CN107731981B - 一种氮化物半导体发光元件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种氮化物半导体发光元件，包括：叠层体和电极，所述叠层体具有第一导电型半导体层、发光层以及与所述第一导电型半导体层的导电型不同的第二导电型半导体层，所述电极形成于所述第一导电型半导体层或/和第二导电型半导体层上，其特征在于：于所述第一导电型半导体层或/和第二导电型半导体层上的非电极区域设置比电极表面更易吸附胶气的吸附材料，用于抑制电极表面的胶气吸附。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其是涉及一种氮化物半导体发光元件。
背景技术
LED元件具有小型且发光效率良好，具有鲜艳的发光颜色，而且具备长寿命且优良的驱动特性等，所以近年来，广泛地用于彩色显示装置的背光源的光源、照明等。LED元件在制作完成后需要倒膜、分选、输运，在此过程中，LED元件的焊线区域（PAD）会裸露在空气中，而空气中的一些污染物质会吸附在PAD表面（初期污染）。在随后的封装过程中需要对LED元件进行固晶并对固晶胶加热硬化，在加热硬化的过程中，固晶胶中的若干反应性低分子（SiH等）极易转移到有被初期污染的金电极上，导致金电极上有机污染物，如图1所示，从而无法焊线（焊不上线或焊线不牢），最终影响LED元件的使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种氮化物半导体发光元件。本发明通过在叠层体上的非电极区域设置比电极表面更易吸附胶气的吸附材料，用于抑制电极表面的胶气吸附，可有效降低前期污染物以及固晶胶中的反应性低分子附着在电极区域的几率，从而保证焊线可靠性。
为了实现上述目的，本发明提供的氮化物半导体发光元件，包括：叠层体和电极，所述叠层体具有第一导电型半导体层、发光层以及与所述第一导电型半导体层的导电型不同的第二导电型半导体层，所述电极形成于所述第一导电型半导体层或/和第二导电型半导体层上，其特征在于：于所述第一导电型半导体层或/和第二导电型半导体层上的非电极区域设置比电极表面更易吸附胶气的吸附材料，用于抑制电极表面的胶气吸附。
优选地，所述吸附材料与所述电极电性连接，作为电极的扩展条之用。
优选地，所述吸附材料的厚度介于1~100nm。
优选地，所述吸附材料呈连续分布或者图案化分布。
优选地，所述吸附材料采用旋涂或者沉积工艺。
优选地，所述吸附材料含有金属材料或者纳米氧化物材料或者石墨烯或者活性炭。
优选地，所述金属材料含有Pd或LaNi5或NdNi5或CaNi5或TiNi5或LaAl5或LaFe5或LaCr5或LaCu5或LaSi5或LaSn5或FeTi或MnTi或CrTi或TiCu或MgZn2或NiMg2或ZrCr2或ZrMn2储氢类金属或合金或前述任意组合。
优选地，所述纳米氧化物材料含有ZrO2或CuO或TiO2或Al2O3或前述任意组合。
优选地，在所述第一导电型半导体层或/和第二导电型半导体层上形成有电流扩展层。
优选地，所述电流扩展层选用氧化铟锡（ITO）或氧化锌（ZnO）或氧化镉锡（CTO）或氧化铟（InO）或铟（In）掺杂氧化锌（ZnO）或铝（Al）掺杂氧化锌（ZnO）或镓（Ga）掺杂氧化锌（ZnO）或前述任意组合之一。
优选地，在所述第一导电型半导体层或/和第二导电型半导体层上形成有绝缘保护层。
优选地，所述绝缘保护层选用SiO2或Si3N4或Al2O3或TiO2或前述任意组合。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
（1）通过在非电极区域设置比电极表面更易吸附胶气的吸附材料，用于抑制电极表面的胶气吸附，可有效降低前期污染物以及固晶胶中的反应性低分子附着在电极区域的几率，从而保证焊线可靠性；
（2）位于非电极区域的吸附材料与电极电性连接，一方面作为电极的扩展条（Finger）之用，另一方面减少了对半导体发光元件的光吸收。
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。
附图说明
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。
图1是常规的氮化物半导体发光元件电极有初期污染的情况下，反应性低分子在电极表面的吸附现象示意图。
图2是实施例1的氮化物半导体发光元件的剖面示意图。
图3是实施例2的氮化物半导体发光元件的剖面示意图。
图4是实施例3的氮化物半导体发光元件的剖面示意图。
图中部件符号说明：100：基板（Sapphire）；200：叠层体；201：N型层（n-GaN层）；202：发光层（MQW）；203：P型层（p-GaN层）；300：电流阻挡层（CB）；400：电流扩展层（TCL）；500：电极（PAD）；600：绝缘保护层（PV）；700：吸附材料；800：胶气。
具体实施方式
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。
实施例1
如图2所示，本实施例提供的氮化物半导体发光元件，包括：基板（Sapphire）100，N型层（n-GaN层）201、发光层202以及P型层（p-GaN层）203构成的叠层体200，电流阻挡层（CB）300，电流扩展层（TCL）400，电极（PAD）500，绝缘保护层（PV）600以及吸附材料700。
