CN112687775A - 一种发光二极管 - Google Patents

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Abstract

本发明提供如下发光二极管，其包括：透明衬底，该透明衬底具备第一表面；发光构造体，包括在透明衬底的第一表面依次堆叠的第一导电型半导体层、发光层和第二导电型半导体层；绝缘介质层一，覆盖所述发光构造体的顶表面以及侧壁，具有第一开口和第二开口；绝缘介质层二，覆盖所述发光构造体周围露出的透明衬底的第一表面；第一电极和第二电极，分别通过所述第一开口和第二开口与所述第一导电型半导体层和第二导电型半导体层电连接；绝缘介质层一覆盖在第二导电型半导体层的顶表面的部分比绝缘介质层二的透光性低。通过所述绝缘介质层二的设计，减少切割道的光损失，增大出光。

Description

一种发光二极管
技术领域
本发明涉及半导体光电技术领域，更具体地说，涉及的是一种小型倒装发光二极管。
背景技术
跟现有的LED产品相比，Mini LED的尺寸更微小化。Mini LED可以直接应用于背光及显示，当采用Mini LED背光时，可以进行更细致的局部调光，呈现出高对比，高亮度均匀性，优异色彩表现度；Mini LED做显示器时，可以进一步缩小LED间距，提高显示器的分辨率，提升显示器的视觉效果。
Mini LED 封装主要有三种方式：倒装、正装及垂直。由于倒装技术具有提升发光效率、提升散热性能、提升封装可靠性及良率的优势，倒装技术成为Mini LED重点发展的封装技术。
在现有倒装结构的封装过程中，为了防止锡膏泄露造成的漏电，会在半导体外侧覆盖绝缘保护层（Passivation Layer，简称：PV层）作为隔离层。为了绝缘保护层将半导体的侧壁完整包覆，在芯片工艺中会采用隔离层蚀刻工艺，移除部分外延发光层、至少露出边缘的衬底，再在外延发光层表面、侧壁以及露出的衬底上覆盖绝缘保护层。为了保证光尽量从透明衬底的第二表面发出，常规的绝缘保护层材料一般为绝缘介质层一，绝缘介质层一的光学厚度通常为中心反射波长的1/4。现有绝缘介质层一的镀膜工艺由于阴影效应，容易导致发光构造体侧壁的绝缘介质层一厚度不能达到要求，侧壁的反射率受到影响，导致部分从发光构造体射出的光从侧壁的绝缘介质层一处穿过，到达切割道上覆盖的绝缘介质层一的表面发生二次反射导致光损失，如图1所示。受到目前的隐切工艺和劈裂工艺的限制，目前切割道的宽度至少为10微米，而随着LED芯片的尺寸缩小，切割道占芯片总面积的比例增大。小尺寸的mini LED，其切割道的面积占比可达40%以上，如图2所示。因此，减小MiniLED切割道处二次光反射引起的光损失尤为重要。
在发光二极管中，由于外延层以及隔离槽区域绝缘层的覆盖，导致晶圆整体应力过大，当芯片厚度进一步减薄至≤60um时，晶圆整体曲翘严重，易导致晶圆整体的破裂；针对小尺寸Mini LED，随着芯片尺寸的减小，芯片的切割道面积占比增大，其曲翘会更加严重。因此，如何减小切割道处的应力也显得尤为重要。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种小型发光二极管，通过调整切割道处PV材料的厚度或材料组成，使切割道处的PV材料变更为透光材料，或者于切割道绝缘介质层材料中引入导光开口，以减小切割道处二次光反射引起的光损失，提升发光亮度；通过减薄切割道处绝缘介质层的厚度或引入开口结构，减小切割道处绝缘介质层产生的应力，减小翘曲，提升发光二极管的制作良率。
为实现上述目的，本发明提供一种小型发光二极管，其包括透明衬底，该透明衬底具备第一表面；发光构造体，包括在透明衬底的第一表面依次堆叠的第一导电型半导体层、发光层和第二导电型半导体层；绝缘介质层一，覆盖所述发光构造体的顶表面以及侧壁，具有第一开口和第二开口；绝缘介质层二，覆盖所述发光构造体周围露出的透明衬底的第一表面；第一电极和第二电极，分别通过所述第一开口和第二开口与所述第一导电型半导体层和第二导电型半导体层电连接；绝缘介质层一覆盖在第二导电型半导体层的顶表面的部分比绝缘介质层二的透光性低。
优选地，所述透明衬底的第一表面的边长介于200~300um或100~200um或40~100um。
优选地，所述透明衬底包括与第一表面相对的第二表面，第二表面为主要出光面。
优选地，还包括接触电极，形成在所述第二导电型半导体层上，绝缘介质层一覆盖在所述接触电极的表面上。
优选地，所述绝缘介质层一覆盖在第二导电型半导体层顶表面的厚度不同于覆盖在发光构造体侧壁的厚度。
