CN114497314A - 发光二极管及发光装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体光电器件技术领域，特别涉及一种发光二极管及发光装置。为解决现有发光二极管的金属层在绝缘层上的附着力不足，所述发光二极管包括：半导体外延叠层，其包含依次层叠设置的第一导电类型半导体层、发光层以及第二导电类型半导体层；界面过渡层，位于所述半导体外延叠层之上；所述界面过渡层包括绝缘金属氧化物、或者绝缘金属氧化物的叠层；所述界面过渡层与所述半导体外延叠层之间设有第一绝缘层；金属层，覆盖部分所述界面过渡层表面，并与所述半导体外延叠层电性连接。本发明提供的发光二极管具有高可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及半导体光电器件技术领域，特别涉及一种发光二极管及发光装置。
背景技术
发光二极管（英文Light Emitting Diode，简称LED）包含有不同的发光材料及发光部件，是一种固态半导体发光元件。它因成本低、功耗低、光效高、体积小、节能环保、具有良好的光电特性等优点而被广泛应用于照明、可见光通信及发光显示等各种场景。现有发光二极管的金属层在绝缘层上的附着力不足。
发明内容
为解决现有发光二极管的金属层在绝缘层上的附着力不足，本发明提供一种具有高可靠性的发光二极管。
本发明实施例所采用的技术方案如下：
具体来说，本发明一实施例提供一种发光二极管，包括：
半导体外延叠层，其包含依次层叠设置的第一导电类型半导体层、发光层以及第二导电类型半导体层；
界面过渡层，位于所述半导体外延叠层之上；
所述界面过渡层与所述半导体外延叠层之间设有第一绝缘层；
金属层，覆盖部分所述界面过渡层表面，并与所述半导体外延叠层电性连接。
本发明通过设置包括绝缘金属氧化物或绝缘金属氧化物的叠层的界面过渡层以提高金属层与绝缘层之间的附着力，从而提高发光二极管的可靠性。
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1为本发明一实施例的发光二极管的俯视示意图；
图2为本发明实施例一的发光二极管的侧视剖面示意图；
图2A所示出的是图2虚线框中结构的放大示意图；
图2B所示出的是本发明实施例二在图2虚线框中结构的放大示意图；
图2C所示出的是本发明实施例一的变形例在图2虚线框中结构的放大示意图；
图2D所示出的是本发明实施例一的另一变形例在图2虚线框中结构的放大示意图；
图3为本发明实施例三的发光二极管的侧视剖面示意图；
图3A所示出的是图3虚线框中结构的放大示意图；
图4为本发明实施例四的发光二极管剖面示意图；
图5为图4所示实施例四的发光二极管变形例的剖面示意图；
图6为本发明实施例五的发光二极管剖面示意图；
图7为图6所示实施例五的发光二极管变形例的剖面示意图；
图8为本发明实施例六的发光二极管的部分结构俯视示意图；
图9为实施例六所提供的发光二极管的侧视示意图；
图9A所示出的是图A虚线框中结构的放大示意图；
图9B所示出的是本发明实施例六在图9虚线框中结构的变形例一；
图9C所示出的是本发明实施例六在图9虚线框中结构的变形例二；
图10为本发明实施例七的发光二极管的侧视结构示意图。
图10A所示出的是图10虚线框中结构的放大示意图；
图10B所示出的是本发明实施例七在图10虚线框中结构的变形例一；
图11为本发明实施例八的发光二极管剖面示意图；
图12为本发明实施例九的发光二极管剖面示意图；
图13为本发明实施例十的发光二极管剖面示意图；
图14为本发明实施例十一的发光二极管剖面示意图；
图15为本发明提供的一种发光装置的结构示意图。
附图标记：
| 10-衬底；11-上表面；12-下表面；20-半导体外延叠层；21-第一导电类型半导体层；22-发光层；23-第二导电类型半导体层；24-凹部；30-界面过渡层；301-第一通孔结构；302-第三通孔结构；40-电流扩展层；50-第一绝缘层；51-第一部分；52-第二部分；501-第二通孔结构；502-第四通孔结构；521-第五通孔结构；60-金属层；61-金属反射层；62-金属阻挡层；70-第二绝缘层；701-第六通孔结构；81-第一电极；82-第二电极；83-第一焊盘电极；84-第二焊盘电极；85-顶电极；86-背电极；90-第三绝缘层；901-第七通孔结构；100-键合层；110-导电基板；120-导电连接层；130-支架；131-底部；131A-安装区；131B-第一焊线区；131C-第二焊线区；140-封装层；200-倒装发光二极管；d1-第一间隙；d2-第二间隙。 |
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。
以下所公开的不同实施例可能重复使用相同的参考符号和/或标记。这些重复是为了简化与清晰的目的，并非用以限定所讨论的不同实施例和/或结构之间有特定的关系；
为达所述优点至少其中之一或其他优点，本发明一实施例提供的发光二极管包括：半导体外延叠层20、界面过渡层30、第一绝缘层50以及金属层60。
半导体外延叠层20设置于衬底10上。衬底10可为透明性衬底10或者非透明衬底10或者半透明衬底10，具有相对的上表面11和下表面12，其中透明性衬底10或者半透明衬底10可以允许半导体外延叠层20辐射出的光穿过衬底10的上表面11到达衬底10的远离半导体外延叠层20的衬底10的下表面12。例如衬底10可为用以使半导体外延叠层20生长的生长衬底，包括：蓝宝石衬底、氮化硅衬底、硅衬底、氮化镓衬底、氮化铝衬底等。然而，本公开的实施例并非以此为限。衬底10的厚度优选不超过芯片的短边长度，在一些实施例中，该衬底10的厚度在300μm以下，例如可以为200μm，100μm或者80μm。此外，在一些实施例中，衬底10可以进行减薄或者移除形成薄膜型的芯片。
