CN101499510A - 半导体发光元件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种半导体发光元件，其包括基底、形成在基底上的半导体发光结构、以及极性相反的第一电极和第二电极，所述半导体发光结构包括一第一型半导体层、一第二型半导体层、以及一位于第一型半导体层与一第二型半导体层之间的活性层，所述第一电极和第二电极分别与第一型半导体层和第二型半导体层形成电连接，所述第二电极包括一透光导电层和一与透光导电层电接触的图案化金属导电层，所述第一电极包括相互分离的一感应电极以及一第一接触垫。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体发光元件，尤其是一种具有较佳发光效率的半导体发光二极管元件。
背景技术
采用半导体发光元件制作的发光二极管(LED，Light Emitting Diode)以其亮度高、工作电压低、功耗小、易与集成电路匹配、驱动简单、寿命长等优点，从而可作为光源而广泛应用于照明领域，可参见Joseph Bielecki等人在23rd IEEE SEMI-THERM Symposium中的Thermal Considerations for LED Components in an Automotive Lamp一文。
参见图1及图2，一种典型发光二极管600包括绝缘基底610、形成在绝缘基底610上的半导体发光结构620、N电极(N-electrode)630以及P电极(P-electrode)640。所述半导体发光结构620包括N型半导体层(N-type Semiconductor Layer)621、P型半导体层(P-typeSemiconductor Layer)623以及位于N型半导体层621与P型半导体层623之间的活性层(Activelayer)622。所述N型半导体层621具有一未被活性层622和P型半导体层623覆盖的暴露部分，N电极630为一N接触垫(N-contact Pad)且设置在所述暴露部分上。所述P电极640为一P接触垫(P-contact Pad)，其设置在P型半导体层623上且与N电极630成对角设置。然而，由于P型半导体层623通常具有相对较高的阻抗，致使电流横向扩散效果差，电流易集中在P电极640附近向下通过活性层622，因此降低活性层622的面积使用率，进而导致其发光效率相对较差，尤其是对大尺寸晶粒的影响更大。
参见图3及图4，为改善上述因活性层的面积使用率低而导致的发光效率差之问题，现有技术还揭露一种具有氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)层的发光二极管700。该发光二极管700包括绝缘基底710、形成在绝缘基底710上的半导体发光结构720、N电极730、P电极740以及氧化铟锡层750。所述半导体发光结构包括N型半导体层721、P型半导体层723以及位于N型半导体层721和P型半导体层723之间的活性层722。所述氧化铟锡层750设置在P型半导体层723上并位于P型半导体层723的远离所述活性层722的一侧，所述N电极730设置在N型半导体层721的暴露部分；所述P电极740设置在氧化铟锡层750上。所述发光二极管700可通过氧化铟锡层750从一定程度上改善电流分散的特性，但是由于N型半导体层721本身同样存在内电阻，再加上N电极730本身的面积较小，因此电流不能有效地在N型半导体层721中均匀扩散，一定程度上影响了发光二极管700的发光效率。
有鉴于此，提供一种具有较佳发光效率的半导体发光元件实为必要。
发明内容
以下将以具体实施例说明一种具有较佳发光效率的半导体发光元件。
一种半导体发光元件，其包括基底、形成在基底上的半导体发光结构、以及极性相反的第一电极和第二电极，所述半导体发光结构包括一第一型半导体层、一第二型半导体层、以及一位于第一型半导体层与一第二型半导体层之间的活性层，所述第一电极和第二电极分别与第一型半导体层和第二型半导体层形成电连接，所述第二电极包括一透光导电层和一与透光导电层电接触的图案化金属导电层，所述第一电极包括相互分离的一感应电极以及一第一接触垫。
与现有技术相比，所述半导体发光元件被通入电流后，其相互分离的感应电极和第一接触垫可感应形成低电阻的等电位通道，从而有助于电子在第一型半导体层内部横向扩散并均匀地流至活性层，该半导体发光元件充分利用了活性层的最大面积，从而具有更佳的发光效率。
附图说明
图1是一种典型的发光二极管的主视示意图。
图2是图1所示发光二极管的俯视示意图。
图3是另一种典型的发光二极管俯视示意图。
图4是图3所示发光二极管的主视示意图。
图5是本发明实施例半导体发光元件的俯视示意图。
图6是图5所示半导体发光元件沿剖线VI-VI的剖面示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明实施例作进一步详细说明。
参见图5及图6，本发明实施例提供的一种半导体发光元件10，其为一种发光二极管。所述半导体发光元件10包括：一基底11，一位于基底11上的半导体发光结构12，以及极性相反的第一电极13和第二电极14。
所述基底11为绝缘基底，其材质可为蓝宝石(Sapphire)、碳化硅(SiC)等绝缘材料。
所述半导体发光结构12包括一N型半导体层121、一P型半导体层123、位于N型半导体层121与P型半导体层123之间的活性层122。所述N型半导体层121、活性层122及P型半导体层123的基材可为III-V族化合物或II-VI族化合物。所述N型半导体层121形成在基底11上并具有一未被活性层122、P型半导体层123及第二电极14覆盖且环绕活性层122及P型半导体层123的暴露部分。可以理解的是，所述半导体发光结构12也可为一双层磊晶结构，该双层磊晶结构由一N型半导体层和一P型半导体层构成。
所述第一电极13形成(例如沉积)在N型半导体层121的暴露部分以与N型半导体层121形成电接触。所述第一电极13包括感应电极131以及位于该感应电极131一侧的接触垫(ContactPad)133。所述感应电极131的形状可为直条形、梯形、圆形、椭圆形等。所述接触垫133与感应电极131相互分离而互不接触，该接触垫133用于与外部电路形成电连接，如打线连接。如图5所示，本实施例中所述感应电极131为直条形电极，所述接触垫133位于所述感应电极131的纵向延长线上。
