CN115911216A - 发光二极管 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发光二极管，包括：半导体叠层，包括第一半导体层、第二半导体层以及位于所述第一半导体层和所述第二半导体层之间的有源层；第一台面，位于所述半导体叠层的边缘区域裸露出所述第一半导体层的第一表面；绝缘层，包括部分形成于所述第一台面上，所述绝缘层包含依次层叠的第一绝缘层、第四绝缘层以及第二绝缘层，所述第四绝缘层为氧化铝，所述绝缘层包含第六开口部以露出所述第一半导体层第一表面；其中，所述第六开口部在半导体叠层生长方向上的投影位于所述第一台面内，所述第六开口部包括第一段和第二段，所述第一段和所述第二段为连续结构，所述第一段沿所述发光二极管的第一边延伸，所述第二段沿所述发光二极管的第二边延伸。

Description

发光二极管

技术领域

本发明涉及一种发光二极管制造技术领域，特别是涉及一种发光二极管。

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二极管。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。

发明内容

为达本发明中的至少一个优点或其他优点，本发明的一实施例提出一种发光二极管，包括：半导体叠层，包括第一半导体层、第二半导体层以及位于所述第一半导体层和所述第二半导体层之间的有源层；第三绝缘层，位于所述半导体叠层之上；所述第三绝缘层具有第四开口部和第五开口部；第一焊盘电极和第二焊盘电极，所述第一焊盘电极形成于所述第四开口部内与所述第一半导体层电连接，所述第二焊盘电极形成于所述第五开口部内与所述第二半导体层电连接，所述第一焊盘电极具有远离所述半导体叠层的上边缘和靠近所述半导体叠层的下边缘，所述第二焊盘电极具有远离所述半导体叠层的上边缘和靠近所述半导体叠层的下边缘，所述第一焊盘电极的下边缘与所述第四开口部之间具有第一最大水平距离，所述第二焊盘电极的下边缘与所述第五开口部之间具有第二最大水平距离，所述第一最大水平距离小于2μm，所述第二最大水平距离小于2μm。

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为本发明第一实施例所揭示的发光二极管1的剖面图；

图2至图29为本发明第二实施例所揭示的发光二极管2的制造方法各步骤所呈现的结构示意图。

图30为本发明第三实施例所揭示的发光二极管3的俯视图；

图31为图30所揭示的发光二极管3的局部放大示意图；

图32为沿图30线段I-I’所揭示的发光二极管3的剖面图；

图33为图32所揭示的发光二极管3的局部放大示意图；

图34为本发明第四实施例所揭示的发光二极管4的剖面图。

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。

第一实施例

图1为本发明第一实施例所揭示的发光二极管1的剖面图。

如图1所示，发光二极管1包含衬底110，以及形成于衬底110上的半导体叠层120，其中半导体叠层120包含第一半导体层121，第二半导体层123，以及有源层122位于第一半导体层121及第二半导体层123之间。

在本发明的一实施例中，所述衬底110可以使用适合于半导体材料生长的载体晶片来形成。此外，衬底110可以由具有优异的热导率的材料形成或者可以是导电衬底或绝缘衬底。此外，衬底110可由透光材料形成，并且可具有不会引起整个半导体叠层120弯曲并且使得能够通过划线和断裂工艺有效地划分成分开芯片的机械强度。例如，衬底110可以使用蓝宝石（Al₂O₃）基板、碳化硅（SiC）基板、硅（Si）基板、氧化锌（ZnO）基板、氮化镓（GaN）基板、砷化镓（GaAs）基板或磷化镓（GaP）基板等，尤其，优选使用蓝宝石（Al₂O₃）基板。在本实施例中衬底110为表面具有一系列凸起的蓝宝石，包括例如采用干法蚀刻制作的没有固定斜率的凸起，又或者采用湿法蚀刻的具有一定斜率的凸起。