优选地，所述绝缘介质层一覆盖在发光构造体侧壁的厚度为覆盖在第二导电型半导体层顶表面的厚度的40%~90%。
优选地，所述绝缘介质层二和绝缘介质层一通过同一镀膜工艺获得且为相同的材料；通过减薄工艺得到绝缘介质层二；所述绝缘介质层一的厚度高于所述绝缘介质层一的厚度。
优选地，所述绝缘介质层的材料SiO2，SiNx或Al2O3 。
优选地，所述绝缘介质层一覆盖在第二导电型半导体层的顶表面，为绝缘反射层，反射率至少为90%，几何厚度为2kλ/4n，k为正整数，λ为发光层的发光波长，n为材料折射率。进一步地，以SiO2为例，折射率n为1.46，发光层的发光波长取440nm~480nm，k取1，则所述绝缘介质层一的厚度为150nm~165nm。
优选地，所述绝缘介质层二覆盖在发光构造体周围露出的透明衬底的第一表面，为绝缘透光层，透光率至少为90%，几何厚度为(2k-1)λ/4n，k为正整数，λ为发光层的发光波长，n为材料折射率。进一步地，以SiO2为例，折射率n为1.46，发光层的发光波长取440nm~480nm，k取1，所述绝缘介质层二的厚度为75nm~82nm。
或者优选地，所述绝缘介质层一的材料不同于绝缘介质层二，通过不同镀膜步骤获得。
更优选地，所述绝缘介质层一的材料为高、低折射率材料交替层叠的分布布拉格反射层。其中所述低折射率材料为SiOx或MgFx，高折射率材料为TiO2或Ti2O5。
更优选地，所述绝缘介质层二为单层的绝缘介质层，为绝缘透光层，透光率为90%以上。
更优选地，所述绝缘介质层二用于透过发光层辐射的光，材料为SiO2，SiNx或Al2O3。
优选地，所述绝缘介质层二的几何厚度为(2k-1)λ/4n，k为正整数，λ为发光层的发光波长，n为材料折射率。
优选地，所述绝缘介质层二包括一部分位于所述第二导电型半导体层的顶表面和所述绝缘介质层一之间。
或者优选地，所述绝缘介质层二在厚度方向上与所述绝缘介质层一不重叠。
优选地，所述绝缘介质层二具有一个或者多个导光开口，用于取光。
优选地，所述导光开口的形状可以为环状，带状或孔状。
优选地，所述导光开口的尺寸为2~10um，所述导光开口的间距为2~5um。
本发明同时提供如下一种发光二极管，其包括透明衬底，该透明衬底具备第一表面；发光构造体，包括在透明衬底的第一表面依次堆叠的第一导电型半导体层、发光层和第二导电型半导体层；绝缘介质层，包括覆盖于发光构造体的顶表面、侧壁的第一部分以及覆盖于第二导电型半导体层周围的透明衬底的第一表面的第二部分，具有第一开口和第二开口；第一电极和第二电极，分别通过所述第一开口和第二开口与所述第一导电型半导体层和第二导电型半导体层电连接，其中绝缘介质层覆盖于第二导电型半导体层的顶表面的第一部分的厚度高于绝缘介质层的第二部分的厚度。
优选地，所述绝缘介质层的第二部分的几何厚度低于50nm。
优选地，所述绝缘介质层可以是氧化硅或氧化铝或氟化镁中一种。
或者优选地，所述的绝缘介质层的第二部分设计为透光率为90%以上，可选择几何厚度为(2k-1)λ/4n，k为正整数，λ为发光层的发光波长，n为材料折射率。
优选地，所述绝缘介质层的第二部分具有多个导光开口。
优选地，所述绝缘介质层的第一部分覆盖在第二导电型半导体层的顶表面的第一部分设计为反射率为90%以上，几何厚度为2kλ/4n，k为正整数，λ为发光层的发光波长，n为材料折射率。
本发明还提供如下一种发光二极管，其包括透明衬底，该透明衬底具备第一表面；发光构造体，包括在透明衬底的第一表面依次堆叠的第一导电型半导体层、发光层和第二导电型半导体层；绝缘介质层，包括覆盖于发光构造体的顶表面、侧壁的第一部分以及覆盖于发光构造体周围的透明衬底的第一表面的第二部分，具有第一开口和第二开口；第一电极和第二电极，分别通过所述第一开口和第二开口与所述第一导电型半导体层和第二导电型半导体层电连接，其中所述绝缘介质层的第二部分具备多个导光开口。
优选地，所述导光开口的形状可以为环状，条状或孔状，所述导光开口的尺寸为2~10um，所述导光开口的间距为2~5um。
本发明同时提供如下一种发光二极管封装体，包括安装基板和安装在所述安装基板上的至少一个发光二极管，所述发光二极管至少一个或多个或全部为前述的发光二极管。
本发明同时提供如下一种发光二极管模组，包括安装基板和安装在所述安装基板上的多行和多列发光二极管，所述发光二极管至少一个或多个或全部为前述的发光二极管。
优选地，所述多列发光二极管至少包括一列红光发光二极管、一列绿光发光二极管和一列蓝光发光二极管。
优选地，所述的多行以及多列发光二极管都是蓝光发光二极管。
本发明同时提供如下一种RGB显示装置，其包括多个前述的发光二极管模组拼接在一起。
