CN112018220A - 垂直型发光二极管 - Google Patents

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Abstract

一种发光二极管，包括：支承基板；第一导电型半导体层；上绝缘层，位于第一导电型半导体层上；台面，包括活性层以及第二导电型半导体层，并位于第一导电型半导体层的一部分区域下方以使第一导电型半导体层的边缘暴露，台面包括使第一导电型半导体层暴露的第二贯通孔；第一电极，包括通过第一贯通孔而与第一导电型半导体层电接通的第一接触部以及通过第二贯通孔而与第一导电型半导体层电接通的第二接触部；第二电极，与第二导电型半导体层电接通；以及至少一个上电极焊盘，与第二电极接通，第一贯通孔布置在被台面的边缘围绕的区域内，各个第二贯通孔的一部分被活性层以及第二导电型半导体层围绕并沿着台面的边缘布置，上绝缘层包括多个物质层。

Description

垂直型发光二极管
技术领域
本发明涉及一种发光二极管，尤其涉及一种改善电流分散性能的垂直型发光二极管。
背景技术
通常，氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)等之类III族元素的氮化物热稳定性优异，并具有直接跃迁型能带(band)结构，因此最近作为可见光以及紫外线区段的光源用物质备受瞩目。
这些III族元素的氮化物半导体层难以制造能够使其生长的同质基板，在具有类似结晶结构的异质基板中通过金属有机化学气相沉积法(MOCVD)或者分子束外延法(molecular beam epitaxy；MBE)等工艺生长。异质基板主要使用具有六方晶系结构的蓝宝石(Sapphire)基板。但是，蓝宝石是电绝缘体，因此制约发光二极管结构。由此，开发出如下技术：在蓝宝石之类异质基板上使氮化物半导体层之类外延层生长，将支承基板焊接到所述外延层之后，利用激光剥离技术等分离异质基板而制造垂直型结构的高效率发光二极管。
通常，与以往的水平结构的发光二极管相比，垂直型结构的发光二极管的电流分散性能优异，并且采用了与蓝宝石相比热传导率高的支承基板，从而散热性能优异。进而，在支承基板和半导体层之间布置反射金属层而反射朝向支承基板的光，从而能够提高光提取效率。
进而，垂直型结构的发光二极管可以使发出光的外延层(n型半导体层)的表面粗糙而改善光提取效率，为此，在外延层中执行光电化学蚀刻(PEC)之类湿蚀刻工艺。需要保护外延层的粗糙表面免受水分等外部环境的影响。尤其，发出短波长紫外线的发光二极管由于包括AlGaN之类含Al的氮化物外延层，对水分脆弱，因此需要保护其。
另外，垂直型结构的发光二极管中通常使用导电性支承基板，在支承基板侧形成阳极电极焊盘，在外延层上形成阴极电极焊盘。进而，为了有助于外延层中的电流分散，使用从阴极电极焊盘延伸而与外延层电接触的电极延伸部。为了跨外延层的宽面积均匀分散电流，电极延伸部不仅形成在发光二极管的中央区域，还可以形成在外延层的边缘附近。但是，阴极电极焊盘和电极延伸部布置在发出光的外延层上，因此阻断光，因此，降低发光二极管的光效率。
发明内容
本发明所要解决的课题在于提供一种能够跨宽区域更均匀地分散电流的新结构的垂直型发光二极管。
本发明所要解决的另一课题在于提供一种能够防止水分从外部环境渗透的垂直型结构的发光二极管。
本发明一实施例的发光二极管包括：支承基板；第一导电型半导体层，布置在所述支承基板上方；上绝缘层，位于所述第一导电型半导体层上；台面，包括活性层以及第二导电型半导体层，并位于所述第一导电型半导体层的一部分区域下方以使所述第一导电型半导体层的边缘暴露，所述台面包括通过所述第二导电型半导体层以及活性层而使所述第一导电型半导体层暴露的第一贯通孔以及第二贯通孔；第一电极，布置在所述第二导电型半导体层和所述支承基板之间，并且包括通过所述第一贯通孔而与所述第一导电型半导体层电接通的第一接触部以及通过所述第二贯通孔而与所述第一导电型半导体层电接通的第二接触部；第二电极，布置在所述第一电极和所述第二导电型半导体层之间而与所述第二导电型半导体层电接通；以及至少一个上电极焊盘，与所述第一导电型半导体层相邻而与所述第二电极接通，所述第一贯通孔被活性层以及第二导电型半导体层围绕并布置在被所述台面的边缘围绕的区域内，各个所述第二贯通孔的一部分被所述活性层以及第二导电型半导体层围绕并沿着所述台面的边缘布置，所述上绝缘层包括多个物质层。
根据本发明的一实施例，可以通过沿着台面的边缘布置的第一贯通孔内形成的第一接触部跨台面的整个区域均匀地分散电流。进而，上绝缘层由多个物质层形成，从而能够防止水分等外部环境对氮化物半导体层带来损伤，能够改善发光二极管的可靠性。
通过以下详细说明，本发明的特征以及优点会变得更清楚。
附图说明
图1是用于说明本发明一实施例的发光二极管的概要俯视图。
图2是沿着图1的截取线A-A截取的截面图。
图3a、图3b、图4a、图4b、图5a、图5b、图6a、图6b、图7a以及图7b是用于说明本发明一实施例的发光二极管制造方法的俯视图以及截面图。
图8是用于说明本发明另一实施例的发光二极管的概要俯视图。
图9是示出以往技术的发光二极管以及本发明一实施例的发光二极管的发光图案的图像。
图10是用于说明适用本发明一实施例的发光二极管的照明装置的分解立体图。
图11是用于说明适用本发明另一实施例的发光二极管的显示装置的截面图。
图12是用于说明适用本发明另一实施例的发光二极管的显示装置的截面图。