具体来说，上述氮化物半导体发光元件，可以是发光二极管或者激光二极管结构，基板100为蓝宝石（Sapphire）基板；N型层（n-GaN层）201，形成于基板（Sapphire）100上；发光层（MQW）202，形成于N型层（n-GaN层）201上；P型层（p-GaN层）203，形成于发光层（MQW）202上；电流阻挡层（CB）300，形成于P型层（p-GaN层）203上；电流扩展层（TCL）400，形成于电流阻挡层（CB）300以及P型层（p-GaN层）203上；电极（PAD）500形成于裸露的N型层（n-GaN层）201和/或电流扩展层（TCL）400上。电流扩展层（TCL）400可以选用氧化铟锡（ITO）或氧化锌（ZnO）或氧化镉锡（CTO）或氧化铟（InO）或铟（In）掺杂氧化锌（ZnO）或铝（Al）掺杂氧化锌（ZnO）或镓（Ga）掺杂氧化锌（ZnO）或前述任意组合之一。需要说明的是，N型层可以作为第一导电型半导体层，则P型层作为第二导电型半导体层；而如果P型层可以作为第一导电型半导体层，则N型层作为第二导电型半导体层。
吸附材料700可以位于绝缘保护层（PV）600之上，也可以位于绝缘保护层（PV）600之下。本实施例优选先制作绝缘保护层（PV）600，用于保护除了露出部分电极表面的发光元件的其它区域，再在绝缘保护层上采用旋涂或者沉积工艺制作吸附材料700，沉积工艺可以是物理气相沉积（例如蒸镀或溅镀）或化学气相沉积或电镀或化学镀沉积。绝缘保护层可以选用SiO2或Si3N4或Al2O3或TiO2，在本实施例中优选SiO2。吸附材料的厚度介于1~100nm，可以呈连续分布或者图案化分布，本实施例优选图案化分布。吸附材料可选用金属材料或者纳米氧化物材料或者石墨烯或者活性炭，本实施例优选金属材料作为吸附材料，其可以是含有Pd或LaNi5或NdNi5或CaNi5或TiNi5或LaAl5或LaFe5或LaCr5或LaCu5或LaSi5或LaSn5或FeTi或MnTi或CrTi或TiCu或MgZn2或NiMg2或ZrCr2或ZrMn2储氢类金属或合金或前述任意组合，相对于电极（一般表面金属为Au）而言，更易吸附初期污染以及反应性低分子（SiH），使得胶气800（如反应性低分子）优先吸附在该区域，有效减少电极焊线区域的胶气污染，减少金属电极打线脱落几率，从而提升发光元件的可靠性。
实施例2
如图3所示，与实施例1区别在于，实施例1的吸附材料700位于绝缘保护层600之上，而本实施例先在N型层（n-GaN层）201以及电流扩展层（TCL）400上形成吸附材料700，再制作绝缘保护层（图中未示出）。此外，本实施例的吸附材料700选用石墨烯，其与电极500电性连接，可以作为电极的电流扩展条（Finger）之用，降低吸附材料对半导体发光元件出光亮度的影响。
实施例3
如图4所示，与实施例1区别在于，实施例1的吸附材料700选用金属材料，而本实施例的吸附材料700选用纳米氧化物材料，含有ZrO2或CuO或TiO2或Al2O3或前述任意组合，厚度介于1~100nm。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种氮化物半导体发光元件，包括：叠层体和电极，所述叠层体具有第一导电型半导体层、发光层以及与所述第一导电型半导体层的导电型不同的第二导电型半导体层，所述电极形成于所述第一导电型半导体层或/和第二导电型半导体层上，其特征在于：于所述第一导电型半导体层或/和第二导电型半导体层上的非电极区域设置比电极表面更易吸附胶气的吸附材料，用于抑制电极表面的胶气吸附。
2.根据权利要求1所述的一种氮化物半导体发光元件，其特征在于：所述吸附材料与所述电极电性连接，作为电极的扩展条之用。
3.根据权利要求1所述的一种氮化物半导体发光元件，其特征在于：所述吸附材料的厚度介于1~100nm。
4.根据权利要求1所述的一种氮化物半导体发光元件，其特征在于：所述吸附材料呈连续分布或者图案化分布。
5.根据权利要求1所述的一种氮化物半导体发光元件，其特征在于：所述吸附材料采用旋涂或者沉积工艺。
6.根据权利要求1所述的一种氮化物半导体发光元件，其特征在于：所述吸附材料含有金属材料或者纳米氧化物材料或者石墨烯或者活性炭。
7.根据权利要求6所述的一种氮化物半导体发光元件，其特征在于：所述金属材料含有Pd或LaNi5或NdNi5或CaNi5或TiNi5或LaAl5或LaFe5或LaCr5或LaCu5或LaSi5或LaSn5或FeTi或MnTi或CrTi或TiCu或MgZn2或NiMg2或ZrCr2或ZrMn2或前述任意组合。
8.根据权利要求6所述的一种氮化物半导体发光元件，其特征在于：所述纳米氧化物材料含有ZrO2或CuO或TiO2或Al2O3或前述任意组合。
9.根据权利要求1所述的一种氮化物半导体发光元件，其特征在于：在所述第一导电型半导体层或/和第二导电型半导体层上形成有电流扩展层。
10.根据权利要求1所述的一种氮化物半导体发光元件，其特征在于：在所述第一导电型半导体层或/和第二导电型半导体层上形成有绝缘保护层。
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