[发明专利]一种半导体发光器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体领域，特别是涉及一种倒装封装式的半导体发光器件及其制造方法。

背景技术

提升LED芯片发光效率最主要的目的是提升外量子效率，即提升内量子效率及出光效率。内量子效率方面主要方式有外延结构的优化，提升电子与空穴的复合能力；出光效率的提升的主要方式有各层界面的粗化，即尽可能的将发光层已发出的光从芯片内部释放出来，而不是转化成热能散失，但普通芯片封装时皆为正装结构，由于衬底基本为蓝宝石，散热能力较差，很多能量都转化为了热能。

鉴于此，实有必要设计一种新的结构和方法以解决上述技术问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种半导体发光器件的制造方法，用于解决现有技术中出光效率不高、散热能力差的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种半导体发光器件的制造方法，该方法至少包括以下步骤：

1）提供一衬底；

2）在所述衬底上生长外延层，所述外延层自下向上依次包括GaN缓冲层、非故意掺杂氮化镓层、N型氮化镓层、发光层及P型氮化镓层；

3）利用先激光辐照，然后再溶液腐蚀的方法在所述辐照的区域将GaN缓冲层去除，形成呈带状分布的空气夹层；并利用N型氮化镓层的反应特性，使得非故意掺杂GaN层上表面获得粗化结构界面；

4）继续芯片制备工艺；

5）采用倒装工艺封装该器件。

优选地，所述步骤3）形成呈带状分布的空气夹层及相应的粗化结构界面的具体步骤如下：

a、在所述外延层上形成保护层；

b、采用激光聚焦的方式从所述保护层的边缘开始进行条状的界面辐照，该激光聚焦的界面为GaN缓冲层，辐照与不辐照的区域面积比例为1：1～1:10；

c、激光处理后，将该器件投入加热的酸或碱溶液中，使得去除所述被辐照区域的GaN缓冲层形成空气夹层，同时在非故意掺杂氮化镓层上表面形成粗化结构界面；该酸溶液为硫酸和磷酸的混合酸溶液，其体积比为0：1～4:1，加热温度为60℃～200℃，该碱溶液为KOH水溶液或乙二醇溶液，其浓度为20%-60%，加热温度为60℃～160℃；

d、去除在外延层上形成的保护层；

优选地，所述步骤a）在形成空气夹层之前还包括在外延层表面采用等离子体化学气相沉积技术沉积保护层，该保护层的材料为二氧化硅或者氮化硅。

优选地，所述激光的波长为248nm或者355nm。

优选地，辐照与不辐照的区域面积比例为1:4；

优选地，所述步骤c）中硫酸和磷酸的体积比为3:1，加热温度为130℃；或者KOH的水溶液浓度为40%，加热温度为80℃。

优选地，所述步骤4）的后继芯片制备工艺具体包括以下步骤：

步骤一，利用光刻及刻蚀技术进行局部刻蚀，使部分N型氮化镓层露出；

步骤二，利用镀膜技术在半导体层上蒸镀一层透明导电层，该蒸镀厚度d为形成透明导电层；

步骤三，利用镀膜技术在透明导电层上蒸镀反射金属；

步骤四，利用光刻及蒸镀技术在NP层上蒸镀金属电极；

步骤五，利用等离子体化学气相沉积技术在反射金属上沉积保护膜,

步骤六，利用研磨抛光技术将衬底减薄到70-200um之间；

步骤七，利用普通激光划片机将芯片进行分离，优选激光划片机的波长为355nm。

本发明还提供一种提升出光效率的半导体发光器件，该半导体发光器件至少包括蓝宝石衬底以及位于蓝宝石衬底上的外延层；所述外延层从下向上依次包括缓冲层、非故意掺杂氮化镓层、N型氮化镓层、发光层及P型氮化镓层；该半导体发光器件进一步包括位于所述蓝宝石衬底和非故意掺杂GaN层之间的、采用先激光辐照，然后再溶液腐蚀的方法形成的空气夹层及相应的粗化结构界面；所述半导体发光器件进一步包括位于P型氮化镓层上的透明导电层、反射金属层以及位于透明导电层和N型氮化镓层上的金属电极。

优选地，所述半导体发光器件上表面除部分金属电极外沉积有有厚度为至的保护膜。

优选地，所述保护膜的材料为二氧化硅或者氮化硅。

如上所述，本发明采用倒装工艺封装提高了散热能力，同时形成空气夹层及相应的粗化结构界面从而产生界面粗化的效果，采用激光辐照及溶液腐蚀的方式对蓝宝石与GaN层的接触面进行粗化，以达到既能提升芯片的散热能力，又能提升出光效率的目的。

附图说明

图1显示为本发明实施例中外延片的结构示意图。