CN113594326B - 一种发光二极管、发光模块及显示装置 - Google Patents

一种发光二极管、发光模块及显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及LED技术领域，提供一种发光二极管、发光模块及显示装置，其中一种发光二极管，包括：衬底、衬底上的外延结构、接触电极、绝缘层，且设置有贯穿绝缘层的绝缘通孔；绝缘通孔内自底部设置有接触电极，接触电极在水平面上的投影为类矩形，且该类矩形至少具有两条相对设置的弧形边。本发明的技术方案将接触电极设计成上述类矩形，可以使接触电极尽可能避免产生尖角或尖端部位，从而减少因电流在尖端处聚集而产生的尖端效应，降低电极失效风险，此外，采用该形状的接触电极的发光二极管无需再设置条状电极，从根本上解决电流在条状电极末端聚集而导致的失效问题。

Description

一种发光二极管、发光模块及显示装置
技术领域
本发明涉及LED技术领域，特别涉及一种发光二极管、发光模块及显示装置。
背景技术
Mini/Micro LED在显示方面与LCD、OLED相比在亮度、分辨率、对比度、能耗、使用寿命、响应速度和热稳定性等方面具有更大的优势。现今FC DBR产品尺寸越做越小，而尺寸的缩小，图形的设计对于线宽的要求越来越高，要求也越来越苛刻。
参照图1a和图1b，目前部分倒装的Mini/Micro LED包括衬底100和衬底100上的外延结构200，而外延结构200包括在衬底100上由下至上依次层叠的第一半导体层210、发光层220和第二半导体层230，且设有自第二半导体层230延伸至第一半导体层210内部的凹槽，所述凹槽暴露部分第一半导体层210；第一电极和第二电极，所述第一电极包括第一接触电极510；所述第二电极包括第二接触电极520；所述第二半导体层230上和暴露的部分第一半导体层210上还设置有金属层400；绝缘层300，位于所述第二半导体层230上、暴露的部分第一半导体层210上以及金属层400上，且绝缘层300上开设有露出金属层400的第一绝缘通孔310和第二绝缘通孔320；其中第一/第二接触电极覆盖于第一/第二绝缘通孔内并通过金属层400电连接至第一/第二半导体层。
为了促进电流扩散，与P型半导体层电连接的金属层400常采用点状和条状搭配的结构，如图1c中所示的金属层400，但由于尖端效应，电流容易在金属层400的末端聚集，因此造成金属层400的末端先开始烧伤，进而导致整个电极烧伤失效，从而引起老化IR和死灯异常。
发明内容
为解决上述现有技术中绝缘层与半导体层之间由于金属层的存在，导致用于填充接触电极的绝缘通孔处有高低差，从而造成的接触电极覆盖后容易断裂的问题，本发明实施例提供一种发光二极管，包括：
衬底；
衬底上的外延结构，包括在衬底上由下至上依次层叠的第一半导体层、发光层和第二半导体层，且设有自第二半导体层延伸至第一半导体层内部的凹槽，所述凹槽暴露部分第一半导体层；
第一电极和第二电极，其中所述第一电极电连接至第一半导体层，所述第二电极电连接至第二半导体层；
所述第一电极包括第一接触电极，所述第二电极包括第二接触电极；
绝缘层，位于所述第二半导体层上和暴露的部分第一半导体层上，且设置有贯穿所述绝缘层的第一绝缘通孔和第二绝缘通孔；
所述第一绝缘通孔内自底部设置有所述第一接触电极，所述第一接触电极在水平面上的投影为类矩形，和/或所述第二绝缘通孔内自底部设置有所述第二接触电极，所述第二接触电极在水平面上的投影为类矩形；
所述类矩形至少具有两条相对设置的弧形边。
在一种可能的实施方案中，所述绝缘层与第一半导体层之间无设置与第一电极电连接的金属层，和/或所述绝缘层与第二半导体层之间无设置与第二电极电连接的金属层。
在一种可能的实施方案中，所述类矩形具有四个边，四个边在一个环绕方向上依次为第一弧形边、第一直线边、第二弧形边和第二直线边。
在一种可能的实施方案中，所述第一弧形边与第二弧形边对称，所述第一直线边与第二直线边对称。
在一种可能的实施方案中，第一直线边与第二直线边之间的距离a小于或等于第一直线边/第二直线边的长度b。
在一种可能的实施方案中，所述第一接触电极靠近所述第二接触电极的侧面为所述第一接触电极的第一直线边/第二直线边所在的侧面；和/或所述第二接触电极靠近所述第一接触电极的侧面为第二接触电极的第一直线边/第二直线边所在的侧面。
在一种可能的实施方案中，第一弧形边/第二弧形边的形状为圆弧，第一弧形边/第二弧形边所在圆的半径为r,所述a:b：r的范围为1：(1～5)：(0.5～2)。
