改善熱傳導的led晶片的製作方法

2023-09-22 06:02:05 1

專利名稱：改善熱傳導的led晶片的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種LED晶片結構，尤其是一種改善熱傳導的LED晶片，屬於LED晶片的技術領域。
背景技術：
LED (Lighting Emitting Diode)即發光二極體,是一種半導體固體發光器件。當前節能環保是全球重要問題，低碳生活逐漸深入人心。在照明領域，功率LED發光產品的應用正吸引著世人的目光，二十一世紀將進入以LED為代表的新型照明光源時代。LED具有節能、環保、壽命長、結構牢固，響應時間快等特點，可以廣泛應用於各種普通照明、背光源、顯示、指示和城市夜景等領域。 功率型LED晶片的發光效率約32%，68%的能量轉換為熱能，散熱的問題是制約其照明領域應用的關鍵因素，晶片溫度升高時，發光強度會下降，而且可靠性和壽命也會跟著下降。散熱基本上有3種方式，一是傳導式散熱，二是對流式散熱，三是輻射式散熱。散熱最主要的問題點就在面積，而輻射散熱量非常小，所以最主要的是散熱方式是傳導和對流兩方面。熱模式歐姆定理A T=QR,即溫差A T=熱流Qx熱阻R ;熱阻越大，就有越大的熱產生在元器件內。熱傳遞有垂直和水平方向，垂直方向為串聯方式，串聯越多熱阻越大，厚度相對要求越薄。水平方向為並連方式，並連熱阻數越多，熱傳導效果越好。目前解決LED晶片熱傳導最好的技術為藍寶石移除的垂直式LED，移除藍寶石後的LED轉貼至導熱極佳的矽或金屬基板上，大大降低了晶片的熱阻。但垂直式LED相較傳統水平式LED工藝繁瑣，設備和原輔材料較高。
發明內容本實用新型的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種改善熱傳導的LED晶片，其結構簡單緊湊，降低了 LED晶片自身的熱阻，提高了 LED晶片的可靠性及壽命。按照本實用新型提供的技術方案，所述改善熱傳導的LED晶片，包括LED晶片本體，所述LED晶片本體包括襯底及位於所述襯底上方的P電極與N電極；所述襯底對應設置P電極與N電極另一側表面鍍有反射層，所述反射層上設有鍵合層；襯底通過鍵合層與導熱基板鍵合連接。所述導熱基板為鑰、鋁、鎳、銅、銅鎢、氮化鋁中材料的一種或幾種。所述反射層為金屬層、合金層、DBR全反射膜中的一種或幾種。所述襯底的厚度為l(T50iim。所述襯底為藍寶石基板。所述襯底上設有外延發光層，所述外延發光層包括位於襯底上的N型氮化鎵層、位於N型氮化鎵層上的量子阱及位於所述量子阱上的P型氮化鎵層；P電極與P型氮化鎵層電連接，N電極與N型氮化鎵層電連接。所述鍵合層的材料包括金或錫。所述金屬層的材料包括銀或鋁。[0012]本實用新型的優點LED晶片本體包括襯底，襯底上蒸鍍有反射層，反射層上蒸鍍有鍵合層，襯底通過鍵合層與導熱基板連接成一體；LED晶片本體工作時產生的熱量能通過導熱基板及時高效的傳導出去，降低了 LED晶片自身的熱阻，提高了 LED晶片的可靠性及壽命；同時襯底減薄後，能夠減少光線在襯底內傳輸時的吸收，提高了 LED晶片的出光效率。

