技术领域

[0001] 本发明涉及半导体照明领域， 具体的说是一种发光二极管及其制作方法。

背景技术

[0002] 近几年， 发光二极管 （light emitting diode, 简称 LED) 得到了广泛的应用， 在 各种显示系统、 照明系统、 汽车尾灯等领域起着越来越重要的作用。

技术问题

[0003] 图 1显示了现有的一种大功率 P侧出光的发光二极管结构， 其采用金属键合层 11 0将发光外延叠层 150粘接于导电基板 100上， 在发外延叠层 150的上表面形成欧 姆接触层 160， 并于欧姆接触层 160上形成第一焊线电极 171和第二焊线电极 172

。 该结构虽然能满足大功率需求， 但是本身浪费严重。 请参看图 2， 该设计中第 二焊线电极 （打线电极） 较大， 电流导通后电流首先大比例灌入第一焊线电极 下方的有源层并复合发光， 发出的光绝大部分被第一焊线电极本身吸收或 遮挡 ， 不能从外延表面发射出来， 电流严重浪费， 而且发光区发射到第二焊线电极 下方的光同样被吸收和遮挡， 严重影响 LED光取出率。

问题的解决方案

技术解决方案

[0004] 针对前述问题， 本发明提出一种焊线电极下方不发光的发光二 极管结构及其制 作， 其设计图形化的欧姆接触层， 并配合透明绝缘层、 扩展电极和焊线电极， 使得焊线电极下方无欧姆接触并尽可能远离所 述欧姆接触层。

[0005] 本发明解决上述问题的技术方案为： 发光二极管， 包括： 发光外延叠层， 包含 第一半导体层、 有源层和第二半导体层， 其上表面划分为欧姆接触区和非欧姆 接触区； 欧姆接触层， 位于所述发光外延叠层的欧姆接触区； 扩展电极， 形成 于所述欧姆接触层上， 并至少部分向所述欧姆接触层的边沿延伸至所 述发光外 延叠层的非欧姆接触区， 接触所述发光外延叠层的上表面； 透明绝缘层， 覆盖 所述扩展电极及裸露着的欧姆接触层和发光外 延叠层上表面； 电流通道， 位于 所述透明绝缘层内并贯彻所述透明绝缘层， 与所述扩展电极连接， 在发光外延 叠层的投影位于非欧姆接触区； 焊线电极， 位于所述透明绝缘层之上， 通过所 述电流通道与所述扩展电极导通， 其在所述发光外延叠层的投影位于所述非欧 姆接触区； 当注入电流吋， 迅速沿焊线电极下方的电流通道向发光外延叠 层的 欧姆接触区流通， 避免所述焊线电极下方有源层灌入电流发光。

[0006] 进一步地， 所述第二焊线电极的下方及其临近区域无欧姆 接触层。

[0007] 进一步地， 所述发光外延叠层上表面的非欧姆接触区的面 积大于所述焊线电极 的面积。

[0008] 进一步地， 所述电流通道尽可能远离所述欧姆接触层。

[0009] 进一步地， 所述非欧姆接触区分布于所述发光外延叠层上 表面的两个端部， 所 述扩展电极为一系列平行的线状结构， 其首、 尾位于所述非欧姆接触区， 中间 部分与所述欧姆接触层接触。

