发光二极管晶圆及其形成方法

摘要

一种发光二极管晶圆及其形成方法，本发明技术方案通过在所述操作衬底底面上形成第一电极层；在切割道相交位置处形成贯穿所述操作衬底的第一通孔并在隔离层露出的第一通孔侧壁上形成导电材料，从而形成第二电极层。本发明技术方案中，可以直接通过所述第一电极层和所述第二电极层实现所述第一半导体层和所述第二半导体层与外部电路的连接，所以所述发光二极管晶圆无需经过划片工艺即可使用，从而简化了工艺步骤，降低了制造成本。

权利要求

1.一种发光二极管晶圆的形成方法，其特征在于，包括：提供生长衬底；

在所述生长衬底上形成多个管芯，所述管芯包括第一半导体层和第二半导体层，所述第一半导体层和所述第二半导体层的导电类型不同；

在所述管芯上形成导电层，所述导电层与所述第一半导体层电连接，所述导电层与所述管芯用于形成管芯结构；

提供操作衬底，包括功能面以及与所述功能面相对的底面；

使所述导电层与所述功能面相对贴合；

去除所述生长衬底，露出所述多个管芯结构，且管芯结构之间具有切割道；

在切割道相交位置处形成贯穿所述操作衬底的第一通孔；

在第一通孔露出的所述导电层表面形成隔离层；

形成位于所述操作衬底的底面上的第一电极层，所述第一电极层与所述导电层电连接；

在第一通孔侧壁上形成导电材料，以形成第二电极层，所述第二电极层位于所述操作衬底底面且与所述第二半导体层电连接。

2.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，形成所述第一通孔的步骤包括：通过激光打孔或刻蚀的方式形成所述第一通孔。

3.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，形成第二电极层的步骤中，所述导电材料保形覆盖所述第一通孔侧壁；或者，所述导电材料填充所述第一通孔。

4.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，提供操作衬底的步骤中，所述操作衬底为绝缘衬底；

去除所述生长衬底之后，形成第一电极层之前，所述形成方法还包括：在切割道相交位置处形成贯穿所述操作衬底的第二通孔；

形成隔离层的步骤中，所述隔离层还覆盖所述第一通孔露出的所述管芯侧壁；

形成导电材料的步骤中，所述导电材料还覆盖所述第二通孔侧壁且与所述导电层相接触，以形成第一电极层；

形成第二电极层的步骤中，所述导电材料与所述第一通孔露出的操作衬底表面相接触。

5.如权利要求4所述的形成方法，其特征在于，提供操作衬底的步骤中，所述操作衬底的材料为：氧化钛、氧化硅、聚合物、玻璃、氮化铝、氧化铝、氧化锆、氮化硅、YAG系列陶瓷、氧化硼、氮化硼或氧化钹。

6.如权利要求4所述的形成方法，其特征在于，形成所述第二通孔的步骤包括：通过激光打孔或刻蚀的方式形成所述第二通孔。

7.如权利要求4所述的形成方法，其特征在于，形成第一电极层的步骤中，所述导电材料保形覆盖所述第二通孔侧壁；或者，所述导电材料填充所述第二通孔。

8.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，提供操作衬底的步骤中，所述操作衬底为导电衬底；

形成隔离层的步骤中，所述隔离层还覆盖所述第一通孔露出的所述操作衬底表面；

形成第一电极层的步骤中，所述第一电极层与所述操作衬底底面电连接；

形成第二电极层的步骤中，所述导电材料覆盖所述第一通孔内的隔离层表面。

9.如权利要求8所述的形成方法，其特征在于，提供操作衬底的步骤中，所述操作衬底的材料为：Si、锗、碳化硅、铜、钨、钼、钨铜合金或钼铜合金。

10.如权利要求1、4或8所述的形成方法，其特征在于，形成导电材料的步骤包括：通过化学气相沉积、物理气相沉积或者原子层沉积的方法形成所述第一电极层和所述第二电极层。

11.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，形成所述导电层的步骤中，所述导电层的材料包括：Cr、Pt、Au、TiW、Ti、Ni、Cu、Ag、Al、W、氧化锌或ITO中的一种或多种。

说明书

发光二极管晶圆及其形成方法

技术领域

[0001] 本发明涉及半导体照明领域，特别涉及一种发光二极管晶圆及其形成方法。

背景技术

[0002] 发光二极管(LED)是响应电流而被激发从而产生各种颜色的光的半导体器件。其中，以氮化镓(GaN)为代表的III-V族化合物半导体由于具有带隙宽、发光效率高、电子饱和漂移速度高、化学性质稳定等特点，在高亮度蓝光发光二极管、蓝光激光器等光电子器件领域有着巨大的应用潜力，引起了人们的广泛关注。

[0003] 从结构角度区分，发光二极管可以分为正装结构、倒装结构以及垂直结构。其中，垂直结构的发光二极管具有散热效率高、承载电流大、发光强度高、耗电量小、寿命长等优点。所以垂直结构的发光二极管作为一种大功率发光二极管的解决方案，受到业界越来越多的关注和研究。

[0004] 垂直结构的发光二极管芯片的两个电极分别位于发光二极管外延层的两侧；通过图形化的电极，使得电流几乎垂直流过发光二极管的外延层，横向流动的电流较少，可以有效的减弱电流拥堵问题，有利于发光效率的提高。