在本发明的一实施例中，通过有机金属化学气相沉积法(MOCVD)、分子束外延(MBE)、氢化物气相沉积法(HVPE)、物理气相沉积法(PVD)或离子电镀方法以于衬底110上形成具有光电特性的半导体叠层120，例如发光(light-emitting)叠层，其中物理气象沉积法包含溅镀(Sputtering)或蒸镀(Evoaporation)法。第一半导体层121、有源层122和第二半导体层123可由Ⅲ族氮化镓系列的化合物半导体，例如，GaN、AlN、InGaN、AlGaN、InAlGaN及包括这些组中的至少一种形成。第一半导体层121是提供电子的层，可通过注入n型掺杂物（例如，Si、Ge、Se、Te、C等）来形成。第二半导体层123是提供空穴的层，可通过注入p型掺杂物（例如，Mg、Zn、Be、Ca、Sr、Ba等）来形成。有源层122是第一半导体层121提供的电子和第二半导体层123提供的空穴再次结合而输出预定波长的光的层，可由具备交替地层叠势阱层和势垒层的单层或多层量子阱结构的多层的半导体薄膜形成。有源层122会依据输出的光波长不同的而选择不同的材料组成或配比。例如，本发明实施例的发光二极管1的发射波长介于420nm至580nm之间。有源层122可以形成为具有包括使用第III族至第V族化合物半导体材料（例如，InGaN/GaN、InGaN/InGaN、GaN/AlGaN、InAlGaN/GaN、GaAs(InGaAs)/AlGaAs或GaP(InGaP)/AlGaP中的至少一种）的阱层和阻挡层的对结构，但是本公开内容不限于此。阱层可由具有比阻挡层的能带隙小的能带隙的材料形成。

在本发明的一实施例中，发光二极管1包括透明导电层130，透明导电层130形成于半导体叠层120上，与第二半导体层123接触。透明导电层130可以大体接触第二半导体层123的几乎整个上表面。在这种结构中，电流在被提供给发光二极管时能够通过透明导电层130沿水平方向散布，且因此能够均匀地提供给第二半导体层123的整体。在一优选实施例中，该透明导电层130的厚度为5~60nm，当厚度低于5nm，容易适成发光二极管的正向电压(Vf)升高，超过60nm侧其吸光效应将明显上升。该透明导电层130的厚度更佳为10~30nm，例如可以为15nm或者20nm。透明导电层130的材料可为ITO、InO、SnO、CTO、ATO、ZnO、GaP或其组合。透明导电层130可由蒸镀或溅镀形成。

在另一实施例中（图未示），该透明导电层130设有所述第二半导体层123的一部分露出的多个开口部，通过控制该开口部的尺寸及密度，使得所述半导体叠层120被该透明导电层130所占据的面积比例大于50%且小于95%，在保证透明导电层130与第二半导体层123具有足够欧姆接触的同时，减少透明导电层130的面积，从而提升发光二极管的亮度。较佳的，所述半导体叠层120被该透明导电层130所占据的面积比例为70~90%。具体的，所述开口部呈阵列分布，直径为2~50μm，相邻第一开口部OP1部分之间的间距为1~20μm。在本实施例，该开口部的直径选为2~10μm，间距为5~20μm。

在本发明的一实施例中，发光二极管1包括第一绝缘层140，第一绝缘层140形成于半导体叠层120上。第一绝缘层140包括一或多个第一开口部OP1以露出透明导电层130的部分表面。该第一开口部OP1横截面面积总和占半导体叠层120的横截面面积比值的3%~50%，优选5%~20%，更优选10%，如果比值太低，则后续形成的反射电极层150与透明导电层130通过第一开口部OP1接触的面积太小，不利于控制电压，而如果比值太高，则会影响透明导电层130、第一绝缘层140（如低折射率）、反射电极层150形成全方位反射层结构的反射效果。