本发明提供如下一种背光显示屏，其包括多个前述的发光二极管模组拼接在一起形成背光光源。
如上所述，本发明设计的倒装发光二极管，包括如下有益效果：
1）通过调整切割道处PV材料的组分或厚度，使其为透光材料，可以减小切割道处二次光反射引起的光损失，增强Mini LED出光； 2）通过在切割道处的绝缘介质层材料中引入导光开口，可实现光从发光构造体侧壁透过到达切割道上的光透出，增强取光效率；3）通过切割道绝缘介质层材料的厚度减薄或者形成开口结构，可有效降低发光二极管的整体应力，从而减小翘曲，提升发光二极管的制作良率。
附图说明
图1为背景技术中所提到的发光二极管的剖面示意图。
图2为背景技术中发光二极管的切割道面积占比与发光二极管水平截面面积关系曲线图。
图3为本发明实施例1的发光二极管的剖面示意图。
图4为本发明实施例2的发光二极管的剖面示意图。
图5为本发明实施例3的发光二极管的剖面示意图。
图6为本发明实施例4的发光二极管的剖面示意图。
图7~15为实施例5中所提及的发光二极管的制作工艺流程的结构示意图。
图16为实施例6中所提及的封装结构的剖面示意图。
图17为现有技术和新技术中发光二极管辐射强度和发光角度的关系示意图。
图18为使用现有技术中发光二极管的封装模组拼接在背光板上的平面示意图。
图19为实施例7中所提及的背光显示屏用的封装模组拼接在背光板上的平面示意图。
图中元件标号说明：
Figure 651287DEST_PATH_IMAGE001
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例1
本实施例提供如下一种发光二极管，如图3所示的剖面示意图，其包括：101：透明衬底；102：第一导电型半导体层； 103：发光层；104：第二导电型半导体层；105：接触电极；106：绝缘介质层一；107：第一电极；108：第二电极：109：绝缘介质层二。
透明衬底101可为绝缘性基板或导电性基板。透明衬底101可为用以使发光构造体生长的生长基板，可包括蓝宝石基板、碳化硅基板、硅基板、氮化镓基板、氮化铝基板等。透明衬底101包括第一表面、第二表面以及侧壁，其中第一表面和第二表面相对。透明衬底101可包括形成在第一表面上的至少一部分区域的多个突出。透明衬底101的多个突出可形成为规则和/或不规则的图案。例如，所述透明衬底101可为经图案化的蓝宝石基板。
透明衬底101的厚度介于40~150微米之间，较厚的情况下，透明衬底的厚度为80~150微米，较薄的情况下，透明衬底的厚度如40微米以上、80微米以下或者更薄的情况40微米以上、60微米以下。
发光二极管可为具有较小的水平面积的小型发光二极管。发光二极管的尺寸可以通过透明衬底的第一表面的尺寸反映，例如透明衬底100的第一表面的边长尺寸优选地小于等于300微米，较佳地，介于100~300微米之间，或者100~200微米或更小的尺寸为100微米以下，更佳的介于40微米~100微米之间。透明衬底第一表面的水平面积（水平截面面积）为90000平方微米以下，或者较小的如10000平方微米以上50000微米以下，或者10000平方微米以下，2000平方微米以上（例如50微米*50微米)。本实施例的发光二极管具有上述水平面积，因此所述发光二极管可容易地应用到要求小型发光装置的各种电子装置。
透明衬底的第一表面101部分区域被发光构造体覆盖，因此透明衬底的第一表面包括被发光构造体覆盖的第一区域和发光构造体未覆盖的第二区域。该第二区域在发光二极管制造过程中为衬底分离工艺如激光分离工艺提供切割道，所述切割道经过上述分离工艺处理后形成在发光构造体的周围。发光构造体的厚度介于1~10微米之间。
所述透明衬底的第二表面为发光二极管的出光面，且为主要的出光面。
所述透明衬底101的第一表面的第二区域未被发光构造体覆盖，即在半导体发光元件的制作过程中，发光构造体在衬底经过分离之前就已经在衬底表面进行分离，可以降低发光构造体在衬底上产生的应力，由此发光二极管在制造过程中的弯曲减少，从而可防止发光构造体的受损而提高制作良率。
第一导电型半导体层102、发光层103及第二导电型半导体层104可包括Ⅲ-Ⅴ氮化物类半导体，例如可包括如(Al、Ga、In)N的氮化物类半导体。第一导电型半导体层102可包括n型杂质(例如Si、Ge、Sn)，第二导电型半导体层104可包括p型杂质(例如Mg、Sr、Ba)。并且，上述杂质类型也可以相反。发光层103可包括多量子阱构造(MQW)，可调节氮化物类半导体的组成比，以便射出所期望的波长。在本实施例中，第二导电型半导体层104可为p型半导体层。