所述第二电极14与P型半导体层123形成电接触，其包括一透光导电层142及一与透光导电层142电接触的图案化金属导电层144。
所述透光导电层142形成(例如沉积)在P型半导体层123上，其与P型半导体层123形成欧姆接触(Ohmic Contact)。所述透光导电层142的材料可为透明的金属掺杂之金属氧化物，如铟掺杂一氧化锡(SnO:In)、锡掺杂三氧化二镓(Ga2O3:Sn)、锡掺杂银铟氧化物(AgInO2:Sn)、铟锡氧化物(In2O3:Sn)、锌掺杂三氧化二铟(In2O3:Zn)、锑掺杂二氧化锡(SnO2:Sb)、或铝掺杂氧化锌(ZnO:Al)等。
所述图案化金属导电层144形成(例如沉积)在透光导电层142的远离P型半导体层123的一侧。所述图案化金属导电层144通常是由非透光的金属或金属合金材料制成的，其包括与外部电路形成电连接的接触垫1442以及从接触垫1442延伸出来的延长臂1444。如图5所示，所述梳状的图案化金属导电层144包括两个接触垫1442和三个直条形延长臂1444；其中，该两个接触垫1442由一延长臂1444相连通，另外两个延长臂1444沿一与位于相邻两个接触垫1442之间的延长臂1444的延伸方向基本垂直的方向延伸且位于第一电极13的感应电极131的两侧。所述接触垫1442用于与外部电路形成电连接，如打线连接。
图5中示出所述透光导电层142的一区域元1422到图案化金属导电层144的最小横向(也即，与透光导电层142的厚度方向基本垂直的方向)距离d。所述透光导电层142是由大量的区域元1422构成的，该区域元1422在透光导电层142的立体结构中则为一微小的立体结构。
由于透光导电层142的微观结构通常为柱状晶域，长距离的电流沿所述柱状晶域的径向扩散会因其内大量的晶界及缺陷的存在而可能被截断，因而该最小横向距离d设定为小于等于300微米可以大大降低横向电流遭截断的可能性。另外，经实验证明，当所述透光导电层142的到图案化金属导电层144的最小横向距离d小于等于300微米的所有区域元142之面积总和达到透光导电层142所在区域之面积的80％，即可使所述半导体发光元件10获得较佳的发光效率。可以理解的是，该具有最小横向距离d小于等于300微米的所有区域元142之面积总和与透光导电层142所在区域之面积的比值越大，所述半导体发光元件10的发光效率就会相对更佳。
当然，在保证半导体发光元件10的发光效率的前提下，还可适当变更第二电极14的直条形延长臂1444的宽度。例如，在半导体发光元件10的晶粒尺寸较大时，可适当增加直条形延长臂1444的宽度以保证最小横向距离d小于等于300微米以达到较佳的发光效率。
由于N型半导体层121的内电阻远低于P型半导体层123，且N型半导体层121的内电阻与透光导电层142相近，因此当半导体发光元件10被通入电流后，电子可由接触垫132流入N型半导体层121，此时在N型半导体层121的表面因为有感应电极131的存在，而在接触垫133与感应电极131之间感应形成一条电阻更低的等电位通道，从而有助于电子从接触垫133流向感应电极131，进而在N型半导体层121内横向扩散，从而电子可均匀流入活性层122，使得该半导体发光元件10充分利用了活性层122的最大面积，而具有更佳的发光效率。
另外，本领域技术人员还可于本发明精神内做其它变化，如变更感应电极131、图案化金属导电层144、透光导电层142、第一电极13的材料及形状，适当变更直条形延长臂1444的宽度、调换N型半导体层121与P型半导体层123的位置等以用于本发明等设计，只要其不偏离本发明的技术效果均可。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
Claims (8)
- 【权利要求1】一种半导体发光元件，其包括基底、形成在基底上的半导体发光结构、以及极性相反的第一电极和第二电极，所述半导体发光结构包括一第一型半导体层、一第二型半导体层、以及一位于第一型半导体层与一第二型半导体层之间的活性层，所述第一电极和第二电极分别与第一型半导体层和第二型半导体层形成电连接，所述第二电极包括一透光导电层和一与透光导电层电接触的图案化金属导电层，其特征在于：所述第一电极包括相互分离的一感应电极以及一第一接触垫。
- 【权利要求2】如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述基底为绝缘基底，所述第一型半导体层形成在所述基底上，所述第二型半导体层及活性层局部覆盖所述第一型半导体层，所述第一型半导体层具有一未被第二型半导体层及活性层覆盖的暴露部分，所述第一电极位于该暴露部分且与第一型半导体层形成欧姆接触，所述第二电极的透光导电层形成在第二型半导体层上，所述图案化金属导电层位于透光导电层的远离第二型半导体层的一侧。
- 【权利要求3】如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述感应电极的形状为直条形、梯形、圆形或椭圆形。
- 【权利要求4】如权利要求3所述的半导体发光元件，其特征在于，所述感应电极的形状为直条形，所述第一接触垫位于感应电极的纵向延长线上。
- 【权利要求5】如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述透光导电层与第二型半导体层形成欧姆接触。
- 【权利要求6】如权利要求5所述的半导体发光元件，其特征在于，所述图案化金属导电层包括第二接触垫以及从该第二接触垫延伸出来的延长臂。
- 【权利要求7】如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述透光导电层的到图案化金属导电层的最小横向距离小于等于300微米的区域之面积总和为透光导电层所在区域之面积的80％及以上。
- 【权利要求8】如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述第一型半导体层为N型半导体层，所述第二型半导体层为P型半导体层。
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