图13是用于说明头灯上适用本发明另一实施例的发光二极管的例子的截面图。
具体实施方式
以下，参照所附附图详细说明本发明实施例。下面介绍的实施例是为了将本发明的构思充分传递给本发明所属技术领域的人员而作为例子提供的。因此，本发明不限于以下说明的实施例，也可以以其它形式具体化。而且，在附图中，相同的附图标记表示相同的构成要件，为了方便，构成要件的宽度、长度、厚度等有时夸大表示。
本发明一实施例的发光二极管包括：支承基板；第一导电型半导体层，布置在所述支承基板上方；上绝缘层，位于所述第一导电型半导体层上；台面，包括活性层以及第二导电型半导体层，并位于所述第一导电型半导体层的一部分区域下方以使所述第一导电型半导体层的边缘暴露，所述台面包括通过所述第二导电型半导体层以及活性层而使所述第一导电型半导体层暴露的第一贯通孔以及第二贯通孔；第一电极，布置在所述第二导电型半导体层和所述支承基板之间，并且包括通过所述第一贯通孔而与所述第一导电型半导体层电接通的第一接触部以及通过所述第二贯通孔而与所述第一导电型半导体层电接通的第二接触部；第二电极，布置在所述第一电极和所述第二导电型半导体层之间而与所述第二导电型半导体层电接通；以及至少一个上电极焊盘，与所述第一导电型半导体层相邻而与所述第二电极接通，所述第一贯通孔被活性层以及第二导电型半导体层围绕并布置在被所述台面的边缘围绕的区域内，各个所述第二贯通孔的一部分被所述活性层以及第二导电型半导体层围绕并沿着所述台面的边缘布置，所述上绝缘层包括多个物质层。
可以是，所述第一导电型半导体层具有粗糙表面。在一实施例中，可以是，所述上绝缘层包括：第一层，覆盖所述第一导电型半导体层的粗糙表面；第二层，覆盖所述第一层并具有比所述第一层大的折射率；以及第三层，覆盖所述第二层并具有比所述第二层小的折射率。例如，可以是，所述第一层以及所述第三层包含SiO2，所述第二层包含Al2O3。。进而，可以是，所述第一层比所述第二层以及所述第三层厚。可以是，所述上绝缘层包括覆盖所述第一导电型半导体层的粗糙表面的Al2O3层以及覆盖所述Al2O3层的SiO2层。
另一方面，可以是，所述第一导电型半导体层包括含Al的氮化物半导体层。
可以是，所述支承基板具有矩形形状。在一实施例中，可以是，所述上电极焊盘沿着所述支承基板的一侧边缘长长地布置在所述台面的一侧边缘和所述支承基板的一侧边缘之间。进而，可以是，所述第二贯通孔中的一部分布置在所述上电极焊盘和所述台面之间。
在另一实施例中，可以是，两个上电极焊盘沿着所述支承基板的一侧边缘布置在两侧边角附近。进而，可以是，所述台面的一部分区域位于所述两个上电极焊盘之间，所述第二贯通孔中的一部分形成在位于所述两个上电极焊盘之间的台面的一部分区域。
另外，可以是，所述第二贯通孔分别排列成与所述支承基板的四个边缘相邻。
可以是，所述发光二极管具有镜面对称结构。由此，可以使电流对称地分散。
另一方面，可以是，所述发光二极管还包括：第一绝缘层，使所述第一电极与所述第一导电型半导体层绝缘；以及第二绝缘层，介于所述第一电极和所述第二电极之间。进而，可以是，所述发光二极管还包括：反射层，位于所述第二绝缘层和所述第一电极之间。另外，可以是，所述反射层包括分布布拉格反射器。
可以是，所述发光二极管还包括：焊接金属层，介于所述第一电极和所述支承基板之间；以及第一电极保护金属层，介于所述焊接金属层和所述第一电极之间而覆盖所述第一电极。
可以是，所述第二电极包括：欧姆反射层，与所述第二导电型半导体层欧姆接触；以及保护金属层，保护所述欧姆反射层。进而，可以是，所述保护金属层向所述第一导电型半导体层的外侧延伸，所述上电极焊盘与所述保护金属层接通。在一实施例中，可以是，所述上电极焊盘通过所述上绝缘层以及所述第一绝缘层与所述保护金属层接通。
另一方面，可以是，所述发光二极管还包括：第二绝缘层，介于所述第一电极和所述第二电极之间，所述第二绝缘层覆盖所述保护金属层的侧面。
以下，参照所附附图详细说明本发明的实施例。
图1是用于说明本发明一实施例的发光二极管的概要俯视图，图2是沿着图1的截取线A-A截取的截面图。
参照图1以及图2，发光二极管100包括：支承基板51、半导体叠层结构体30、第一绝缘层31、第二绝缘层37、第一电极39、第二电极34、第一电极保护金属层41、焊接金属层45、上绝缘层53以及上电极焊盘55。所述半导体叠层结构体30可以包括第一导电型半导体层25、活性层27以及第二导电型半导体层29，第二电极34可以包括欧姆反射层33以及保护金属层35。
支承基板51与用于生长化合物半导体层的生长基板不同，是附着在已生长的化合物半导体层的二次基板。所述支承基板51可以是导电性基板，例如金属基板或者半导体基板，但并不限于此，可以是蓝宝石之类绝缘基板。支承基板51可以具有大致矩形，尤其正方形形状。
半导体叠层结构体30位于支承基板51上，并包括第二导电型半导体层29、活性层27以及第一导电型半导体层25。第二导电型半导体层29可以是p型氮化物半导体层，第一导电型半导体层25可以是n型氮化物半导体层，但不是必须限定于此，也可以与其相反。所述半导体叠层结构体30位于支承基板51的一部分区域上。即，与半导体叠层结构体30相比，支承基板51具有相对宽的面积，半导体叠层结构体30位于被所述支承基板51的边缘围绕的区域内。