发光构造体可包括至少局部地贯通发光层103及第二导电型半导体层104而露出第一导电型半导体层102的至少一个孔。孔使第一导电型半导体层102局部地露出，孔的侧面可由发光层103及第二导电型半导体层104包围。或者，发光构造体可包括数个台面，所述台面包括发光层103及第二导电型半导体层104。台面位于第一导电型半导体层102的部分表面上。本实施例中，如图3所示，优选发光构造体包括台面，台面包括发光层103和第二导电型半导体层104，优选台面的数量为1。
所述接触电极105位于第二导电型半导体层104上。接触电极105可与第二导电型半导体层104欧姆接触。接触电极130可包括透明电极。透明电极还可包括如氧化铟锡、氧化锌、氧化锌铟锡、氧化铟锌、氧化锌锡、氧化镓铟锡、氧化铟镓、氧化锌镓、铝掺杂氧化锌、氟掺杂氧化锡等的透光性导电氧化物、及如Ni/Au等的透光性金属层中的至少一种。所述导电性氧化物还可包括各种掺杂剂。尤其，包括透光性导电氧化物的接触电极105与第二导电型半导体层104的欧姆接触效率较高。例如ITO或ZnO等的导电性氧化物与第二导电型半导体层104的接触电阻低于金属性电极与第二导电型半导体层104的接触电阻，因此通过应用包括导电性氧化物的接触电极105，可减少发光二极管芯片的正向电压(Vf)而提高发光效率。并且，与金属性电极相比，导电性氧化物从氮化物类半导体层剥离(peeling)的概率较低，因此具有包括导电性氧化物的接触电极105的发光二极管具有较高的可靠性。
绝缘介质层一106覆盖所述发光构造体的顶表面和侧壁。具体的，当存在接触电极105时，接触电极105以及未被接触电极105覆盖的发光构造体的顶表面和侧壁均被绝缘介质层一106覆盖。绝缘介质层一还可以包括部分覆盖发光层和第二导电型半导体层周围露出的第一导电型半导体层的第二表面上。
通过绝缘介质层一106覆盖发光构造体的顶表面和侧壁，当发光层辐射的光通过接触电极105到达绝缘介质层一106的表面时，可通过绝缘介质层一106反射大部分的光返回至发光构造体中，并且部分至透明衬底的第二表面侧出光，减少光从发光构造体的表面以及侧壁穿出导致光损失。
绝缘介质层一106具体的可包括分布布拉格反射器。所述分布布拉格反射器能够以高、低折射率材料交替层叠的方式形成。例如，其中低折射率材料为SiOx或MgFx，高折射率材料为TiO2或Ti2O5。在一些实施例中，绝缘介质层一106可呈交替地沉积TiO2层/SiO2层。
理论上，绝缘介质层一106至少覆盖在第二导电型半导体层的顶表面，对所述发光层辐射波段到达其表面的至少80%或者进一步的至少90%比例的光进行反射，分布布拉格反射器的每一层可具有发光层辐射波段的峰值波长的1/4的光学厚度，可形成为4对至20对。绝缘介质层一106的最上部层可由SiNx形成。SiNx材料的防湿性优异，可保护发光二极管芯片免受湿气的影响。
第一电极107和第二电极108形成在绝缘介质层一106的表面上，绝缘介质层一106具有至少第一开口和第二开口。第一电极107通过第一开口与第一导电型半导体层102形成电连接，第二电极108通过第二开口与第二导电型半导体层102表面的接触电极105形成电连接。接触电极105也可以具有一个开口，第二电极108可部分通过接触电极105的所述一个开口与第二导电型半导体层104的表面形成接触。优选的是第二电极108与第二导电型半导体层104之间的电阻高于接触电极105与第二导电型半导体层104的电阻，以尽量减少电流直接在第二电极108与第二导电型半导体层104接触的位置拥挤。
现有镀膜工艺由于阴影效应，发光构造体侧壁的绝缘介质层一的厚度为发光构造体顶表面厚度的40~90%，侧壁的反射率受到影响，部分从发光构造体内发出的光从侧壁的绝缘介质层一处透过，到达切割道上的绝缘介质层一表面发生二次反射导致光损失。且受限于目前隐切工艺以及劈裂工艺，目前的切割道宽度至少为10微米，随着LED芯片的尺寸缩小，切割道的占比会更大，切割道上覆盖的绝缘介质层一产生的二次反射导致亮度损失会更严重。为了减小切割道处二次光反射引起的光损失，本实施例进行以下改进，在切割道的位置将传统的绝缘介质层一变更为绝缘介质层二，绝缘介质层二为绝缘透光层，从发光构造体射出的光经发光构造体的侧壁透出后从切割道处的绝缘介质层二透出，减小切割道处的光损失，增大出光。绝缘透光层的透光率至少高于绝缘介质层一在第二导电型半导体层的顶表面的透光率，或者更佳的，绝缘透光层的透光率至少为90%。