衬底10可包括形成于其上表面11的至少一部分区域的不平坦结构（图中未示出），所述的不平坦结构可以提高构成半导体外延叠层20的半导体层的外部光提取效率和结晶度。例如，常见的例示为具有圆顶形凸起形状；可替代地，也可以为其他各种形状，例如平台、圆锥、三角锥、六角锥、类圆锥、类三角锥或类六角锥等、或者它们的组合。并且，不平坦结构可以选择性地形成在各个区域处，诸如衬底10的下表面12以提高光提取效率、或者可以省略。而在一些具体实施样态中，该不平坦结构的材料可以和衬底10的材料相同，也可以和衬底的材料不同，此时其折射率优选低于衬底的折射率，如此有利于提高芯片的光萃取效率；在一些其他实施例中，该不平坦结构具还可以为多层结构，不同材料层具有不同的折射率，在此不在做过多赘述。
半导体外延叠层20，其包含依次层叠设置的第一导电类型半导体层21、发光层22以及第二导电类型半导体层23。半导体外延叠层的材料包括AlxInyGa(1-x-y)N或AlxInyGa(1-x-y)P的III-V族半导体材料，其中0≤x，y≤1；x+y≤1。根据发光层的材料，当半导体外延叠层的材料是AlInGaP系列时，可以发出波长介于610nm和650nm之间的红光或波长介于550nm和570nm之间的黄光。当半导体外延叠层的材料是InGaN系列时，可以发出波长介于400nm和490nm之间的蓝光或深蓝光或波长介于490nm和550nm之间的绿光。当半导体外延叠层的材料是AlGaN系列时，可以发出波长介于400nm和250nm之间的UV光。发光层22可以是单异质结构(single heterostructure；SH)、双异质结构(double heterostructure；DH)、双面双异质结构(double-side doubleheterostructure；DDH)、多重量子阱(multi-quantum well；MQW)。发光层22的材料可以是i型、p型或n型半导体。
在形成第一导电类型半导体层21之前，可将一缓冲层（图中未示出）形成于所述衬底10的上表面11上，以改善衬底10与半导体外延叠层20之间的晶格不匹配。所述缓冲层可由氮化镓（GaN）系列的材料构成。
需要指明的是，本发明的发光二极管并不局限于只包含一个半导体外延叠层20，亦可包含多个半导体外延叠层20位于一衬底10上，其中多个半导体外延叠层20间可具有一导线结构使多个半导体外延叠层20于此衬底10上以串联、并联、串并联等方式彼此电连接。
可选地，还可设置一电流扩展层40于所述半导体外延叠层20上，用于扩展电流，使得电流分布更为均匀，降低发光二极管的操作电压，并提升发光二极管的出光性能。电流扩展层40可采用透明导电材料制成，透明导电材料可包括氧化铟锡(indium tin oxide，ITO)、锌铟氧化物(indium zinc oxide，IZO)、氧化铟(indium oxide，InO)、氧化锡(tinoxide，SnO)、镉锡氧化物(cadmium tin oxide，CTO)、锡锑氧化物(antimony tin oxide，ATO)、铝锌氧化物(aluminum zinc oxide，AZO)、锌锡氧化物(zinc tin oxide，ZTO)、氧化锌掺杂镓(gallium doped zinc oxide，GZO)、氧化铟掺杂钨(tungsten doped indiumoxide，IWO)或者氧化锌(zinc oxide，ZnO)，但本公开实施例并非以此为限。
电流扩展层40的厚度一般并无限制，但作为优选实施例，可为约50Å至3000Å的范围内的厚度，更优的，可以为50Å至1500Å。若电流扩展层40的厚度过厚，则会吸收通过电流扩展层40的光而发生损耗。因此，电流扩展层40的厚度一般限制在3000Å以下。
第一绝缘层50位于半导体外延叠层20上，第一绝缘层50可以是SiO2、SiN、SiOxNy、TiO2、Si3N4、Al2O3、TiN、AlN、ZrO2、TiAlN、TiSiN、HfO2、TaO2或MgF2中的一种，或是由两种或者两种以上的材料重复堆叠形成的布拉格反射镜（DBR）。第一绝缘层50根据设置的位置具有不同的功能，例如：覆盖半导体外延叠层20侧壁的第一绝缘层50可用于放置导电材料泄露电连接第一导电类型半导体层21、发光层22以及第二导电类型半导体层23，减少发光二极管的短路异常；又如：位于半导体外延叠层20靠近第二导电类型半导体层23一侧表面的第一绝缘层50，其可以采用反射绝缘材料，可用于反射光、以及阻隔发光二极管中的不同电极，但本公开的实施例并非以此为限。第二绝缘层70上具有图案化的第二通孔结构501，以使金属层60可以经由第二通孔结构501与电流扩展层40电性连接。为了使第一绝缘层50具有较好的绝缘保护及防漏电性能，在一些优选实施例中，第一绝缘层50的厚度选择在50～2400nm之间，例如可以在200nm以上、或是可以在300nm以上、还或是可以在1μm以上。第二通孔结构501的直径可以在3μm以上且20μm以下，更佳地，在6μm以上且12μm以下，如若第二通孔结构501的直径过小，容易造成电流拥堵效应，导致电压升高。相邻第二通孔结构501的间距可以在10μm以上且50μm以下。