第一导电型半导体层25、活性层27以及第二导电型半导体层29可以由III-N系列的化合物半导体，例如(Al、Ga、In)N半导体形成。第一导电型半导体层25以及第二导电型半导体层29可以分别是单层或者多重层。例如，第一导电型半导体层25和/或第二导电型半导体层29可以包括接触层和覆层，可以还包括超晶格层。另外，在第一导电型半导体层25的顶面可以形成粗糙表面R。另一方面，活性层27可以是单量子阱结构或者多量子阱结构。在一实施例中，活性层可以构成为发出紫外线，第一导电型半导体层可以包括AlGaN或者AlInGaN之类含Al的氮化物半导体层。
另一方面，所述半导体叠层结构体30可以包括布置在第一导电型半导体层25之下的台面M。台面M包括第二导电型半导体层29以及活性层27，并位于第一导电型半导体层25的一部分区域之下。由此，第一导电型半导体层25的下表面在台面M周围暴露。台面M还具有贯通第二导电型半导体层29以及活性层27而使第一导电型半导体层25暴露的第一贯通孔32a以及第二贯通孔32b。
第一贯通孔32a布置在被台面M的边缘围绕的区域内。第一贯通孔32a分别被活性层27以及第二导电型半导体层29围绕。第一贯通孔32a可以以大致一定间隔排列，并与台面M的边缘隔开。
各个第二贯通孔32b的一部分被活性层27以及第二导电型半导体层29围绕。第二贯通孔32b沿着台面M的边缘布置，通过第二贯通孔32b暴露的第一导电型半导体层25与暴露在台面M周围的第一导电型半导体层27连接。
第二贯通孔32b从台面M的边缘向台面M内侧凹入。由此，可以确保相邻的第二贯通孔32b之间的发光区域，可以降低发光面积的减少。
如图4a所示，第二贯通孔32b可以布置在台面M的各个四个边缘，因此，即使在台面M的边缘区域也可以均匀地分散电流。
另一方面，相邻的第二贯通孔32b之间的间隔也可以恒定，但不是必须限定于此。例如，相邻的第二贯通孔32b之间的间隔可以根据上电极焊盘55的布置发生变化。在一实施例中，布置在上电极焊盘55之间的区域中的第二贯通孔32b之间的间隔可以比第一贯通孔32a之间的间隔小。
另外，第一贯通孔32a和第二贯通孔32b之间的间隔可以相同或大于第一贯通孔32a之间的间隔。
第一绝缘层31位于半导体叠层结构体30和支承基板51之间，并覆盖暴露在台面M周围的第一导电型半导体层25以及暴露在第一贯通孔32a及第二贯通孔32b中的第一导电型半导体层25。第一绝缘层31还可以覆盖台面M的侧面且覆盖台面M的底面一部分。另外，所述第一绝缘层31可以向半导体叠层结构体30的外部延伸。只是，第一绝缘层31具有在第一贯通孔32a及第二贯通孔32b内使第一导电型半导体层25暴露的开口部以使第一电极39与第一导电型半导体层25接通，还具有使台面M的底面暴露的开口部以使第二电极34与第二导电型半导体层29接通。
第一绝缘层31可以是硅氧化膜或者硅氮化膜的单层或者多重层，或者可以是重复层叠折射率彼此不同的绝缘层，例如SiO2/TiO2或者SiO2/Nb2O5而获得的分布布拉格反射器。
欧姆反射层33与通过第一绝缘层31的槽暴露的第二导电型半导体层29欧姆接触。欧姆反射层33可以与第一绝缘层31相连，但是如图所示，欧姆反射层33的边缘可以与第一绝缘层31隔开。欧姆反射层33可以包括例如Ag之类的反射层，可以包括Ni等用于欧姆接触的金属层。欧姆反射层33限定并存在于台面M的下方区域内。
另一方面，保护金属层35位于欧姆反射层33和支承基板51之间，并覆盖欧姆反射层33。保护金属层35可以与暴露在欧姆反射层33和第一绝缘层31之间的第二导电型半导体层29接触。保护金属层35还覆盖第一绝缘层31，向半导体叠层结构体30的下方区域外部延伸。保护金属层35使第一绝缘层31暴露在台面M的第一贯通孔32a及第二贯通孔32b之下。
保护金属层35防止欧姆反射层33的金属物质，例如Ag移动，同时防止欧姆反射层33的侧面暴露在外部。保护金属层35例如可以包括Pt、Ni、Ti、W、Au或者它们的合金。
第二绝缘层37在保护金属层35之下覆盖保护金属层35。第二绝缘层37可以覆盖保护金属层35的整个底面。进而，第二绝缘层37可以覆盖保护金属层35的侧面，以防止保护金属层35的侧面暴露在外部。
第二绝缘层37可以是硅氧化膜或者硅氮化膜的单层或者多重层，或者可以是重复层叠折射率彼此不同的绝缘层，例如SiO2/TiO2或者SiO2/Nb2O5而获得的分布布拉格反射器。
另一方面，第一电极39位于第二绝缘层37和支承基板51之间，并通过第一绝缘层31以及第二绝缘层37与第一导电型半导体层25电接通。第一电极39布置在第二电极34和支承基板51之间。
第一电极39具有在第一贯通孔32a内与第一导电型半导体层25接通的第一接触部39a以及在第二贯通孔32b内与第一导电型半导体层25接通的第二接触部39b。第一接触部39a以及第二接触部39b被第一绝缘层31以及第二绝缘层37与台面M绝缘。
第一电极39可以包括与第一导电型半导体层25欧姆接触的欧姆层，可以还包括反射金属层。例如，第一电极39可以包括Cr/Al，进而可以还包括Ti/Ni。
另一方面，第一电极保护金属层41可以覆盖第一电极39底面。第一电极保护金属层41防止Sn等金属物质从焊接金属层45扩散而保护第一电极39。第一电极保护金属层41例如可以包括Au，可以还包括Ti以及Ni。第一电极保护金属层41例如可以通过多次重复层叠Ti/Ni之后层叠Au来形成。