在一种可能的实施方案中，所述第二半导体层与所述绝缘层之间还设置有电流扩展层，所述第二接触电极通过所述电流扩展层与所述第二半导体层电连接；和/或所述暴露的部分第一半导体层与所述绝缘层之间还设置有电流扩展层，所述第一接触电极通过所述电流扩展层与所述暴露的部分第一半导体层电连接。
在一种可能的实施方案中，所述第一接触电极在水平面上的投影面积占发光层在水平面上的投影面积的比例为9％至30％，和/或第二接触电极在水平面上的投影面积占发光层在水平面上的投影面积的比例为9％至30％。
在一种可能的实施方案中，所述第一接触电极覆盖于所述第一绝缘通孔内，所述第一绝缘通孔与所述第一接触电极的形状相匹配；
和/或所述第二接触电极覆盖于所述第二绝缘通孔内，所述第二绝缘通孔与所述第二接触电极的形状相匹配。
在一种可能的实施方案中，所述第一绝缘通孔的上开口的宽度与下开口的宽度的比例范围为1.3至1.7，和/或第二绝缘通孔的上开口的宽度与下开口的宽度的比例范围为1.3至1.7。
在一种可能的实施方案中，所述第一绝缘通孔和/或所述第二绝缘通孔的侧壁与水平面的夹角θ在竖直方向上保持不变，且θ的范围介于10°至30°或者30°至45°。
在一种可能的实施方案中，所述第一绝缘通孔和/或所述第二绝缘通孔的侧壁与水平方向之间的角度θ在竖直方向向上递减，且θ范围介于20°至40°、40°至60°或者60°至70°。
在一种可能的实施方案中，所述绝缘层为分布式布拉格反射镜。
在一种可能的实施方案中，所述绝缘层包括N个依次叠加的子绝缘层，其中N为大于等于2的整数；且N个子绝缘层的蚀刻速率自下而上依次减小。
在一种可能的实施方案中，所述绝缘层为SiO2层、Si3N4层、Al2O3层、AlN、TiO2层中的一种或多种组合。
本发明还提供一种发光模块，采用如上任意所述的发光二极管。
本发明还提供一种显示装置，采用如上所述的发光模块。
本发明一实施例的技术方案至少具有如下技术效果：
(1)将接触电极设计为类矩形，且该类矩形至少具有两条相对设置的弧形边，可以使接触电极尽可能避免产生尖角或尖端部位，从而减少因电流在尖端处聚集而产生的尖端效应，降低电极失效风险；
(2)无需设置条状电极，从根本上解决电流在条状电极末端聚集而导致的失效问题；
(3)由于绝缘层和半导体层间没有设置金属层，从根本上避免了由于金属层的存在导致的绝缘层的覆盖效果差造成绝缘通孔处有高低差现象；保证后续的接触电极覆盖良好，有效降低断裂风险；
(4)绝缘通孔的开设位置无需再受金属层的位置的限制，大大降低了绝缘通孔的蚀刻难度，提高芯片生产效率；在一些优选的实施例中，可进一步将绝缘通孔的侧壁做缓，提高后续接触电极的覆盖效果，大大提升ESD水平，也减少后期老化异常的比例。
本发明的其它特征和有益效果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有益效果可通过在说明书、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
为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图；在下面描述中附图所述的位置关系，若无特别指明，皆是图示中组件绘示的方向为基准。
图1a为现有的Mini/Micro LED芯片结构未填充接触电极时的剖视示意图；
图1b为图1a的Mini/Micro LED芯片结构填充接触电极时的示意图；
图1c为图1b的俯视示意图；
图1d为现有的Mini/Micro LED芯片结构的一个真实产品的剖视示意图；
图2a为本发明实施例提供的发光二极管未填充接触电极时的剖视示意图；
图2b为图2a的发光二极管填充接触电极时的剖视示意图；
图2c为图2b的发光二极管的俯视示意图；
图2d为本发明实施例提供的发光二极管的真实产品的剖视示意图；
图2e为本发明实施例提供的带有电流扩展层的发光二极管的剖视示意图；
图2f为图2e的俯视示意图；
图2g为本发明实施例提供的绝缘通孔形状与接触电极形状不同的剖视示意图；
图3a为本发明另一实施例提供的发光二极管未填充接触电极时的剖视示意图；
图3b为图3a的发光二极管填充接触电极时的剖视示意图；
图3c为图3b的发光二极管的俯视示意图；
图4a为本发明另一实施例提供的发光二极管未填充接触电极时的剖视示意图；
图4b为图4a的发光二极管填充接触电极时的剖视示意图；
图4c为图4b的发光二极管的俯视示意图；
