂直发光二极管及其制作方法，通过利用异方性导电材料的特性配合具有凹凸起伏的导电基板，使异方性导电材料在凹凸基板和发光外延层之间形成垂直方向导通横向绝缘的键合层，从而形成一种具有电流阻挡功能的垂直发光二极管。

根据本发明的第一个方面，具有电流阻挡功能的垂直发光二极管，包括：导电基板，包括正反两个主表面，其正表面上形成图案化凹凸结构；异方性导电材料层，位于上述具有凹凸结构的导电基板正表面上，且其与导电基板的凸起部形成电性连接，与导电基板的凹陷部形成非电性连接，从而构成电流阻挡结构；发光外延结构，形成于所述异方性导电材料层上。

进一步地，该发光二极管还包括一位于发光外延层表面上电极结构，其在法线方向投影与导电基板的凹起部对应。

在本发明的一些优选实施例中，导电基板的凹凸结构为阵列式结构所有凸起部上表面齐平。

所述ACF异方性导电材料层在垂直方向导电，在水平方向绝缘。

根据本发明的第二个方面，具有电流阻挡功能的垂直发光二极管的制作方法，包括步骤：

1）提供一永久导电基板，在其正表面上形成图案化凹凸结构；

2）提供一发光外延层；

3）将所述发光外延层通过一异方性导电材料层粘结于所述永久导电基板上，

其中,所述异方性导电材料层与导电基板的凸起部形成电性连接，与导电基板的凹陷部形成非电性连接，从而构成电流阻挡结构。

在本发明的一个实施例中，步骤3）可以通过下面方法实现：在所述外延层上均匀一层涂布异方性导电材料层；采用晶圆键合设备，将所述发光外延层与永久导电基板键合。异方性导电材料层经过导电基板凹凸结构加压后，在基板凸起位置的方向外延层与导电基板导通，在基板凹陷位置，异方性导电胶ACF呈绝缘状态，并且填充器件。其中键合的压力足以让与导电基板凸起部接触的异方性导电胶形成垂直导通状态，而与导电基板凹陷部接触的异方性导电胶呈绝缘状态。

在本发明的另一个实施例中，步骤3）也可以通过下面方法实现：在所述导电基板的正面上涂布异方性导电材料层；采用晶圆键合设备，将所述发光外延层与永久导电基板键合，其中键合的压力足以让与导电基板凸起部接触的异方性导电胶形成垂直导通状态，而与导电基板凹陷部接触的异方性导电胶呈绝缘状态。

本发明的制作方法中，所述步骤1）中导电基板图案化为阵列式分布的图形，或者是与N型电极尺寸相当的图形；完成步骤3）后还包括步骤4）：在所述发光外延层远离导电基板的一端表面上制作第一电极结构，其在法线方向投影与导电基板上的凹陷部对应；此外还可以包括减薄导电基板并制作背电极、出光面粗化、制作钝化层、制作电流阻挡层等操作。

本发明相比传统垂直结构芯片，本发明利用异方性导电材料配合具有凹凸起伏的导电基板，使异方性导电材料在凹凸基板和发光外延层之间形成垂直方向导通横向绝缘的键合层，从而形成一种具有电流阻挡功能的垂直发光二极管同，可有效解决电流阻塞问题，其制作方法简单、稳定性高。

本发明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，或者通过实施本发明而了解。本发明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

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。