界面过渡层30位于所述半导体外延叠层20上，其可以为绝缘金属氧化物、或者为绝缘金属氧化物的叠层；在现有技术中，通常采用金属层60直接与绝缘层（SiO2）接触的方式作为常用结构，从而导致金属层60在绝缘层上的附着力存在不足，容易出现金属层60脱落的现象，在本发明中，绝缘金属氧化物与金属材料之间具有更为良好的相关性，而选择由金属材料形成的金属层60直接与由绝缘金属氧化物形成的界面过渡层30相接触的结构，而非第一绝缘层50的结构，可以有效提高金属层60在发光二极管中的粘附性，即在芯片结构中的附着力，进而提升发光二极管的可靠性。优选地，该绝缘金属氧化物可以包括TiO2、ZrO2、HfO2、Ta2O5、Al2O3、Nb2O5、Y2O3、MgO、La2O3、SrTiO3、BaTiO3、或CeO2中的至少一种，该些材料其具有的致密性，对半导体外延叠层20的侧面包覆性更佳，进一步提高芯片的可靠性。
所述界面过渡层30的厚度可以在3nm以上且400nm以下，以完成绝缘金属氧化物的成膜，使其具有完整的界面，从而在与金属层60相接触的界面上形成良好的粘附力，并且，由绝缘金属氧化物形成的界面过渡层30，可以通过在一定范围内增加界面过渡层30的厚度，以提高金属层60的可靠性，作为优选实施例，为使金属层60在界面过渡层30上具有更为优异的粘附性能，界面过渡层30的厚度优选在200nm以下，从而可以有效减少因厚度过大导致的应力增加，使金属层60出现其他的剥落风险。而在一些实施例中，为了适应实际生产需求，界面过渡层30的厚度可以在10nm以上且200nm以下；在另一些实施例中，所述界面过渡层30的厚度可以在20nm以上且100nm以下、或者可以在20nm以上且50nm以下，以形成较优的光学膜作用。所述界面过渡层30可以通过气相沉积、原子层沉积等工艺予以实现，例如采用原子层沉积在沉积3nm厚度下即可形成较好的成膜状态；在另一些实施例中，界面过渡层30的折射率可以在1.5以上且3.5以下；在结合一定的厚度及折射率下，该界面过渡层30除可以提高金属层60的附着力外，还可以在自身的叠层、或与第一绝缘层50的配合下形成折射率变化的光学功能层，以提高光提取效率。界面过渡层30上可以具有图案化的第一通孔结构301，以使金属层60可以经由第一通孔结构301与电流扩展层40电性连接。第一通孔结构301的直径可以在3μm以上且20μm以下，更佳地，在6μm以上且12μm以下，如若第一通孔结构301的直径过小，容易造成电流拥堵效应，导致电压升高。相邻第一通孔结构301的间距可以在10μm以上且50μm以下。
金属层60覆盖部分所述界面过渡层30的表面，为确保发光二极管具有较好的发光效率，所述金属层60可包含金属反射层61，其材质中可包括Ag、Al、Rh等。金属层60还可包含金属阻挡层62，所述金属阻挡层62覆盖所述金属反射层61的表面，该表面可以理解为上表面及边缘侧壁，以防止金属反射层61出现扩散，其材质中可包括TiW、Cr、Pt、Ti、Ni、W等。
所述发光二极管还包括第二绝缘层70，其位于所述第一绝缘层50上，并且可选地，覆盖第一绝缘层50的部分上表面以及金属层60的部分上表面与侧壁、或者覆盖界面过渡层30的部分上表面以及金属层60的部分上表面与侧壁。第二绝缘层70可以是SiO2、SiN、SiOxNy、TiO2、Si3N4、Al2O3、TiN、AlN、ZrO2、TiAlN、TiSiN、HfO2、TaO2或MgF2中的一种，或是由两种或者两种以上的材料重复堆叠形成的布拉格反射镜（DBR）；在一些实施例中，第二绝缘层70可为绝缘性反射层，可以为由不同的高折射率的介质膜和不同的低折射率的介质膜交替堆叠而成的多层膜结构。其中，高折射率的介质膜的材料可以为TiO2、NB2O5、TA2O5、HfO2、ZrO2等；低折射的介质膜的材料可以为SiO2、MgF2、Al2O5、SiON等。如此设置，可使第二绝缘层70具有较好的反射性能，及发光二极管具有较好的光提取效率，但本公开的实施例并非以此为限，且该实施方式也同样适用于上文所述的第一绝缘层50以及下文所述的第三绝缘层90。第二绝缘层70上具有图案化的第六通孔结构701，以使金属电极可以经由第六通孔结构701与金属层60电性连接。为了使第二绝缘层70具有较好的绝缘保护及防漏电性能，在一些优选实施例中，第二绝缘层70的厚度选择在50～2400nm之间。
所述发光二极管还包括一个或多个第一电极81，其位于第一导电类型半导体层21之上以电连接至第一导电类型半导体层21，及一个或多个第二电极82，其位于第二导电类型半导体层23之上以电连接至第二导电类型半导体层23；举例来说，第一电极81可以通过位于第二绝缘层70上的其中一些第六通孔结构701与第一导电类型半导体层21接触实现电性连接，第二电极82可以通过位于第二绝缘层70上的其中另一些第六通孔结构701与金属层60接触，以电连接至第二导电类型半导体层23。第一电极81和第二电极82可在统一工艺中利用相同的材料同步形成，例如，第一电极81和第二电极82可以是金属电极，采用镍、金、铬、钛、铂、钯、铑、铱、铝、锡、铟、钽、铜、钴、铁、钌、锆、钨、钼及其一种或多种材料的组合，但本公开的实施例并非以此为限。第六通孔结构701的宽度可以在3μm以上且20μm以下，更佳地，在6μm以上且12μm以下。