另一方面，支承基板51可以通过焊接金属层45焊接在第一电极保护金属层41上。焊接金属层45例如可以利用AuSn或者NiSn来形成。与此不同，支承基板51例如也可以使用镀层技术在第一电极保护金属层41上形成。当所述支承基板51为导电性基板时，可以执行下电极焊盘的功能。与此不同，当所述支承基板51为绝缘基板时，在位于所述支承基板51上的第一电极39或者第一电极保护金属层41上可以形成下电极焊盘。
上绝缘层53可以覆盖半导体叠层结构体30，尤其第一导电型半导体层25的顶面以及侧面。上绝缘层53可以覆盖粗糙表面R，并沿着粗糙表面R的凹凸形成。
上绝缘层53可以具有层叠多个物质层的结构。参照图2的截面图中放大示出部分，上绝缘层53可以包括覆盖第一导电型半导体层25的粗糙表面R的第一层53a、覆盖第一层53a的第二层53b、覆盖第二层53b的第三层53c。
在一实施例中，覆盖第一导电型半导体层25的粗糙表面R的第一层53a可以包含SiO2。第二层53b可以包含Al2O3，第三层53c可以包含SiO2。第一层53a可以形成为比第二层53b以及第三层53c更厚。第二层53b可以与第三层53c相同或者比其薄。例如，可以是第一层53a以400nm的厚度形成，第二层53b以及第三层53c以约60nm的厚度形成。
上绝缘层53可以由多个物质层形成，从而防止水分从外部向发光二极管内渗透。尤其，可以通过采用Al2O3来防止水分对氮化物半导体层带来损伤。尤其，在发出紫外线的发光二极管的情况下，第一导电型半导体层25可以包括含Al的氮化物半导体层，这种氮化物半导体层对水分渗透脆弱。因此，可以通过采用包含Al2O3的上绝缘层53来提高发光二极管的可靠性。
进而，可以通过控制第一导电型半导体层25、第一层53a、第二层53b以及第三层53c的折射率来提高光均匀度。
作为一例，第一导电型半导体层25具有约2.4的折射率，SiO2具有约1.54的折射率，Al2O3具有约1.77的折射率。第一导电型半导体层25的折射率比第一层53a的折射率大，随之可以在第一导电型半导体层25和第一层53a的界面发生光的全反射。另外，第二层53b的折射率比第三层53c的折射率大，随之可以在第二层53b和第三层53c的界面发生全反射。
另一方面，可以是在第二层53b和第三层53c的界面全反射的光朝向第二层53b和第一层53a的界面，在第二层53b和第一层53a的界面至少一部分再次被全反射。结果，在第二层53b朝向第三层53c的光的一部分在第二层53b和第三层53c的界面被全反射，全反射的光的一部分在第二层53b和第一层53a的界面再次被全反射，因此可以在第二层53b形成光的水平方向扩散。
可以通过在第二层和第三层53c的界面发生的光的全反射以及在第二层和第一层的界面发生的光的全反射，提高发光二极管的光均匀度。另外，在第一导电型半导体层25和第一层53a的界面处的全反射还能够提高本实施例的发光二极管的光均匀度。
在本实施例中，说明了上绝缘层53包括第一层53a、第二层53b以及第三层53c，但并不限于此。例如，上绝缘层53既可以由两个层形成，还可以由更多的物质层形成。只是，上绝缘层53可以包括：Al2O3层；以及覆盖Al2O3层的SiO2层。Al2O3层也可以与第一导电型半导体层25的表面相连。当上绝缘层53通过Al2O3层和SiO2层这两层来形成时，Al2O3层可以比SiO2层薄。例如，Al2O3层可以具有约100nm至200nm的厚度，SiO2层可以具有约300nm至500nm的厚度。
Al2O3层例如可以通过原子层沉积技术来形成，由此，可以形成密度高的薄膜。通过原子层沉积技术形成的Al2O3层是密度高且层覆盖特性优异，因此对从外部流入的水分具有优异的阻断性能。
上绝缘层53可以具有使保护金属层35暴露的孔53h。孔53h还可以贯通第一绝缘层31而使保护金属层35暴露。
上电极焊盘55与第一导电型半导体层25相邻而与第二电极34，例如保护金属层35接通。上电极焊盘55可以布置在支承基板51的一侧边缘的两侧边角附近，可以在水平方向上与半导体叠层结构体30隔开。上电极焊盘55可以通过分别贯通第一绝缘层31以及上绝缘层53的孔53h与保护金属层35接通。
上电极焊盘55与第一导电型半导体层25绝缘。上电极焊盘55还与第一电极39隔开。
上电极焊盘55与保护金属层35相连的面的高度(elevation)可以位于第一导电型半导体层25和欧姆反射层33之间的区域，即第一导电型半导体层25的底面和第二导电型半导体层29的底面之间的区域。因此，上电极焊盘55的底面可以位于比第一导电型半导体层29的底面更靠下的位置，并且位于比第二导电型半导体层29的底面更靠上的位置。第一绝缘层31位于第一导电型半导体层25的底面和保护金属层35之间。通过使得上电极焊盘55的高度位于比第二导电型半导体层29的底面更靠上的位置，能够容易地执行用于形成上电极焊盘55的各种工艺，从而能够有效化发光二极管制造工艺。
在本实施例中，如图1所示，发光二极管100可以具有镜面对称结构，因此，可以在发光二极管100的整个区域均匀地分散电流。
图3a、图3b、图4a、图4b、图5a、图5b、图6a、图6b、图7a以及图7b是用于说明本发明一实施例的发光二极管制造方法的俯视图以及截面图。通过下面说明的发光二极管制造方法，会更清楚地理解本发明一实施例的发光二极管的结构。
参照图3a以及图3b，在生长基板21上形成包括第一导电型半导体层25、活性层27以及第二导电型半导体层29的半导体叠层结构体30。生长基板21可以是蓝宝石基板，但并不限于此，可以是其它异质基板，例如可以是硅基板。所述第一导电型半导体层25以及第二导电型半导体层29可以分别形成为单层或者多重层。另外，所述活性层27可以形成为单量子阱结构或者多量子阱结构。