圖I為本實用新型的結構示意圖。圖疒圖4為形成本實用新型結構的具體工藝步驟剖視圖，其中圖2為襯底上設置中轉基板後的剖視圖。 圖3為襯底與導熱基板鍵合後的剖視圖。圖4為去除圖3中中轉基板後的剖視圖。
具體實施方式
下面結合具體附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。如圖f圖4所示本實用新型包括導熱基板I、鍵合層2、反射層3、襯底4、外延發光層5、N電極6、P電極7、保護層8、中轉鍵合層9、中轉基板10及LED晶片本體11。如圖I所示為了降低LED晶片本身的熱阻，提高LED晶片的可靠性及壽命，本實用新型包括LED晶片本體11，所述LED晶片本體11包括襯底4，所述襯底4的上方設有P電極7與N電極6 ;襯底4對應設置N電極6與P電極7另一側的表面鍍有反射層3,所述反射層3上設有鍵合層2，襯底4通過鍵合層2與導熱基板I鍵合連接成一體。導熱基板I具有良好的散熱性能，導熱基板I的材料為鑰、鋁、鎳、銅、銅鎢、氮化鋁中的一種或幾種。反射層3為金屬層、合金層、DBR (分布式布拉格反射鏡)全反射膜中的一種或幾種；其中，金屬層為鋁或銀，合金層為鋁或銀的多層複合結構；鍵合層2為金或錫；通過反射層3能提高出光效率，同時，通過導熱基板I能夠將LED晶片本體11工作時產生的熱量及時散發出去，改善LED晶片本體11的熱傳導性能。所述襯底4為藍寶石基板，為了減少藍寶石基板的熱阻和光在藍寶石基板內傳輸過程的吸收，將襯底4進行減薄，襯底4的厚度為1(T50 u m,能大大降低LED晶片本身的熱阻並提高LED晶片的整體出光效率。N電極6、P電極7通過外延發光層5與襯底4相連，所述外延發光層5包括覆蓋於襯底4表面上的N型氮化鎵層，所述N型氮化鎵層上覆蓋有量子阱，所述量子阱上設有P型氮化鎵層，其中，N電極6與N型氮化鎵層電連接，P電極7與P型氮化鎵層電連接。如圖2 圖4所示為了能夠形成上述結構，可以通過下述步驟實現，具體地a、提供襯底4，並在襯底4上生長外延發光層5 ;在所述外延發光層5的表面上澱積保護層8，且在所述保護層8的表面上蒸鍍一層中轉鍵合層9 ;保護層8—般為二氧化矽，中轉鍵合層9的材料為金或錫；b、提供中轉基板10，中轉基板10通過高壓鍵合方式鍵合與中轉鍵合層9鍵合連接，從而能夠外延發光層5及襯底4相連，得到如圖2所示的結構；中轉基板10的材料一般為金屬，如鋁、銅、鎢銅合金等；通過中轉基板10能夠便於實現對襯底4的減薄；[0025]C、使用研磨拋光設備對襯底4進行減薄，使得襯底4的厚度為1(T50 u m ;並通過CMP (機械化學拋光)進行拋光處理；d、在襯底4對應設置外延發光層5的另一側表面蒸鍍反射層3，並在所述反射層3上蒸鍍鍵合層2 ；e、提供導熱基板1，導熱基板I通過高壓鍵合方式與鍵合層2鍵合，從而能夠與襯底4連接成一體，如圖3所示；f、通過化學或物理的方式去除襯底4上方的中轉基板10、中轉鍵合層9和保護層8，得到圖4中的結構；g、對上述襯底4上的外延發光層5進行所需的光刻、刻蝕、蒸鍍、切割等常規工藝步驟，以形成相應的LED晶片結構，得到LED晶片本體11。 如圖I所示工作時，LED晶片本體11通過P電極7、N電極6與外部電源相連。當LED晶片本體11與外部電源連接後，外延發光層5開始發光。當外延發光層5的部分光線穿過襯底4時，反射層3會將光線反射到對應設置P電極7、N電極6的表面，以提高出光效率。同時,夕卜延發光層5工作時產生的熱量會作用在襯底4上，由於襯底4上的反射層3及鍵合層2與導熱基板I均具有較好的熱傳導能力，且散熱面積大，能夠將襯底4上的熱量及時傳導出去，避免熱量在襯底4的積聚，提高LED晶片本體11的散熱效果，降低了 LED晶片自身的熱阻，提高了 LED晶片的可靠性及壽命。
權利要求1.一種改善熱傳導的LED晶片，包括LED晶片本體(11 )，所述LED晶片本體(11)包括襯底(4)及位於所述襯底(4)上方的P電極(7)與N電極(6);其特徵是所述襯底(4)對應設置P電極(7)與N電極(6)另一側表面鍍有反射層(3)，所述反射層(3)上設有鍵合層(2 );襯底(4 )通過鍵合層(2 )與導熱基板(I)鍵合連接。
2.根據權利要求I所述的改善熱傳導的LED晶片，其特徵是所述反射層(3)為金屬層、合金層、DBR全反射膜中的一種或幾種。
3.根據權利要求I所述的改善熱傳導的LED晶片，其特徵是所述襯底(4)的厚度為10 50 u mD
4.根據權利要求I所述的改善熱傳導的LED晶片，其特徵是所述襯底(4)為藍寶石基板。
5.根據權利要求I所述的改善熱傳導的LED晶片，其特徵是所述襯底(4)上設有外延發光層(5 )，所述外延發光層(5 )包括位於襯底(4)上的N型氮化鎵層、位於N型氮化鎵層上的量子阱及位於所述量子阱上的P型氮化鎵層；P電極(7)與P型氮化鎵層電連接，N電極(6 )與N型氮化鎵層電連接。
專利摘要本實用新型涉及一種改善熱傳導的LED晶片，屬於LED晶片的技術領域。按照本實用新型提供的技術方案，所述改善熱傳導的LED晶片，包括LED晶片本體，所述LED晶片本體包括襯底及位於所述襯底上方的P電極與N電極；所述襯底對應設置P電極與N電極另一側表面鍍有反射層，所述反射層上設有鍵合層；襯底通過鍵合層與導熱基板鍵合連接。本實用新型LED晶片本體包括襯底，襯底上蒸鍍有反射層，反射層上蒸鍍有鍵合層，襯底通過鍵合層與導熱基板連接成一體；LED晶片本體工作時產生的熱量能通過導熱基板及時高效的傳導出去，降低了LED晶片自身的熱阻，提高了LED晶片的可靠性及壽命；同時襯底減薄後，能夠減少光線在襯底內傳輸時的吸收，提高了LED晶片的出光效率。
文檔編號H01L33/02GK202534678SQ201220068780
公開日2012年11月14日 申請日期2012年2月28日 優先權日2012年2月28日
發明者柯志傑, 謝志堅, 鄧群雄, 郭文平, 黃慧詩 申請人:江蘇新廣聯科技股份有限公司