具体的，所述绝缘介质层二覆盖于透明衬底的第一表面。所述绝缘介质层二的材料不同于绝缘介质层一，可以是单层的绝缘介质层，如SiO2，SiNx或Al2O3。所述绝缘介质层二材料的几何厚度为(2k-1)λ/4n，k为正整数，λ为发光层的发光波长，n为材料折射率，发光层发出的光经发光构造体侧壁透出后可大部分从切割道透出。以SiO2为例，折射率n为1.46，发光层的发光波长取440nm~480nm，k取1，则所述绝缘介质层二的几何厚度为75nm~82nm。
实施例2
与实施例1的区别在于，实施例1是绝缘介质层二材料只覆盖在发光构造体周围露出的透明衬底的第一表面上；而本实施例作为实施例1的另外一种替换方式，所述绝缘介质层二包括一部分位于所述第二导电型半导体层的顶表面和所述绝缘介质层一之间，如图4所示。
所述绝缘介质层一106为绝缘反射层，包括分布布拉格反射器的情况下，绝缘介质层一106的下部可具有一层提高分布布拉格反射器的膜质量的底层或界面层。例如，绝缘介质层一106可包括约0.2~1.0微米厚度的由SiO2形成的界面层及在界面层上按照特定周期堆叠层TiO2/SiO2，即分布布拉格反射器。此种情况下，绝缘介质层二和绝缘介质层一106中所述的界面层可以为同一绝缘介质层SiO2。当绝缘介质层二的几何厚度为(2k-1)λ/4n，k为正整数，λ为发光层的发光波长，n为材料折射率，发光层发出的光经发光构造体侧壁透出后可大部分从切割道的绝缘介质层二透出。在本实施例中，SiO2的折射率为1.46，发光构造体的发光波长取440nm~480nm，k取1，则绝缘介质层二的几何厚度为75nm~82nm。
本实施例中，原切割道覆盖的材料为绝缘介质层一材料，其包括约0.2~1.0微米厚度的由SiO2形成的界面层及在界面层上按照特定周期堆叠层TiO2/SiO2，即分布布拉格反射器。通过掩膜刻蚀的方式，将切割道处周期堆叠层TiO2/SiO2层刻蚀掉，留下界面层或者进一步减薄界面层SiO2的厚度至其满足透光的要求。
部分从发光构造体内发出的光从侧壁的绝缘介质层一透过，到达切割道上覆盖的绝缘介质层二时可从绝缘介质层二透出，增大切割道处的出光。同时对原切割道处的绝缘介质层一材料进行刻蚀去除处理，可减小切割道处的应力，从而减小翘曲，改善发光二极管的制作良率。
实施例3
与实施例1和实施例2的区别在于，实施例1和实施例2中绝缘介质层二的材料组分不同于绝缘介质层一的材料组分，而本实施例中所述绝缘介质层一和绝缘介质层二是同一种绝缘介质层，通过同一种镀膜工艺获得，即绝缘介质层覆盖在发光构造体的顶表面、侧壁以及透明衬底的部分第一表面；绝缘介质层覆盖在第二导电型半导体层的顶表面定义为第一部分（附图上标记绝缘介质层一），覆盖在透明衬底的第一表面定义为绝缘介质层的第二部分（附图上标记绝缘介质层二），绝缘介质层材料可以为SiO2，SiNx或Al2O3等，其折射率低于第一导电型半导体层、发光层以及第二导电型半导体层。
理论上，绝缘介质层的第一部分的厚度并没有限制，可以根据反射需求进行设计，例如，绝缘介质层的第一部分，若需要对所述发光层辐射波段进行至少90%比例的光强进行反射，其第一部分的厚度为发光层辐射波段的波长的1/4的光学厚度，即几何厚度为2kλ/4n，其中k为正整数，λ为发光层的发光波长，n为材料折射率。或者例如，所述的透明电极层搭配金属反射层作为对第二导电型半导体层的顶表面的光进行反射时，绝缘介质层的第一部分也不一定设计为反射光的厚度需求，仅根据根据绝缘需求或防水汽需求而选择厚度。
通过减薄绝缘介质层的第二部分，以获得绝缘介质层第二部分的厚度低于第一部分的厚度，如图5所示。由此一方面可以减小透明衬底的第一表面的切割道处的应力，减小翘曲，改善发光二极管的制作良率。例如80微米以下发光二极管的厚度，绝缘介质层的第二部分的几何厚度低于50nm，可以有效缓解应力作用。
另外一方面，通过减薄绝缘介质层二的厚度以实现透光，透光所需的几何厚度为(2k-1)λ/4n，其中k为正整数，λ为发光层的发光波长，n为材料折射率。具体的，绝缘介质层的材料可以为SiO2。其中SiO2的折射率为1.46，发光构造体的发光波长取440nm~480nm，k取1，则所述绝缘介质层的第一部分的厚度为150nm~165nm，绝缘介质层的第二部分厚度为75nm~82nm，如图5所示，则D1为150nm~165nm，D2为75nm~82nm。
实施例4
如图6所示，与实施例1区别在于，本实施例在绝缘介质层二中引入数个导光开口，开口的形状可以是条状、环状或通孔。所述开口的形状为条状时，宽度为2~10um；环状的开口或者通孔的开口优选的宽度为2~10um，导光开口的间距为2~5um。通过在绝缘介质层二材料中引入导光开口，可实现光从发光构造体侧壁透过到达切割道上再经导光开口透出，增强取光效率。