所述发光二极管还包括第一焊盘电极83、第二焊盘电极84、以及第三绝缘层90，第三绝缘层90位于所述第二绝缘层70上，而第一焊盘电极83、第二焊盘电极84则布置于所述第三绝缘层90上；所述第三绝缘层90上具有图案化的第七通孔结构901，而第一焊盘电极83可以通过位于第三绝缘层90上的其中一些第七通孔结构901与第一电极81接触，以电连接至第一导电类型半导体层21，第二焊盘电极84可以通过位于第三绝缘层90上的其中另一些第七通孔结构901与第二电极82接触，以电连接至第二导电类型半导体层23。第三绝缘层90可以是SiO2、SiN、SiOxNy、TiO2、Si3N4、Al2O3、TiN、AlN、ZrO2、TiAlN、TiSiN、HfO2、TaO2或MgF2中的一种，或是由两种或者两种以上的材料重复堆叠形成的布拉格反射镜（DBR），但本公开的实施例并非以此为限。第一焊盘电极包括Ti、Al、Pt、Au、Ni、Sn或它们中的任意组合的合金或它们中的任意组合的叠层。第二焊盘电极包括Ti、Al、Pt、Au、Ni、Sn或它们中的任意组合的合金或它们中的任意组合的叠层。
为使本发明的目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
图1为本发明一实施例的发光二极管的俯视示意图。图2为图1的发光二极管的一侧视剖面示意图。图2A所示出的是图2虚线框中结构的放大示意图。在此需说明的是，图2的发光二极管是沿A-A’剖线所示出的。
请同时参考图1、图2与图2A，本实施例一的发光二极管包括在衬底10上设置的至少一半导体外延叠层20，所述半导体外延叠层20具有从下至上依次层叠设置的第一导电类型半导体层21、发光层22以及第二导电类型半导体层23，所述半导体外延叠层20具有一个或多个台面，该些台面使一部分的第二导电类型半导体层23及发光层22被移除，以露出部分第一导电类型半导体层21的表面，该些台面可以位于半导体外延叠层20的内部，或者位于半导体外延叠层20的边缘区域，或者同时位于半导体外延叠层20的内部和边缘区域。其中，该些台面裸露出的第一导电类型半导体层21的部分上表面，可以用以实现与第一导电类型半导体层21的电性连接。
请继续参考图2与图2A，位于第二导电类型半导体层23上设置有用于扩展电流的电流扩展层40；第一绝缘层50覆盖半导体外延叠层20的侧壁、部分上表面的边缘、以及电流扩展层40靠近金属层60一侧的表面（图2中示意性的覆盖有电流扩展层40的上表面及其侧壁），且所述第一绝缘层50具有图案化的第二通孔结构501，并通过该第二通孔结构501可以露出电流扩展层40的部分上表面；界面过渡层30（图1中未示出）覆盖所述第一绝缘层50的上表面，在本实施例中，该界面过渡层30采用的是绝缘金属氧化物，且所述界面过渡层30具有图案化的第一通孔结构301，并通过该第一通孔结构301可以露出电流扩展层40的部分上表面；金属层60包括金属反射层61和金属阻挡层62，所述金属反射层61位于所述半导体外延叠层20的上方，其覆盖于部分所述界面过渡层30上，并至少部分地通过第一通孔结构301和第二通孔结构501与电流扩展层40相接触，所述金属阻挡层62位于所述金属反射层61上，覆盖所述金属反射层61的侧壁及部分上表面，可以避免金属反射层61的材料发生迁移；在实施例一的上述芯片结构中，采用绝缘金属氧化物作为界面过渡层30并使其与金属反射层61直接接触的方式，有效提高金属层60的粘附性，此外，采用第一绝缘层50、界面过渡层30（为绝缘金属氧化物）作为绝缘层，与金属层60（金属反射层61）可以形成全方位反射镜；具体来说，一方面增加金属层60（金属反射层61）与第一绝缘层50之间的附着力，另一方面，可以形成折射率渐变的光学功能层，从而提升光提取效率，不仅如此，由于绝缘金属氧化物的致密性，在配合一定厚度下，其侧面包覆性更好，可以有效提高发光二极管的可靠性；
请继续参考图2与图2A，第二绝缘层70位于所述第一绝缘层50上，在本实施例中，其覆盖所述界面过渡层30的部分上表面以及所述金属层60的部分上表面与侧壁，所述第二绝缘层70具有图案化的第六通孔结构701，所述第二绝缘层70上分别设置有第一电极81和第二电极82，所述第一电极81通过其中一些第六通孔结构701于露出的台面处与第一导电类型半导体层21电性连接，而所述第二电极82则通过另一些第六通孔结构701与金属阻挡层62电性连接。第三绝缘层90位于所述第二绝缘层70上，而第一焊盘电极83、第二焊盘电极84则布置于所述第三绝缘层90上；所述第三绝缘层90上具有图案化的第七通孔结构901，而第一焊盘电极83可以通过位于第二绝缘层70上的其中一些第七通孔结构901与第一电极81接触，以电连接至第一导电类型半导体层21，第二焊盘电极84可以通过位于第二绝缘层70上的其中另一些第七通孔结构901与第二电极82接触，以电连接至第二导电类型半导体层23。
图2B所示出的是本发明实施例二在图2虚线框中结构的放大示意图。
请同时参考图2及图2B，在该实施例中，所述界面过渡层30及所述第一绝缘层50上所具有的第一通孔结构301、第二通孔结构501相较实施例一更为稀少，由此具有面积更大、更为完整的界面过渡层30，由此，金属层60具有更多的、更为连续的与界面过渡层30的接触面，可以有效提高金属层60的附着力，进而提升发光二极管的可靠性。
在一些实施例中，所述界面过渡层30与所述金属层60的接触面可以由不同绝缘金属氧化物形成连续或间断的交替面。图2C所示出的是本发明实施例一的变形例在图2虚线框中结构的放大示意图；图2D所示出的是本发明实施例一的另一变形例在图2虚线框中结构的放大示意图。
举例来说，请同时参考图2及图2C，在该实施例中，所述第一绝缘层50上同时覆盖有多种不同材料交替形成的界面过渡层30（图2C中示意性的仅示出有2中不同材料），而覆盖于其上的金属层60可以通过同时与不同的材料所形成的界面过渡层30接触有效提高金属层60的附着力，进而提升发光二极管的可靠性。
