[发明专利]半导体发光二极管芯片、发光器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体发光二极管芯片、发光器件及其制造方法。

背景技术

发光二极管（LED），一种将电能转换为光能的半导体器件，是由化合物半导体材料制成的，该化合物半导体材料根据能带隙而发出具有特定波长的光。LED的应用已经从光学通信和显示器（例如，移动设备显示器）、计算机监视器和平面光源（例如，用于LCD的背光单元（BLU））扩展到普通的照明装置。

在LED的各个应用领域中，需要一些散热方法来管理LED的高发热量。特别地，在增加了施加在单个LED上的电流作为减少LED使用数量的方法的情况下，解决发热量增加的问题成为关键问题。

为了散热，会将巨大的散热板等安装在模块上的LED外侧以通过强制对流进行冷却。然而，附加额外的元件会增加产品的体积，从而增加产品的成本。

同时，组成LED的半导体层的折射率会大于环境大气、包封材料或衬底的折射率，从而使得决定发出光的入射角范围的临界角减小，结果，由有源层产生的光的相当一部分会被全内反射，从而在不期望的方向上传播或者在全反射过程中损失，从而降低了光提取效率。因此，需要一种通过增加在期望的方向上传播的光的量来提高实质亮度的方法。

发明内容

在现有技术中，需要一种方法来有效改进半导体发光二极管（LED）芯片与该半导体LED芯片所接合到的元件之间的界面中的热阻。此外，需要一种利用优秀反射结构来保证高等级反射率的方法，以便提高LED芯片的亮度。

根据本发明的一个方面，提供了一种半导体发光二极管（LED）芯片，包括：半导体发光二极管单元，其包括透光衬底以及在所述透光衬底的上表面上顺序地形成的第一导电类型半导体层、有源层和第二导电类型半导体层；后反射叠层，其包括辅助光学层和金属反射膜，所述辅助光学层形成在所述透光衬底的下表面上并且由具有预定折射率的材料制成，所述金属反射膜形成在所述辅助光学层的下表面上；以及接合叠层，其设置在所述后反射叠层的下表面上并且包括接合金属层和防扩散膜，所述接合金属层由共晶（eutectic）金属材料制成，所述防扩散膜被形成为防止所述接合金属层与所述金属反射膜之间的元素扩散。

所述接合金属层的共晶金属材料可以包括金（Au）、银（Ag）和锡（Sn）当中的至少一种。所述接合金属层的共晶金属材料可以包括Au-Sn。

所述金属反射膜可以包括铝（Al）、银（Ag）或它们的混合物。所述防扩散膜可以包括从以下材料当中选择的材料：铬（Cr）、金（Au）、TiW、TiN以及它们的组合。

所述辅助光学层可以由包括从以下组所选的元素的氧化物或氮化物制成，所述组包括：硅（Si）、锆（Zr）、钽（Ta）、钛（Ti）、铟（In）、锡（Sn）、镁（Mg）和铝（Al）。

所述辅助光学层可以具有分布布拉格反射器（DBR）结构，在该结构中交替地层叠了具有不同折射率的两种电介质薄膜。所述两种电介质薄膜可以分别由包括从以下组所选的元素的氧化物或氮化物制成，所述组包括：硅（Si）、锆（Zr）、钽（Ta）、钛（Ti）、铟（In）、锡（Sn）、镁（Mg）和铝（Al）。

根据本发明的另一方面，提供了一种半导体发光器件，所述半导体发光器件包括半导体发光二极管（LED）芯片和支撑半导体LED芯片的支撑件，其中，所述半导体LED芯片包括：半导体发光二极管单元，其包括透光衬底以及在所述透光衬底的上表面上顺序地形成的第一导电类型半导体层、有源层和第二导电类型半导体层；后反射叠层，其包括辅助光学层和金属反射膜，所述辅助光学层形成在所述透光衬底的下表面上并且由具有预定折射率的材料制成，所述金属反射膜形成在所述辅助光学层的下表面上；以及接合叠层，其设置在所述后反射叠层的下表面上并且包括接合金属层和防扩散膜，所述接合金属层具有熔接到所述支撑件的界面并且由共晶金属材料制成，所述防扩散膜被形成为防止所述接合金属层与所述金属反射膜之间的元素扩散。

根据本发明的另一个方面，提供了一种制造半导体发光二极管（LED）芯片的方法，所述方法包括步骤：制备透光晶圆和半导体叠层，所述半导体叠层包括顺序地形成在所述透光晶圆的上表面上的第一导电类型半导体层、有源层和第二导电类型半导体层；在所述半导体叠层上提供支撑衬底；打磨所述透光晶圆的下表面以减小所述透光晶圆的厚度；用激光束照射以形成裂缝，从而允许将所述透光晶圆和所述半导体叠层分成各器件单元；在用激光束照射之后，在所述透光晶圆的下表面上形成金属反射膜；以及利用所述裂缝来分离所述透光晶圆和所述半导体叠层。

前述的技术方案没有完全列举本发明的全部特征。