作为本实施例的替换方式，可在实施例2的绝缘介质层二中引入导光开口，可实现光从发光构造体侧壁透过到达切割道上再经导光开口透出，增强取光效率，另外一个方面，导光开口也可以减小透明衬底的第一表面的切割道处的应力，减小翘曲，改善薄型发光二极管研磨减薄衬底步骤的良率，降低破片率。
作为本实施例的替换方式，可在实施例3的绝缘介质层的第二部分中引入导光开口，其中绝缘介质层的第一部分的厚度大于或等于绝缘介质层的第二部分。
实施例5
下面对上述实施例1~3的发光二极管的制作工艺进行详细的说明。
如图7所示，首先提供一衬底101，于所述衬底上形成外延结构，所述外延结构包括依次层叠的第一导电性半导体层102、发光层103以及第二导电型半导体层104。
如图所示8，通过光罩进行掩膜，蚀刻部分第二导电型半导体层104、发光层103，露出部分第一导电型半导体层102并形成数个台面，数个台面包括发光层103和第二导电型半导体层104。
如图所示9，通过一次光罩形成掩膜，沿着相邻台面之间的第一导电型半导体层102进行蚀刻露出透明衬底101的部分第一表面，形成多个独立的发光构造体。每一发光构造体周围露出透明衬底的第一表面的部分表面，形成切割道区域。
如图所示10，采用蒸镀或溅镀工艺形成接触电极105，如ITO透明导电层。
如图所示11，采用蒸镀或溅镀工艺形成绝缘介质层一106，该绝缘介质层一覆盖在接触电极105上以及暴露的发光构造体的表面、侧壁以及覆盖在透明衬底101的第一表面的第二区域。绝缘介质层一106至少有第一开口和第二开口。第一开口位于第一导电性半导体层102表面，第二开口位于接触电极105表面。绝缘介质层一可以为分布布拉格反射器，包括两种不同折射率的材料堆叠而成，如实施例1中绝缘介质层一为交替堆叠的SiO2/TiO2层组成；在绝缘介质层一为布拉格反射器的条件下，绝缘介质层一106的下部可具有一层提高分布布拉格反射器的膜质量的底层或界面层，即绝缘介质层一106可包括约0.2~1.0微米厚度的由SiO2形成的界面层及在界面层上按照特定周期堆叠层TiO2/SiO2，即分布布拉格反射器，如实施例2；绝缘介质层一还可以为单一的绝缘介质层SiO2，如实施例3。
如图12所示，在绝缘介质层一106的表面分别制作第一电极107和第二电极108，第一电极107通过第一开口与第一导电型半导体层102电连接，第二电极108通过第二开口与第二导电型半导体层102电连接。接触电极105也可以具有一个开口，第二电极108可部分通过接触电极105的所述一个开口与第二导电型半导体层104的表面形成接触。第一电极107和第二电极108包括接触层和共晶层，该接触层和共晶层为金属材质。第一电极107和第二电极108在绝缘介质层106上的最小水平间距优选地为5微米。
如图13~15所示，通过光罩进行掩膜，调整切割道的绝缘介质层一的材料组成或厚度，使其由原来的绝缘介质层一材料变更为绝缘介质层二材料。下面具体对实施例1~3的实施过程进行说明，实施例1中将切割道的绝缘介质层一材料DBR全部去除后，再镀一层透光膜，如图13所示；实施2中先去除绝缘介质层一材料中的DBR，剩下界面层SiO2或者进一步减薄界面层SiO2的厚度至其满足透光条件，如图14所示；实施3中减薄SiO2层至其厚度满足透光条件，如图15所示。部分从发光构造体发出的光透过发光构造体的侧壁到达切割道，可经切割道的绝缘介质层二透过，增大切割道处的出光，提升发光二极管的发光强度。通过减薄切割道绝缘介质层材料的厚度，可减小切割道处的应力，减小曲翘，从而提升发光二极管的制作良率。
每一发光构造体周围露出透明衬底的第一表面的部分表面，形成切割道区域。切割道的宽度为10~50微米之间。在切割道上，通过激光光束扫描，在切割道下方透明衬底的内部形成数个改质爆点。采用劈裂刀沿着切割道对透明衬底101进行劈裂，透明衬底沿所述透明衬底内部形成的改质爆点将形成断裂面以获得每一个独立发光二极管。
实施例6
本发明提供的小型发光二极管可以广泛运用于显示或背光的封装体或应用上，尤其可以满足背光产品的高亮度需求。
具体地，本实施例提供如图16所示的封装体，至少实施例1中的一个发光二极管安装到安装基板30上，安装基板30为绝缘性基板，如RGB显示屏用的封装模组基板或背光显示用的模组基板，安装基板30的一表面具有电隔离的第一电极301和第二电极302。发光二极管位于安装基板30的一表面上，发光二极管的第一电极107和第二电极108分别通过第一结合部303和第二结合部304与第一电极301和第二电极302连接。第一结合部303和第二结合部304包括但不限于是焊料，如共晶焊或回流焊料。图16中实线箭头部分为现有技术中切割道材料为绝缘介质层一的发光示意图，虚线箭头部分为本发明中切割道材料为绝缘介质层材料二的发光示意图，通过调整切割道绝缘介质层一的材料组成，使其变更为绝缘介质层二，部分发光构造体发出的光经发光构造体的侧壁透过，可从切割道处的绝缘介质层二透过，可增大切割道处的出光，发光二极管的大角度的发光会增强，如图17所示。