[0010] 进一步地， 所述透明绝缘层的折射率介于所述发光外延叠 层与空气之间。

[0011] 进一步地， 所述透明绝缘层与所述发光外延叠层、 焊线电极构成全方位反射系 统， 避免所述焊线电极吸光。

[0012] 进一步地， 在所述发光外延叠层的下表面还设反射镜。

[0013] 本发明同吋提供了一种发光二极管的制作方法 ， 包括步骤： 1) 形成发光外延 叠层及欧姆接触层， 其中发光外延叠层包含第一半导体层、 有源层和第二半导 体层； 2) 在所述欧姆接触层的表面定义欧姆接触区和非 欧姆接触区， 去除非欧 姆接触区的欧姆接触层， 裸露出发光外延叠层； 3) 形成扩展电极， 其位于所述 欧姆接触层上， 并至少部分向所述欧姆接触层的边沿延伸至所 述发光外延叠层 上表面的非欧姆接触区， 直接接触所述裸露出的发光外延叠层； 4) 形成透明绝 缘层， 其覆盖所述扩展电极及裸露着的欧姆接触层和 发光外延叠层上表面； 5) 在所述形成的透明绝缘层设置电流通道， 其与所述扩展电极连接， 在发光外延 叠层的投影位于非欧姆接触区； 6) 形成焊线电极， 其位于所述透明绝缘层之上 ， 通过所述电流通道与所述扩展电极导通， 在所述发光外延叠层的投影位于所 述非欧姆接触区； 当注入电流吋， 迅速沿焊线电极下方的电流通道向发光外延 叠层的欧姆接触区流通， 避免所述焊线电极下方有源层灌入电流发光。 [0014] 本发明还提供另一种发光二极管的制作方法， 包括步骤： 1) 在一生长衬底上 依次形成发光外延叠层， 包含第一半导体层、 有源层和第二半导体层， 具有相 对的第一表面和第二表面， 其中第一表面远离所述生长衬底， 被划分为欧姆接 触区和非欧姆接触区； 2) 在所述发光外延叠层的第一表面之欧姆接触区 形成欧 姆接触层； 3) 制作扩展电极， 其位于所述欧姆接触层上， 并至少部分向所述欧 姆接触层的边沿延伸至所述发光外延叠层的非 欧姆接触区， 接触所述裸露出的 发光外延叠层； 4) 提供一临吋基板， 将其与所述发光外延叠层的第一表面粘接 ； 5) 去除生长衬底， 裸露出所述发光外延叠层的第二表面； 6) 在所述裸露出 的发光外延叠层的第二表面上形成反射镜； 7) 提供一导电基板， 将其所述反射 镜粘接； 8) 去除临吋基板， 裸露出扩展电极、 部分发光外延叠层的表面和欧姆 接触层； 9) 形成透明绝缘层， 其覆盖所述扩展电极及裸露着的欧姆接触层和 发 光外延叠层的第一表面； 10) 在所述形成的透明绝缘层设置电流通道， 其与所 述扩展电极连接， 在发光外延叠层的投影位于非欧姆接触区； 11) 形成焊线电 极， 其位于所述透明绝缘层之上， 通过所述电流通道与所述扩展电极导通， 在 所述发光外延叠层的投影位于所述非欧姆接触 区。

[0015] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中 阐述， 并且， 部分地从说明书中 变得显而易见， 或者通过实施本发明而了解。 本发明的目的和其他优点可通过 在说明书、 权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实 现和获得。

发明的有益效果

对附图的简要说明

附图说明

[0016] 附图用来提供对本发明的进一步理解， 并且构成说明书的一部分， 与本发明的 实施例一起用于解释本发明， 并不构成对本发明的限制。 此外， 附图数据是描 述概要， 不是按比例绘制。

[0017] 图 1为现有的一种大功率 P侧出光的发光二极管的侧面剖视图。

[0018] 图 2为图 1所示发光二极管的电流流向示意图。

[0019] 图 3为根据本发明实施的一种大功率 P侧出光的发光二极管的侧面剖视图。

[0020] 图 4为根据本发明实施的发光二极管芯片的电极� �作过程剖视图。 [0021] 图 5为图 3的所示的发光二极管的电流流向示意图。

[0022] 图中标号:

