半导体发光器件的制作方法

  半导体发光器件，例如发光二极管，简称LED，是由III-IV族化合物，如GaAs (砷化镓)、GaP (磷化镓)、GaAsP (磷砷化镓)等半导体制成的，其核心是PN结。由镓(Ga)与砷(AS)、磷(P)的化合物制成的二极管，其工作原理是PN结的电致发光原理。当二极管电极两端加上一定的正向电压后，二极管中将有大量电子注入，PN结导带上的高能量电子与价带上的空穴发生复合，并将多余的能量以光的形式发射出来，光的颜色和二极管所用的材料有关。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，在电子科技类产品中得到普遍应用，例如电路及仪器中作为指示灯，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年代后期得到普遍应用，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I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η型GaN层201，由η型掺杂的AlGaN层203、InGaN发光层205 (包括单量子肼或多量子肼)和P型掺杂的AlGaN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η电极215。上述结构的GaN基发光二极管，当然也包括别的类型的发光二极管，其芯片结构均采用平面结构，发光形式均为单向发光，光的取出受到材料和制作的完整过程的限制。随着LED向半导体照明方向发展，LED的封装除了一定要满足较大的耗散功率、良好的散热效果之外，还需要具有较高的发光效率。

  实用新型内容本实用新型提供了一种半导体发光器件，能够使LED器件立式放置并双面发光，提高发光效率，而且不影响器件的散热性能。本实用新型提供了一种半导体发光器件，所述器件为三明治式夹层结构，所述夹层结构的中间部位为发光体；在所述发光体的一侧依次包括位于所述发光体表面的透明导电导热层，和位于所述透明导电导热层表面的玻璃层；在所述发光体的另一侧依次包括位于所述发光体表面的透明导电导热层，和位于所述透明导电导热层表面的具有透光窗口的金属层。所述透明导电导热层包括玻璃导电导热胶、石墨导电胶、碳纤维导电导热胶、或石墨稀。[0010]所述玻璃层为石英玻璃层。所述发光体为氮化镓基发光二极管。所述发光体的数量为一个或，串联或并联在一起的复数个。所述透明导电导热层包括至少一层。所述金属层为铜层。

  通过附图中所示的本实用新型的优选实施例的更具体说明，本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按比例绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。·[0016]图I为GaN基发光二极管的结构示意图；图2至图8为说明本实用新型制作的完整过程的器件结构示意图；图9为本实用新型半导体发光器件的结构示意图。所述示图是说明性的，而非限制性的，在此不能过度限制本实用新型的保护范围。

  做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人能在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广。因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。图9为本实用新型半导体发光器件的结构示意图。如图9所示，本实用新型的发光器件为三明治式的夹层结构，所述夹层结构的中间部位为发光体200 ;在所述发光体200的一侧，依次包括位于发光体200表面的透明导电导热层421，和位于所述透明导电导热层421表面的玻璃层400 ;在所述发光体200的另一侧，依次包括位于所述发光体200表面的透明导电导热层411，和位于所述透明导电导热层411表面的、具有透光窗口 10的金属层300。其中，所述透明导电导热层411和421可以是玻璃导电导热胶、石墨导电胶、碳纤维导电导热胶、或石墨烯。玻璃层400为石英玻璃层。发光体200优选为垂直结构的氮化镓基发光二极管，P型电极和η型电极在左右两侧。导电导热材料层411和421与氮化镓基发光二极管的P型电极和η型电极形成良好欧姆接触，并将电极引出，构成竖直直插的封装形式。发光体200的数量可以是一个，也可以是串联或并联在一起的多个。所述透明导电导热层411和421，其本身能是一层，也可以是多层叠合的复合层。这种封装结构采用导电导热透明材料将发光体夹持在当中的方式，能够达到双面出光的全方位发光效果，降低了光在器件设计过程中的界面和多次反射的损耗。由于这种结构采用导电导热透明材料，形成有效发光的氮化镓表面出光区域增加；由于热传导及透过率的增加，可降低结温，有效增加出光效率。此外，该结构更易形成多芯片的串联和并联，采用直插式，降低封装的成本。图2至图8为说明本实用新型制作的完整过程的器件结构示意图。如图所示，本实用新型的发光器件的制造方法，首先提供第一衬底100、在所述第一衬底100表明产生发光体200,如图2所示；然后在所述发光体200表面采用蒸镀等方法沉积透明导电导热层411，如图3所示；在所述透明导电导热层411表面键合第二衬底300，如图4所示。在其它实施例中，也可以在发光体200表面直接键合表面具有透明导电导热层411的第二衬底300。然后利用激光剥离工艺或其它剥离工艺去除所述第一衬底100，如图5所示；然后对芯片进行图形化制作，执行侧面钝化、N面粗化、N电极制作等工艺步骤后对芯片进行切割形成单个发光体，如图6所示；然后在所述发光体200表面贴附其表面具有透明导电导热层421的玻璃层400，如图7所示；对第二衬底300进行局部腐蚀，形成透光窗口 10，如图8所示。上述的第一衬底100包括蓝宝石衬底，所述发光体200包括氮化镓基发光二极管。第二衬底300为铜，腐蚀第二衬底的方法有湿法腐蚀。在形成窗口 10后，可利用激光或点焊方法焊接出金属引线。在其它实施例中，参照图2，在发光体200表面直接沉积第二衬底300。此时并不沉积透明导电导热层411，第二衬底300作为牺牲层，其材料可以是硅。然后，在发光体200的另一个表面依次形成透明导电导热层和玻璃层。随后，利用化学刻蚀的方法去除牺牲层300，在发光体200的表面键合其表面已经具有透明导电导热层且已预先图形化形成窗口10的金属片，作为另一个电极。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

  权利要求1.一种半导体发光器件，其特征是所述器件为三明治式夹层结构，所述夹层结构的中间部位为发光体； 在所述发光体的一侧依次包括位于所述发光体表面的透明导电导热层，和位于所述透明导电导热层表面的玻璃层； 在所述发光体的另一侧依次包括位于所述发光体表面的透明导电导热层，和位于所述透明导电导热层表面的具有透光窗口的金属层。

  2.根据权利要求I所述的发光器件，其特征是所述透明导电导热层包括玻璃导电导热胶、石墨导电胶、碳纤维导电导热胶、或石墨烯。

  4.根据权利要求I所述的发光器件，其特征是所述发光体为氮化镓基发光二极管。

  5.根据权利要求4所述的发光器件，其特征是所述发光体的数量为一个或，串联或并联在一起的复数个。

  6.根据权利要求I所述的发光器件，其特征是所述透明导电导热层包括至少一层。

  专利摘要本实用新型公开了一种半导体发光器件，所述器件为三明治式夹层结构，所述夹层结构的中间部位为发光体；在所述发光体的一侧依次包括位于所述发光体表面的透明导电导热层，和位于所述透明导电导热层表面的玻璃层；在所述发光体的另一侧依次包括位于所述发光体表面的透明导电导热层，和位于所述透明导电导热层表面的具有透光窗口的金属层。本实用新型的半导体发光器件能够使LED器件立式放置并双面发光，提高发光效率，而且不影响器件的散热性能。