实施例7
本发明的小尺寸的发光二极管的封装体可以广泛应用于背光用的模组和RGB显示的模组中。例如目前为了在LCD显示器上实现高动态范围图像(High-Dynamic Range，HDR)的显示效果，采用小尺寸的发光二极管直下式排列方式的背光模组。通过控制背光模组单个位置的点亮和关闭，以提高屏幕的动态对比度，得到更好的显示效果。同时通过提升单个发光二极管的亮度，也可以提升整体背光模组的亮度。
图18为使用现有技术的发光二极管的封装体组装成的背光模组，其中以相邻两颗发光二极管之间的间距为1.0mm，160*90=14400颗为例，使用本发明中的发光二极管的封装体组装成的背光模组，如图19所示，因切割道处绝缘介质层二的设计可使切割道处的出光增强，即相邻LED之间区域的发光强度增大，可增大LED之间的间距5~10%同时保持相同的亮度显示效果，则相应的背光模组中使用的LED数量减少5~10%，从而降低生产成本。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (34)

1.一种发光二极管，其特征在于，包括：
透明衬底，该透明衬底具备第一表面； 发光构造体，包括在透明衬底的第一表面依次堆叠的第一导电型半导体层、发光层和第二导电型半导体层； 绝缘介质层一，覆盖所述发光构造体的顶表面以及侧壁，具有第一开口和第二开口；
绝缘介质层二，覆盖所述发光构造体周围露出的透明衬底的第一表面；
第一电极和第二电极，分别通过所述第一开口和第二开口与所述第一导电型半导体层和第二导电型半导体层电连接；
绝缘介质层一覆盖在第二导电型半导体层的顶表面的部分比绝缘介质层二的透光性低。
2.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于，所述绝缘介质层二和绝缘介质层一为相同的材料，为同一镀膜工艺获得，且通过减薄工艺得到绝缘介质层二，所述绝缘介质层一的厚度高于所述绝缘介质层二的厚度。
3.根据权利要求2所述的一种发光二极管，其特征在于，所述绝缘介质层的材料为SiO2，SiNx或Al2O3 。
4.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于，所述绝缘介质层一覆盖在第二导电型半导体层的顶表面，为绝缘反射层，几何厚度为2kλ/4n，k为正整数，λ为发光层的发光波长，n为材料折射率。
5.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于，所述绝缘介质层二为绝缘透光层，几何厚度为(2k-1)λ/4n，k为正整数，λ为发光层的发光波长，n为材料折射率。
6.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于，所述绝缘介质层一的材料不同于绝缘介质层二，通过不同镀膜步骤获得。
7.根据权利要求6所述的一种发光二极管，其特征在于，所述绝缘介质层一的材料为高、低折射率材料交替层叠的分布布拉格反射层。
8.根据权利要求7所述的一种发光二极管，其特征在于，所述低折射率材料为SiOx或MgFx，高折射率材料为TiO2或Ti2O5。
9.根据权利要求6所述的一种发光二极管，其特征在于，所述绝缘介质层二为单层的绝缘介质层。
10.根据权利要求9所述的一种发光二极管，其特征在于，绝缘介质层二为绝缘透光层，材料为SiO2，SiNx或Al2O3。
11.根据权利要求9所述的一种发光二极管，其特征在于，所述绝缘介质层二的几何厚度为(2k-1)λ/4n，k为正整数，λ为发光层的发光波长，n为材料折射率。
12.根据权利要求6所述的一种发光二极管，其特征在于，所述绝缘介质层二包括一部分位于所述第二导电型半导体层的顶表面和所述绝缘介质层一之间。
13.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于，所述绝缘介质层二在厚度方向上与所述绝缘介质层一不重叠。
14.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于，所述绝缘介质层一覆盖在第二导电型半导体层顶表面的厚度不同于覆盖在发光构造体侧壁的厚度。
