CN108630793B - 一种发光二极管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发光二极管，包括半导体层序列，其具有在第一导电类型的层和第二导电类型的层之间的、设计用于产生第一峰值波长的第一光的有源层，第一导电类型的层位于半导体层序列的正方向一侧，第二导电类型的层部分裸露，设置在半导体层序列的正方向及侧壁上的波长转换层，波长转换层吸收从半导体层序列发射的第一光并发射具有与第一峰值波长不同的第二峰值波长的第二光；第二电极与波长转换层位于发光二极管的同侧，第二电极到半导体层序列的侧壁的距离不小于50μm，解决半导体序侧壁漏出第一光的问题，提高了发光二极管的出光均匀性。
Description
技术领域
本发明属于发光半导体器件领域，具体涉及通过波长转换制备的发光二极管。
背景技术
参看图1，常规发光二极管的芯粒设计方案中，第二电连接层与半导体层序列的侧壁的间距会保持在10~20μm，以保留尽量多的发光区面积而提升产品亮度。但是在这种设计下，当芯粒封装打线后，在进行贴荧光胶膜作业时，荧光胶膜容易被第二电连接层阻挡，导致荧光胶膜与半导体层序列贴合得不够紧密，从而产生侧面漏蓝光的问题。
发明内容
本发明就是针对背景技术的问题提出一种可行的解决方案，通过此方案可以解决在贴合荧光胶膜过程中，侧面漏蓝光的问题。
本发明提供了一种发光二极管，包括半导体层序列，其具有在第一导电类型的层和第二导电类型的层之间的、设计用于产生第一峰值波长的第一光的有源层，第一导电类型的层位于半导体层序列的正方向一侧，第二导电类型的层部分裸露；
与第二导电类型的层的裸露部分设置有第二电极；
设置在半导体层序列的正方向及侧壁上的波长转换层，波长转换层吸收从半导体层序列发射的第一光并至少发射具有与第一峰值波长不同的第二峰值波长的第二光；
第二电极与波长转换层位于发光二极管的同侧；
第二电极到半导体层序列的侧壁的距离不小于50μm。
根据本发明，优选的，波长转换层为荧光粉、荧光胶或者荧光陶瓷。
根据本发明，优选的，第一导电类型的层的边缘具有倒角。
根据本发明，优选的，第二电极周边具有挡墙结构。
本发明还提供了另一种发光二极管，包括半导体层序列，其具有在第一导电类型的层和第二导电类型的层之间的、设计用于产生第一峰值波长的第一光的有源层，第一导电类型的层位于半导体层序列的正方向一侧；
与第一导电类型的层连接的第一电连接层；
与第二导电类型的层连接的第二电连接层，第二电连接层部分裸露，第二电连接层的裸露部分具有第二电极；
半导体层序列包含至少一个凹处，凹处从半导体层序列的与正方向一侧对置的背方向一侧穿过有源层延伸到第一导电类型的层；
借助第一电连接层穿过凹处来电连接第一导电类型的层，其中第一电连接层至少局部地覆盖半导体层序列的背侧，覆盖半导体序列的背侧的第一电连接层构成第一电极；
第一电连接层与第二电连接层借助凹处的绝缘层，彼此电绝缘；
设置在半导体层序列的正方向及侧壁上的波长转换层，波长转换层吸收从半导体层序列发射的第一光并至少发射具有与第一峰值波长不同的第二峰值波长的第二光；
第二电极与波长转换层位于发光二极管的同侧；
第二电极到半导体层序列的侧壁的距离不小于50μm。
根据该实施例，优选的，第二电连接层包括第二导电金属氧化层、第二金属层或第二半导体层。
根据该实施例，优选的，波长转换层为荧光粉、荧光胶或者荧光陶瓷。
根据该实施例，优选的，波长转换层的厚度范围为30~100μm或者100~300μm。
根据该实施例，优选的，有源层受激发出的第一光波长范围为350~445nm或者445~480nm。
根据该实施例，优选的，第一导电类型的层的边缘具有倒角。
根据该实施例，优选的，第二电极到半导体层序列的侧壁的距离不大于200μm。
根据该实施例，优选的，第一电连接层完全覆盖半导体层序列的背侧，第一电连接层为不透光材料。