图5为本发明提供的类矩形的实施例示意图；
图6a为图2a中A处的放大示意图；
图6b为绝缘通孔侧壁为斜率变化的倾斜面的实施例示意图；
图6c为绝缘通孔侧壁为台阶结构的倾斜面的实施例示意图；
图6d为图3a中B处的放大示意图；
图7a为接触电极的形状为具有两条对称弧形边和两条对称直线边的类矩形的实施例示意图；
图7b为图7a中的直线边略微弯曲或鼓起的实施例示意图；
图7c为接触电极的形状为长方形的实施例示意图；
图7d为接触电极的形状为圆角矩形的实施例示意图。
附图标记：
100衬底 240电流扩展层 320第二绝缘通孔
200半导体对叠层 300绝缘层 400金属层
210第一半导体层 301第一子绝缘层 510第一接触电极
220发光层 302第二子绝缘层 520第二接触电极
230第二半导体层 310第一绝缘通孔
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；下面所描述的本发明不同实施方式中所设计的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，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，不能理解为对本发明的限制；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。
本发明的发光二极管的长度、宽度或者高度的范围为从大于等于2μm到小于5μm、从大于等于5μm到小于10μm、从大于等于10μm到小于20μm、从大于等于20μm到小于50μm、从大于等于50μm到小于100μm或从大于等于100μm到小于等于250μm，但不限以此为限。
参照图2a至图2c，本发明一实施例提供的发光二极管的侧面示意图，该发光二极管，包括：
衬底100；
衬底100可为透明性衬底或者非透明衬底或者半透明衬底，其中透明性衬底或者半透明衬底可以允许发光层辐射出的光穿过衬底到达衬底的远离外延结构的一侧，例如衬底100可以选用蓝宝石、SiC、GaAs、GaN、ZnO、GaP、InP以及Ge中的至少一种，且并不限于此处所列举的示例。
本实施例中发光二极管的类型为倒装发光二极管，优选蓝宝石作为衬底100，所述的蓝宝石衬底具有相对的两面侧，其中下面侧作为出光面，上面侧堆叠有外延结构200；
衬底100上的外延结构200，外延结构200为氮化镓基外延层或者砷化镓基外延层，通过发光层220的材料选择，可以提供260至700nm之间的发光辐射,例如紫外、蓝光、绿光或者红光的单一峰值波长的光。
外延层结构200具体包括在衬底100上由下至上依次层叠的第一半导体层210、发光层220和第二半导体层230，且设有自第二半导体层230延伸至第一半导体层210内部的凹槽，该凹槽暴露部分第一半导体层210。
作为示例，第一半导体层210可为N型半导体层，如N型GaN层，至少提供电子；发光层220可以为GaN基量子阱层(单量子阱或者多量子阱)；第二半导体层230为P型半导体层，如P型GaN层，至少提供空穴；其中，N型为硅基掺杂类型，P型为镁基掺杂类型。当然，也可以依据实际需求选择其它种类的外延结构，并不限于此处所列举的示例。
第一电极和第二电极，其中所述第一电极电连接至第一半导体层210，第二电极电连接至第二半导体层230；第一电极包括第一接触电极510，第二电极包括第二接触电极520；
在该实施例中，第一电极和第二电极是金属电极，例如镍、金、铬、钛、铂、钯、铑、铱、铝、锡、铟、钽、铜、钴、铁、钌、锆、钨、钼及其一种或其组合。
作为示例，第一电极是N电极，第二电极是P电极；第一接触电极510是N接触电极，第二接触电极520是P接触电极；
绝缘层300，覆盖于第二半导体层230以及暴露出的部分第一半导体层210之上；其中，绝缘层300至少包括SiO2层、Si3N4层、Al2O3层、AlN层中的一种或其组合，并不限于此处所列举的示例。
绝缘层300上设置有贯穿绝缘层300的第一绝缘通孔310和第二绝缘通孔320，其中第一绝缘通孔310用于使第一接触电极510电连接至第一半导体层210，第二绝缘通孔320用于使第二接触电极520的电连接至第二半导体层230；
需要说明的是，第一绝缘通孔310、第一接触电极510的设置位置以不超过暴露出的第一半导体层210的边缘为限；第二绝缘通孔320、第二接触电极520的设置位置，以不超过第二半导体层230的边缘为限。