请再同时参考图2及图2D，在该实施例中，所述第一绝缘层50在不同区域上覆盖有不同层数的界面过渡层30（图2C中示意性的仅示出为单、双层交替结构），并且，该不同层数的界面过渡层30可以由相同材料形成的界面过渡层30组成，也可以由不同材料形成的界面过渡层30组成，而覆盖于其上的金属层60不仅可以通过同时与不同的绝缘金属氧化物所形成的界面过渡层30接触有效提高金属层60的附着力，不仅如此，由于不同区域上存在高度差所形成的“类粗糙”表面，可以进一步提高金属层60在整个界面过渡层30上的附着力，进而提升发光二极管的可靠性。
图3为本发明实施例三的发光二极管的侧视剖面示意图。图3A所示出的是图3虚线框中结构的放大示意图。在此需说明的是，图3的发光二极管是沿A-A’剖线所示出的。
请同时参考图1、图3与图3A，本实施例三的发光二极管包括在衬底10上设置的至少一半导体外延叠层20，该部分结构与实施例一基本一致，在此不做过多赘述；
请继续参考图3与图3A，第一绝缘层50覆盖于半导体外延叠层20的上表面及侧壁，其中，在该实施例中，所述第一绝缘层50具有图案化的第四通孔结构502，而电流扩展层40覆盖所述第一绝缘层50靠近金属层一侧的表面（图4中示意性的覆盖有第一绝缘层50的上表面及其侧壁），并且通过该第四通孔结构502与所述第二导电类型半导体层23相接触，界面过渡层30覆盖所述电流扩展层40的上表面及侧壁，且所述界面过渡层30具有图案化的第三通孔结构302，由此，覆盖于所述界面过渡层30上的金属层60得以通过所述第三通孔结构302与所述电流扩展层40相接触，而金属层60包括金属反射层61和金属阻挡层62，金属阻挡层62位于所述金属反射层61上，覆盖所述金属反射层61的侧壁及部分上表面。而在本实施例三中的第二绝缘层70、连接电极（图4中示意性的示出有第一电极81和第二电极82）、第三绝缘层90及焊盘电极（图4中示意性的示出有第一焊盘电极83和第二焊盘电极84）的设置方式具体可以参考图2与图2A所示出的，其与实施例一基本一致，在此不做过多赘述。
在实施例三的上述芯片结构中，相较实施例一而言，其第一绝缘层50具有更多的与半导体外延叠层20直接接触的部分，而第一绝缘层50与半导体外延叠层20的折射率差异相比电流扩展层40与半导体外延叠层20的折射率差异更大，因而其光反射效果更为优异；不仅如此，请再参考图4，第一绝缘层50与界面过渡层30在结构上还可以形成错位互补，进一步提高芯片的光提取效率，并且使得由第一绝缘层50、界面过渡层30（为绝缘金属氧化物）作为绝缘层、以及金属层60所形成全方位反射镜在折射效果上更为优异。
图4为本发明实施例四的发光二极管剖面示意图；图5为图4所示实施例四的发光二极管变形例的剖面示意图。
请参考图4，本实施例四的发光二极管由上至下可以包括：顶电极85、半导体外延叠层20、电流扩展层40、第一绝缘层50、界面过渡层30、金属层60、键合层100、导电基板110、背电极86；其中，所述半导体外延叠层20从上至下可以包括第一导电类型半导体层21、发光层22以及第二导电类型半导体层23，所述金属层60从上至下可以包括金属反射层61和金属阻挡层62，键合层100用于将半导体外延叠层20粘结至导电基板110上，可以是Au-Au键合、Au-In键合等。
请参考图5，在一些实施例中，电流扩展层40可以与第一绝缘层50分别交替阵列设置在半导体外延叠层20上、或者不设置电流扩展层40，而其他结构与实施例四基本一致。
图6为本发明实施例五的发光二极管剖面示意图。图7为图6所示实施例五的发光二极管变形例的剖面示意图。
请参考图6，本实施例五的发光二极管由上至下可以包括：半导体外延叠层20、电流扩展层40、第一绝缘层50、界面过渡层30、金属层60、第二绝缘层70、导电连接层120、导电基板110、第一电极81、第二电极82。
具体而言，所述半导体外延叠层20从上至下可以包括第一导电类型半导体层21、发光层22以及第二导电类型半导体层23，并且具有至少一个凹部24（图6中示意性的仅示出有1个凹部24），所述凹部24从所述半导体外延叠层20的下表面起，依次穿过第二导电类型半导体层23、发光层22延伸到第一导电类型半导体层21；第一绝缘层50形成在电流扩展层40的表面上，并延伸覆盖至所述凹槽24的侧壁上，所述第一绝缘层50具有图案化的第二通孔结构501，以露出电流扩展层40的部分表面，所述界面过渡层30覆盖所述第一绝缘层50的表面上，所述界面过渡层30具有图案化的第一通孔结构301；金属层60包括金属反射层61和金属阻挡层62，所述金属反射层61位于所述界面过渡层30上，覆盖部分所述界面过渡层30以提升金属层60的附着力，且所述金属反射层61通过所述第一通孔结构301和所述第二通孔结构501与露出的电流扩展层40相接触；金属阻挡层62位于所述金属反射层61上，覆盖所述金属反射层61的侧壁及部分上表面，同时露出部分表面，用以设置第二电极82；
而第二绝缘层70设置在金属阻挡层62远离半导体外延叠层20一侧的表面上，同时覆盖所述凹部24的侧壁，在本实施例中，所述界面过渡层30为绝缘金属氧化物，因此，位于该凹部24的侧壁上从内至外依次覆盖有第一绝缘层50、界面过渡层30以及第二绝缘层70。导电连接层120位于所述第二绝缘层70的表面上，并填充所述凹部24，以电连接至第一导电类型半导体层21，同时还包含键合导电基板110的键合材料。导电基板110设置于导电连接层120远离半导体外延叠层20的一侧表面上；第一电极81设置于导电基板110远离半导体外延叠层20的一侧表面上，从而依次通过导电基板110、导电连接层120与第一导电类型半导体层21形成电性连接；第二电极82设置在露出的金属阻挡层62的表面上，从而依次通过金属阻挡层62、金属反射层61、电流扩展层40与第二导电类型半导体层23形成电性连接，而金属阻挡层62与导电连接层120之间通过第二绝缘层70实现电性隔离。
