CN110544737A - 一种具有改性区域的发光二极管及其制备方法 - Google Patents

一种具有改性区域的发光二极管及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种具有改性区域的发光二极管及其制备方法，其中，所述具有改性区域的发光二极管的外延结构中处于最外侧的第一半导体层具有呈预设图案的改性区域，所述改性区域中的第一半导体层为绝缘膜层，且所述改性区域在所述衬底上的正投影与第一电极结构和第二电极结构在所述衬底上的正投影互不交叠，绝缘的改性区域在一定程度上增加了电流扩展层与外延结构的接触电阻，从而缩小电流扩展层与外延结构的接触电阻与电流在电流扩展层中的扩散电阻的差距，有利于促进外延结构中的电流向远离第一电极结构的外围扩展，进而改善现有技术中发光二极管的电流扩展效果不佳的现象。

Description

一种具有改性区域的发光二极管及其制备方法
技术领域
本申请涉及半导体技术领域，更具体地说，涉及一种具有改性区域的发光二极管及其制备方法。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode，LED)，也称为电致发光二极管，是LED灯的核心组件。随着发光二极管技术的快速发展，发光二极管在各领域中的应用越来越广泛。
随着市场对发光二极管的发光功率的要求越来越严苛，使得当前主流的发光二极管的芯片尺寸也越做越大，以满足市场对发光二极管的高发光功率的要求。但是大尺寸的发光二极管芯片会带来电流扩展效果不好的问题，使得芯片的结构不断地进行优化，以解决此问题。目前主流的大尺寸发光二极管都采用多扩展电极的结构使得电流能够较好地在大面积发光二极管芯片内扩展开。
参考图1和图2，图1为现有技术中采用多扩展电极结构的发光二极管的俯视结构示意图，在图1中可以看出，发光二极管的第一电极和第二电极分别由电极接触点(11和21)和多个扩展电极(12和22)构成，第一电极的扩展电极位于相邻两条第二电极的扩展电极之间。图2为图1中沿AA线的剖面结构示意图，图2中示出了衬底30、外延结构40、电流阻挡层50、透明导电层60、绝缘保护层70以及第一电极10和第二电极20。在该结构的发光二极管中，设置多扩展电极的目的是为了使得在外延结构中传输的电流分布更加的均匀，从而提高发光一致性。但在实际的应用过程中发现，由电极接触点及其扩展电极传输的电流往往集中在电极附近，难以实现更加均匀的扩展。
发明内容
为解决上述技术问题，本申请提供了一种具有改性区域的发光二极管及其制备方法，以解决现有技术中的发光二极管的电流扩展效果不佳的问题。
为实现上述技术目的，本申请实施例提供了如下技术方案：
一种具有改性区域的发光二极管，包括：
衬底；
位于所述衬底表面的外延结构；所述外延结构包括位于最外侧的第一半导体层以及部分贯穿所述外延结构的凹槽，所述凹槽部分暴露出所述外延结构的第二半导体层；所述第一半导体层表面具有呈预设图案的改性区域，所述改性区域中的第一半导体层为绝缘膜层；
位于所述外延结构背离所述衬底一侧的电流扩展层；
位于所述电流扩展层背离所述衬底一侧的第一电极结构；
位于所述凹槽暴露出的第二半导体层表面的第二电极结构；
所述第一电极结构和第二电极结构在所述衬底上的正投影与所述改性区域在所述衬底上的正投影互不交叠。
可选的，所述改性区域为经过等离子体轰击处理或离子注入处理的半导体层区域。
可选的，所述改性区域包括多个阵列排布的预设形状区域。
可选的，所述第一电极结构包括：
位于所述外延结构背离所述衬底一侧的电流阻挡层，所述电流扩展层部分覆盖所述电流阻挡层；
位于所述电流阻挡层背离所述衬底一侧的第一电极接触点，所述第一电极接触点覆盖部分位于所述电流阻挡层上的电流扩展层；
与所述第一电极接触点电连接的多条第一扩展电极。
可选的，所述改性区域位于所述第一电极结构中处于最外侧的第一扩展电极的内侧。
可选的，所述改性区域位于所述第一电极结构中处于最外侧的第一扩展电极的外侧。
可选的，所述改性区域位于所述第一电极结构中处于最外侧的第一扩展电极的内侧及外侧。