[0005] 现有技术通常采用多个发光二极管芯片组成发光二极管阵列以实现照明，但是形成发光二极管阵列的方法存在工艺复杂，成本高昂的问题。

发明内容

[0006] 本发明解决的问题是提供一种发光二极管晶圆及其形成方法，以简化工艺，降低成本。

[0007] 为解决上述问题，本发明提供一种发光二极管晶圆的形成方法，包括：

[0008] 提供生长衬底；在所述生长衬底上形成多个管芯，所述管芯包括第一半导体层和第二半导体层，所述第一半导体层和所述第二半导体层的导电类型不同；在所述管芯上形成导电层，所述导电层与所述第一半导体层电连接，所述导电层与所述管芯用于形成管芯结构；提供操作衬底，包括功能面以及与所述功能面相对的底面；使所述导电层与所述功能面相对贴合；去除所述生长衬底，露出所述多个管芯结构，且管芯结构之间具有切割道；在切割道相交位置处形成贯穿所述操作衬底的第一通孔；在第一通孔露出的所述导电层表面形成隔离层；形成位于所述操作衬底的底面上的第一电极层，所述第一电极层与所述导电层电连接；在所述第一通孔侧壁上形成导电材料，以形成第二电极层，所述第二电极层位于所述操作衬底底面且与所述第二半导体层电连接。

[0009] 可选的，形成所述第一通孔的步骤包括：通过激光打孔或刻蚀的方式形成所述第一通孔。

[0010] 可选的，形成第二电极层的步骤中，所述导电材料保形覆盖所述第一通孔侧壁；或者，所述导电材料填充所述第一通孔。

[0011] 可选的，提供操作衬底的步骤中，所述操作衬底为绝缘衬底；去除所述生长衬底之后，形成第一电极层之前，所述形成方法还包括：在切割道相交位置处形成贯穿所述操作衬底的第二通孔；形成隔离层的步骤中，所述隔离层还覆盖所述第一通孔露出的所述管芯侧壁；形成导电材料的步骤中，所述导电材料还覆盖所述第二通孔侧壁且与所述导电层相接触，以形成第一电极层；形成第二电极层的步骤中，所述导电材料与所述第一通孔露出的操作衬底表面相接触。

[0012] 可选的，提供操作衬底的步骤中，所述操作衬底的材料为：氧化钛、氧化硅、聚合物、玻璃、氮化铝、氧化铝、氧化锆、氮化硅、YAG系列陶瓷、氧化硼、氮化硼或氧化钹。

[0013] 可选的，形成所述第二通孔的步骤包括：通过激光打孔或刻蚀的方式形成所述第二通孔。

[0014] 可选的，形成第一电极层的步骤中，所述导电材料保形覆盖所述第二通孔侧壁；或者，所述导电材料填充所述第二通孔。

[0015] 可选的，提供操作衬底的步骤中，所述操作衬底为导电衬底；形成隔离层的步骤中，所述隔离层还覆盖所述第一通孔露出的所述操作衬底表面；形成第一电极层的步骤中，所述第一电极层与所述操作衬底底面电连接；形成第二电极层的步骤中，所述导电材料覆盖所述第一通孔内的隔离层表面。

[0016] 可选的，提供操作衬底的步骤中，所述操作衬底的材料为：Si、锗、碳化硅、铜、钨、钼、钨铜合金或钼铜合金。

[0017] 可选的，形成导电材料的步骤包括：通过化学气相沉积、物理气相沉积或者原子层沉积的方法形成所述第一电极层和所述第二电极层。

[0018] 可选的，形成所述导电层的步骤中，所述导电层的材料包括：Cr、Pt、Au、TiW、Ti、Ni、Cu、Ag、Al、W、氧化锌或ITO中的一种或多种。

[0019] 本发明还提供一种发光二极管晶圆，包括：

[0020] 操作衬底；位于所述操作衬底上的多个管芯结构以及位于管芯结构之间的切割道，所述管芯结构包括导电层以及位于所述导电层上的管芯，所述管芯包括第一半导体层和第二半导体层，所述第一半导体层和所述第二半导体层的导电类型不同，所述导电层与所述第一半导体层电连接；位于切割道相交位置处贯穿所述操作衬底的多个第一通孔；位于所述操作衬底底面的第一电极层，与所述导电层电连接；位于所述第一通孔内和所述操作衬底底面的第二电极层，与所述第二半导体层电连接，所述第二电极层与所述导电层之间设置有隔离层。

[0021] 可选的，所述第二电极层保形覆盖所述隔离层露出的第一通孔侧壁；或者，所述第二电极层填充所述第一通孔。

[0022] 可选的，所述操作衬底为绝缘衬底；所述发光二极管晶圆还包括：位于切割道相交位置处贯穿所述操作衬底的多个第二通孔；所述第一电极层还位于所述第二通孔内且与所述导电层相接触；所述第二电极层与第一通孔露出的操作衬底表面相接触；所述隔离层还位于所述第二电极层与所述管芯之间。

[0023] 可选的，所述操作衬底的材料为：氧化钛、氧化硅、聚合物、玻璃、氮化铝、氧化铝、氧化锆、氮化硅、YAG系列陶瓷、氧化硼、氮化硼或氧化钹。

[0024] 可选的，所述第一电极层保形覆盖所述第二通孔侧壁；或者，所述第一电极层填充所述第二通孔。

[0025] 可选的，所述操作衬底为导电衬底；所述隔离层还覆盖所述第一通孔露出的所述操作衬底表面；所述第一电极层与所述操作衬底底面电连接；所述第二电极层覆盖所述第一通孔内的隔离层表面。