在一些实施方式中，所述第二半导体层230与所述绝缘层300之间还设置有电流扩展层240，所述第二接触电极520通过所述电流扩展层240与所述第二半导体层230电连接，和/或所述暴露的部分第一半导体层210与所述绝缘层300之间还设置有电流扩展层240，所述第一接触电极510通过所述电流扩展层240与所述暴露的部分第一半导体层210电连接。
参照图2e和图2f,第二半导体层2层30上还设置有电流扩展240，电流扩展层240与第二半导体层230形成欧姆接触，并且接近整面(至少90％的覆盖面积)地形成在第二半导体层230上，则第二绝缘通孔320、第二接触电极520的设置位置以不超过电流扩展层240的边缘为限。电流扩展层240同时实现电流水平方向上的横向传输。电流扩展层240材料可以是金属氧化物，并且电流扩展层240是相对透明的材料因此也叫透明导电层，可允许至少部分发光层的辐射透过，例如ITO、GTO、GZO、ZnO一种或几种的组合，且并不限于此处所列举的示例。
为解决现有技术中由于条状的金属层存在尖端或尖角，容易产生尖端效应，造成局部电流密度过大，导致电极失效的问题，该实施例特别限定第二绝缘通孔320内自底部设置有第二接触电极520，以及第二接触电极520在水平面上的投影为类矩形，且类矩形至少具有两条相对设置的弧形边；
参照图2a和图2b，由于第二接触电极520设置于第二绝缘通孔320的底部，即第二半导体层230与绝缘层300之间没有设置与第二接触电极520电连接的金属层400，如Cr/Al/Ti/Pt/Au金属；避免了因金属层400的存在而使第二绝缘通孔320处产生凸起导致平整度较差的情况(见图1a、图1b或图1d)，因此，在没有金属层400存在情况下，绝缘层300覆盖效果好，使其第二绝缘通孔320的侧壁变缓(见图2d)，有效降低了第二接触电极520覆盖时断裂的风险。
参照图2c，将第二接触电极520在水平面上的投影设置成类矩形，且类矩形至少具有两条相对设置的弧形边，使第二接触电极520上尽可能避免尖角或尖端，从而减少因电流在尖端处聚集而产生的尖端效应，降低电极失效风险，而且采用该设计的第二接触电极520后，此外，本实施例无需再设置条状电极，从根本上解决电流在条状电极末端聚集而导致的失效问题。
作为本发明又一实施例，其为图2a至2c所用于说明的实施例的变形设计；参照图3a至3c，该实施例特别限定了第一绝缘通孔310内自底部设置有第一接触电极510，即第一半导体层210与绝缘层300之间没有设置与第一接触电极510电连接的金属层400，同时还限定第一接触电极510在水平面上的投影为类矩形，且类矩形至少具有两条相对设置的弧形边，使第一接触电极510上尽可能避免尖角或尖端，从而减少因电流在尖端处聚集而产生的尖端效应，降低电极失效风险。
作为本发明又一实施例，其为图2a至2c所用于说明的实施例的变形设计；参照图4a至4c，特别限定了第一绝缘通孔310内自底部设置有第一接触电极510，以及第二绝缘通孔320内自底部设置有第二接触电极520，即第一半导体层210与绝缘层300之间没有设置与第一接触电极510电连接的金属层400，第二半导体层230与绝缘层300之间没有设置与第二接触电极520电连接的金属层400；以及限定第一接触电极510和第二接触电极520在水平面上的投影均为类矩形，且类矩形至少具有两条相对设置的弧形边，使第一接触电极510和第二接触电极520尽可能避免尖角或尖端，从而减少因电流在尖端处聚集而产生的尖端效应，降低电极失效风险。
需要说明的是，上述实施例中的接触电极的形状可通过覆盖于具有相应形状的绝缘通孔内或透明导电通孔内形成，也可通过采用光刻胶的形式先在半导体层上直接制作出相应形状的通孔，再往通孔内覆盖上接触电极，去胶后形成具有相应形状的接触电极，即接触电极的形状可以与绝缘通孔或透明导电通孔的形状直接匹配，也可以如图2g所示的接触电极的形状与绝缘通孔或透明导电通孔的形状不匹配；在工艺上，绝缘通孔的形成顺序可以在接触电极形成之前，也可以在接触电极形成之后。
优选地，所述类矩形具有四个边，四个边在一个环绕方向上依次为第一弧形边、第一直线边、第二弧形边和第二直线边。
具体地，参照图5，类矩形具有四个边，分别由第一弧形边L1、第一直线边L2、第二弧形边L3和第二直线边L4依次连接而成，具体地，上述的第一弧形边/第二弧形边是指在形状上为圆或椭圆的一部分，采用弧形边和直线边配合连接形成的类矩形，可有效减少尖端或尖角部位，有利于使采用该形状的接触电极电流分布均匀。