一种具有改性区域的发光二极管的制备方法，包括：
提供衬底；
在所述衬底上形成外延结构；
对所述外延结构进行刻蚀，以形成部分贯穿所述外延结构的凹槽，所述凹槽部分暴露出所述外延结构的第二半导体层；
对所述外延结构的第一半导体层进行改性处理，以获得呈预设图案的改性区域，所述改性区域中的第一半导体层为绝缘膜层；
在所述外延结构背离所述衬底一侧形成电流扩展层，并在所述电流扩展层背离所述衬底一侧形成第一电极结构；
在所述凹槽暴露出的第二半导体层表面形成第二电极结构。
可选的，所述对所述外延结构的第一半导体层进行改性处理包括：
对所述外延结构的第一半导体层进行等离子体轰击处理或离子注入处理。
从上述技术方案可以看出，本申请实施例提供了一种具有改性区域的发光二极管及其制备方法，其中，所述具有改性区域的发光二极管的外延结构中处于最外侧的第一半导体层具有呈预设图案的改性区域，所述改性区域中的第一半导体层为绝缘膜层，且所述改性区域在所述衬底上的正投影与第一电极结构和第二电极结构在所述衬底上的正投影互不交叠，绝缘的改性区域在一定程度上增加了电流扩展层与外延结构的接触电阻，从而缩小电流扩展层与外延结构的接触电阻与电流在电流扩展层中的扩散电阻的差距，有利于促进外延结构中的电流向远离第一电极结构的外围扩展，进而改善现有技术中发光二极管的电流扩展效果不佳的现象。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有技术中的发光二极管的俯视结构示意图；
图2为图1中沿AA线的剖面结构示意图；
图3为本申请的一个实施例提供的一种具有改性区域的发光二极管的俯视结构示意图；
图4为图3中沿BB线的剖面结构示意图；
图5为改性区域的分布示意图；
图6为为本申请的另一个实施例提供的一种具有改性区域的发光二极管的俯视结构示意图；
图7为本申请的又一个实施例提供的一种具有改性区域的发光二极管的俯视结构示意图；
图8为本申请的再一个实施例提供的一种具有改性区域的发光二极管的俯视结构示意图；
图9为本申请的一个可选实施例提供的一种具有改性区域的发光二极管的俯视结构示意图；
图10为本申请的一个实施例提供的一种具有改性区域的发光二极管的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
正如背景技术所述，现有技术中的发光二极管中，受限于透明导电层60的材料特性，在其中的电流的扩散电阻不够小，且与外延结构40的接触电阻也不够大，这使得接触电阻往往比扩展电阻小，第一电极结构向透明导电层60中传输的电流更倾向于通过电阻较小的路径直接向外延结构40传输，从而使得电流集中在电极附近的区域，造成有效发光面积较小的问题。
有鉴于此，本申请实施例提供了一种具有改性区域的发光二极管，包括：
衬底；
位于所述衬底表面的外延结构；所述外延结构包括位于最外侧的第一半导体层以及部分贯穿所述外延结构的凹槽，所述凹槽部分暴露出所述外延结构的第二半导体层；所述第一半导体层表面具有呈预设图案的改性区域，所述改性区域中的第一半导体层为绝缘膜层；
位于所述外延结构背离所述衬底一侧的电流扩展层；
位于所述电流扩展层背离所述衬底一侧的第一电极结构；
位于所述凹槽暴露出的第二半导体层表面的第二电极结构；
所述第一电极结构和第二电极结构在所述衬底上的正投影与所述改性区域在所述衬底上的正投影互不交叠。
在本实施例中，所述具有改性区域的发光二极管的外延结构中处于最外侧的第一半导体层具有呈预设图案的改性区域，所述改性区域中的第一半导体层为绝缘膜层，且所述改性区域在所述衬底上的正投影与第一电极结构和第二电极结构在所述衬底上的正投影互不交叠，绝缘的改性区域在一定程度上增加了电流扩展层与外延结构的接触电阻，从而缩小电流扩展层与外延结构的接触电阻与电流在电流扩展层中的扩散电阻的差距，有利于促进外延结构中的电流向远离第一电极结构的外围扩展，进而改善现有技术中发光二极管的电流扩展效果不佳的现象。
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例提供了一种具有改性区域的发光二极管，如图3-图5所示，包括：
