[发明专利]具有硅胶保护层的半导体发光器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体发光器件的设计。更具体而言，本发明涉及一种具有硅胶保护层的新型半导体发光器件。

背景技术

期待固态照明引领下一代照明技术。高亮度发光二极管(HB-LED)从作为显示器件的光源至替代传统照明的灯泡，正呈现应用数量不断上升的趋势。一般来说成本，能效和亮度是决定LED商业生存能力的三个最主要的参数。

LED产生的光线来自有源区，该区“夹于”受主掺杂层(p-型层)和施主掺杂层(n-型掺杂层)之间。当LED被施以正向电压时，载流子，包括来自p-型层的空穴和n-型层的电子，在有源区复合。在直接宽禁带材料中，这种复合过程释放出光子或光线形式的能量，其中光线的波长对应于有源区域内宽禁带材料的能量。

取决于衬底的选择和半导体层堆叠的设计，LED可形成两种结构，即横向电极结构(两个电极位于衬底的同侧)和垂直电极结构(电极位于衬底的两侧)。图1A和1B图示了这两种结构，其中图1A图示了典型横向电极LED的横截面视图，而图1B图示了典型垂直电极LED的横截面视图。图1A和1B中图示的两种LED包括衬底层102，n-型掺杂层104，多量子阱(MQW)有源层106，p-型掺杂层以及与n-型掺杂层连接的n-侧电极112。

LED制造技术的最近发展使得应用GaN-基Ⅲ-Ⅴ化合物半导体作为短波长LED的材料成为可能。这些GaN基LED将LED的发射光谱延展至绿光，蓝光及紫外区域。应注意的是在以下的讨论中，“GaN材料”可大致包括In_xGa_yAl_1-x-yN((0≤x≤1，0≤y≤1)基化合物。这种化合物可是二元，三元或四元化合物，如GaN，InGaN和InGaAlN。

晶片邦定技术作为用于制备GaN基材料的垂直电极LED的方法之一，通常来说，首先在生长衬底上生长的半导体多层结构与另一基础衬底邦定，之后利用多种化学和机械的方法剥离生长衬底。然而，多种缺陷如在邦定界面常有裂纹和气泡，减弱了GaN外延膜和基础衬底之间的粘接。此外，GaN外延膜极薄且脆，使得后续制造过程，如切割、测试及封装困难。例如，在测试过程期间，真空吸钳常常被用于提升LED芯片，而由真空吸钳作用在LED表面上的接触力常常使LED芯片龟裂或者甚至是破裂。

另外，由于GaN的材料特性，即使用于没有晶片邦定的LED制造中，在测试和封装期间，龟裂和破裂仍然是一个问题，产率并因此而降低。

发明内容

本发明的一个实施例提供了一种半导体发光器件，该器件包括：衬底，位于所述衬底上的第一掺杂半导体层，位于所述第一掺杂半导体层上的第二掺杂半导体层，位于所述第一和第二掺杂半导体层之间的多量子阱(MQW)有源层，与所述第一掺杂层连接的第一电极，与所述第二掺杂层连接的第二电极，以及硅胶保护层，其中所述硅胶保护层实质上覆盖所述第一和第二掺杂半导体层以及MQW有源层的侧壁以及未被所述第二电极覆盖的所述第二掺杂半导体层的水平表面部分。

在该实施例的一个变型中，所述硅胶保护层包括DOW CORNING5351可光刻图形化的旋涂硅胶。

在该实施例的另一变型中，所述硅胶保护层的厚度范围为1～100微米。

在该实施例的另一变型中，所述衬底包括下列材料的至少一种：Cu，Cr，Si和SiC。

在该实施例的一个变型中，所述第一掺杂半导体层是p-型掺杂半导体层。

在该实施例的一个变形中，所述第二掺杂半导体层是n-型掺杂半导体层。

在该实施例的一个变型中，所述第一和第二掺杂半导体层都是在由沟槽和台面组成的预制图形的衬底上生长。

附图说明

图1A图示了示例性横向电极LED的横截面视图。

图1B图示了示例性垂直电极LED的横截面视图。

图2A图示了根据本发明一个实施例的具有沟槽和台面的预制图形化的部分衬底。

图2B图示了根据本发明一个实施例的被预图形化的衬底的横截面视图。

图3为说明根据本发明一个实施例的制备具有硅胶保护层的垂直电极发光器件的步骤的流程图。

图4图示了根据本发明一个实施例的具有硅胶保护层的横向电极发光器件的横截面视图。

具体实施方式