CN105449061B - 发光二极管晶粒及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种发光二极管晶粒，包括基板、依次形成在基板上表面的第一半导体层、有源层、第二半导体层及透明导电层，第一电极以及第二电极分别形成在第一半导体层及透明导电层上，所述第一半导体层上开设有多个间隔的凹槽，所述凹槽的深度随着与第一电极之间的距离变大而变浅，所述透明导电层包括多个穿设在第二半导体层中、且分别与第一半导体层的凹槽对应的间隔设置的延伸部，所述延伸部的导电能力沿靠近第二电极的方向依次变小。本发明还涉及所述发光二极管晶粒的制造方法。
Description
技术领域
本发明涉及半导体晶粒结构，尤其涉及一种发光二极管晶粒，还涉及一种发光二极管晶粒的制造方法。
背景技术
现有的水平式发光二极管(Light Emitting Diode, LED)晶粒包括基板、在基板上生长的半导体发光结构以及两电极。因为蓝宝石基板不具有导电性，所以通常将N极和P极电极镀在同一侧，并由此形成水平式结构。
然而当水平式发光二极管晶粒的P极至N极注入电流时，因电流的电性特性，同侧的两电极间的电流往往走最短的距离，导致所述电流集中在具有较短路径的通道上。从而导致发光二极管晶粒出光不均匀，进而影响发光二极管晶粒的出光效果。为了达到均匀电路的目的，业界通常采用在N极及P极上设置间隔的金属延伸电极，然而，所述金属延伸电极通常因遮盖出光面而导致发光二极管晶粒的出光效率低下。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种出光效率高的发光二极管晶粒及其制造方法。
一种发光二极管晶粒，包括基板、依次形成在基板上表面的第一半导体层、有源层、第二半导体层及透明导电层，第一电极以及第二电极分别形成在第一半导体层及透明导电层上，所述第一半导体层上开设有多个间隔的凹槽，所述凹槽的深度沿远离第一电极的方向依次变小，所述透明导电层包括多个穿设在第二半导体层中、且分别与第一半导体层的凹槽对应的间隔设置的延伸部，所述延伸部的导电能力沿靠近第二电极的方向依次变小。
一种发光二极管晶粒的制造方法，包括以下步骤：
提供基板，并在基板上依次生长第一半导体层、有源层及第二半导体层，并分别在第一半导体层及第二半导体层形成第一电极及第二电极，所述第一电极及第二电极分别位于发光二极管晶粒的相对两侧，所述第一半导体层上开设有多个间隔的凹槽，所述凹槽的深度随着与第一电极之间的距离变大而变浅；
在第二半导体层上形成间隔设置的多个穿孔组，所述多个穿孔组分别与多个凹槽对应，每一穿孔组的穿孔的深度相等，多个穿孔组的深度沿靠近第二电极的方向依次变小；
在第二半导体层上形成透明导电层，所述透明导电层包括分别填满所述穿孔组的多个延伸部，所述延伸部的导电能力沿靠近第二电极的方向依次变小。
本发明中，因发光二极管晶粒中，位于有源层上方的且穿设在第二半导体层内的额透明导电层的多个延伸部分别与第一半导体层上的凹槽对应且延伸部的导电能力沿靠近第二电极的方向依次变小，如此，在达到均匀电路的同时，避免了在有源层上方设置遮盖发光面积的延伸电极，从而达到了提高出光效率的目的。
附图说明
图1是本发明中发光二极管晶粒的立体图。
图2是图1中发光二极管晶粒的正视图。
主要元件符号说明
| 发光二极管晶粒 | 10 |
| 基板 | 11 |
| 第一半导体层 | 12 |
| 第一区域 | 1211 |
| 第二区域 | 1212 |
| 凹槽 | 1213 |
| 第一凹槽 | 1213a |
| 第二凹槽 | 1213b |
| 第三凹槽 | 1213c |
| 半导体薄膜 | 122 |
| 有源层 | 13 |
| 第二半导体层P型半导体层第一欧姆接触层第二欧姆接触层 | 14 141143145 |
| 第一电极 | 15 |
| 焊垫 | 151、161 |