所述化合物半导体层可以由III-N系列的化合物半导体形成，可以通过金属有机化学气相沉积法(MOCVD)或者分子束外延法(molecular beam epitaxy；MBE)等工艺在生长基板21上生长。
另一方面，可以在形成化合物半导体层之前，形成核层。核层是为了缓解牺牲基板21和化合物半导体层的晶格失配而采用，可以是氮化镓或者氮化铝等氮化镓系列的物质层。
接着，图案化第二导电型半导体层29以及活性层27，以使第一导电型半导体层25暴露。由此，形成台面M，形成贯通台面M的第一贯通孔32a及第二贯通孔32b。如前面说明那样，第二贯通孔32b沿着台面M的边缘排列，第一贯通孔32a布置在被台面M的边缘围绕的区域内。
另一方面，尽管图3a以及图3b示出了单个发光二极管区域，但可以在一个生长基板21上定义多个发光二极管区域，在这些区域之间布置分割区域。在图3a中，生长基板21的边缘对应于分割区域。在这些分割区域中，在形成台面M的期间也第二导电型半导体层29以及活性层27被去除而使第一导电型半导体层25暴露。进而，在用于形成后述的上电极焊盘55的区域P中，第二导电型半导体层29以及活性层27也被去除而使第一导电型半导体层25暴露。在分割区域以及上电极焊盘的形成区域P中，预先去除第二导电型半导体层29以及活性层27，从而能够使得后述的上电极焊盘55形成工艺以及发光二极管分割工艺容易。
参照图4a以及图4b，形成覆盖台面M的第一绝缘层31。第一绝缘层31覆盖台面M周围以及通过第一贯通孔32a及第二贯通孔32b暴露的第一导电型半导体层25，并覆盖台面M的侧面。第一绝缘层31还可以覆盖第二导电型半导体层29的顶面一部分。只是，第一绝缘层31使得第二导电型半导体层29的顶面大部分暴露。
第一绝缘层31可以利用等离子体增强化学气相沉积技术来蒸镀，并利用光刻以及蚀刻技术来进行图案化。
另一方面，在第二导电型半导体层29上形成欧姆反射层33。欧姆反射层33可以利用电子束蒸镀法来蒸镀，并可以利用剥离技术来进行图案化。欧姆反射层33的侧面可以与第一绝缘层31相连，但是如图4b所示，欧姆反射层33的侧面可以与第一绝缘层31隔开。
接着，在所述欧姆反射层33上形成保护金属层35。保护金属层35覆盖欧姆反射层33的上表面，还覆盖欧姆反射层33的边缘33a，围绕其。保护金属层35的一部分可以在第一绝缘层31和欧姆反射层33之间与第二导电型半导体层29接触。此时，保护金属层35可以与第二导电型半导体层29肖特基接触。因此，电流不会通过保护金属层35直接注入到第二导电型半导体层29，由此，可以防止电流集中在台面M的侧面附近。进而，当保护金属层35包括反射层时，可以使得向欧姆反射层33周围入射的光反射，能够提高光提取效率。
保护金属层35使得布置在第一贯通孔32a及第二贯通孔32b内的第一绝缘层31暴露。保护金属层35具有类似于第一贯通孔32a及第二贯通孔32b形状的贯通孔，通过该贯通孔使得第一贯通孔32a及第二贯通孔32b内的第一绝缘层31暴露。
另一方面，保护金属层35的一部分覆盖台面M周围的第一绝缘层31，并向台面M外部延伸。向台面M外部延伸的保护金属层35与后述的上电极焊盘55接通。
在所述保护金属层35上形成第二绝缘层37。第二绝缘层37覆盖保护金属层35的顶面及侧面。因此，可以防止保护金属层35暴露在外部。但本发明并不限于此，第二绝缘层37可以覆盖保护金属层35的顶面而不覆盖侧面，因此，在成品的发光二极管中，保护金属层35的侧面也可以暴露在外部。
参照5a以及图5b，对第二绝缘层37以及第一绝缘层进行光刻以及蚀刻而形成使得第一导电型半导体层25在第一贯通孔32a及第二贯通孔32b内部暴露的开口部。该开口部的底面相应于后述的第一接触部39a以及第二接触部39b。
另一方面，在第二绝缘层37上形成第一电极39。第一电极39覆盖第二绝缘层37，并包括通过贯通第二绝缘层37以及第一绝缘层31的开口部与第一导电型半导体层25接通的第一接触部39a以及第二接触部39b。第一接触部39a在被台面M的边缘围绕的区域内与第一导电型半导体层25接通，第二接触部39b在台面M的边缘附近与第一导电型半导体层25接通。
在所述第一电极39上形成第一电极保护金属层41。第一电极保护金属层41是为了防止Sn等金属元素向第一电极39扩散而形成，可以包含Ti、Ni以及Au。也可以省略第一电极保护金属层41。
参照图6a以及图6b，附着支承基板51。支承基板51可以相对于半导体叠层结构体30单独制作之后，利用焊接金属层45焊接到第一电极39或者第一电极保护金属层41上。与此不同，所述支承基板51可以在第一电极39或者第一电极保护金属层41上进行镀层来形成。
之后，去除生长基板21而使半导体叠层结构体30的第一导电型半导体层25表面暴露。生长基板21例如可以利用激光剥离(laser lift-off；LLO)技术来去除。去除生长基板21之后，为了去除激光导致的损伤区域，可以对氮化物半导体层25a进行局部蚀刻而去除。
另一方面，沿着发光二极管分割区域，去除第一导电型半导体层25。此时，在要形成上电极焊盘55的区域P中，第一导电型半导体层25也被去除。随着去除第一导电型半导体层25，第一绝缘层31暴露。
