半導體發光二極體器件的製作方法
2023-10-17 21:25:29
專利名稱：半導體發光二極體器件的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種半導體發光二極體器件。
背景技術：
近年，III-V族化合物半導體發光二極體(LED)備受關注。LED產品隨著不斷的市場化，晶片和燈具價格也都在按平均每20-30%的跌幅下降。III-V族化合物半導體發光二極體的關鍵技術主要包括外延片的生長和晶片的電極製作。為了進一歩降低LED的製造成本，目前業界有在嘗試利用的矽和金屬材料作為襯底材料開發高功率LED，但隨著藍寶石襯底製造成本的連續下跌，矽和金屬材料的成本優勢 已經不明顯。然而，矽及其他村底材料因為吸光仍然需要在後期進行轉移襯底，導致製造良率的下降。對於晶片的電極製作，由於藍寶石襯底是絕緣體，為了使具有PN結特性的III-V族化合物半導體器件發光，必須製作P電極和N電極與各自的P型和N型半導體層接觸。LED晶片根據工作時電流流過的路徑不同可以分為垂直結構和平面結構。傳統的平面結構晶片エ藝是在藍寶石生長基板上依次生長N型氮化鎵、有源層、P型氮化鎵，井利用幹法刻蝕將部分P型氮化鎵和有源層刻蝕完裸露N型氮化鎵，並在P型氮化鎵和N型氮化鎵上製作電極，從而形成水平結構LED晶片。垂直結構晶片エ藝是將外延層置於導電基板上，電流形成上下流通。此外，根據LED的出光面不同又可以將晶片分為正裝結構和倒裝結構，正裝結構為P面出光，而倒裝結構為N面出光。LED器件中電極必須滿足(I)保證電極上電壓降小，要求金屬電阻率低；(2)與N型和p型半導體形成的歐姆接觸電阻低；(3)具有一定的光透過性或反射性；(4)高溫大電流下抗電遷移能力要強；(5)抗電化學腐蝕能力強；(6)易於鍵合；(7)薄膜沉積和光刻成形簡單；(8)成本低。現有技術中的成熟エ藝普遍採用NiAu和ITO作為正極的擴展電扱，因為其具有良好的可見光波段的透過性和與P型化合物半導體層較低的接觸電阻。迄今為止人們都集中在器件的結構和材料上來不斷提升發光二極體的亮度和性能，同時在不斷的降低製造的成本。現在的III-V族的半導體光電子器件中採用純金屬如Al、Ni、Cr、Ti、Pt、Au等材料來形成電極。隨著LED對通用照明領域的滲透，高亮高功率的光電子器件應運而生，大尺寸、高熱量對晶片エ藝提出了更高的要求。大尺寸晶片的表面電流擴展，對晶片表面的熱分布和光分布都具有重要影響，所以大範圍的電極分布對電流的分布是有易的。金或鋁因為其低電阻率被廣泛的運用在各種功率晶片上，作為電極的主要材料。但是鋁熔點較低(660°C)，較高的電遷移性，不適合大電流高功率晶片的電極材料運用，而金價格昂貴，金層電極一般都要做到Ium以上，蒸發相當厚的金將導致金材料消耗較大。LED的應用及不斷發展，金作為貴重金屬材料價格不斷上漲，此部分的成本壓縮空間較小，不利於LED器件成本的降低。下表示出了各種電極材料的參數對比
權利要求1.一種半導體發光二極體器件，包括 有源層； P型半導體層和N型半導體層，分別位於所述有源層的兩側； 與所述P型半導體層電性連接的正電極焊接層； 與所述N型半導體層電性連接的負電極焊接層； 其特徵在於，所述正電極焊接層和/或負電極焊接層的材料為鋁合金材料。
2.根據權利要求I所述的半導體發光二極體器件，其特徵在於，所述N型半導體層為N型摻雜的III-V族化合物半導體層，所述P型半導體層為P型摻雜的III-V族化合物半導體層。
3.根據權利要求I所述的半導體發光二極體器件，其特徵在於，所述正電極焊接層和負電極焊接層位於所述半導體發光二極體器件的同側或者異側。
4.根據權利要求I所述的半導體發光二極體器件，其特徵在於，還包括位於所述P型半導體層上並與其接觸的擴展電極層，所述正電極焊接層位於所述擴展電極層上並與其接觸。
5.根據權利要求I所述的半導體發光二極體器件，其特徵在於，還包括位於所述P型半導體層上並與其接觸的擴展電極層，位於所述擴展電極層上並與其接觸的正電極接觸層，所述正電極焊接層位於所述正電極接觸層上並與其接觸。
6.根據權利要求I所述的半導體發光二極體器件，其特徵在於，還包括位於所述P型半導體層上並與其接觸的擴展電極層，位於所述擴展電極層上並與其接觸的正電極接觸層，位於所述正電極接觸層上並與其接觸的正電極過渡層，所述正電極焊接層位於所述正電極過渡層上並與其接觸。
7.根據權利要求4至6中任一項所述的半導體發光二極體器件，其特徵在於，還包括位於所述N型半導體層上並與其接觸的負電極接觸層，所述負電極焊接層位於所述負電極接觸層上並與其接觸。
8.根據權利要求4至6中任一項所述的半導體發光二極體器件，其特徵在於，還包括位於所述N型半導體層上並與其接觸的負電極接觸層，位於所述負電極接觸層上並與其接觸的負電極過渡層，所述負電極焊接層位於所述負電極過渡層上並與其接觸。
9.根據權利要求I所述的半導體發光二極體器件，其特徵在於，所述有源層的平面面積大於100平方毫英寸。
10.根據權利要求I所述的半導體發光二極體器件，其特徵在於，所述有源層的平面面積大於300平方毫英寸。
11.根據權利要求I所述的半導體發光二極體器件，其特徵在於，所述有源層的平面面積選自576平方毫英寸、800平方毫英寸、1444平方毫英寸、1600平方毫英寸、2025平方毫英寸、3600平方毫英寸。
12.根據權利要求I所述的半導體發光二極體器件，其特徵在於，所述半導體發光二極體器件的工作電流大於20mA小於1A。
13.根據權利要求I所述的半導體發光二極體器件，其特徵在於，所述半導體發光二極體器件的工作電流為350mA、500mA、500mA或IA的正向工作電流。
14.根據權利要求I所述的半導體發光二極體器件，其特徵在於，所述正電極焊接層和負電極焊接層的厚度為0. I I OiI m。
專利摘要本實用新型提供了一種半導體發光二極體器件，包括有源層；P型半導體層和N型半導體層，分別位於所述有源層的兩側；與所述P型半導體層電性連接的正電極焊接層；與所述N型半導體層電性連接的負電極焊接層；所述正電極焊接層和/或負電極焊接層的材料為鋁合金材料。本實用新型能夠更好地滿足LED器件對電極焊接層的需求，能夠提高在大電流下的抗電遷移性，提升器件的熱穩定性，與常規的鋁材料相比提高器件使用壽命，並有利於產業化成本的控制。
文檔編號H01L33/40GK202549915SQ201220186889
公開日2012年11月21日 申請日期2012年4月27日 優先權日2012年4月27日
發明者萬遠濤, 封飛飛, 張昊翔, 李東昇, 江忠永, 金豫浙, 高耀輝 申請人:杭州士蘭明芯科技有限公司