[发明专利]一种功率型三维LED发光器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种功率型三维LED发光器件及其制造方法，属于发光二极管领域。

背景技术

发光二极管（Light Emitting Diodes，LEDs）具有电光转换效率高、节能、环保、寿命长、体积小等优点，基于LED的半导体照明被认为是二十一世纪最有可能进入普通照明领域的一种新型固体冷光源和最具发展前景的高新技术领域之一。半导体照明广泛应用的关键是提高氮化物LED芯片发光效率。大尺寸功率型LED芯片的发光效率与电流注入效率和注入电流在芯片内部的均匀扩展有密切的关系。

由于p型掺杂原子在GaN或AlGaN合金材料的离化能较高，因此不易对GaN或AlGaN材料进行p型掺杂，即使制备了p型掺杂的GaN和AlGaN材料，但由于其电阻率较高，注入电流在p-GaN或p-AlGaN材料中的横向扩展也比较困难。目前，在工业界得到广泛应用的铟锡氧化物（ITO）透明导电材料对可见光的透过率较高，但是对紫外光的透过率却很低。为了解决这个问题，本发明使用了一种对紫外光和可见光的透过率均大于90%，面电阻小于25 Ω/□的透明导电材料。

另一方面，在汽车头灯、舞台灯以及投影仪等应用领域，需要高强度的LED光源。通过增加LED发光器件的驱动电流和LED发光器件的尺寸可以增大LED的发光强度和光通量。但是随着LED芯片的尺寸的增加，注入电流在LED芯片中均匀扩展变得比较困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种功率型三维LED发光器件及其制造方法。

本发明通过在LED发光器件上形成一种对紫外光和可见光均具有较高透过率，且面电阻小于25Ω/□的透明导电材料，采用微加工技术在LED发光器件结构内形成周期性或非周期性分布的孔洞结构，并通过在孔洞侧壁形成绝缘层，并在孔洞中填充导电金属材料的方式形成嵌入式的n型欧姆接触电极，增强功率型LED发光器件的电流扩展性能，从而提高LED发光器件的发光效率和可靠性。

本发明采用如下技术方案实现上述目的：

一种功率型三维LED发光器件，包括LED芯片和散热基板，所述LED芯片从上至下依次包括GaN或AlGaN层、n型掺杂的GaN或AlGaN半导体层、多量子阱层、p型掺杂的GaN或AlGaN半导体层、透明导电层和反射层；所述反射层上设有贯穿反射层、透明导电层、p型掺杂的GaN或AlGaN半导体层和多量子阱层，且盲端位于n型掺杂的GaN或AlGaN半导体层的盲孔；所述盲孔的内侧壁上设有绝缘层，所述反射层上分开设有高度相同的嵌入式n型欧姆接触电极和p型欧姆接触电极，嵌入式n型欧姆接触电极包括嵌入式n型欧姆接触电极层和嵌入式n型欧姆接触电极层上设有的用于填充盲孔的n型欧姆接触电极柱；所述n型欧姆接触电极层与反射层间设有绝缘层；嵌入式n型欧姆接触电极和p型欧姆接触电极间填充有预固化填料层；所述散热基板上设有若干个导电导热通孔，导电导热通孔内壁上依次沉积有绝缘层、种子层和导电导热金属孔芯；所述嵌入式n型欧姆接触电极层和p型欧姆接触电极焊接于导电导热金属孔芯上。

所述GaN或AlGaN层上还设有蓝宝石衬底。

所述蓝宝石衬底为六棱锥型、菱形、倒装梯形或倒装金字塔结构；

所述透明导电层为Ni/Au金属线网格层、厚度小于10nm的掺杂Rh、Pt、Ni、Cu或Al的银薄膜或图案化的镍/石墨烯透明导电层；所述盲孔为周期性或非周期性分布；所述绝缘层材料为SiO₂、Si₃N₄或AlN。

所述Ni/Au金属线网格层的网格的边长为140nm，高度为50nm，占空比为50%；所述掺杂Rh、Pt、Ni、Cu或Al的银薄膜的厚度为5-10nm，其中Rh、Pt、Ni、Cu或Al的摩尔百分比小于10%；所述反射层为铝层、铑层或周期性的TiO₂/SiO₂堆栈层。

所述周期性的TiO₂/SiO₂堆栈层包括第一堆栈和第二堆栈；所述第一堆栈包含若干个周期的TiO₂/SiO₂堆栈，且TiO₂/SiO₂的厚度为48 nm/90 nm；所述第二堆栈包含若干个周期的TiO₂/SiO₂堆栈，且TiO₂/SiO₂的厚度为76 nm/139 nm。