如前面说明那样，在形成台面M时，在分割区域以及上电极焊盘形成区域P预先去除第二导电型半导体层29以及活性层27，因此当在分割区域去除半导体层时，仅去除第一导电型半导体层25即可，无需追加去除第二导电型半导体层29以及活性层27。因此，可以节省在分割区域去除第一导电型半导体层25的工艺时间，更加简化工艺。
另外，在本实施例中，在去除第一导电型半导体层25时，包括保护金属层35在内的其它任何金属层均不暴露。进而，第二导电型半导体层29以及活性层27被第一绝缘层31密封，因此不发生金属物质的蚀刻副产物导致的短路，工艺可靠性高。
另一方面，在第一导电型半导体层25表面上形成粗糙表面R。粗糙表面R可以利用光电化学蚀刻(Photo-enhanced chemical etching)等技术来形成。
在本实施例中，说明了在分割区域先去除第一导电型半导体层25再形成粗糙表面，但是也可以先形成粗糙表面R再在分割区域去除第一导电型半导体层25。
参照图7a以及图7b，在形成有粗糙表面R的第一导电型半导体层25上形成上绝缘层53。上绝缘层53可以沿着粗糙表面R形成而具有与粗糙表面R对应的凹凸面。上绝缘层53还覆盖在第一导电型半导体层25周围暴露的第一绝缘层31。
如前面说明那样，上绝缘层53可以包括第一层53a、第二层53b以及第三层53c，但并不限于此，可以包括Al2O3和SiO2这两层或者更多的层。
接着，局部去除所述上绝缘层53以及第一绝缘层31而形成使保护金属层35暴露的孔53h。孔53h形成在上电极焊盘区域P，因此，延伸到上电极焊盘区域P的保护金属层35暴露。之后，在所述孔53h内形成上电极焊盘(图1的55)，沿着分割区域分割成个体发光二极管，从而完成发光二极管(参照图1)。此时，可以一起分割所述第一绝缘层31、第二绝缘层37、第一电极39、第一电极保护金属层41、焊接金属层45以及支承基板51，因此，能够使得它们的侧面对齐。另一方面，所述欧姆反射层33以及保护金属层35位于被分割的所述支承基板的边缘围绕的区域内部，由此不暴露在外部而填埋在发光二极管内。
在本实施例中，在形成台面M时，在上电极焊盘区域P先去除第二导电型半导体层29以及活性层27，因此相比于与其不同的情况，在上电极焊盘区域P，第一绝缘层31以及上绝缘层53的高度靠近第一导电型半导体层25的表面。由此，形成孔53h的工艺变得容易，另外，即使使得上电极焊盘55的顶面的高度相同，仍能够减少整体厚度，上电极焊盘55形成工艺得到简便。
图8是用于说明本发明另一实施例的发光二极管的概要俯视图。
参照图8，本实施例的发光二极管200与参照图1以及图2进行说明的发光二极管大致类似，其区别在于上电极焊盘55a沿着支承基板51的一侧边缘长长地布置。
即，在前面实施例中，说明了两个上电极焊盘55在支承基板51的两侧边角附近彼此隔开布置，但在本实施例中，一个上电极焊盘55a沿着支承基板51的一侧边缘向两侧边角延伸。
上电极焊盘55a可以通过贯通上绝缘层53以及第一绝缘层31的贯通孔53h与保护金属层35接通。在本实施例中，贯通孔53h以与上电极焊盘55a类似的形状沿着支承基板51的边缘长长地形成。保护金属层35可以跨贯通孔53h的整个下方区域而暴露。
另一方面，第二贯通孔32b沿着台面M的边缘布置。尤其，第二贯通孔32可以还布置在与上电极焊盘55a相邻的台面M的边缘附近。
图9是示出以往技术的发光二极管以及本发明一实施例的发光二极管的发光图案的图像。在此，图9的(a)示出阳极电极焊盘形成在支承基板一侧且阴极电极焊盘形成在外延层上，进而使用电极延伸部的垂直型结构的发光二极管的发光图案。图9的(b)示出类似于本发明一实施例的发光二极管但在没有第二贯通孔的情况下第一接触部形成在第一贯通孔内的发光二极管的发光图案。图9的(c)示出按照本发明一实施例在第一贯通孔及第二贯通孔内分别形成接触部的发光二极管的发光图案。
参照图9的(a)可确认到，光被阴极电极焊盘以及电极延伸部阻断，并且，即使在发光区域也不能均匀地发出光。
与此相反，在图9的(b)中，在除形成有上电极焊盘的区域之外的区域，光不被阻断。只是，可确认到在半导体叠层结构体的边缘发出相对弱的光。
另一方面，在图9的(c)中可确认到，跨半导体叠层结构体的整个区域发出光，尤其，即使在半导体叠层结构体的边缘也发出比图9的(b)的发光二极管更多量的光。
从图9的(b)中可确认那样，当省略第二贯通孔而仅布置第一贯通孔时，第一贯通孔导致发光面积减少，进而，在发光二极管的边缘区发出少的光。与此相反，如图9的(c)那样，在发光二极管的边缘区域布置第二贯通孔，从而能够减少第一贯通孔的数量，可以增加有效产生光的发光面积。进而，第二贯通孔布置在发出光少的发光二极管的边缘区域，因此第二贯通孔的布置不导致减少有效产生光的发光面积。
根据驱动电流测定光度的结果，确认到本发明实施例的发光二极管的光度比以往技术的发光二极管的光度高，光度差异随着电流增加而进一步增加。
图10是用于说明适用本发明一实施例的发光二极管的照明装置的分解立体图。
参照图10，本实施例的照明装置包括扩散罩1010、发光元件模组1020以及主体部1030。主体部1030可以容纳发光元件模组1020，扩散罩1010可以布置在主体部1030上以便能够盖住发光元件模组1020的上方。
主体部1030只要是容纳并支承发光元件模组1020并能够向发光元件模组1020供应电力电源的形式，并不限制。例如，如图所示，主体部1030可以包括主体壳体1031、电源供应装置1033、电源壳体1035以及电源接通部1037。