第一绝缘层140可包括SiO₂、SiN、SiOxNy、TiO₂、Si₃N₄、Al₂O₃、TiN、AlN、ZrO₂、TiAlN、TiSiN、HfO、TaO₂和MgF₂中的至少一种。在示例实施例中，第一绝缘层140可具有其中具有不同折射率的绝缘膜交替地堆叠的多层膜结构，并且可设为分布式布拉格反射器(DBR)。多层膜结构可为其中具有(作为不同折射率的)第一折射率和第二折射率的第一绝缘膜和第二绝缘膜交替地堆叠的结构。

在另一示例实施例中，第一绝缘层140可由折射率低于第二半导体层123的折射率的材料形成。第一绝缘层140可与布置为接触第一绝缘层140的上部的反射电极层150一起构成全向反射器(ODR)。这样，可单独使用第一绝缘层140，或者与反射电极层150结合使用，作为增大有源层122发射的光的反射率的反射结构，因此，可明显提高光提取效率。

第一绝缘层140的厚度可以具有100nm至1500nm范围内的厚度，具体地，可以具有200nm至1000nm范围内的厚度。当第一绝缘层140的厚度小于200nm时，正向电压高且光输出低而不理想。另一方面，若第一绝缘层140厚度超过1000nm，则光输出饱和。因此，优选第一绝缘层140的厚度不超过1000nm，尤其可以是900nm以下。

在本发明的一实施例中，发光二极管1包括反射电极层150，反射电极层150形成于半导体叠层120之上。反射电极层150通过第一开口部OP1与透明导电层130接触。反射电极层150包含金属反射层151和金属保护层152。金属反射层151上形成于金属保护层152上，金属保护层152可以降低工艺制备过程中（例如在去除光刻胶）金属反射层151可能被空气氧化或者被蚀刻溶液腐蚀的风险。

金属反射层151包含对发光二极管发出的光具有高反射率的反射金属，例如Ag、Al、Rh、Ru、Ti、Cr、Ni或上述材料的合金或叠层。

金属保护层152的材料可包括镍（Ni）、铬(Cr)、铂(Pt)、钛(Ti)、钨(W)、锌(Zn)或上述材料的合金或叠层。在一实施例中，当金属保护层152为金属叠层时，金属保护层152是由两层或两层以上的金属交替堆叠而形成，例如Cr/Pt、Cr/Ti、Cr/TiW、Cr/W、Cr/Zn、Ti/Pt、Ti/W、Ti/TiW、Ti/Zn、Pt/TiW、Pt/W、Pt/Zn、TiW/W、TiW/Zn、 W/Zn、Ni/Pt、Ni/Ti、Ni /TiW、Ni/W、或Ni/Zn等。

所述半导体叠层120辐射的光能通过第一绝缘层140到达反射电极层150表面并被反射电极层150反射回来，因此第一绝缘层140对有源层发出的光具有一定的透光性。更佳的，根据光反射原理，第一绝缘层140折射率低于半导体叠层120的材料，能够允许部分有源层122辐射的光到达其表面的小角度光透射或折射到第一反射层130，超过全反射角的入射光线被全反射回来。因此，依靠第一绝缘层140与反射电极层150组合对光的反射效果相对于反射电极层150对光的反射效果更高。

由于形成在金属反射层151上的金属保护层152的厚度较薄，对金属反射层151电迁移和热扩散的保护效果有效，在本发明的一实施例中，发光二极管1包括金属阻挡层220，金属阻挡层220形成于反射电极层150上，且边缘位于第二绝缘层161上表面上。金属阻挡层220包覆反射电极层150，防止反射电极层150包含的金属发生电迁移或热扩散。其中，为了能够对反射电极层150进行有效地保护，金属阻挡层220需要有足够的厚度，特别是在反射电极层150的边缘。因此，金属阻挡层220的边缘与反射电极层150的边缘之间的厚度大于4μm。为了使金属阻挡层220在反射电极层150与半导体叠层120之间有足够的形成空间，反射电极层150与半导体叠层120之间的间距大于８μm，才能够确保在芯片工艺制备过程中不会出现漏电和ESD异常。