| 连接部 | 152、162 |
| 第二电极 | 16 |
| 延伸电极 | 163 |
| 缓冲层 | 17 |
| 透明导电层主体部第一延伸部第一延伸臂第二延伸部第二延伸臂第三延伸部第三延伸臂穿孔组第一穿孔组第二穿孔组第三穿孔组 | 1919119319311951951197197130313335 |
| 第一区 | A |
| 第二区 | B |
| 第三区 | C |
| 第四区 | D |
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1，本发明的发光二极管晶粒10包括基板11、自基板11向上层叠的第一半导体层12、有源层13、第二半导体层14及透明导电层19，第一电极15及第二电极16分别形成在第一半导体层12及透明导电层19上且位于发光二极管晶粒10的相对两侧。
所述基板11的材料可以为蓝宝石（Al2O3）、碳化硅（SiC）、硅（Si）、氮化镓（GaN）或氧化锌（ZnO）中的一种。
本实施方式中，第一半导体层12为N型半导体层。所述第一半导体层12远离基板11的上表面一侧裸露、相对的另一侧被有源层13遮盖，从而形成一个裸露的第一区域1211及一个被遮盖的第二区域1212。所述有源层13和第二半导体层14依次形成于第二区域1212上方。为提高生长在基板11上的第一半导体层12、有源层13及第二半导体层14的品质，在成长所述第一半导体层12前，可先在基板11上成长一个缓冲层17。该缓冲层17可采用氮化镓（GaN）或氮化铝（AlN）等中的一种。
所述第一半导体层12的上表面的第二区域1212上形成有多个间隔的凹槽1213，所述凹槽1213在沿远离第一电极15的方向依次设置，且所述凹槽1213的深度随着与第一电极15之间的距离变大而变浅。本实施例中，所述凹槽1213的数量为三个，其沿远离第一电极15的方向依次为第一凹槽1213a、第二凹槽1213b及第三凹槽1213c，所述第一凹槽1213a、第二凹槽1213b及第三凹槽1213c将第一半导体层12分成依次排布的第一区A、第二区B、第三区C及第四区D。
为避免上述凹槽1213影响后续有源层13平整的生长，优选地，在形成上述凹槽1213后，形成有源层13之前，可进一步在第一半导体层12上继续生长一半导体薄膜122用以覆盖这些凹槽1213，所述半导体薄膜122的掺杂型与第一半导体相同，本实施方式中，该半导体薄膜122也是N型半导体层。
所述第一电极15形成于第一半导体层12的第一区域1211上，包括两个焊垫151及连接于该两个焊垫151之间的连接部152，所述两个焊垫151分别形成于第一区域1211的相对两端。
所述第二半导体层14包括一P型半导体层141及形成于P型半导体层141相对两侧为提高欧姆接触性能而设置的的第一欧姆接触层143及第二欧姆接触层145。
请同时参阅图2，多个间隔设置的穿孔组30自所述第二半导体层14的顶端朝向有源层13延伸，穿孔组30的数量与凹槽1213的数量相等且每一穿孔组30的中部分别与第一半导体层12上的凹槽1213对应。每一穿孔组30由多个深度一致的穿孔组成，且所述穿孔组30的深度在沿靠近第二电极16的方向依次变小。也就是说，深度最深的一穿孔组30中部正对深度最深的凹槽1213，其它穿孔组30与凹槽1213的对应关系以此类推。所述穿孔组30中，相邻的穿孔之间的的距离相等且每一穿孔的孔径相等。每一穿孔组30的长度大致与第二半导体层14的宽度相等，即每一穿孔组30自第二半导体层14的一端延伸至相对的另一端；所述穿孔组30的宽度沿靠近第二电极16的方向上逐渐减小，也即所述穿孔组30沿自远离第二电极16到靠近第二电极16的方向上的穿孔数量逐渐减少。