电源供应装置1033可以容纳在电源壳体1035内并与发光元件模组1020电连接，并包括至少一个IC芯片。所述IC芯片可以调整、转换或者控制向发光元件模组1020供应的电源特性。电源壳体1035可以容纳并支承电源供应装置1033，在其内部固定有电源供应装置1033的电源壳体1035可以位于主体壳体1031的内部。电源接通部115可以布置在电源壳体1035的下端并与电源壳体1035结合。由此，电源接通部1037与电源壳体1035内部的电源供应装置1033电连接，能够起到能够使外部电源供应到电源供应装置1033的通道作用。
发光元件模组1020包括基板1023以及布置在基板1023上的发光元件1021。发光元件模组1020可以设置在主体壳体1031上方而与电源供应装置1033电连接。
基板1023只要是能够支承发光元件1021的基板，并不限制，例如，可以是包括布线的印刷电路基板。基板1023可以具有与主体壳体1031上方的固定部相对应的形状，以便能够稳定地固定于主体壳体1031。发光元件1021可以包括上述的本发明实施例的发光二极管中的至少一个。
扩散罩1010可以布置在发光元件1021上且固定到主体壳体1031而盖住发光元件1021。扩散罩1010可以具有透光性材质，可以通过调整扩散罩1010的形状以及光透过性来调整照明装置的光指向特性。因此，扩散罩1010可以根据照明装置的利用目的以及适用形式改变成各种形式。
图11是用于说明适用本发明另一实施例的发光二极管的显示装置的截面图。
本实施例的显示装置包括：显示面板2110；背光单元，向显示面板2110提供光；以及面板导件，支承所述显示面板2110的下边缘。
显示面板2110不特别限制，例如可以是包括液晶层的液晶显示面板。在显示面板2110的边缘可以还设置由所述栅线供应驱动信号的栅极驱动PCB(印刷电路板)。在此，栅极驱动PCB也可以不构成于单独的PCB而形成在薄膜晶体管基板上。
背光单元包括光源模组，所述光源模组包括至少一个基板以及多个发光元件2160。进而，背光单元可以还包括底盖2180、反射片2170、扩散板2131以及光学片2130。
底盖2180可以向上方开口而容纳基板、发光元件2160、反射片2170、扩散板2131以及光学片2130。另外，底盖2180可以与面板导件结合。基板可以位于反射片2170的下方并布置成被反射片2170围绕的形式。只是，并不限于此，当反射物质涂布在表面时，也可以位于反射片2170上。另外，基板可以形成为多个并以多个基板并肩布置的形式布置，但并不限于此，可以形成为单一基板。
发光元件2160可以包括上述的本发明实施例的发光二极管。发光元件2160可以在基板上以一定图案规则地排列。另外，在各个发光元件2160上布置透镜2210，可以提高从多个发光元件2160发出的光的均匀性。
扩散板2131以及光学片2130位于发光元件2160上。从发光元件2160发出的光可以经过扩散板2131以及光学片2130以面光源形式向显示面板2110供应。
如此，本发明实施例的发光元件可以适用于如本实施例那样的直下型显示装置。
图12是用于说明适用本发明另一实施例的发光二极管的显示装置的截面图。
具备本实施例的背光单元的显示装置包括：显示影像的显示面板3210；布置在显示面板3210的背面而照射光的背光单元。进而，所述显示装置包括：支承显示面板3210并容纳背光单元的框架3240；以及包裹所述显示面板3210的罩盖3270、3280。
显示面板3210不特别限制，例如，可以是包括液晶层的液晶显示面板。在显示面板3210的边缘可以还设置向所述栅线供应驱动信号的栅极驱动PCB。在此，栅极驱动PCB也可以不构成于单独的PCB而形成在薄膜晶体管基板上。显示面板3210可以通过位于其上下方的罩盖3270、3280来固定，位于下方的罩盖3270可与背光单元结合。
向显示面板3210提供光的背光单元包括：下罩盖3270，顶面的一部分开口；光源模组，布置在下罩盖3270的内部一侧；以及导光板3250，与所述光源模组并肩设置而将点光转换为面光。另外，本实施例的背光单元可以还包括：光学片3230，位于导光板3250上而使光扩散并聚光；反射片3260，布置在导光板3250的下方而使向导光板3250的下方方向行进的光向显示面板3210方向反射。
光源模组包括：基板3220；以及多个发光元件3110，在所述基板3220的一面以一定间隔隔开布置。基板3220只要是支承发光元件3110并与发光元件3110电连接，并不限制，例如，可以是印刷电路基板。发光元件3110可以包括至少一个上述的本发明实施例的发光二极管。从光源模组发出的光入射到导光板3250并通过光学片3230向显示面板3210供应。可以通过导光板3250以及光学片3230，将从发光元件3110发出的点光源转换为面光源。
如此，本发明实施例的发光元件可以适用于如本实施例那样的边缘型显示装置。
图13是用于说明头灯上适用本发明另一实施例的发光二极管的例子的截面图。
参照图13，所述头灯包括灯主体4070、基板4020、发光元件4010以及盖透镜4050。进而，所述头灯可以还包括散热部4030、支承肋4060以及连接部件4040。
基板4020被支承肋4060固定并隔开布置在灯主体4070上。基板4020只要是能够支承发光元件4010的基板，并不限制，例如，可以是印刷电路基板之类具有导电图案的基板。发光元件4010可以位于基板4020上，并被基板4020支承并固定。另外，发光元件4010可以通过基板4020的导电图案与外部的电源电连接。另外，发光元件4010可以包括至少一个上述的本发明实施例的发光二极管。