衬底100；
位于所述衬底100表面的外延结构400；所述外延结构400包括位于最外侧的第一半导体层以及部分贯穿所述外延结构400的凹槽，所述凹槽部分暴露出所述外延结构400的第二半导体层；所述第一半导体层表面具有呈预设图案的改性区域401，所述改性区域401中的第一半导体层为绝缘膜层；
位于所述外延结构400背离所述衬底100一侧的电流扩展层600；
位于所述电流扩展层600背离所述衬底100一侧的第一电极结构；
位于所述凹槽暴露出的第二半导体层表面的第二电极结构；
所述第一电极结构和第二电极结构在所述衬底100上的正投影与所述改性区域401在所述衬底100上的正投影互不交叠。
图3为所述具有改性区域401的发光二极管的俯视结构示意图，图4为图3中沿BB线的剖面结构示意图，图5为改性区域401的可行分布示意图。
结合图3和图5可知，所述改性区域401与第一电极结构和第二电极结构在竖直方向上并无交叠区域，且所述改性区域401分布在所述第一电极结构的四周。另外，在图5中，所述改性区域401包括多个阵列排布的预设形状区域，在本申请的其他实施例中，所述改性区域401还可以是其他的形状及排布方式。当然地，图5中所示的改性区域401的分布方式仅为本实施例提供的一种可行的分布方式，在本申请的其他实施例中，还可以有其他的分布方式，本申请对此并不做限定。
所述改性区域401可以是通过等离子体轰击处理形成的半导体层区域，也可以是通过离子注入处理形成的半导体层区域。
以氮化镓系发光二极管为例，所述第一半导体层为P型氮化镓层，所述第二半导体层为N型氮化镓层。在其他类型的发光二极管中，所述第一半导体层和第二半导体层还可以是其他类型的半导体层。
在本实施例中，所述具有改性区域401的发光二极管的外延结构400中处于最外侧的第一半导体层具有呈预设图案的改性区域401，所述改性区域401中的第一半导体层为绝缘膜层，且所述改性区域401在所述衬底100上的正投影与第一电极结构和第二电极结构在所述衬底100上的正投影互不交叠，绝缘的改性区域401在一定程度上增加了电流扩展层600与外延结构400的接触电阻，从而缩小电流扩展层600与外延结构400的接触电阻与电流在电流扩展层600中的扩散电阻的差距，有利于促进外延结构400中的电流向远离第一电极结构的外围扩展，进而改善现有技术中发光二极管的电流扩展效果不佳的现象。
仍然参考图3和图4，所述第一电极结构包括：
位于所述外延结构400背离所述衬底100一侧的电流阻挡层500，所述电流扩展层600部分覆盖所述电流阻挡层500；
位于所述电流阻挡层500背离所述衬底100一侧的第一电极接触点101，所述第一电极接触点101覆盖部分位于所述电流阻挡层500上的电流扩展层600；
与所述第一电极接触点101电连接的多条第一扩展电极102。
类似的，图3中还示出了第二电极结构的可行构成，包括第二电极接触点201和多条第二扩展电极202。
此外，图4中还示出了用于保护所述第一电极结构和第二电极结构的绝缘保护层。
下面以图3所示的第一电极结构为例，对所述改性区域401的可行分布方式进行相应的描述。
参考图6，所述改性区域401位于所述第一电极结构中处于最外侧的第一扩展电极102的内侧。图6所示的改性区域401的分布有利于增加所述具有改性区域401的发光二极管的侧向光出射。
参考图7，所述改性区域401位于所述第一电极结构中处于最外侧的第一扩展电极102的外侧。图7所示的改性区域401的分布有利于增加所述具有改性区域401的发光二极管的法向光出射。
参考图8和图9，所述改性区域401位于所述第一电极结构中处于最外侧的第一扩展电极102的内侧及外侧。图8和图9所示的改性区域401的分布有利于增加所述具有改性区域401的发光二极管出光均匀性。
图8和图9中所述改性区域401均包括多个阵列排布的预设形状区域。在图8中所述预设形状区域的数量较多，图9中的预设形状区域的数量较少。
相应的，本申请实施例还提供了一种具有改性区域的发光二极管的制备方法，如图10所示，包括：
S101：提供衬底；
S102：在所述衬底上形成外延结构；