[0026] 可选的，所述操作衬底的材料为：Si、锗、碳化硅、铜、钨、钼、钨铜合金或钼铜合金。

[0027] 可选的，所述导电层的材料包括：Cr、Pt、Au、TiW、Ti、Ni、Cu、Ag、Al、W、氧化锌或ITO中的一种或多种。

[0028] 与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

[0029] 本发明技术方案通过在所述操作衬底底面上形成第一电极层；在切割道相交位置处形成贯穿所述操作衬底的第一通孔并在隔离层露出的第一通孔侧壁上形成导电材料，从而形成第二电极层。本发明技术方案中，所述第一电极层和所述第二电极层的设置，实现了所述第一半导体层和所述第二半导体层与外部电路的连接，即实现了所述管芯与外部电路的电连接，所以所述发光二极管晶圆无需经过划片工艺，即可作为发光二极管阵列进行使用，从而简化了工艺步骤，降低了制造成本，有利于“免封装”技术的实现。此外，本发明发光二极芯片可以直接使用，通过配合荧光粉工艺，可以实现不同颜色需求。

附图说明

[0030] 图1和图2是一种发光二极管芯片制造过程各个步骤对应的结构示意图；

[0031] 图3至图10是本发明发光二极管晶圆形成方法第一实施例各个步骤对应的结构示意图；

[0032] 图11至图14是本发明发光二极管晶圆形成方法第二实施例各个步骤对应的结构示意图。

具体实施方式

[0033] 由背景技术可知，现有技术中形成发光二极管阵列的方法存在工艺复杂、成本高昂的问题。现结合一种发光二极管芯片制造过程分析其工艺复杂、成本高昂问题的原因：

[0034] 参考图1和图2，示出了一种发光二极管芯片制造过程各个步骤对应的结构示意图。

[0035] 所述发光二极管芯片制造过程包括：

[0036] 首先，参考图1，在制造端，在基片10表面形成多个管芯11；相邻管芯11之间设置有划片道12。

[0037] 参考图2，在封装端，通过划片工艺，沿所述划片道12(如图1所示)将所述基片10上的多个管芯11分离，获得单个管芯11；获得单个管芯11之后，通过封装工艺对单个所述管芯11进行封装，其中，封装工艺包括：在所述管芯11侧壁形成保护层13；在所述保护层13和所述管芯11上形成荧光层14；之后形成电极15。

[0038] 之后，将多个发光二极管芯片阵列排布，构成发光二极管阵列，以进行照明。但是所述发光二极管芯片需要经过封装端的划片工艺等，从而造成形成发光二极管阵列的方法工艺复杂、成本高昂，不符合现今“免封装”的技术发展趋势。

[0039] 为解决所述技术问题，本发明提供一种发光二极管晶圆的形成方法，包括：

[0040] 提供生长衬底；在所述生长衬底上形成多个管芯，所述管芯包括第一半导体层和第二半导体层，所述第一半导体层和所述第二半导体层的导电类型不同；在所述管芯上形成导电层，所述导电层与所述第一半导体层电连接，所述导电层与所述管芯用于形成管芯结构；提供操作衬底，包括功能面以及与所述功能面相对的底面；使所述导电层与所述功能面相对贴合；去除所述生长衬底，露出所述多个管芯结构，且管芯结构之间具有切割道；在切割道相交位置处形成贯穿所述操作衬底的第一通孔；在第一通孔露出的所述导电层表面形成隔离层；形成位于所述操作衬底的底面上的第一电极层，所述第一电极层与所述导电层电连接；在所述第一通孔侧壁上形成导电材料，以形成第二电极层，所述第二电极层位于所述操作衬底底面且与所述第二半导体层电连接。

[0041] 本发明技术方案通过在所述操作衬底底面上形成第一电极层；在切割道相交位置处形成贯穿所述操作衬底的第一通孔并在隔离层露出的第一通孔侧壁上形成导电材料，从而形成第二电极层。本发明技术方案中，可以直接通过所述第一电极层和所述第二电极层实现所述第一半导体层和所述第二半导体层与外部电路的连接，所以所述发光二极管晶圆无需经过划片工艺即可使用，从而简化了工艺步骤，降低了制造成本。

[0042] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

[0043] 参考图3至图10，示出了本发明发光二极管晶圆形成方法第一实施例各个步骤对应的结构示意图。

[0044] 参考图3，提供生长衬底109。

[0045] 所述生长衬底109用于提供形成发光二极管管芯提供操作平台。

[0046] 由于所述生长衬底109需要为形成所述发光二极管管芯提供生长表面，所以本实施例中，所述生长衬底109可以为蓝宝石衬底、Si衬底或者SiC衬底。本发明其他实施例中，所述生长衬底的材料还可以选自适宜于外延生长的其他材料。

[0047] 继续参考图3，在所述生长衬底109上形成多个管芯120，所述管芯120包括第一半导体层121和第二半导体层123，所述第一半导体层121和所述第二半导体层123的导电类型不同。