[0023] 100、 200： 导电基板；

[0024] 110、 110： 金属键合层；

[0025] 120、 220： 导电反射层；

[0026] 130、 230： 介质层；

[0027] 140、 240： N型欧姆接触层；

[0028] 150、 250： 发光外延叠层；

[0029] 151、 251： N型电流扩展层；

[0030] 152、 252： N型覆盖层；

[0031] 153、 253： 有源层；

[0032] 154、 254： P型覆盖层；

[0033] 155、 255： P型窗口层；

[0034] 160、 260： P型欧姆接触层

[0035] 170、 270： 顶电极；

[0036] 171： 第— -焊线电极；

[0037] 172： 第二 .焊线电极；

[0038] 250a: 欧姆接触区；

[0039] 250b: 非欧姆接触层；

[0040] 271： 扩展电极；

[0041] 272： 焊线电极；

[0042] 273： 电流通道；

[0043] 280： 透明绝缘层。

本发明的实施方式

[0044] 以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的 实施方式， 借此对本发明如何应 用技术手段来解决技术问题， 并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以 实 施。 需要说明的是， 只要不构成冲突， 本发明中的各个实施例以及各实施例中 的各个特征可以相互结合， 所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内 。

[0045] 请参看图 3， 根据本发明实施的一种发光二极管， 包括： 导电基板 200、 金属键 合层 210、 导电反射层 220、 透明性介电层 230、 发光外延叠层 250、 欧姆接触层 2 60、 扩展电极 271、 透明绝缘层 280和焊线电极 272。 其中导电基板 200可采用 Si基 板， 透明性介电层 230中设有一系列 N型接触层点 231， 透明性介电层 230和导电 反射层 220构成全方位反射镜面系统， 发光外延叠层 250的上表面划分为欧姆接 触区 250a和非欧姆接触区 250b， 欧姆接触层 260形成于发光外延叠层 250的欧姆接 触区 250a， 扩展电极 271形成于欧姆接触层 260上， 并部分向欧姆接触层的边沿延 伸至发光外延叠层的非欧姆接触区 250b， 接触发光外延叠层的上表面 250b， 透 明绝缘层 280覆盖扩展电极 271及裸露着的欧姆接触层 260和发光外延叠层上表面 250b, 电流通道 273位于透明绝缘层 280内并贯彻该透明绝缘层， 与扩展电极 271 连接， 其在发光外延叠层的投影位于非欧姆接触区 250b内， 焊线电极 272位于透 明绝缘层 280上面， 通过电流通道 273与扩展电极 271导通， 其在所述发光外延叠 层的投影位于非欧姆接触区 250b内。

[0046] 下面结合制作方法对上述发光二极管进行详细 说明， 该制作方法主要包括生长 外延叠层、 图形化欧姆接触层、 制作扩展电极、 两次基板转移、 制作绝缘层及 焊线电极。

[0047] 一、 生长外延叠层。

[0048] 在生长衬底上依次形成发光外延叠层 250， 衬底的选取包括但不限于蓝宝石、 氮化铝、 氮化镓、 硅、 碳化硅、 砷化镓等， 其表面结构可为平面结构或图案化 图结构。 施以电流通过发光外延叠层吋， 激发有源层发光出光线。 当有源层以 氮化物为基础的材料吋， 会发出蓝或绿光； 当以磷化铝铟镓为基础的材料吋， 会发出红、 橙、 黄光的琥珀色系的光。 在一个具体实施例中， 采用磷化铝铟镓 为基础的材料作为有源层， 因此欧姆接触层 260采用半导体材料， 与发光外延叠 层一起直接通过外延生长， 具体为： 在 GaAs衬底上依次形成截止层、 N型欧姆 接触层 240、 N型电流扩展层 251、 N型覆盖层 252、 有源层 253、 P型覆盖层 254、 P型窗口层 255和 P型欧姆接触层 260， 其中， N型电流扩展层 251、 N型覆盖层 252 、 有源层 253、 P型覆盖层 254、 P型窗口层 255构成发光外延叠层 250。 [0049] 二、 图形化欧姆接触层、 制作扩展电极

[0050] 参看图 4的 （a) ， 将发光外延叠层 250的表面定义欧姆接触区 250a和非欧姆 接触区 250b， 在本实施例中， 芯片呈矩形状， 非欧姆接触区 250b分布于发光外 延叠层上表面的两个端部， 去除非欧姆接触区 250b的欧姆接触层， 裸露出发光 外延叠层的 P型窗口层 255。