图7所示的变形例与实施例五的区别在于：其界面过渡层30、电流扩展层40以及第一绝缘层50的设置为参考实施例三的结构，在此不做过多赘述。
图8为本发明实施例六的发光二极管的部分结构俯视示意图。图9为实施例六所提供的发光二极管的侧视示意图。图9A所示出的是图9虚线框中结构的放大示意图。
请同时参考图8、图9、图9A，本实施例六的发光二极管包括在衬底10上设置的至少一半导体外延叠层20，其与实施例一基本一致，在此不做过多赘述。
请继续参考图9与图9A，位于所述第二导电半导体层23上设置有用于扩展电流的电流扩展层40，第一绝缘层50包括覆盖半导体外延叠层20的侧壁、部分上表面的边缘的第一部分51、以及覆盖电流扩展层40靠近金属层60一侧的部分上表面的第二部分52，而所述第一部分51与所述第二部分52之间具有第一间隙d1；金属层60包含金属反射层61，所述金属反射层61与所述电流扩展层40的边缘在垂直所述半导体外延叠层20方向上的投影落在所述第一间隙d1内，在本实施例中，所述电流扩展层40在垂直所述半导体外延叠层20方向上的投影落在所述金属反射层61的范围内，以使得所述金属反射层61可以如图9A所示出的，位于其边缘的靠外侧的部分得以与半导体外延叠层20相接触，而位于其边缘的靠内侧的部分则与电流扩展层40相接触，一方面改善了金属反射层61边缘在覆盖到第一绝缘层50上时存在的粘附性差、容易脱落的问题，同时相较利用第二部分52将电流扩展层40进行包覆从而令金属反射层61直接与露出的第二导电类型半导体层23进行接触相比，其电流扩展层40具有更大的面积，使芯片具有更好的电流扩展性，可以有效减少因静电释放(Electro-Static Discharge，ESD)造成发光二极管的损坏，另一方面，该芯片构造形成由第一间隙d1区分的第一部分51位于第一间隙d1外侧用以保护半导体外延叠层20的上表面周缘及侧壁的外环区域，而第二部分52则作为位于半导体外延叠层20的上表面中间部分的内环区域，从而构成护城河效应，有效保护了MESA的边界，从而提升发光二极管的可靠性。而在一些实施例中，所述第一间隙d1的间距可以在4μm以上且20μm以下，而选择在该间距范围，一方面可以有效减少因静电释放(Electro-Static Discharge，ESD)造成发光二极管的损坏，另一方面，可以更好的提升发光二极管的光电性能。
请继续参考图9与图9A，所述第二部分52具有图案化的第五通孔结构521，并通过该第五通孔结构521可以露出电流扩展层40的部分上表面；所述金属反射层61位于所述半导体外延叠层20的上方，其覆盖于部分所述界面过渡层30上，并至少部分地通过第五通孔结构521与电流扩展层40相接触，所述金属反射层61在垂直所述半导体外延叠层20方向上投影的边缘与靠近所述金属反射层61一侧的所述第一部分51在垂直所述半导体外延叠层20方向上投影的边缘之间具有第二间隙d2，所述第二间隙d2的间距可以在0.5μm以上且5μm以下、或者在1μm以上且5μm以下、还或者在2μm以上且5μm以下、再或者在3μm以上且5μm以下。当金属反射层61的边缘位于第一绝缘层50的第一部分51时，此时该金属反射层61存在脱落的风险，通过控制该二间隙可以有效避免该金属反射层61覆盖至第一绝缘层50的第一部分51的表面。而在本实施例六中的金属阻挡层62、第二绝缘层70、连接电极（图9中示意性的示出有第一电极81和第二电极82）、第三绝缘层90及焊盘电极（图9中示意性的示出有第一焊盘电极83和第二焊盘电极84）的设置方式具体可参考图9与图9A所示出的，其与实施例一基本一致，当然，其中的金属阻挡层62可以参考如图所示的设置方式，也可以使其边缘处未覆盖于所述第一绝缘层50的表面，而是与金属反射层61具有相似的设置方式，即其边缘处覆盖在电流扩展层40和/或半导体外延叠层20上，在此不做过多赘述。
图9B所示出的是本发明实施例六在图9虚线框中结构的变形例一。
请再同时参考图9与图9B，在该实施例中，所述第一绝缘层50上可以覆盖有一界面过渡层30，以提升金属反射层61的粘附性。
图9C所示出的是本发明实施例六在图9虚线框中结构的变形例二。
请再同时参考图9与图9C，在该实施例中，所述电流扩展层40可以具有露出第二导电类型半导体层23表面的通孔，该系列通孔优选与所述第一绝缘层50的第二部分52上的第五通孔结构521错开分布，如此可以减少电流扩展层40的吸光，从而提高发光二极管的出光效率。
图10为本发明实施例七的发光二极管的侧视结构示意图。图10A所示出的是图10虚线框中结构的放大示意图。
请同时参考图10与图10A，该实施例七与实施例六的区别在于所述金属反射层61在垂直所述半导体外延叠层20方向上的投影落在所述电流扩展层40的范围内，以使得所述金属反射层61可以如图10A所示出的，位于其边缘的部分得以与电流扩展层40相接触，从而改善了金属反射层61边缘在覆盖到第一绝缘层50上时存在的粘附性差、容易脱落的问题，相较于实施例六而言，由于其具备更大的电流扩展层40面积，因此，其在有效减少因静电释放(Electro-Static Discharge，ESD)方面具有更优的效果，而电流扩展层40存在的吸光问题，导致其在光提取效率方面则相对有所降低。
图10B所示出的是本发明实施例七在图10虚线框中结构的变形例一。
请再同时参考图10与图10B，在该实施例中，所述第一绝缘层50上可以覆盖有一界面过渡层30，以提升金属反射层61的粘附性。
图11为本发明实施例八的发光二极管剖面示意图。