[0048] 所述管芯120用于实现载流子复合发光。

[0049] 导电类型不同的第一半导体层121和第二半导体层123构成pn结结构，所述pn结结构中发生电子-空穴复合，并将多余的能量以光能的形式发射出，以实现发光。

[0050] 具体的，所述光电二极管芯片为GaN基的发光二极管。所述管芯包括p型GaN层、n型GaN层以及位于所述p型GaN层和所述n型GaN层之间的量子阱层。

[0051] 所述第一半导体层121为p型GaN层，所述第二半导体层123为n型GaN层，所述管芯120还包括位于所述第一半导体层121和所述第二半导体层123之间的量子阱层122。

[0052] 继续参考图3，在所述管芯120上形成导电层110，所述导电层110与所述第一半导体层121电连接，所述导电层110与所述管芯120用于形成管芯结构111。

[0053] 所述导电层110用于实现所述第一半导体层121与所述外部电路的电连接；此外，所述导电层110还用于实现后续的操作衬底和所述生长衬底109之间的键合。

[0054] 所述导电层110可以为单层结构或叠层结构。本实施例中，所述导电层110为材料为Au的单层结构。本发明其他实施例中，所述第一导电层的材料也可以选自Cr、Pt、Au、TiW、Ti、Ni、Cu、Ag、Al、W、氧化锌或ITO等其他适宜于实现电连接的导电材料。或者，所述导电层110还可以是包括Au层、ITO层以及Al层等多层的叠层结构。此外，所述叠层结构的各层尺寸可以相同，或者，所述叠层结构的各层尺寸不相同，例如：对于叠层结构的导电层110中，中间层的尺寸小于其他层的尺寸。

[0055] 此外，本发明其他实施例中，所述导电层也可以为多层导电材料形成叠层结构。叠层结构的导电层可以包括用于反射光线的金属反射层、用于防止导电材料原子扩散的阻挡层、用于提高与所述操作衬底以及与所述管芯连接强度的粘附层等各种不同功能的导电膜层。

[0056] 参考图4，提供操作衬底100，包括功能面101以及与所述功能面101相对的底面102。

[0057] 所述操作衬底100用于为后续形成第一电极层和第二电极层提供操作平台。

[0058] 本实施例中，所述操作衬底100为导电衬底。具体的，所述操作衬底100的材料为Si。本发明其他实施例中，所述操作衬底的材料还可以所述操作衬底的材料还可以为铜、钨、钼等金属及其合金，或半导体材料，如碳化硅、锗等其他散热性能较好且适宜于作为衬底的导电材料。

[0059] 所述操作衬底100的功能面101朝向所述管芯120的出光方向；所述底面102与所述功能面101相背设置，背向所述管芯120的出光方向。

[0060] 继续参考图4，使所述导电层110与所述功能面101相对贴合。

[0061] 使所述导电层110与所述功能面101相对贴合的步骤用于使所述操作衬底100与所述生长衬底109通过所述导电层110实现键合，后续去除所述生长衬底109以实现衬底转移。

[0062] 具体的，使所述导电层110与所述功能面101相对贴合并实现键合的步骤可以采用常规晶圆键合工艺实现，本发明在此不再赘述。

[0063] 参考图5和图6，去除所述生长衬底109(如图4所示)，露出所述多个管芯结构111，且管芯结构111之间具有切割道112，其中图6是图5沿A方向的俯视结构示意图。

[0064] 去除所述生长衬底109的步骤用于实现衬底转移，从而为后续第一电极层和第二电极层的形成提供工艺基础。

[0065] 具体的，去除所述生长衬底109的步骤可以通过激光剥离或者化学剥离的方式使所述生长衬底109与所述管芯结构111分离。需要说明的是，具体去除所述生长衬底的方法可以根据所述生长衬底的材料进行选择，本发明并不限定。

[0066] 参考图7和图8，在切割道112相交位置处形成贯穿所述操作衬底100的第一通孔151。其中，图8是图7所示实施例中沿BB线的剖面结构示意图。

[0067] 所述第一通孔151用于贯穿所述操作衬底100，从而为后续第二电极层的形成提供工艺基础，使所形成的第二电极层能够位于所述操作衬底100的底面102并且与所述第二半导体层123电连接。

[0068] 具体的，形成所述第一通孔151的步骤包括：通过激光打孔或刻蚀的方式形成所述第一通孔151。采用激光打孔或刻蚀的方式形成所述第一通孔151的做法，有利于简化工艺步骤，降低工艺难度。

[0069] 继续参考图8，在第一通孔151露出的所述导电层110表面形成隔离层130。

[0070] 所述隔离层130用于实现后续在所述第一通孔151内所形成的第二电极层与所述导电层110之间的电隔离，从而避免第二电极层通过所述导电层110与第一电极层发生短路。

[0071] 由于所述操作衬底100为导电衬底，所以所述隔离层130还覆盖所述第一通孔151露出的所述操作衬底100表面，从而实现所述第一通孔151内的第二电极层与所述操作衬底100之间的电隔离，避免第二电极层通过所述操作衬底100与第一电极层发生短路，能够保证所形成发光二极管晶圆的正常工作。

[0072] 需要说明的是，本实施例中，所述第二半导体层123位于所述第一半导体层121远离所述操作衬底100的一侧，从而使所述管芯120发出的光线经所述第二半导体层123出射，有利于提高所形成发光二极管晶圆的性能。所以所述隔离层130还覆盖所述第一通孔151露出的所述管芯120侧壁，从而实现所述第一通孔151内的第二电极层与所述第一半导体层121之间的电隔离，保证所形成发光二极管晶圆的正常工作。