S103：对所述外延结构进行刻蚀，以形成部分贯穿所述外延结构的凹槽，所述凹槽部分暴露出所述外延结构的第二半导体层；
S104：对所述外延结构的第一半导体层进行改性处理，以获得呈预设图案的改性区域，所述改性区域中的第一半导体层为绝缘膜层；
S105：在所述外延结构背离所述衬底一侧形成电流扩展层，并在所述电流扩展层背离所述衬底一侧形成第一电极结构；
S106：在所述凹槽暴露出的第二半导体层表面形成第二电极结构。
可选的，所述对所述外延结构的第一半导体层进行改性处理包括：
对所述外延结构的第一半导体层进行等离子体轰击处理或离子注入处理。
综上所述，本申请实施例提供了一种具有改性区域的发光二极管及其制备方法，其中，所述具有改性区域的发光二极管的外延结构中处于最外侧的第一半导体层具有呈预设图案的改性区域，所述改性区域中的第一半导体层为绝缘膜层，且所述改性区域在所述衬底上的正投影与第一电极结构和第二电极结构在所述衬底上的正投影互不交叠，绝缘的改性区域在一定程度上增加了电流扩展层与外延结构的接触电阻，从而缩小电流扩展层与外延结构的接触电阻与电流在电流扩展层中的扩散电阻的差距，有利于促进外延结构中的电流向远离第一电极结构的外围扩展，进而改善现有技术中发光二极管的电流扩展效果不佳的现象。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种具有改性区域的发光二极管，其特征在于，包括：
衬底；
位于所述衬底表面的外延结构；所述外延结构包括位于最外侧的第一半导体层以及部分贯穿所述外延结构的凹槽，所述凹槽部分暴露出所述外延结构的第二半导体层；所述第一半导体层表面具有呈预设图案的改性区域，所述改性区域中的第一半导体层为绝缘膜层；
位于所述外延结构背离所述衬底一侧的电流扩展层；
位于所述电流扩展层背离所述衬底一侧的第一电极结构；
位于所述凹槽暴露出的第二半导体层表面的第二电极结构；
所述第一电极结构和第二电极结构在所述衬底上的正投影与所述改性区域在所述衬底上的正投影互不交叠。
2.根据权利要求1所述的具有改性区域的发光二极管，其特征在于，所述改性区域为经过等离子体轰击处理或离子注入处理的半导体层区域。
3.根据权利要求1所述的具有改性区域的发光二极管，其特征在于，所述改性区域包括多个阵列排布的预设形状区域。
4.根据权利要求1所述的具有改性区域的发光二极管，其特征在于，所述第一电极结构包括：
位于所述外延结构背离所述衬底一侧的电流阻挡层，所述电流扩展层部分覆盖所述电流阻挡层；
位于所述电流阻挡层背离所述衬底一侧的第一电极接触点，所述第一电极接触点覆盖部分位于所述电流阻挡层上的电流扩展层；
与所述第一电极接触点电连接的多条第一扩展电极。
5.根据权利要求4所述的具有改性区域的发光二极管，其特征在于，所述改性区域位于所述第一电极结构中处于最外侧的第一扩展电极的内侧。
6.根据权利要求5所述的具有改性区域的发光二极管，其特征在于，所述改性区域位于所述第一电极结构中处于最外侧的第一扩展电极的外侧。
7.根据权利要求4所述的具有改性区域的发光二极管，其特征在于，所述改性区域位于所述第一电极结构中处于最外侧的第一扩展电极的内侧及外侧。
8.一种具有改性区域的发光二极管的制备方法，其特征在于，包括：
提供衬底；
在所述衬底上形成外延结构；
对所述外延结构进行刻蚀，以形成部分贯穿所述外延结构的凹槽，所述凹槽部分暴露出所述外延结构的第二半导体层；
对所述外延结构的第一半导体层进行改性处理，以获得呈预设图案的改性区域，所述改性区域中的第一半导体层为绝缘膜层；
在所述外延结构背离所述衬底一侧形成电流扩展层，并在所述电流扩展层背离所述衬底一侧形成第一电极结构；
在所述凹槽暴露出的第二半导体层表面形成第二电极结构。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述对所述外延结构的第一半导体层进行改性处理包括：
对所述外延结构的第一半导体层进行等离子体轰击处理或离子注入处理。
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