在一些实施例中，优选的，第二电极周边具有挡墙结构。
在该些实施例中，优选的，挡墙结构的高度范围为挡墙结构的高度范围为从比半导体序列高度小1μm到比半导体序列高度大1μm。
在该些实施例中，优选的，挡墙结构的材料包括半导体、金属、绝缘体。
在该些实施例中，优选的，第二电极在挡墙内呈U型分布。
在该些实施例中，优选的，第二电极至少部分设置在挡墙上。
在该些实施例中，优选的，挡墙与第二电连接层的接触面积为第二电极与第二电接层的接触面积的0.5至1倍或者1至4倍。
在该些实施例中，优选的，第一电连接层包括脆性导电基板。
在该些实施例中，优选的，脆性导电基板的伸长率不大于5%。
在该些实施例中，优选的，第一电连接层的材料包括硅、锗或者砷化镓。
本发明的有益效果，至少包括：
（1）加大第二电极到半导体层序列的侧壁的距离，避免波长转换层受到第二电极阻挡，解决侧面漏出第一峰值波长的第一光的问题；
（2）该结构与具有绝缘层通道的半导体序列结合，封装过程中，无需对第一电极进行打线工艺，在半导体层序列的正方向一侧粘附波长转换层时，减少第一电极对波长转换层的粘附造成阻碍，也提高了发光二极管的功率，同时该结构由于第一电连接层包括不透光的导电基板，大幅减小了出光侧壁的面积，更有利于采用覆盖波长转换层；
（3）本发明适合采用类似荧光陶瓷等脆性强的波长转换层材料，为荧光陶瓷预留较大的转折空间，并且荧光陶瓷在高功率产品中体现良好的耐高温特性；
（4）倒角结构有利于减小波长转换层在半导体序列的边缘处受到的应力，保证波长转换层的厚度均匀性，从而提高经转换后第二峰值波长的第二光的均匀性；
（5）第二电极周边具有挡墙结构，如果在第二电极附近，存在波长转换层轻微贴合不紧密的问题，可以起到反射或吸收第一峰值波长的第一光的作用；
（6）利用半导体序列的半导体材料制作挡墙，缩短发光二极管器件的制作周期，提高生产效率；
（7）第二电极在挡墙内呈U型分布，可减少贵金属的用量，从而降低生产成本；
（8）第二电极部分设置在挡墙上，利用挡墙作为缓冲结构，减小封装打线时，对脆性基板的冲击。
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。
图1 为现有技术的发光二极管的示意图；
图2 为实施例1中发光二极管示意图；
图3、4 为实施例1中发光二极管的一些变形实施例的示意图；
图5 为实施例2的发光二极管示意图；
图6 为实施例3的发光二极管示意图；
图7 为实施例4的发光二极管示意图；
图8 为实施例5的发光二极管示意图；
图9 为实施例5中发光二极管的一些变形实施例的示意图；
图中标示：100、半导体层序列，101、凹处，102、侧壁，103、绝缘层，110、第一导电类型的层，111、倒角，120、第二导电类型的层，130、有源层，210、第一电极，220、第二电极，221、挡墙，230、金球，300、波长转换层，410、第一电连接层，411、基板，412、填充金属，420、第二电连接层。
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。
应当理解，本发明所使用的术语仅出于描述具体实施方式的目的，而不是旨在限制本发明。进一步理解，当在本发明中使用术语“包含”、"包括"时，用于表明陈述的特征、整体、步骤、和/或的存在，而不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、和/或它们的组合的存在或增加。
参看图2，在第一个实施例中，提供了一种发光二极管，包括在基板411上设置的半导体层序列100，其具有在第一导电类型的层110和第二导电类型的层120之间的、设计用于产生第一峰值波长的第一光的有源层130，第一导电类型的层110位于半导体层序列100的正方向一侧，第二导电类型的层120部分裸露，形成第二导电类型的层120构成的台面，在本实施例中，优选的，第一导电类型的层110包括P型半导体层，第二导电类型的层120包括N型半导体层。