15.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于，所述绝缘介质层一覆盖在发光构造体侧壁的厚度为覆盖在第二导电型半导体层顶表面的厚度的40%~90%。
16.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于，所述透明衬底的第一表面的边长介于200~300微米或100~200微米或40~100微米。
17.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于，所述透明衬底包括与第一表面相对的第二表面，第二表面为主要出光面。
18.根据权利要求1所述的一种发光二极管，还包括接触电极，形成于所述第二导电型半导体层上，所述绝缘介质层一覆盖该接触电极的表面。
19.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于，所述绝缘介质层二具有一个或者多个导光开口，用于取光。
20.根据权利要求19所述的一种发光二极管，其特征在于，所述导光开口的形状可以为环状，条状或孔状。
21.根据权利要求19所述的一种发光二极管，其特征在于，所述导光开口的尺寸为2~10um，所述导光开口的间距为2~5um。
22.一种发光二极管，其特征在于，包括：
透明衬底，该透明衬底具备第一表面； 发光构造体，包括在透明衬底的第一表面依次堆叠的第一导电型半导体层、发光层和第二导电型半导体层； 绝缘介质层，包括覆盖于发光构造体的顶表面、侧壁的第一部分以及覆盖于发光构造体周围的透明衬底的第一表面的第二部分，具有第一开口和第二开口；
第一电极和第二电极，分别通过所述第一开口和第二开口与所述第一导电型半导体层和第二导电型半导体层电连接，
其中绝缘介质层覆盖于第二导电型半导体层的顶表面的第一部分的厚度高于绝缘介质层的第二部分的厚度。
23.根据权利要求22所述的一种发光二极管，其特征在于，所述绝缘介质层的第二部分的几何厚度低于50nm。
24.根据权利要求22所述的一种发光二极管，其特征在于，所述绝缘介质层的第二部分为绝缘透光层，几何厚度为(2k-1)λ/4n，k为正整数，λ为发光层的发光波长，n为材料折射率。
25.根据权利要求22所述的一种发光二极管，其特征在于，所述绝缘介质层的第二部分具备多个导光开口，所述导光开口的形状可以为环状，条状或孔状，所述导光开口的尺寸为2~10um，所述导光开口的间距为2~5um。
26.根据权利要求22所述的一种发光二极管，其特征在于，所述绝缘介质层的第一部分覆盖在第二导电型半导体层的顶表面，为绝缘反射层，几何厚度为2kλ/4n，k为正整数，λ为发光层的发光波长，n为材料折射率。
27.一种发光二极管，其特征在于，包括：
透明衬底，该透明衬底具备第一表面； 发光构造体，包括在透明衬底的第一表面依次堆叠的第一导电型半导体层、发光层和第二导电型半导体层； 绝缘介质层，包括覆盖于发光构造体的顶表面、侧壁的第一部分以及覆盖于发光构造体周围的透明衬底的第一表面的第二部分，具有第一开口和第二开口；
第一电极和第二电极，分别通过所述第一开口和第二开口与所述第一导电型半导体层和第二导电型半导体层电连接，
其中所述绝缘介质层的第二部分具备多个导光开口。
28.根据权利要求28所述的一种发光二极管，其特征在于，所述导光开口的形状可以为环状，条状或孔状，所述导光开口的尺寸为2~10um，所述导光开口的间距为2~5um。
29.一种发光二极管封装体，包括安装基板和安装在所述安装基板上的至少一个发光二极管，其特征在于，所述发光二极管至少一个或多个或全部为权利要求1-28中任一项所述的发光二极管。
30.一种发光二极管模组，包括安装基板和安装在所述安装基板上的多行和多列发光二极管，其特征在于，所述发光二极管至少一个或多个或全部为权利要求1-28中任一项所述的发光二极管。
31.根据权利要求所30述的一种发光二极管模组，其特征在于，所述多列发光二极管至少包括一列红光发光二极管、一列绿光发光二极管和一列蓝光发光二极管。
32.根据权利要求30所述的一种发光二极管模组，其特征在于，所述的多行以及多列发光二极管都是蓝光发光二极管。
33.一种RGB显示装置，其特征在于，包括多个权利要求30~31任一项中所述的发光二极管模组拼接在一起。
34.一种背光显示屏，其特征在于，包括多个权利要求30~32任一项中所述的发光二极管模组拼接在一起形成背光光源。
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