[0073] 但是本发明其他实施例中，当所述第二半导体层位于所述第一半导体层与所述操作衬底之间时，所述隔离层也可以仅位于所述导电层表面，本发明对此进行限定。

[0074] 参考图9和图10，形成位于所述操作衬底100的底面102上的第一电极层140，所述第一电极层140与所述导电层110电连接；在隔离层130露出的第一通孔151侧壁上形成导电材料，以形成第二电极层150，所述第二电极层150位于所述操作衬底100底面102且与所述第二半导体层123电连接。

[0075] 其中，图9是图7所对应的俯视结构示意图，图10是图9中沿CC线的剖面结构示意图。

[0076] 所述第一电极层140用于实现第一半导体层121与外部电路的电连接。本实施例中，所述第一半导体层121为p型GaN层，所以所述第一电极层140用于使所述第一半导体层121与电源负极相连。

[0077] 所述第一电极层140的材料可以为Cr、Pt、Au、TiW、Ti、Ni、Cu、Ag、Al、W或ITO中的一种或多种。本发明其他实施例中，所述第一电极层的材料还可以为其他适宜于形成电极的导电材料。

[0078] 本实施例中，所述操作衬底100为导电衬底，所以形成第一电极层140的步骤中，所述第一电极层140与所述操作衬底100底面102电连接。具体的，所述第一电极层140覆盖所述操作衬底100的部分底面102。

[0079] 所以所述操作衬底100还用于实现所述第一电极140和所述导电层110之间的电连接。具体的，所述第一电极层140通过所述操作衬底100和所述导电层110实现与所述第一半导体层121的电连接。由于所述操作衬底100和所述导电层110面积较大，这种做法有利于减小电流密度，增大所述发光二极管晶圆的电流承载能力，有利于提高所形成发光二极管晶圆的性能。

[0080] 所述第二电极层150用于实现第二半导体层123与外部电路的电连接。本实施例中，所述第二半导体层123为n型GaN层，所以所述第二电极层150用于使所述第二半导体层123与电压负极相连。

[0081] 所述第二电极层150的材料可以为Cr、Pt、Au、TiW、Ti、Ni、Cu、Ag、Al、W、氧化锌或ITO中的一种或多种。本发明其他实施例中，所述第二电极层的材料还可以为其他适宜于形成电极的导电材料。

[0082] 所述隔离层130覆盖所述第一通孔151露出的所述导电层110表面以及所述第一通孔151露出的所述操作衬底100的表面，形成第二电极层150的步骤中，所述导电材料覆盖所述第一通孔151内的隔离层130表面且与所述第二半导体层123的表面相接触，从而使所述第二电极层150能够实现与所述第二半导体层123的电连接且与所述第一半导体层121以及所述第一电极层140之间实现电隔离。

[0083] 需要说明的是，本实施例中，所述第二半导体层123位于所述第一半导体层121远离所述操作衬底100的一侧，所以所述第二电极层150通过与所述第二半导体层123的表面相接触的方式实现与所述第二半导体层123之间的电连接。本发明其他实施例中，所述第二电极层也可以通过包括插塞和导电层的导电结构实现与所述第二半导体层之间的电连接。

[0084] 具体的，本实施例中，形成导电材料的步骤包括：通过化学气相沉积、物理气相沉积或者原子层沉积等膜层沉积方式形成所述第一电极层140和所述第二电极层150。

[0085] 需要说明的是，本实施例中，形成所述第二电极层150的步骤中，所述导电材料保形覆盖所述第一通孔侧壁，从而使所形成的第二电极层150的尺寸均匀性较好，电流分布均匀度较高，有利于提高所形成发光二极管晶圆的稳定性。

[0086] 所述第一电极层140通过所述操作衬底100和所述导电层110与所述第一半导体层121实现电连接，所述第二电极层150位于所述第一通孔151内，且与所述第二半导体层123相接触以实现电连接，所述发光二极管晶圆通过所述第一电极层140和所述第二电极层150的设置，实现了所述第一半导体层121和所述第二半导体层123与外部电路的连接，即实现了所述管芯120与外部电路的电连接，所以所述发光二极管晶圆无需经过划片工艺，即可作为发光二极管阵列进行使用，从而简化了工艺步骤，降低了工艺成本。

[0087] 参考图11至图14，示出了本发明发光二极管晶圆形成方法第二实施例各个步骤对应的结构示意图。

[0088] 本实施例与第一实施例相同之处本发明在此不再赘述，本实施例与前述实施例不同之处在于，本实施例中，所述操作衬底200(如图12所示)为绝缘衬底。

[0089] 具体的，所述操作衬底200为绝缘衬底。具体的，所述操作衬底200的材料为AlN。本发明其他实施例中，所述操作衬底的材料还可以是Al2O3、陶瓷等散热性能较好且适宜于作为衬底的绝缘材料。(其它实施例包括：氧化钛、氧化硅、聚合物、玻璃、氮化铝、氧化铝、氧化锆、氮化硅、YAG系列陶瓷、氧化硼、氮化硼或氧化钹等。)