作为一种改进的实施方式，所述第一弧形边和第二弧形边对称，所述第一直线边与第二直线边对称。
参照图5，第一弧形边L1和第二弧形边L3对称，即第一弧形边L1和第二弧形边L3的大小(如弧长)、形状(如弯曲程度)均相同；例如第一弧形边L1和第二弧形边L3的形状为圆弧时，则第一弧形边L1所在圆的半径及其所对应的圆心角均与第二弧形边L3相同；所述第一直线边L2与第二直线边L4对称，即指第一直线边L2与第二直线边L4长度相等。当弧形边和直线边各自互为对称时，其形成的类矩形为轴对称图形，则采用该形状的接触电极其电流分布将更加均匀。
在一些实施方式中，第一直线边与第二直线边之间的距离a小于或等于第一直线边/第二直线边的长度b。
作为一种改进的实施方式，所述第一接触电极510靠近所述第二接触电极520的侧面为所述第一接触电极510的第一直线边/第二直线边所在的侧面；和/或所述第二接触电极520靠近所述第一接触电极510的侧面为第二接触电极520的第一直线边/第二直线边所在的侧面。
参照图2c，第二接触电极520靠近所述第一接触电极510的侧面为第二接触电极520的第一直线边/第二直线边所在的侧面，因为直线边所在的侧面为平面，当其中一个平面靠近第一接触电极510，即第二接触电极520朝向第一接触电极510的侧面为直线边所在的侧面时，加上第一直线边与第二直线边之间的距离a小于或等于第一直线边/第二直线边的长度b，即直线边所在的侧面相较与弧形边所在侧面更宽，电流更容易在靠近第一接触电极510平面上扩展开来，反之，如果将第二接触电极520的弧形边所在的侧面靠近或朝向第一接触电极510时，电流则容易在曲面上聚集。
同理，第一接触电极510的第一直线边/第二直线边所在的侧面靠近所述第二接触电极520，也具备上述效果，在此不再赘述。
在一种实施方式中，第一弧形边/第二弧形边的形状为圆弧，第一弧形边/第二弧形边所在圆的半径为r,所述a:b：r的范围为1：(1～5)：(0.5～2)。
参照图5，由于第一弧形边L1和第二弧形边L3对称且为圆弧，因此，第一弧形边L1和第二弧形边L3所对应的弦长的长度等于第一直线边L2与第二直线边L4之间的距离a，第一直线边L2/第二直线边L4的长度为b,第一弧形边L1/第二弧形边L3的所在圆的半径为r，当a：b：r的比值范围为1：(1～5)：(0.5～2)时，采用该尺寸设计，可时接触电极直线边所在的平面能够进一步地促进电流扩散，且直线边和弧形边的过渡较为平滑，可以有效避免尖端效应。
在一种实施方式中，所述第二接触电极520在水平面上的投影面积占发光层220在水平面上的投影面积的比例为9％至30％，需要说明的是，采用该面积比例，能够在保证出光效率的前提下，有利于电流分布均匀，降低电极失效风险。
同样的，第一接触电极510在水平面上的投影面积与发光层220在水平面上的投影面积的比例也可采用上述范围，不再赘述。
作为一个改进的实施例，当第一接触电极510填充的是N型接触电极，第二接触电极520填充的是P型接触电极时，则第二接触电极520在水平面上的投影面积大于第一接触电极510的在水平面上的投影面积，以增大发光区面积。
当接触电极通过覆盖于绝缘通孔内形成时，则接触电极的形状由绝缘通孔的形状决定，因此，本发明还进一步提供一种通过限定绝缘通孔形状来确定接触电极形状的技术方案。
在一种实施方式中，第一接触电极510覆盖于第一绝缘通孔310内，第一绝缘通孔310与第一接触电极510的形状相匹配；即绝缘层300通过蚀刻工艺开设有贯穿绝缘层300的第一绝缘通孔310，且将第一绝缘通孔310的开口形状设置为至少具有两条弧形边的类矩形，以使后续覆盖于第一绝缘通孔310内的第一接触电极510也具备相应形状，从而避免尖端效应，降低电极失效风险。
同样的，第二接触电极520覆盖于第二绝缘通孔320内，第二绝缘通孔320与第二接触电极520的形状相匹配，即将第二绝缘通孔320的开口形状设置为至少具有两条弧形边的类矩形，以使后续覆盖于第二绝缘通孔320内的第二接触电极520也具备相应形状，其原理和效果，不再赘述。
在一种实施方式中，所述第二绝缘通孔320的开口在水平面上的投影面积占发光层220在水平面上的投影面积的比例为9％至30％，以使覆盖于第二绝缘通孔320内的第二接触电极520在水平面上的投影面积占发光层220在水平面上的投影面积的比例为9％至30％，采用该面积比例，有利于电流分布均匀，降低电极失效风险。
同样的，第一绝缘通孔310在水平面上的投影面积与发光层220在水平面上的投影面积的比例也可采用上述范围，不再赘述。
