[实用新型]半导体发光器件

说明书

技术领域

本实用新型涉及光电技术领域，特别涉及一种半导体发光器件LED。

背景技术

半导体发光二极管简称为LED，目前常见的LED通常是由镓(Ga)与砷(AS)、磷(P)的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光。发光二极管(LED)作为光源以其功耗低、寿命长、可靠性高等特点，在日常生活中的许多领域得到了普遍的认可，在电子产品中得到广泛应用，例如显示器背光等。

以基于宽禁带半导体材料氮化稼(GaN)和铟氮化稼(InGaN)的发光二极管为代表的近紫外线、蓝绿色和蓝色等短波长发光二极管在1990年代后期得到广泛应用，在基础研究和商业应用上取得了很大进步。目前，普遍应用的GaN基发光二极管的典型结构如图1所示，GaN基发光二极管的结构包括蓝宝石衬底10，在衬底10表面利用MOCVD工艺沉积的n型GaN层201，由n型掺杂的A1GaN层203、InGaN发光层205(包括单量子肼或多量子肼)和p型掺杂的A1GaN层207组成的发光单元，以及p型GaN层209。此外还包括利用LPCVD工艺或磁控溅射工艺沉积的透明导电氧化物(TCO)接触层211，和通过沉积、掩模、光刻和刻蚀等工艺形成的p电极213和n电极215。

LED芯片的散热问题越来越受到人们的重视，这主要是由于LED的光衰或其寿命直接与其结温有关，散热不好结温越高，寿命也就越短。而且，结温不但影响长时间的使用寿命，还直接影响短时间的发光效率。假如以结温为25度时的发光量为100％，那么结温上升至60度时，其发光量就只有90％；结温为100度时就下降到80％；140度就只有70％。可见改善散热、控制结温是十分重要的。除此以外，LED的发热还会使得其光谱移动，色温升高，正向电流增大(恒压供电时)，反向电流也增大，热应力增高，荧光粉环氧树脂老化加速等等种种问题。所以说，LED的散热是LED灯具的设计中最为重要的一个问题。

LED芯片的特点是在极小的体积内产生极高的热量。而LED本身的热容量很小，所以必须以最快的速度将这些热量传导出去，否则就会产生很高的结温。为了尽可能地把热量引出到芯片外面，人们在LED的芯片结构上进行了很多改进。为了改善LED芯片本身的散热，其最主要的改进就是采用导热更好的衬底材料。早期的LED只是采用硅作为衬底，后来改为蓝宝石作为衬底。但是蓝宝石衬底的导热性能不是太好，(在100℃时约为25W/(m-K))，而且蓝宝石要使用银胶固晶，而银胶的导热也很差。为了改善衬底的散热，Cree公司采用碳化硅作为衬底，它的导热性能(490W/(m-K))要比蓝宝石高将近20倍。但是，碳化硅的成本比较高，不利于生产成本的降低。

实用新型内容

因此，本实用新型的目的在于提供一种半导体发光器件LED，使芯片在工作过程中产生的热量更快的散发出去，从而提高芯片的性能和寿命。

本实用新型提供的一种半导体发光器件，包括

经图形化工艺形成的、至少包括彼此绝缘的第一区域和第二区域的导电导热基板；和

位于所述第一区域表面的导电导热衬底；以及

位于所述导电导热衬底表面的垂直结构LED芯片；

在所述LED芯片表面的至少部分区域覆盖有高导电导热材料层，且所述高导电导热材料层延伸至所述LED芯片和导电导热衬底的侧面以及所述第二区域的表面，为LED芯片提供将热量导向基板的导热和/或导电通道。

所述高导电导热材料层与所述LED芯片和导电导热衬底的侧面之间具有绝缘层。

所述LED芯片表面具有透明导电层。

在一个实施例中，所述高导电导热材料层覆盖LED芯片表面的全部区域。

所述第一区域为第一电极，所述第二区域为第二电极。

所述第一电极为n电极或p电极；所述第二电极为p电极或n电极。

所述第一区域和第二区域之间具有绝缘隔离层。

在一个实施例中，所述高导电导热材料层覆盖LED芯片表面的部分区域。

所述LED芯片表面的其余部分区域具有第一电极，所述第一区域为第二电极，所述第二区域为散热区域。

所述第一电极为n电极或p电极；所述第二电极为p电极或n电极。

所述高导电导热材料层为石墨烯或纳米碳层。

附图说明