[0090] 参考图11和图12，在去除所述生长衬底之后，形成第一电极层之前，所述形成方法还包括：在切割道212相交位置处形成贯穿所述操作衬底200的第二通孔241。其中图12是图11中沿DD线的剖面结构示意图。

[0091] 由于所述操作衬底200为绝缘衬底，所以所述操作衬底200无法使后续位于所述操作衬底底面上的第一电极与所述导电层210实现电连接，所以所述第二通孔241用于贯穿所述操作衬底200，从而为后续第一电极层的形成提供工艺，使所形成的第一电极层能够覆盖所述操作衬底200的底面并且与所述第一半导体层221电连接。

[0092] 具体的，形成所述第二通孔241的步骤包括：通过激光打孔或刻蚀的方式形成所述第二通孔241。采用激光打孔或刻蚀的方式形成所述第二通孔241的做法，有利于简化工艺步骤，降低工艺难度。

[0093] 需要说明的是，继续参考图12，本实施例中，所述第二半导体层223位于所述第一半导体层221远离所述操作衬底200的一侧，所以形成所述隔离层230的步骤中，所述隔离层230还覆盖所述第一通孔251露出的所述管芯220侧壁，从而实现所述第一通孔251内的第二电极层与所述第一半导体层221之间的电隔离，保证所形成发光二极管晶圆的正常工作。

[0094] 但是本发明其他实施例中，当所述第二半导体层位于所述第一半导体层与所述操作衬底之间时，所述隔离层也可以仅位于所述导电层表面，本发明对此进行限定。

[0095] 之后，参考图13和图14，在所述第一通孔251(如图12所示)侧壁上形成导电材料。其中图13是图11所对应的俯视结构示意图；图14是图13中EE线的剖面结构示意图。

[0096] 具体的，形成导电材料的步骤中，所述导电材料还覆盖所述第二通孔241(如图12所示)侧壁且与所述导电层210相接触，以形成第一电极层240。所以所形成的第一电极层240位于所述第二通孔241内，通过所述第二通孔241贯穿所述操作衬底200，与所述导电层
210相接触。

[0097] 由于所述操作衬底200为绝缘衬底，所以通过所述操作衬底200即可实现所述第二电极层250与所述第一电极层240以及所述导电层210之间的电绝缘，所以形成第二电极层250的步骤中，所述导电材料与所述第一通孔251露出的操作衬底200表面相接触，即所述隔离层230仅位于所述第二电极层250与所述导电层210之间。

[0098] 需要说明的是，如图14所述，本实施例中，形成第二电极层250的步骤中，所述导电材料填充所述第一通孔251，即所形成的第二电极层250填充于所述第一通孔251内。此外，形成第一电极层240的步骤中，所述导电材料填充所述第二通孔241，即所形成的第一电极层240也填充于所述第二通孔241内。

[0099] 采用这种方式形成所述第一电极层240和所述第二电极层250，有利于降低工艺难度，提高良率，而且采用这种方式所形成的第一电极层240和第二电极层250尺寸相对较大，也有利于降低第一电极层240和第二电极层250的电阻，有利于提高第一电极层240和第二电极层250对大电流的承载能力。

[0100] 需要说明的是，本实施例中，形成第一电极层240的步骤中，所述导电材料填充所述第二通孔241的做法仅为一示例。本发明其他实施例中，与第一实施例中形成所述第二电极层的过程类似，所述导电材料也可以保形覆盖所述第二通孔侧壁，即所形成的第一电极层保形覆盖所述第二通孔侧壁，从而使所形成第一电极层尺寸均匀，提高所述发光二极管晶圆的稳定性。

[0101] 相应的，本发明还提供一种发光二极管晶圆。

[0102] 参考图9和图10，示出了本发明发光二极管晶圆第一实施例的结构示意图，其中图9为所述发光二极管晶圆的俯视结构示意图，图10是图9中沿CC线的剖面结构示意图。

[0103] 如图9和图10所示，所述发光二极管晶圆包括：

[0104] 操作衬底100；位于所述操作衬底100上的多个管芯结构111以及位于管芯结构之间的切割道112，所述管芯结构111包括导电层110以及位于所述导电层110上的管芯120，所述管芯120包括第一半导体层121和第二半导体层123，所述第一半导体层121和所述第二半导体层123的导电类型不同，所述导电层110与所述第一半导体层121电连接；位于切割道112相交位置处贯穿所述操作衬底100的多个第一通孔151；位于所述操作衬底100底面102的第一电极层140，与所述导电层110电连接；位于所述第一通孔151内和所述操作衬底100底面102的第二电极层150，与所述第二半导体层123电连接，所述第二电极层123与所述导电层110之间设置有隔离层130。

[0105] 所述操作衬底100用于为后续形成第一电极层和第二电极层提供操作平台。

[0106] 本实施例中，所述操作衬底100为导电衬底。具体的，所述操作衬底100的材料为Si。本发明其他实施例中，所述操作衬底的材料还可以为铜、钨、钼等金属及其合金，或半导体材料，如碳化硅、锗等其他散热性能较好且适宜于作为衬底的导电材料

[0107] 所述操作衬底100包括功能面101以及与所述功能面101相对的底面102。所述功能面101朝向所述管芯120的出光方向；所述底面102与所述功能面101相背设置，背向所述管芯120的出光方向。