当第一绝缘通孔310填充的是N型接触电极，第二绝缘通孔320填充的是P型接触电极时，则第二绝缘通孔320的上开口面积大于第一绝缘通孔310的上开口的面积，以增大发光区面积。
第一绝缘通孔310/第二绝缘通孔320的侧壁可为竖直面或倾斜面，由于第一绝缘通孔310和/或第二绝缘通孔320没有必须开设在金属层400上的限制，因此，第一绝缘通孔310和/或第二绝缘通孔320的侧壁可以做得更缓，从而有利于第一接触电极510和/或第二接触电极520的覆盖，减少断裂的风险。
在一种实施方式中，参照图6d，当第一绝缘通孔310为填充N型接触电极的N型孔时，第一绝缘通孔310的深度h1不超过3微米，采用该厚度范围有利于将第一绝缘通孔310的侧壁做缓，避免斜坡更大，使第一接触电极510覆盖更好，减少断裂风险。而第二绝缘通孔320也就是P型孔通常也采用上述设计，不再赘述。
当第一绝缘通孔310/第二绝缘通孔320的侧壁可为斜率固定或变化倾斜面时，第一绝缘通孔310/第二绝缘通孔320的上开口和下开口的大小并不一致。
在一种实施方式中，参照图6a，所述第二绝缘通孔320的上开口的宽度a与下开口的宽度a1的比例范围为1.3至1.7，可保证第二接触电极520与第二半导体层230接触面积，提高导电性能。
同样的，第一绝缘通孔310的上开口的宽度与下开口的宽度的比例也可采用上述范围，不再赘述。
当所述第一绝缘通孔310和/或第二绝缘通孔320的侧壁为斜率固定的倾斜面时：
在一种实施方式中，参照图6a，所述第二绝缘通孔320的侧壁与水平面的夹角θ在竖直方向上保持不变，且θ的范围介于10°至30°或者30°至45°，具体地，绝缘层300可为等离子体化学气相沉积PECVD SiO2层，采用该材料和沉积方式，有利于将第二绝缘通孔320的侧壁做缓，具体可使其侧壁与水平方向之间的夹角θ小于30°，但绝缘层300的制作材料和工艺不限于上述所举示例。
同样的，第一绝缘通孔310的侧壁也可为上述斜率固定的倾斜面，在此不再赘述。
当所述第一绝缘通孔310和/或第二绝缘通孔320的侧壁为斜率变化的倾斜面时：
在一种实施方式中，参照图6b，所述第二绝缘通孔320的侧壁与水平方向之间的角度θ在竖直方向向上递减，且θ的范围介于20°至40°、40°至60°或者60°至70°，具体地，绝缘层300可为分布式布拉格反射镜(DBR),再通过湿法刻蚀或干法刻蚀形成第二绝缘通孔320。
DBR反射层可以是由两种不同折射率的材料以ABAB的方式交替排列组成的周期结构，每层材料的光学厚度为中心反射波长的1/4，或者每层材料的光学厚度根据实际对发射波长波长的反射率在中心反射波长的1/4附近调整。DBR层对发光层提供的峰值波长处的辐射反射率可达80％以上，或者90％以上或者99％以上。DBR反射层没有金属反射镜的吸收问题，又可以透过改变材料的折射率或厚度来调整能隙位置。基于上述要求，该DBR反射层可以由n对高折射率材料和低折射率材料交替堆叠而成，其中高折射率材料可以为TiO2、NB2O5、TA2O5、HfO2、ZrO2等；低折射材料可以为SiO2、MgF2、Al2O5等。但绝缘层300的制作材料和工艺不限于上述所举示例。
同样的，第一绝缘通孔310的侧壁也可为上述斜率变化的倾斜面，在此不再赘述。
优选地，所述绝缘层300包括N个依次叠加的子绝缘层，其中N为大于等于2的整数；且N个子绝缘层的蚀刻速率自下而上依次减小。
此处的蚀刻速率是由绝缘层300所采用材料决定的，即不同材料制作的绝缘层300的蚀刻速率不同。在一种实施方式中，所述绝缘层300包括第一子绝缘层301和形成于所述第一子绝缘层301上的第二子绝缘层302；由于第一子绝缘层的蚀刻速率小于其对第二子绝缘层的蚀刻速率；在通过湿法刻蚀或干法刻蚀形成的第一绝缘通孔310和/或第二绝缘通孔320的侧壁呈台阶结构：
参照图6c，台阶结构包括由所述第一子绝缘层301形成的第一台阶和由所述第二子绝缘层302形成的第二台阶，在水平方向上所述第一台阶超出所述第二台阶，且第一台阶的侧面与水平方向之间的角度θ1小于第二台阶的侧面与水平方向之间的角度θ2；具体地，第一子绝缘层301可为原子沉积Al2O3层，第二子绝缘层302可为原子沉积SiO2层，通过湿法刻蚀或干法刻蚀形成的第二绝缘通孔320的侧壁则为上述台阶结构，因此，绝缘层300由多个蚀刻速率自下而上依次减小的子绝缘层构成时，有利于将第二绝缘通孔320的侧壁做缓，具体可使第一台阶的侧面与水平方向之间的夹角θ1小于30°，使得第二接触电极520覆盖效果更好，减少断裂风险。但绝缘层300的制作材料和工艺不限于上述所举示例。