本实施例中，所述穿孔组30包括依次间隔设置的第一穿孔组31、第二穿孔组33、第三穿孔组35。其中，第一穿孔组31自透明导电层19的顶面延伸到第二半导体层14的中部，第二穿孔组33自透明导电层19的顶面延伸自第二半导体层14的顶部，第三穿孔组35自透明导电层19的顶面延伸自第一欧姆接触层143的中部。第一穿孔组31、第二穿孔组33、第三穿孔组35的中部分别正对第一凹槽1213a、第二凹槽1213b及第三凹槽1213c。
所述透明导电层19包括铺设在第一欧姆接触层143上的主体部191及自主体部191下表面延伸且分别填满第一穿孔组31、第二穿孔组33及第三穿孔组35的穿孔的第一延伸部193、第二延伸部195及第三延伸部197。如此，第一延伸部193形成有多个与第一穿孔组31的穿孔对应的第一延伸臂1931，第二延伸部195形成有多个与第二穿孔组33的穿孔对应的第二延伸臂1951，第三延伸部197形成有多个与第三穿孔组35对应的第三延伸臂1971。第一延伸臂1931、第二延伸臂1951、第三延伸臂1971的长度依次减小、直径相等。相应的第一延伸臂1931之间的距离等于相应的第二延伸臂1951之间的距离及相邻的第三延伸臂1971之间的距离。所述主体部191为一厚度均匀的片体。
因第一延伸部193、第二延伸部195及第三延伸部197分别填满第一穿孔组31、第二穿孔组33及第三穿孔组35的穿孔，因此，第一延伸部193、第二延伸部195及第三延伸部197的延伸臂的个数在沿靠近第二电极16的方向上依次变少，进而导致第一延伸部193、第二延伸部195及第三延伸部197的深处及宽度依次减小且导电能力依次减弱。所述透明导电层19由电阻值较第一欧姆接触层143、P型半导体层141及第二欧姆接触层145小得多的氧化铟锡（ITO）制成。
所述第二电极16形成于主体部191的一侧，包括两个焊垫161及连接于该两个焊垫161之间的连接部162，所述两个焊垫161分别形成于主体部191的相对两端。
当到第一电极15通入电流时，第一半导体层12内的电子开始向移动。由于第一半导体层12内的凹槽1213将第一半导体层12分成第一区A、第二区B、第三区C和第四区D，且第一凹槽1213a到第三凹槽1213c的深度依次减小，故电子移动的优先顺序为：最先移动到距第一电极15最近的第一区A，并被第一凹槽1213a阻挡，使第一区A内的电子浓度逐渐提高；待第一区A内电子饱和后，越过第一凹槽1213a，移动至第二区B；待第二区B内电子饱和后，越过第二凹槽1213b，移动至第三区C；待第三区C内电子饱和后，越过第三凹槽1213c，移动至第四区D。以此，使电子从第一电极15出发，均匀的分布于第一半导体层12内除第一凹槽1213a、第二凹槽1213b及第三凹槽1213c外的各个区域，然后所述电子自第一半导体层12的各区域向上移动自第二半导体层14及透明导电层19。又由于导电能力依次减弱的第一延伸部193、第二延伸部195及第三延伸部197正对凹槽1213深度逐渐减小的第一凹槽1213、第二凹槽1213及第三凹槽1213，进而可使电子均匀的自第一半导体层12进入第二半导体层14，如此，便使第二半导体层14导内不会因其局部正对第一凹槽1213a、第二凹槽1213b及第三凹槽1213c而导致电路分布不均匀。
本发明的中的第二电极16无须设置延伸电极，使第二电极16不必过多的遮挡第二半导体层14而使更多的光线可以射出，从而提高的出光效率。
本发明中，还可以根据需要而将第一穿孔组31、第二穿孔组33及第三穿孔组35的孔径及相邻穿孔之间的距离进行特别设定，从而使有源层13发出的光线穿过第二半导体层14及透明导电层19向外出射的过程中，只有特定波长的光线才能通过这些穿孔组30及其内的延伸部而过滤掉其他波长的光线，进而达到提高出射光线的波长半高宽及提高演色性的目的。
本发明实施方式提供的一种的制造方法包括以下几个步骤：
提供基板11，并在基板11上生长第一半导体层12，该第一半导体层12包括第一区域1211和第二区域1212，所述第一半导体层12为N型半导体层；