盖透镜4050位于从发光元件4010发出的光所移动的路径上。例如，如图所示，盖透镜4050可以通过连接部件4040与发光元件4010隔开布置，可以布置在欲提供从发光元件4010发出的光的方向上。可以通过盖透镜4050调整从头灯向外部发出的光指向角和/或颜色。另一方面，连接部件4040也可以在将盖透镜4050与基板4020固定的同时，布置成围绕发光元件4010而起到提供发光路径4045的导光作用。此时，连接部件4040可以由光反射性物质形成，或者用光反射性物质进行涂布。另一方面，散热部4030可以包括散热片4031和/或散热扇4033，可以向外部排出发光元件4010驱动时产生的热量。
如此，本发明实施例的发光元件可以适用于如本实施例那样的头灯，尤其可以适用于汽车用头灯。
以上，对本发明的各种实施例进行了说明，但是本发明并不限于这些实施例。另外，只要不脱离本发明的技术构思，对一个实施例说明的内容或构成要件也可以适用于其它实施例。

Claims (19)

1.一种发光二极管，包括：
支承基板；
第一导电型半导体层，布置在所述支承基板上方；
上绝缘层，位于所述第一导电型半导体层上；
台面，包括活性层以及第二导电型半导体层，并位于所述第一导电型半导体层的一部分区域下方以使所述第一导电型半导体层的边缘暴露，所述台面包括通过所述第二导电型半导体层以及活性层而使所述第一导电型半导体层暴露的第一贯通孔以及第二贯通孔；
第一电极，布置在所述第二导电型半导体层和所述支承基板之间，并且包括通过所述第一贯通孔而与所述第一导电型半导体层电接通的第一接触部以及通过所述第二贯通孔而与所述第一导电型半导体层电接通的第二接触部；
第二电极，布置在所述第一电极和所述第二导电型半导体层之间而与所述第二导电型半导体层电接通；以及
至少一个上电极焊盘，与所述第一导电型半导体层相邻而与所述第二电极接通，
所述第一贯通孔分别被活性层以及第二导电型半导体层围绕并布置在被所述台面的边缘围绕的区域内，
各个所述第二贯通孔的一部分被所述活性层以及第二导电型半导体层围绕并沿着所述台面的边缘布置，
所述上绝缘层包括多个物质层。
2.根据权利要求1所述的发光二极管，其中，
所述第一导电型半导体层具有粗糙表面，
所述上绝缘层包括：第一层，覆盖所述第一导电型半导体层的粗糙表面；第二层，覆盖所述第一层并具有比所述第一层大的折射率；以及第三层，覆盖所述第二层并具有比所述第二层小的折射率。
3.根据权利要求2所述的发光二极管，其中，
所述第一层以及所述第三层包含SiO2，所述第二层包含Al2O3。
4.根据权利要求3所述的发光二极管，其中，
所述第一层比所述第二层以及所述第三层厚。
5.根据权利要求2所述的发光二极管，其中，
所述第一导电型半导体层包括含Al的氮化物半导体层。
6.根据权利要求1所述的发光二极管，其中，
所述第一导电型半导体层具有粗糙表面，
所述上绝缘层包括覆盖所述第一导电型半导体层的粗糙表面的Al2O3层以及覆盖所述Al2O3层的SiO2层。
7.根据权利要求1所述的发光二极管，其中，
所述支承基板具有矩形形状，
所述上电极焊盘沿着所述支承基板的一侧边缘长长地布置在所述台面的一侧边缘和所述支承基板的一侧边缘之间。
8.根据权利要求7所述的发光二极管，其中，
所述第二贯通孔中的一部分布置在所述上电极焊盘和所述台面之间。
9.根据权利要求1所述的发光二极管，其中，
所述支承基板具有矩形形状，
两个上电极焊盘沿着所述支承基板的一侧边缘布置在两侧边角附近。
10.根据权利要求9所述的发光二极管，其中，
所述台面的一部分区域位于所述两个上电极焊盘之间，
所述第二贯通孔中的一部分形成在位于所述两个上电极焊盘之间的台面的一部分区域。
11.根据权利要求10所述的发光二极管，其中，
所述第二贯通孔分别排列成与所述支承基板的四个边缘相邻。
12.根据权利要求10所述的发光二极管，其中，
所述发光二极管具有镜面对称结构。
13.根据权利要求1所述的发光二极管，其中，
所述发光二极管还包括：
第一绝缘层，使所述第一电极与所述第一导电型半导体层绝缘；以及
第二绝缘层，介于所述第一电极和所述第二电极之间。
14.根据权利要求13所述的发光二极管，其中，
所述发光二极管还包括：
反射层，位于所述第二绝缘层和所述第一电极之间，
所述反射层包括分布布拉格反射器。
15.根据权利要求13所述的发光二极管，其中，
所述发光二极管还包括：
焊接金属层，介于所述第一电极和所述支承基板之间；以及
第一电极保护金属层，介于所述焊接金属层和所述第一电极之间而覆盖所述第一电极。
16.根据权利要求13所述的发光二极管，其中，
所述第二电极包括：欧姆反射层，与所述第二导电型半导体层欧姆接触；以及保护金属层，保护所述欧姆反射层。
17.根据权利要求16所述的发光二极管，其中，
所述保护金属层向所述第一导电型半导体层的外侧延伸，
所述上电极焊盘与所述保护金属层接通。
18.根据权利要求17所述的发光二极管，其中，
所述上电极焊盘通过所述上绝缘层以及所述第一绝缘层与所述保护金属层接通。
19.根据权利要求16所述的发光二极管，其中，
所述第二绝缘层覆盖所述保护金属层的侧面。
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