[0108] 所述管芯结构111包括导电层110和管芯120。

[0109] 所述导电层110用于实现所述第一半导体层121与所述外部电路的电连接。

[0110] 所述导电层110可以为单层结构或叠层结构。本实施例中，所述导电层110为材料为Au的单层结构。本发明其他实施例中，所述导电层110的材料也可以选自Cr、Pt、Au、TiW、Ti、Ni、Cu、Ag、Al、W、氧化锌或ITO等其他适宜于实现电连接的导电材料。或者，所述导电层110还可以是包括Au层、ITO层以及Al层等多层的叠层结构。此外，所述叠层结构的各层尺寸可以相同，或者，所述叠层结构的各层尺寸不相同，例如：对于叠层结构的导电层110中，中间层的尺寸小于其他层的尺寸。

[0111] 此外，本发明其他实施例中，所述导电层也可以为多层导电材料形成叠层结构。叠层结构的导电层可以包括用于反射光线的金属反射层、用于防止导电材料原子扩散的阻挡层、用于提高与所述操作衬底以及与所述管芯连接强度的粘附层等各种不同功能的导电膜层。

[0112] 所述管芯120用于实现载流子复合发光。

[0113] 导电类型不同的第一半导体层121和第二半导体层123构成pn结结构，所述pn结结构中发生电子-空穴复合，并将多余的能量以光能的形式发射出，以实现发光。

[0114] 具体的，所述光电二极管芯片为GaN基的发光二极管。所述管芯包括p型GaN层、n型GaN层以及位于所述p型GaN层和所述n型GaN层之间的量子阱层。

[0115] 所述第一半导体层121为p型GaN层，所述第二半导体层123为n型GaN层，所述管芯120还包括位于所述第一半导体层121和所述第二半导体层123之间的量子阱层122。

[0116] 所述第一通孔151用于贯穿所述操作衬底100，使所述第二电极层150能够位于所述操作衬底100的底面102且贯穿所述操作衬底100实现与所述第二半导体层123的电连接。

[0117] 所述第一电极层140用于实现第一半导体层121与外部电路的电连接。本实施例中，所述第一半导体层121为p型GaN层，所以所述第一电极层140用于使所述第一半导体层121与电源负极相连。

[0118] 所述第一电极层140的材料可以为Cr、Pt、Au、TiW、Ti、Ni、Cu、Ag、Al、W、氧化锌或ITO中的一种或多种。本发明其他实施例中，所述第一电极层的材料还可以为其他适宜于形成电极的导电材料。

[0119] 本实施例中，所述操作衬底100为导电衬底，所以所述第一电极层140位于所述操作衬底100底面102且与所述操作衬底100底面102电连接。具体的，所述第一电极层140覆盖所述操作衬底100的部分底面102。

[0120] 所以本实施例中，所述操作衬底100还用于实现所述第一电极140和所述导电层110之间的电连接。具体的，所述第一电极层140通过所述操作衬底100和所述导电层110实现与所述第一半导体层121的电连接。由于所述操作衬底100和所述导电层110面积较大，这种做法有利于减小电流密度，增大所述发光二极管晶圆的电流承载能力，有利于提高所形成发光二极管晶圆的性能。

[0121] 所述隔离层130用于实现所述第二电极层150与所述导电层110之间的电隔离，从而避免第二电极层通过所述导电层110与第一电极层140发生短路。

[0122] 由于所述操作衬底100为导电衬底，所以所述隔离层130还覆盖所述第一通孔151露出的所述操作衬底100表面，从而实现所述第一通孔151内的第二电极层与所述操作衬底100之间的电隔离，避免第二电极层通过所述操作衬底100与第一电极层140发生短路，能够保证所形成发光二极管晶圆的正常工作。

[0123] 需要说明的是，本实施例中，所述第二半导体层123位于所述第一半导体层121远离所述操作衬底100的一侧，从而使所述管芯120发出的光线经所述第二半导体层123出射，有利于提高所形成发光二极管晶圆的性能。所以所述隔离层130还覆盖所述第一通孔151露出的所述管芯120侧壁，从而实现所述第一通孔151内的第二电极层150与所述第一半导体层121之间的电隔离，保证所形成发光二极管晶圆的正常工作。

[0124] 但是本发明其他实施例中，当所述第二半导体层位于所述第一半导体层与所述操作衬底之间时，所述隔离层也可以仅位于所述导电层表面，本发明对此进行限定。

[0125] 所述第二电极层150用于实现第二半导体层123与外部电路的电连接。本实施例中，所述第二半导体层123为n型GaN层，所以所述第二电极层150用于使所述第二半导体层123与电压负极相连。

[0126] 所述第二电极层150的材料可以为Cr、Pt、Au、TiW、Ti、Ni、Cu、Ag、Al、W、氧化锌或ITO中的一种或多种。本发明其他实施例中，所述第二电极层的材料还可以为其他适宜于形成电极的导电材料。

[0127] 所述第二电极层150覆盖所述隔离层130且与所述第二半导体层123的表面相接触。具体的，所述第二电极层150覆盖所述操作衬底100底面102上的隔离层130以及所述第一通孔151内的隔离层130，从而实现了与所述操作衬底100和所述导电层110之间的电隔离；所述第二电极层150与所述第二半导体层123相接触，以实现与所述第二半导体层123的电连接。

[0128] 需要说明的是，本实施例中，形成所述第二电极层150的步骤中，所述导电材料保形覆盖所述第一通孔侧壁，从而使所形成的第二电极层150的尺寸均匀性较好，电流分布均匀度较高，有利于提高所形成发光二极管晶圆的稳定性。