在本发明的一实施例中，金属反射层151的厚度为100~200nm，金属保护层152的厚度为100~500nm，金属阻挡层220的厚度为500nm~1500nm。

金属阻挡层220可以包含钛(Ti)、钨(W)、铝(Al)、铟(In)、锡(Sn)、镍(Ni)、铂(Pt)、铬（Cr）、金（Au）、钛钨（TiW）等金属或上述材料的合金。金属阻挡层220可为单层或叠层结构，叠层结构例如为钛(Ti)/铝(Al)，及/或钛(Ti)/钨(W)。

在本发明的一实施例中，发光二极管1包括第二绝缘层161，第二绝缘层161形成金属阻挡层220上，并且包括部分暴露第一半导体层121的第二开口部OP2和部分暴露金属阻挡层220的第三开口部OP3。

第二绝缘层161可以包括利用物理气相沉积法或化学气相沉积法制备的绝缘材料，例如氮化硅(SiNx)、氧化硅(SiOx)、氧化钛(TiOx)，或氟化镁(MgF₂)等。另外，第二绝缘层161可以由多层构成，并且可以包括其中具有不同折射率的绝缘材料交替相互堆叠的分布式布拉格反射器。其中第二绝缘层161包括所述分布式布拉格反射器的结构再次反射已通过全方向反射器而非被反射的光，从而改善所述发光设备的发光效率。

在本发明的一实施例中，发光二极管1包括第一连接电极171和第二连接电极172。第一连接电极171通过第二开口部OP2与第一半导体层121相接触，并延伸覆盖于第二绝缘层161表面上，其中第一连接电极171通过第二绝缘层161与第二半导体层123相绝缘。第二连接电极172通过第三开口部OP3与金属阻挡层220相接触，并延伸覆盖于第二绝缘层160表面上，其中第二连接电极172通过金属阻挡层220与第二半导体层123电连接。

在本发明的一实施例中，发光二极管包括第三绝缘层180，第三绝缘层180形成于半导体叠层120上，覆盖第一连接电极171和第二连接电极172。第三绝缘层180包括第四开口部OP4露出第一连接电极171的部分表面和第五开口部OP5露出第二连接电极172的部分表面。

第三绝缘层180可以包括SiO₂、SiN等。第三绝缘层180可以为由高折射率的介质膜和低折射率的介质膜交替堆叠而成的多层膜结构，如布拉格反射层(DBR)。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、SiON等。 第三绝缘层180的厚度介于500nm与1500nm之间。第三绝缘层180中若干个第四开口部OP4和若干个第五开口部OP5的总面积优选为大于所述半导体叠层120总面积的20％。

在本发明的一实施例中，发光二极管1包括第一焊盘电极191和第二焊盘电极192。第一焊盘电极191通过第四开口部OP4与第一连接电极171相接触，并通过第一连接电极171与第一半导体层121形成电连接。第二焊盘电极192通过第五开口部OP5与第二连接电极172相接触，并通过第二连接电极172与第二半导体层123形成电连接。

在本发明的一实施例中，第一焊盘电极191和第二焊盘电极192中的每一个可包含包括选自由金(Au)、锡(Sn)、镍(Ni)、铅(Pb)、银(Ag)、铟(In)、铬(Cr)、锗(Ge)、硅(Si)、钛(Ti)、钨(W)和铂(Pt)构成的组中的单一材料或者包括其中的至少两种材料的合金的单膜，或者包括它们的组合的多层结构。

第一焊盘电极191和第二焊盘电极层192中的每一个可用作发光二极管的外部端子，但是本发明构思不限于此。

第二实施例

图2至图29为本发明第二实施例中所揭示的发光二极管2的制造方法各步骤所呈现的结构示意图。

发光二极管2与发光二极管1具有大致相同的结构，因此对于图2～图29的发光二极管2与图2的发光二极管1具有相同名称、标号的构造，表示为相同的结构、具有相同的材料、或具有相同的功能，在此会适当省略说明或是不再赘述。

