[发明专利]一种硅基发光二极管结构及其制备方法

说明书

本发明属于LED芯片技术领域，提供了一种硅基发光二极管结构，包括通过绝缘填充区域分割为N电极区域和P电极区域的硅基衬底，N电极区域和P电极区域的硅基衬底底面分别设有N焊接电极、P焊接电极；N电极区域的硅基衬底正面由下而上依次设有N‑GaN层、量子阱层、P‑GaN层和透明导电层，透明导电层上方设有覆盖绝缘填充区域的钝化绝缘层，钝化绝缘层上方设有延伸并覆盖至P电极区域硅基衬底的P电极传输层，P电极传输层通过钝化绝缘层上的暴露区分别与透明导电层、P电极区域的硅基衬底接触连接。本发明无需焊线即可实现与封装基板的电气相连，不用考虑抗物质扩散及性能不稳定、可焊性差等问题，且能够依据需求制作为所需的异形外观结构。

技术领域

本发明涉及LED芯片技术领域，尤其涉及一种硅基发光二极管结构及其制备方法。

背景技术

发光二极管(Light Emitting Diode，LED)是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，其被广泛应用于显示屏、交通讯号、显示光源、汽车用灯、LED背光源、照明光源等领域。LED外延主要使用的衬底可分为透明和非透明两类。透明类的衬底以蓝宝石、碳化硅为代表，主要特征是不导电，且在可见光波段吸收率低，表现为透明；不透明的衬底以硅、砷化镓为代表，主要特征是导电且表现为不透明。

透明不导电的蓝宝石基、碳化硅基外延容易加工成倒装、正装的芯片结构，不透明导电的硅基、砷化镓基外延容易加工成正装、垂直的芯片结构。正装结构和垂直结构都需要通过焊金线与封装基板实现电气相连，倒装结构可以使电极直接与封装基板的电极进行焊料结合形成电气相连，因而倒装芯片的制备没有焊线的步骤，生产的良品率高，工艺过程少，且倒装芯片结构的稳定性也优于焊线工艺，但由于倒装芯片的芯片面是与焊料直接相邻的，长时间工作，物质之间的扩散会导致芯片的稳定性下降，此外，蓝宝石基、碳化硅基外延均难以依据需求加工成带衬底的异形外观形状。不透明导电的硅基、砷化镓基外延想做成倒装结构，通常是将外延层转移到透明衬底上，再进行倒装结构的制备，工艺较困难。

发明内容

为了克服上述所指出的现有技术的缺陷，本发明人对此进行了深入研究，在付出了大量创造性劳动后，从而完成了本发明。

具体而言，本发明所要解决的技术问题是：提供一种硅基发光二极管结构及其制备方法，以实现不透明衬底在封装上实现两电极共面，无需焊线即可实现与封装基板的电气相连，同时避免倒装芯片的芯片面与焊料直接相邻，以避免在长期工作中因物质间扩散导致的芯片性能稳定性下降的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种硅基发光二极管结构，包括硅基衬底，所述硅基衬底通过绝缘填充区域将其分割为N电极区域和P电极区域，N电极区域和P电极区域的所述硅基衬底底面分别设有N焊接电极、P焊接电极；

N电极区域的所述硅基衬底正面由下而上依次设有N-GaN层、量子阱层、P-GaN层和透明导电层，所述透明导电层的上方设有钝化绝缘层，所述钝化绝缘层覆盖所述绝缘填充区域，且所述钝化绝缘层具有分别蚀刻至所述透明导电层和P电极区域的所述硅基衬底的暴露区，所述钝化绝缘层的上方设有P电极传输层，所述P电极传输层延伸并覆盖至P电极区域的所述硅基衬底，且所述P电极传输层通过所述钝化绝缘层上的暴露区分别与所述透明导电层、P电极区域的所述硅基衬底接触连接。

作为一种改进的技术方案，所述硅基衬底的厚度为10-95µm，所述N-GaN层的厚度为2-4µm，所述量子阱层的厚度为0.1-0.3µm，所述P-GaN层的厚度为0.2-0.4µm。

作为一种改进的技术方案，所述透明导电层为厚度100-400埃的ITO薄膜或厚度为10埃/50埃的Ni/Au金属薄膜。

作为一种改进的技术方案，所述绝缘填充区域为硅树脂、环氧树脂、聚丙烯酸酯、聚酰胺、苯并环丁烯、聚酰亚胺、SU8胶水的至少之一的绝缘材质填充区，且所述绝缘填充区域的表面与所述硅基衬底的表面齐平。