[0129] 所述第一电极层140通过所述操作衬底100和所述导电层110与所述第一半导体层121实现电连接，所述第二电极层150位于所述第一通孔151内，且与所述第二半导体层123相接触以实现电连接，所述发光二极管晶圆通过所述第一电极层140和所述第二电极层150的设置，实现了所述第一半导体层121和所述第二半导体层123与外部电路的连接，即实现了所述管芯120与外部电路的电连接，所以所述发光二极管晶圆无需经过划片工艺，即可作为发光二极管阵列进行使用，从而简化了工艺步骤，降低了工艺成本。

[0130] 参考图13和图14，示出了本发明发光二极管晶圆第一实施例的结构示意图，其中图13为所述发光二极管晶圆的俯视结构示意图，图14是图13中沿EE线的剖面结构示意图。

[0131] 本实施例与第一实施例相同之处本发明在此不再赘述，本实施例与前述实施例不同之处在于，本实施例中，所述操作衬底200(如图12所示)为绝缘衬底。

[0132] 具体的，所述操作衬底200为绝缘衬底。具体的，所述操作衬底200的材料为AlN。本发明其他实施例中，所述操作衬底的材料还可以是Al2O3、陶瓷等散热性能较好且适宜于作为衬底的绝缘材料。(其它实施例所述操作衬底的材料包括：氧化钛、氧化硅、聚合物、玻璃、氮化铝、氧化铝、氧化锆、氮化硅、YAG系列陶瓷、氧化硼、氮化硼或氧化钹等。)[0133] 由于所述操作衬底200为绝缘衬底，所以所述操作衬底200无法实现所述第一电极层240与所述导电层210之间的电连接。所以所述发光二极管晶圆还包括：位于切割道212相交位置处贯穿所述操作衬底200的多个第二通孔241(如图12所示)。

[0134] 所述第二通孔241用于贯穿所述操作衬底200，从而使所述的第一电极层240能够覆盖所述操作衬底200的底面202并且与所述第一半导体层221电连接。

[0135] 所述第一电极层240位于所述第二通孔241内且与所述导电层210相接触。具体的，所述第一电极层240位于所述操作衬底200的底面202，并通过所述第二通孔241贯穿所述操作衬底200，与所述导电层210的接触。

[0136] 由于所述操作衬底200为绝缘衬底，所以所述操作衬底200即可实现所述第二电极层250与所述第一电极层240以及所述导电层210之间的电绝缘，所以所述第二电极层250可以与第一通孔251(如图12所示)露出的操作衬底100表面相接触，即所述隔离层230仅位于所述第二电极层250与所述导电层210之间。

[0137] 需要说明的是，如图14所述，本实施例中，所述第二电极层250填充于所述第一通孔251内；所述第一电极层240也填充于所述第二通孔241内。

[0138] 使所述第一电极层240和所述第二电极层250分别填充所述第二通孔241和所述第一通孔251的做法，有利于降低工艺难度，提高良率，而且这种形式的第一电极层240和第二电极层250的尺寸相对较大，也有利于降低第一电极层240和第二电极层250的电阻，有利于提高第一电极层240和第二电极层250对大电流的承载能力。

[0139] 需要说明的是，本实施例中，形成第一电极层240的步骤中，所述导电材料填充所述第二通孔241的做法仅为一示例。本发明其他实施例中，与第一实施例中形成所述第二电极层的过程类似，所述导电材料也可以保形覆盖所述第二通孔侧壁，即所形成的第一电极层保形覆盖所述第二通孔侧壁，从而使所形成第一电极层尺寸均匀，提高所述发光二极管晶圆的稳定性。

[0140] 需要说明的是，本实施例中，所述第二半导体层223位于所述第一半导体层221远离所述操作衬底200的一侧，所以所述隔离层230还覆盖所述第一通孔251露出的所述管芯220侧壁，从而实现所述第一通孔251内的第二电极层250与所述第一半导体层221之间的电隔离，保证所形成发光二极管晶圆的正常工作。

[0141] 但是本发明其他实施例中，当所述第二半导体层位于所述第一半导体层与所述操作衬底之间时，所述隔离层也可以仅位于所述导电层表面，本发明对此进行限定。

[0142] 由于所述操作衬底200为绝缘衬底，所以通过所述操作衬底200即可实现所述第二电极层250与所述第一电极层240以及所述导电层210之间的电绝缘，所以形成第二电极层250的步骤中，所述导电材料与所述第一通孔251露出的操作衬底200表面相接触，即所述隔离层230仅位于所述第二电极层250与所述导电层210之间。

[0143] 综上，本发明技术方案通过在所述操作衬底底面上形成第一电极层；在切割道相交位置处形成贯穿所述操作衬底的第一通孔并在隔离层露出的第一通孔侧壁上形成导电材料，从而形成第二电极层。本发明技术方案中，所述第一电极层和所述第二电极层的设置，实现了所述第一半导体层和所述第二半导体层与外部电路的连接，即实现了所述管芯与外部电路的电连接，所以所述发光二极管晶圆无需经过划片工艺，即可作为发光二极管阵列进行使用，从而简化了工艺步骤，降低了制造成本，有利于“免封装”技术的实现。

[0144] 虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。