如图2所示，发光二极管2的制造方法包含形成一半导体叠层120的步骤，其包含提供一衬底110；以及形成半导体叠层120于衬底110上，其中半导体叠层120包含一第一半导体层121，一第二半导体层123，以及一有源层122位于第一半导体层121及第二半导体层123之间。

如图3俯视图及图4为沿图3线段I-I’的剖视图所示，在半导体叠层120形成在衬底110上之后，发光二极管2的制造方法包含台面形成步骤。通过光刻、蚀刻的方式图案化半导体叠层120，形成第一台面1201以及多个第二台面1202。通过光刻和蚀刻工艺，第二半导体层123和有源层122的内部的一部分被移除以形成多个第二台面1202，并且多个第二台面1202对应地裸露出第一半导体层121的第二表面121b。于此，第二台面1202由一内侧壁1200c和第二表面121b所定义。内侧壁1200c的一端连接至第一半导体层121的第二表面121b，而内侧壁1200c的另一端连接至第二半导体层123的表面123s。在相同或另一个光刻(photolithography)和蚀刻工艺，围绕半导体叠层120周围的第二半导体层123和有源层122被移除以形成第一台面1201，且第一台面1201露出第一半导体层121的第一表面121a。在另一实施例中，在光刻和蚀刻工艺中，第一半导体层121的一部分进一步地被蚀刻至更深的蚀刻深度，以露出第一表面121a。于此，第一台面1201由第一外侧壁1200a、第二外侧壁1200b和第一表面121a所定义，其中第一外侧壁1200a一端连接至第一台面1201的第一表面121a，另一端连接至衬底110的裸露面110s；第二外侧壁1200b一端连接至第一台面1201的第一表面121a，另一端连接至第二半导体层123的表面123s。第一外侧壁1200a和第二外侧壁1200b可以倾斜于第一表面121a。第一台面1201沿着半导体叠层120的一外围而形成，位于及/或围绕一或多个半导体叠层120的边缘。在一实施例中，第一外侧壁1200a倾斜于衬底110的裸露面110s。第一外侧壁1200a与衬底110的裸露面110s之间包含一锐角。在一实施例中，第一外侧壁1200a与衬底110的裸露面110s之间包含一钝角(图未示)。

在本发明的一实施例中，如图3所示，第二台面1202位于半导体叠层120的内部露出第一半导体层121的第二表面121b。第二台面1202的形状包含椭圆形、圆形、矩形或其他任意形状。第二台面1202可以规则地设置在半导体叠层120上。然而，应当理解，本发明不限于此，第二台面1202的配置及数量可以根据各种方式进行改变。

接续平台形成步骤，如图5俯视图、图6为图5的局部放大示意图及图7为沿着图5线段I-I’的剖视图所示，发光二极管的制造方法包含一透明导电层形成步骤。通过物理气相沉积法或化学气相沉积法等方式形成一透明导电层130于半导体叠层120上，与第二半导体层123接触。在一些实施例中，透明导电层130的侧壁130e相对于半导体叠层120的第二外侧壁1200b或者内侧壁1200c的水平距离为第三距离D3，第三距离D3可以为小于10μm，优选为2~6μm。在这种结构中，电流在被提供给发光二极管时能够通过透明导电层130沿水平方向散布，且因此能够均匀地提供给第二半导体层123的整体。若第三距离D3大于10μm，透明导电层130与第二半导体层123的接触面积过小，发光二极管的电压过大，且电流扩散效果不好。

在本发明的一实施例中，接续透明导电层形成步骤，如图8俯视图、图9为图8的局部放大示意图、图10为沿着图8线段I-I’的剖视图及图11为图10的局部放大示意图所示，发光二极管2的制造方法包含一第一绝缘层140形成步骤。通过物理气相沉积法或化学气相沉积法等方式于半导体叠层120上形成第一绝缘层140，再通过光刻、蚀刻的方式图案化第一绝缘层140，第一绝缘层140可以包括一或多个第一开口部OP1以露出透明导电层130的部分表面。第一绝缘层140形成在透明导电层130上，且包裹透明导电层130的侧壁130e以及半导体叠层120侧壁。具体地，第一绝缘层140可以覆盖透明导电层130的部分表面、半导体叠层120的第二外侧壁1200b、第一半导体层121的第一表面121a、第一外侧壁1200a、内侧壁1200c以及第一半导体层121的第二表面121b。当台面具有倾斜侧壁时，设置在台面侧壁上的第一绝缘层140可以更加稳定地形成。