[0051] 参看图 4的 （b) ， 制作扩展电极 271， 该扩展电极 271为一系列平行的线状结构 ， 其首、 尾端部位于非欧姆接触区 250b， 中间部分与 P型欧姆接触层 260接触。

[0052] 二、 转移基板。

[0053] 首先， 进行第一次基板转移。 具体为提供一临吋基板， 将其与发光外延叠层 25 0的 P侧表面 （在本实施例中， 包括 P型欧姆接触层 260、 扩展电极 271及 P型窗口 层 255的表面） 粘接， 并移除生长衬底， 裸露出发光外延叠层的 N侧表面， 在本 实施例中， 裸露出 N型欧姆接触层 251 ; 在裸露出的发光外延叠层表面上制作反 射镜。 在一个较佳实施例中， 可蚀刻去除部分 N型接触层， 只留下一些欧姆接触 点 231， 在 N型欧姆接触层上依次沉积透光性介质层 230和导电反射层 220， 其中 透光性介质层 230可以为单层结构， 也可以由两种高、 低折射率的材料交替堆叠 而成的分布式布拉格反射层结构， 导电反射层 220选用高反射率的金属材料如银 、 铝等材料。

[0054] 接着， 进行第二次基板转移。 具体为提供一导电基板 200， 分别在导电基板 200 和反射层 220上涂布金属键合层 210， 进行高温键合， 从而将发光外延叠层与导 电基板 200粘接； 去除临吋基板， 裸露出发光外延叠层 250的 P侧表面， 至此完成 基板转移工艺。

[0055] 三、 制作透明绝缘层和焊线电极。

[0056] 在裸露出发光外延叠层 250的 P侧表面上覆盖透明绝缘层。 参看图 4的 （c) ， 沉 积透明绝缘层 280， 其覆盖整个样品的上表面， 包括扩展电极 271、 及裸露着的 P 型欧姆接触层和 P型窗口层。 该透明绝缘层 280选用高透过率介质， 其 n值介于空 气和外延之间， 厚度需满足 Τ=λ/4η， 具发光区增透膜效果。

[0057] 参看图 4的 （d) ， 在透明绝缘层制作电流通孔 290， 其对应于非欧姆接触区的 扩展电极 271上， 并尽可能远离 P型欧姆接触层 260。 [0058] 参看图 4的 （e) ， 在透明绝缘层制作焊线电极 272， 其在发光外延叠层上的投 影位于非欧姆接触区内 250b， 并填充电流通孔 290形成电流通道， 从而与扩展电 极 271导通， 形成芯片。 焊线电极 272的材料选用高反射性材料， 优选 Ti/Pt/Au、 Cr/Al/Ti/Pt/Au或 Ti/Al/Pt/Au结构

[0059] 在上述发光二极管芯片中， 透明绝缘层 280至少具有以下用途： 一、 位于扩展 电极 271之上、 焊线电极 272之下， 可使电流外扩， 减少焊线电极下方有源层的 电流浪费和焊线电极的吸光、 遮光； 二、 可以作为出光面的增透膜； 三、 与焊 线电极、 P型欧姆接触层 255构成 ODR系统， 反射入射到焊线电极下方的光， 减 少电极吸光或遮光； 四、 作为保护膜， 避免外部或制程中的残屑搭在芯粒侧壁 产生漏电路径。

[0060] 图 5显示了上述发光二极管的电流流向示意图， 焊线电极下方设有绝缘层， 远 离 P型欧姆接触层， 其下方和临近扩展电极的区域均无欧姆接触， 电流直接沿电 流通道流向有源区， 可使电流有效外扩。 当接通外部电源吋， 电流优先选择最 小阻值路径流通， 迅速沿焊线电极的下方电流通道向有源区有欧 姆接触区域流 通。

[0061] 很明显地， 本发明的说明不应理解为仅仅限制在上述实施 例， 而是包括利用本 发明构思的所有可能的实施方式。