同样的，第一绝缘通孔310的侧壁也可为上述台阶结构，在此不再赘述。
由于湿法蚀刻相较于干法刻蚀(ICP)工艺成本较低，并且在形成的第一绝缘通孔310和/或第二绝缘通孔320更易将侧壁做缓，因此,一般优选湿法蚀刻，可有效降低的芯片成本，达到减能增效的目的。
本实施例提供一种发光模块，该发光模块采用如上任意实施例提供的发光二极管，其具体结构与技术效果不再赘述。
本实施例提供一种显示装置，该显示装置采用上述发光模块，其具体结构与技术效果不再赘述。
除上述实施例应用场景外，本发明提供的发光二极管还可以用在但不限于COB(Chip on board)照明、UV紫外、柔性灯丝、背光或显示等领域。
综上实施例所述，本发明的核心思想在于：将与半导体电连接的接触电极设置成在水平面上的投影呈类矩形，且类矩形至少具有两条相对的弧形边，以减少接触电极的尖端或夹角部位，从而避免尖端效应，降低电极失效风险；但这并不意味着将整个接触电极设计成圆形或椭圆形，尖端效应下降效果越好。原因是若将接触电极采用圆形或椭圆形设计，则其侧面整体均为弧面，而接触电极采用本发明所述的类矩形设计时，则其直线边所在的侧面则为平面；相较于弧面，将平面靠近或面向芯片的另外一个接触电极，则更有利于电流的扩展分散，防止电流聚集；同时为了避免接触电极产生尖角或尖端，将直线边的两端通过弧形边进行过渡；
此外，由于绝缘层与半导体层间没有设置与接触电极电连接的金属层，使得绝缘层和接触电极覆盖效果更好；并且没有了绝缘通孔必须开在金属层上的限制，可以进一步将绝缘通孔的侧壁的角度做缓，使接触电极覆盖更优，减少断裂风险，大大提升ESD水平，减少后期老化异常的比例。
所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
为了进一步说明采用本发明提供的接触电极结构所具有的技术效果，本发明还提供如下实施例和对比例：
实施例1
参照图7a，本实施例将第二接触电极520设计为其在水平面上的投影为类矩形，且该类矩形由两条对称的弧形边和两条对称的直线边构成；
实施例2
参照图7b，本实施例中的第二接触电极520的直线边较实施例1中第二接触电极520的直线边略微鼓起或弯曲，其余与实施例1一致；
对比例1
参照图7c，该对比例与实施例1的区别在于将第二接触电极520设计为其在水平面上的投影为长方形，其余与实施例1一致；
对比例2
参照图7d，该对比例与实施例1的区别在于将第二接触电极520设计为其在水平面上的投影为圆角矩形，其余与实施例1一致；
其中，上述实施例、对比例均由本技术领域惯用的模拟测试软件comsol模拟出的06mil*10mil的芯粒，各实施例、对比例区别仅在于第二接触电极520结构设计的不同，其余均保持一致；在相同条件下，通过该模拟测试软件comsol模拟测试各实施例、对比例的第二接触电极520电流分布情况和电流密度最大值，得到模拟测试数据如下：
实施例1的第二接触电极520的电流扩展均匀，电流密度最大为3.1*106A/m2；
实施例2的第二接触电极520电流扩展较实施例1的更为均匀，电流密度最大为2.7*106A/m2；
对比例1的第二接触电极520的电流聚集在靠近第一接触电极510的两个角上，其电流密度最大为1.3*107A/m2；
对比例2的第二接触电极520的电流同样聚集在靠近第一接触电极510的两个圆角上，其电流密度最大为3.4*106A/m2。
由此可见，将接触电极设计为如图7a所示的类矩形，可使电流均匀分布，避免尖端效应，降低电极失效风险。需要说明的是，由于光刻胶的差异，本发明所述的直线边在实施制作中可能会出现图7b所示的直线边略微鼓起或弯曲的情形。
另外，本领域技术人员应当理解，尽管现有技术中存在许多问题，但是，本发明的每个实施例或技术方案可以仅在一个或几个方面进行改进，而不必同时解决现有技术中或者背景技术中列出的全部技术问题。本领域技术人员应当理解，对于一个权利要求中没有提到的内容不应当作为对于该权利要求的限制。
尽管本文中较多的使用了诸如衬底、半导体对叠层、第一半导体层、发光层、第二半导体层、绝缘层、第一子绝缘层、第二子绝缘层、第一绝缘通孔、第二绝缘通孔、金属层、第一接触电极、第二接触电极等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的；本发明实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (16)