与第二导电类型的层120的裸露部分设置有第二电极220；
设置在半导体层序列100的正方向及侧壁102上的波长转换层300，波长转换层300吸收从半导体层序列100发射的第一光并至少发射具有与第一峰值波长不同的第二峰值波长的第二光，有源层130受激发的出的第一光波长范围为350~445nm或者445~480nm，波长转换层300为荧光粉、荧光胶或者荧光陶瓷中的一种或其中任意组合，波长转换层300主要为荧光粉、荧光胶，则波长转换层300的厚度范围为30~100μm，波长转换层300主要为荧光陶瓷时，则波长转换层300的厚度范围为100~300μm；
第二电极220与波长转换层300位于发光二极管的同侧，该同侧指的是以发光二极管为整体来看的一侧；
该实施例的主要特征为，第二电极220到半导体层序列100的侧壁102的距离不小于50μm，同时，第二电极220到半导体层序列100的侧壁102的距离不大于200μm。在覆盖波长转换层300时，在第二导电类型的层120部分裸露出来的台面上预留足够的空间，让波长转换层300充分覆盖到半导体序列100的侧壁102上。
第一电极210和第二电极220上设置金球230。
在第一实施例的一些变形实施例中，第一导电类型的层110的边缘具有倒角111，有利于减小波长转换层300在半导体序列100的边缘处受到的应力，保证波长转换层300的厚度均匀性，避免由于波长转换层300由于厚度不均造成的漏出第一光异常。
参看图3，在第一实施例的一些变形实施例中，存在波长转换层300轻微贴合不紧密的问题，该变形实施例在第二电极220周边设置有挡墙221结构，可以起到反射或吸收第一峰值波长的第一光的作用。优选的，挡墙221结构的高度范围为挡墙221结构的高度范围为从半导体序列100高度小1μm到半导体序列100高度大1μm，用于提供足够遮挡第一光的效果。挡墙221结构的材料包括半导体、金属、绝缘体。本实施例，优选的，挡墙221结构直接由第二导电类型的层120的材料构成。
参看图4，在第一实施例的一些变形实施例中，第二电极220在挡墙221内呈U型分布。第二电极220至少部分设置在挡墙221上。
在该些变形实施例中，挡墙221与第二导电类型的层120的接触面积为第二电极220与第二导电类型的层120的接触面积的0.5至1倍或1至4倍。挡墙起到缓冲的作用，消除或消减打线时的冲击力，特别适用于脆性基板411，例如硅、锗或者砷化镓，或者其他伸长率不大于5%的材料。
参看图5，在第二个实施例中，一种发光二极管，例如一种白光二极管，包括半导体层序列100，其具有在第一导电类型的层110和第二导电类型的层120之间的、设计用于产生第一峰值波长的第一光的有源层130，第一导电类型的层110位于半导体层序列100的正方向一侧；
与第一导电类型的层110连接的第一电连接层410；
与第二导电类型的层120连接的第二电连接层420，第二电连接层420部分裸露，第二电连接层420的裸露部分具有第二电极220，第二电连接层420包括第二导电金属氧化层、第二金属层或第二半导体层；
半导体层序列100包含至少一个凹处101，凹处101从半导体层序列100的与正方向一侧对置的背方向一侧穿过有源层130延伸到第一导电类型的层110；
借助第一电连接层410穿过凹处101来电连接第一导电类型的层110，其中第一电连接层410至少局部地覆盖半导体层序列100的背侧，在本实施例，优选的，第一电连接层410完全覆盖半导体序列100的背侧，覆盖半导体序列100的背侧的第一电连接层410构成第一电极210，第一电连接层410、第二电连接层420的材料包括但不限于金属、半导体、金属氧化物或者以上的任意组合，而在本实施例中，优选的，第一电连接层410由硅基板411和填充金属412组成，填充金属412填充到凹处101中，将硅基板411与第一导电类型的层110之间构建电连接，在本实施例中第一导电类型的层110包括N型半导体层，第二导电类型的层120包括P型半导体层；