在第二区域1212上形成彼此间隔并沿远离第一区域1211依次设置的凹槽1213，且所述凹槽1213的深度随着与第一区域1211之间的距离变大而变浅，所述凹槽1213采用蚀刻或机械切割等方法制成；
在第二区域1212上依次生长有源层13和第二半导体层14；
在第二半导体层14上通过蚀刻的方法开设如上文所述的间隔设置的第一穿孔组31、第二穿孔组33及第三穿孔组35；
在第二半导体层14的顶面形成一透明导电层19，所述透明导电层19包括铺设在第二半导体层14顶面的主体部191及分别填满第一穿孔组31、第二穿孔组33及第三穿孔组35的穿孔的第一延伸部193、第二延伸部195及第三延伸部197；
分别在第一半导体层12的第一区域1211及透明导电层19的主体部191的一侧形成第一电极15及第二电极16，如此便形成了本发明的发光二极管晶粒10。
在第一半导体层12上形成有源层13的步骤前，还可以再形成一层半导体薄膜122，用于覆盖所述凹槽1213，以使有源层13能够平整的生长，且由于半导体薄膜122的厚度很薄，无法让大量电子通过，所以也不会影响电流的分布路径。
在前述制作步骤中，在基板11上生长第一半导体层12之前可以先生长一层缓冲层17，以使保证后续第一半导体层12及其他物质生长的品质。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有所述改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种发光二极管晶粒，包括基板、依次形成在基板上表面的第一半导体层、有源层、第二半导体层及透明导电层，第一电极以及第二电极分别形成在第一半导体层及透明导电层上，其特征在于：所述第一半导体层上开设有多个间隔的凹槽，所述凹槽的深度沿远离第一电极的方向依次变小，所述透明导电层包括多个穿设在第二半导体层中、且分别与第一半导体层的凹槽对应的间隔设置的延伸部，所述多个延伸部的宽度及深度沿靠近第二电极的方向上依次变小，从而，所述延伸部的导电能力沿靠近第二电极的方向依次变小，其中，所述每一延伸部包括多个延伸臂。
2.如权利要求1所述的发光二极管晶粒，其特征在于：每个所述延伸臂的尺寸相等，且每一延伸部相邻二延伸臂之间的距离相等。
3.如权利要求1所述的发光二极管晶粒，其特征在于：所述延伸部的延伸臂的数量沿靠近第二电极的方向上依次变少。
4.如权利要求1所述的发光二极管晶粒，其特征在于：所述透明导电层还包括一铺设在第二半导体层上表面的主体部，所述多个延伸部自主体部贴设第二半导体层的下表面延伸形成。
5.如权利要求1所述的发光二极管晶粒，其特征在于：所述凹槽的顶端分别正对相应延伸部的下方中部。
6.一种发光二极管晶粒的制造方法，包括以下步骤：
提供基板，并在基板上依次生长第一半导体层、有源层及第二半导体层，并分别在第一半导体层及第二半导体层形成第一电极及第二电极，所述第一电极及第二电极分别位于发光二极管晶粒的相对两侧，所述第一半导体层上开设有多个间隔的凹槽，所述凹槽的深度随着与第一电极之间的距离变大而变浅；
在第二半导体层上形成间隔设置的多个穿孔组，所述多个穿孔组分别与多个凹槽对应，每一穿孔组包括多个穿孔,所述多个穿孔的深度相等，多个穿孔组的深度沿靠近第二电极的方向依次变小,所述穿孔组的宽度沿靠近第二电极的方向上逐渐减小；
在第二半导体层上形成透明导电层，所述透明导电层包括分别填满所述穿孔组的多个延伸部，所述多个延伸部的宽度及深度沿靠近第二电极的方向上依次变小，从而，所述延伸部的导电能力沿靠近第二电极的方向依次变小其中，所述每一延伸部包括多个延伸臂。
7.如权利要求6所述的发光二极管晶粒的制造方法，其特征在于：所述穿孔组中，相邻的穿孔之间的距离相等且每一穿孔的孔径相等。
8.如权利要求6所述的发光二极管晶粒的制造方法，其特征在于：所述透明导电层由氧化铟锡制成。
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