请参考图11，本实施例八的发光二极管由上至下可以包括：顶电极85、半导体外延叠层20、电流扩展层40、第一绝缘层50、金属层60、键合层100、导电基板110、背电极86；其与实施例四的结构基本一致，区别在于：所述金属层60为金属反射层61，其上覆盖有金属阻挡层62，其第一绝缘层50包括覆盖半导体外延叠层20的部分上表面的边缘的第一部分51、以及覆盖电流扩展层40靠近金属层60一侧的部分上表面的第二部分52，而所述第一部分51与所述第二部分52之间具有第一间隙d1，而所述金属层60与所述电流扩展层40的边缘在垂直所述半导体外延叠层20方向上的投影落在所述第一间隙d1内，在该实施例中，所述电流扩展层40在垂直所述半导体外延叠层20方向上的投影落在所述金属反射层61的范围内，在该实施例的芯片结构中，所述金属反射层61的边缘部分相较与电流扩展层40的直接接触相比，与半导体外延叠层20直接接触可以令金属反射层61的粘附性更为优异。
图12为本发明实施例九的发光二极管剖面示意图。
请同时参考图11和图12，实施例九与实施例八的区别在于，所述金属反射层61在垂直所述半导体外延叠层20方向上的投影落在所述电流扩展层40的范围内，在该实施例的芯片结构中，所述金属反射层61的边缘部分相较与第一绝缘层50的直接接触相比，与电流扩展层40直接接触可以令金属反射层61的粘附性更为优异，并且在结构下，电流扩展层40的覆盖面积更大，使得电流扩展的效果也更为优异。
图13为本发明实施例十的发光二极管剖面示意图。
请参考图13，本实施例十的发光二极管由上至下包括半导体外延叠层20、电流扩展层40、第一绝缘层50、金属反射层61、第二绝缘层70、导电连接层120、导电基板110、第一电极81、第二电极82；其与实施例五的结构基本一致，区别在于，第一绝缘层50包括覆盖半导体外延叠层20的侧壁、部分上表面的边缘的第一部分51、以及覆盖电流扩展层40靠近金属层60一侧的部分上表面的第二部分52，而所述第一部分51与所述第二部分52之间具有第一间隙d1，而所述金属反射层61与所述电流扩展层40的边缘在垂直所述半导体外延叠层20方向上的投影落在所述第一间隙d1内，在该实施例中，所述电流扩展层40在垂直所述半导体外延叠层20方向上的投影落在所述金属反射层61的范围内，并且可选地，进行界面过渡层的设置，其余结构的设置方式可参考图13与实施例五的发光二极管结构进行适应性设置，在此不做过多赘述。
图14为本发明实施例十一的发光二极管剖面示意图。
请同时参考图13和图14，实施例十一与实施例十的区别在于，所述金属反射层61在垂直所述半导体外延叠层20方向上的投影落在所述电流扩展层40的范围内。
需要说明的是，在上述各实施例及变形例中所列举的几种实施方式，相互之间还可以显而易见地将其所示出的各个特点以相结合的方式从而形成新的技术方案，在此不做过多赘述。
综上所述，与现有技术相比，本发明提供的发光二极管具有更高的可靠性和结构稳定性。
本发明的发光二极管可以运用于发光装置或者显示装置。其中发光装置可以用在但不限于COB（Chip on board）照明、UV紫外、球泡灯或者柔性灯丝灯等。其中显示装置可以是背光显示或者RGB直接显示的装置。
本发明的发光二极管可以为一种倒装发光二极管，焊盘电极可采用锡膏材料通过回流焊、高温处理工艺连接至其它的应用型电路基板，并制作成显示装置，例如背光显示或者RGB显示屏。
根据本申请的一个方面，提供一种发光装置，例如车用照明、植物照明等，该发光装置均包括一个支架，以及固定在支架上的本申请的倒装发光二极管，支架包括但不限于仅仅可以是COB支架或者COG支架，也可以是SMD支架等等。
作为一个实施例，请参考图15，所述发光装置包括支架130、封装层140和倒装发光二极管200，本实施例中倒装发光二极管200可以为前述实施例中的发光二极管。
较佳地，支架130可选的为平面型，或者，支架130上用于安装有倒装发光二极管200的区域周围设置有反射杯，该反射杯限定出用于容纳倒装发光二极管200的空间。
请参考图15，支架130包括底部131和侧壁132，所述侧壁132位于安装有倒装发光二极管200的区域周围形成一反射杯结构，其中底部131的上表面设置安装区131A、第一焊线区131B和第二焊线区131C，第一焊线区131B与第二焊线区131C彼此电性隔离，倒装发光二极管200安装于安装区131A上并通过第一焊盘电极83和第二焊盘电极84分别与第一焊线区131B和第二焊线区131C连接，封装层140则将该倒装发光二极管200密封于该支架130上。
举例来说，所述倒装发光二极管200的第一焊盘电极83和第二焊盘电极84表面可以镀设有可焊金属层，例如导电锡膏等，而所述第一焊线区131B和第二焊线区131C的上表面同样可以设有的金属电极，从而使得倒装芯片可以通过共晶焊或者锡膏焊接到对应的焊线区上。
较佳的，倒装发光二极管200应用于背光显示或者RGB显示屏，小尺寸的倒装发光二极管200以数百颗或者数千颗或者数万颗的数量集成式的安装在应用基板或者封装基板上，形成背光显示装置或者RGB显示装置的发光光源部分。
尽管本文中较多的使用了诸如衬底、半导体外延叠层、第一导电类型半导体层、发光层、第二导电类型半导体层、电流扩展层、金属层、键合层、导电基板等术语，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 (21)
1.一种发光二极管，包括：
半导体外延叠层（20），其包含依次层叠设置的第一导电类型半导体层（21）、发光层（22）以及第二导电类型半导体层（23）；
界面过渡层（30），位于所述半导体外延叠层（20）之上；所述界面过渡层（30）包括绝缘金属氧化物、或者绝缘金属氧化物的叠层；