在第二电极220上设置金球230；
第一电连接层410与第二电连接层420借助凹处101的绝缘层103，彼此电绝缘，通过凹处101制作导电通道；
设置在半导体层序列100的正方向及侧壁102上的波长转换层300，波长转换层300吸收从半导体层序列100发射的第一光并至少发射具有与第一峰值波长不同的第二峰值波长的第二光，有源层130受激发的出光波长范围为350~445nm或者445~480nm。波长转换层300为荧光粉、荧光胶或者荧光陶瓷中的一种或其中任意组合，波长转换层300主要为荧光粉、荧光胶，则波长转换层300的厚度范围为30~100μm，波长转换层300主要为荧光陶瓷时，则波长转换层300的厚度范围为100~300μm；
第二电极220与波长转换层300位于发光二极管的同侧；
第二电极220到半导体层序列100的侧壁102的距离不小于50μm；
在半导体序列100的正方向一侧仅有第二电极220，消除第一电极210在覆盖波长转换层300时造成的干扰。
参看图6，在第三个实施例中，跟第二个实施例的区别在于，第一导电类型的层110的边缘具有倒角111。
参看图7，在第四个实施例中，与第二个到第三个实施例的区别在于，第二电极220周边具有挡墙221结构，挡墙221结构的材料包括半导体、金属、绝缘体。
参看图8，在第五个实施例中，跟第四个实施例的区别在于，挡墙221结构的高度范围为挡墙221结构的高度范围为从半导体序列100高度小1μm到半导体序列100高度大1μm，该高度设计下，基本克服了半导体序列100的侧壁102漏出第一光的问题，即使出现漏光现象，第一光也无法从挡墙221绕出，对产品造成影响，第二电极220在挡墙221内呈U型分布，在U型金属电极内制作金球230，金球完全或部分位于挡墙内。在本实施例中，选择半导体序列100的半导体材料作为挡墙221，以简化挡墙221的制作工艺。
本实施例中，第一电连接层410的基板411部分，采用硅、锗或者砷化镓等材料时，伸长率不大于5%，属于脆性导电基板。由于，本实施例结构的第二电极220靠近芯粒的切割道，通常工艺步骤中，切割道附近的基板受到切割力冲击，易存在较多的应力缺陷，因此在封装的打线工艺中，打线冲击力通过金球230、第二电极220、第二电连接层420传导到基板411上，冲击力作用在应力缺陷上而造成基板411碎裂，因此本实施例的第二电极220至少部分设置在挡墙221上。挡墙221与第二电连接层420的接触面积为第二电极220与第二电接层420的接触面积的0.5至4倍，以获得与第二电连接层420足够大的力传导面。
参看图9，在第五个实施例中的一些变形实施例中，在第一导电类型的层110的边缘具有倒角111。
除另有定义之外，本发明所使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义。应进一步理解，本发明所使用的术语应被理解为具有与这些术语在本说明书的上下文和相关领域中的含义一致的含义，并且不应以理想化或过于正式的意义来理解，除本发明中明确如此定义之外。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (21)
1.一种发光二极管，包括半导体层序列，其具有在第一导电类型的层和第二导电类型的层之间的、设计用于产生第一峰值波长的第一光的有源层，第一导电类型的层位于半导体层序列的正方向一侧，第二导电类型的层部分裸露；
与第二导电类型的层的裸露部分设置有第二电极；
设置在半导体层序列的正方向及侧壁上的波长转换层，波长转换层吸收从半导体层序列发射的第一光并至少发射具有与第一峰值波长不同的第二峰值波长的第二光；