1.一种发光二极管，包括：
衬底；
衬底上的外延结构，包括在衬底上由下至上依次层叠的第一半导体层、发光层和第二半导体层，且设有自第二半导体层延伸至第一半导体层内部的凹槽，所述凹槽暴露部分第一半导体层；
第一电极和第二电极，其中所述第一电极电连接至第一半导体层，所述第二电极电连接至第二半导体层；
所述第一电极包括第一接触电极，所述第二电极包括第二接触电极；
绝缘层，位于所述第二半导体层上和暴露的部分第一半导体层上；
第一绝缘通孔和第二绝缘通孔，贯穿所述绝缘层；
所述第一绝缘通孔内自底部设置有所述第一接触电极，且所述第一绝缘通孔的开口形状设置为类矩形, 以使所述第一接触电极在所述第一绝缘通孔内的部分在水平面上的投影也为类矩形；
和/或所述第二绝缘通孔内自底部设置有所述第二接触电极，且所述第二绝缘通孔的开口形状设置为类矩形, 以使所述第二接触电极在所述第二绝缘通孔内的部分在水平面上的投影也为类矩形；
所述类矩形具有四个边，四个边在一个环绕方向上依次为第一弧形边、第一直线边、第二弧形边和第二直线边。
2.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述绝缘层与第一半导体层之间无设置与第一电极电连接的金属层，和/或所述绝缘层与第二半导体层之间无设置与第二电极电连接的金属层。
3.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述第一弧形边与第二弧形边对称，所述第一直线边与第二直线边对称。
4.根据权利要求3所述的发光二极管，其特征在于：第一直线边与第二直线边之间的距离a小于或等于第一直线边/第二直线边的长度b。
5.根据权利要求4所述的发光二极管，其特征在于：所述第一接触电极靠近所述第二接触电极的侧面为所述第一接触电极的第一直线边/第二直线边所在的侧面; 和/或所述第二接触电极靠近所述第一接触电极的侧面为第二接触电极的第一直线边/第二直线边所在的侧面。
6.根据权利要求4所述的发光二极管，其特征在于：所述第一弧形边/第二弧形边的形状为圆弧，第一弧形边/第二弧形边所在圆的半径为r,所述a:b：r的范围为1：（1～5）：（0.5～2）。
7.根据权利要求1或2所述的发光二极管，其特征在于：所述第二半导体层与所述绝缘层之间还设置有电流扩展层，所述第二接触电极通过所述电流扩展层与所述第二半导体层电连接；和/或所述暴露的部分第一半导体层与所述绝缘层之间还设置有电流扩展层，所述第一接触电极通过所述电流扩展层与所述暴露的部分第一半导体层电连接。
8.根据权利要求1或2所述的发光二极管，其特征在于：所述第一接触电极在水平面上的投影面积占发光层在水平面上的投影面积的比例为9%至30%，和/或第二接触电极在水平面上的投影面积占发光层在水平面上的投影面积的比例为9%至30%。
9.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述第一绝缘通孔的上开口的宽度与下开口的宽度的比例范围为1.3至1.7，和/或第二绝缘通孔的上开口的宽度与下开口的宽度的比例范围为1.3至1.7。
10.根据权利要求9所述的发光二极管，其特征在于：所述第一绝缘通孔和/或所述第二绝缘通孔的侧壁与水平面的夹角θ在竖直方向上保持不变，且θ的范围介于10°至30°或者30°至45°。
11.根据权利要求9所述的发光二极管，其特征在于：所述第一绝缘通孔和/或所述第二绝缘通孔的侧壁与水平方向之间的角度θ在竖直方向向上递减，且θ范围介于20°至40°、40°至60°或者60°至70°。
12.根据权利要求9所述的发光二极管，其特征在于：所述绝缘层为分布式布拉格反射镜。
13.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述绝缘层包括N个依次叠加的子绝缘层，其中N为大于等于2的整数；且N个子绝缘层的蚀刻速率自下而上依次减小。
14.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述绝缘层为SiO2层、Si3N4层、Al2O3层、AlN、TiO2层中的一种或多种组合。
15.一种发光模块，其特征在于，采用如权利要求1～14任一项所述的发光二极管。
16.一种显示装置，其特征在于，采用如权利要求15所述的发光模块。
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