所述界面过渡层（30）与所述半导体外延叠层（20）之间设有第一绝缘层（50）；
金属层（60），覆盖部分所述界面过渡层（30）表面，并与所述半导体外延叠层（20）电性连接。
2.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述界面过渡层（30）的厚度在3nm以上且400nm以下。
3.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述界面过渡层（30）的厚度在10nm以上且200nm以下。
4.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述界面过渡层（30）的折射率在1.5以上且3.5以下。
5.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述绝缘金属氧化物包括TiO2、ZrO2、HfO2、Ta2O5、Al2O3、Nb2O5、Y2O3、MgO、La2O3、SrTiO3、BaTiO3、或CeO2中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述界面过渡层（30）与所述金属层（60）的接触面由不同绝缘金属氧化物形成连续或间断的交替面。
7.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述第一绝缘层（50）的厚度为 50～2400nm。
8.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述第一绝缘层（50）至少包括SiO2、SiN、SiOxNy、TiO2、Si3N4、Al2O3、TiN、AlN、ZrO2、TiAlN、TiSiN、HfO2、TaO2和MgF2中的一种或其组合。
9.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述界面过渡层（30）与所述半导体外延叠层（20）之间还设有电流扩展层（40），部分所述金属层（60）通过所述电流扩展层（40）与所述半导体外延叠层（20）电性连接。
10.根据权利要求9所述的发光二极管，其特征在于：所述第一绝缘层（50）至少覆盖部分所述电流扩展层（40）靠近金属层（60）一侧的表面，所述界面过渡层（30）具有图案化的第一通孔结构（301），所述第一绝缘层（50）具有图案化的第二通孔结构（501）；
至少部分所述金属层（60）依次通过所述第一通孔结构（301）、第二通孔结构（501）与所述电流扩展层（40）相接触，至少部分所述电流扩展层（40）与所述半导体外延叠层（20）相接触。
11.根据权利要求10所述的发光二极管，其特征在于：所述第一通孔结构（301）的直径在3μm以上且20μm以下；所述第二通孔结构（501）的直径在3μm以上且20μm以下，相邻所述第一通孔结构（301）的间距在10μm以上且50μm以下；相邻所述第二通孔结构（501）的间距在10μm以上且50μm以下。
12.根据权利要求9所述的发光二极管，其特征在于：所述界面过渡层（30）具有图案化的第三通孔结构（302），所述金属层（60）通过所述第三通孔结构（302）与所述电流扩展层（40）相接触；
所述第一绝缘层（50）具有图案化的第四通孔结构（502），所述电流扩展层（40）至少覆盖部分所述第一绝缘层（50）靠近金属层（60）一侧的表面，所述电流扩展层（40）通过所述第四通孔结构（502）与所述半导体外延叠层（20）相接触。
13.根据权利要求9所述的发光二极管，其特征在于：所述第一绝缘层（50）包括至少覆盖所述半导体外延叠层（20）侧壁的第一部分（51）、以及至少覆盖部分所述电流扩展层（40）表面的第二部分（52），所述第一部分（51）与第二部分（52）之间具有第一间隙（d1）；
所述金属层（60）的边缘在垂直所述半导体外延叠层（20）方向上的投影落在所述第一间隙（d1）内。
14.根据权利要求13所述的发光二极管，其特征在于：所述电流扩展层（40）的边缘在垂直所述半导体外延叠层（20）方向上的投影落在所述第一间隙（d1）内。
15.根据权利要求13所述的发光二极管，其特征在于：所述第一间隙（d1）的间距在4μm以上且20μm以下。
16.根据权利要求13所述的发光二极管，其特征在于：所述第二部分（52）具有图案化的第五通孔结构（521），部分所述金属层（60）通过部分第五通孔结构（521）与所述电流扩展层（40）接触。
17.根据权利要求13所述的发光二极管，其特征在于：所述金属层（60）在垂直所述半导体外延叠层（20）方向上投影的边缘与靠近所述金属层（60）一侧的所述第一部分（51）在垂直所述半导体外延叠层（20）方向上投影的边缘之间具有第二间隙（d2）。
18.根据权利要求17所述的发光二极管，其特征在于：所述第二间隙（d2）的间距在0.5μm以上且5μm以下。
19.根据权利要求13～18任一项所述的发光二极管，其特征在于：所述金属层（60）在垂直所述半导体外延叠层（20）方向上的投影落在所述电流扩展层（40）的范围内。
20.根据权利要求13～18任一项所述的发光二极管，其特征在于：所述电流扩展层（40）在垂直所述半导体外延叠层（20）方向上的投影落在所述金属层（60）的范围内。
21.一种发光装置，具有权利要求1至权利要求20中任一项所述的发光二极管。
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