第二电极与波长转换层位于发光二极管的同侧；
其特征在于：第二电极到半导体层序列的侧壁的距离不小于50μm。
2.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：波长转换层包括荧光粉、荧光胶或者荧光陶瓷。
3.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：第一导电类型的层的边缘具有倒角。
4.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：第二电极周边具有挡墙结构，挡墙结构的材料包括半导体、金属、绝缘体。
5.一种发光二极管，包括半导体层序列，其具有在第一导电类型的层和第二导电类型的层之间的、设计用于产生第一峰值波长的第一光的有源层，第一导电类型的层位于半导体层序列的正方向一侧；
与第一导电类型的层连接的第一电连接层；
与第二导电类型的层连接的第二电连接层，第二电连接层部分裸露，第二电连接层的裸露部分具有第二电极；
半导体层序列包含至少一个凹处，凹处从半导体层序列的与正方向一侧对置的背方向一侧穿过有源层延伸到第一导电类型的层；
借助第一电连接层穿过凹处来电连接第一导电类型的层，其中第一电连接层至少局部地覆盖半导体层序列的背侧，覆盖半导体序列的背侧的第一电连接层构成第一电极；
第一电连接层与第二电连接层借助凹处的绝缘层，彼此电绝缘；
设置在半导体层序列的正方向及侧壁上的波长转换层，波长转换层吸收从半导体层序列发射的第一光并至少发射具有与第一峰值波长不同的第二峰值波长的第二光；
第二电极与波长转换层位于发光二极管的同侧；
其特征在于：第二电极到半导体层序列的侧壁的距离不小于50μm。
6.根据权利要求5所述的一种发光二极管，其特征在于：第二电连接层包括第二导电金属氧化层、第二金属层或第二半导体层。
7.根据权利要求5所述的一种发光二极管，其特征在于：波长转换层包括荧光粉、荧光胶或者荧光陶瓷。
8.根据权利要求7所述的一种发光二极管，其特征在于：波长转换层的厚度范围为30~100μm或者100~300μm。
9.根据权利要求5所述的一种发光二极管，其特征在于：有源层受激发出的第一光波长范围为350~445nm或者445~480nm。
10.根据权利要求5所述的一种发光二极管，其特征在于：第一导电类型的层的边缘具有倒角。
11.根据权利要求5所述的一种发光二极管，其特征在于：第二电极到半导体层序列的侧壁的距离不大于200μm。
12.根据权利要求5所述的一种发光二极管，其特征在于：第一电连接层完全覆盖半导体层序列的背侧，第一电连接层为不透光材料。
13.根据权利要求5所述的一种发光二极管，其特征在于：第二电极周边具有挡墙结构。
14.根据权利要求13所述的一种发光二极管，其特征在于：挡墙结构的高度范围为挡墙结构的高度范围为从比半导体序列高度小1μm到比半导体序列高度大1μm。
15.根据权利要求13所述的一种发光二极管，其特征在于：挡墙结构的材料包括半导体、金属、绝缘体。
16.根据权利要求13到15中所述的任意一种发光二极管，其特征在于：第二电极在挡墙内呈U型分布。
17.根据权利要求13到15中所述的任意一种发光二极管，其特征在于：第二电极至少部分设置在挡墙上。
18.根据权利要求17所述的一种发光二极管，其特征在于：挡墙与第二电连接层的接触面积为第二电极与第二电接层的接触面积的0.5至1倍或者1至4倍。
19.根据权利要求17所述的一种发光二极管，其特征在于：第一电连接层包括脆性导电基板。
20.根据权利要求19所述的一种发光二极管，其特征在于：脆性导电基板的伸长率不大于5%。
21.根据权利要求17所述的一种发光二极管，其特征在于：第一电连接层的材料包括硅、锗或者砷化镓。
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