在一实施例中，如图11所示，第一绝缘层140具有远离半导体叠层120的上表面140S1和与上表面140S1相对的下表面140S2，上表面140S1具有第一表面140S1a、第二表面140S1b以及连接第一表面140S1a和第二表面140S1b的第三表面140S1c。第一表面140S1a与下表面140S2之间的厚度小于第二表面140S1b与下表面140S2之间的厚度，即，第一表面140S1a相对于第二表面140S1b更靠近半导体叠层120。第三表面140S1c相对于第一表面140S1a和第二表面140S1b为倾斜面，第三表面140S1c与第一表面140S1a之间的夹角为钝角。

接续第一绝缘层140形成步骤，如图12俯视图、图13为图12的局部A放大示意图、图14为图12的局部B放大示意图，图15为沿着图12线段I-I’的剖视图以及图16为图15的局部放大示意图所示，发光二极管的制造方法包含反射电极层150形成步骤。通过物理气相沉积法或磁控溅射等方式直接形成反射电极层150于半导体叠层120之上。反射电极层150设置在第一绝缘层140的第一表面140S1a和第三表面140S1c上，通过第一开口部OP1与透明导电层130接触。其中，反射电极层150的边缘150e形成于第一绝缘层140的第三表面140S1c上

在一实施例中，如图16所示，反射电极层150包含金属反射层151和金属保护层152，金属反射层151形成在第一绝缘层140的第一表面140S1a上，并且金属反射层151的边缘位于第三表面140S1c上。通过控制金属反射层151边缘形成在第三表面140S1c上，将有利于金属保护层152在金属反射层151的边缘上方的沉积。

金属保护层152可以包覆金属反射层151的上表面和侧表面，以保护金属反射层151在工艺制备过程中（例如去胶）会被氧化或腐蚀，并抑制金属反射层151中所包含的金属元素发生迁移。金属保护层152可包括覆盖金属反射层151的上表面的上部R1、覆盖金属反射层151的侧表面的侧部R2，该侧部R2形成在第一绝缘层140的第三表面140S1c之上，且侧部R2的厚度逐渐减小。例如，上部R1和侧部R2可以彼此接触并且连续。

在一实施例中，金属反射层151的厚度为100~200nm，金属保护层152上部R1的厚度为100~500nm。

在一实施例中，如图16所示，反射电极层150远离半导体叠层的表面150s与第一绝缘层140的下表面140S2之间的厚度小于第一绝缘层140的第二表面140S1b与下表面140S2之间的厚度，从而即可以保证反射电极层150具有足够的反射率，又能够保证反射电极层150与第一绝缘层140之间的粘附性。

在本发明的一实施例中，反射电极层150的边缘150e与半导体叠层120的第二外侧壁1200b或者内侧壁1200c之间的水平距离为第四距离D4（即，反射电极层150的边缘150e与第二半导体层123上边缘之间的水平距离），第四距离D4为1~5μm，例如2μm、3μm或者4μm。由于第四距离D4较小，若是像发光二极管1中设计金属阻挡层220，可能会导致漏电和EDS异常的问题。因此，在本发明的一实施例中，在反射电极层150上取消金属阻挡层220结构以尽可能增加反射电极层150的面积，提高发光二极管的亮度。若第四距离D4小于1μm，反射电极层150与半导体叠层120之间的间距过小，可能会造成发光二极管发生漏电和ESD异常。若第四距离D4大于5μm，则会影响反射电极层150的面积，从而降低发光二极管的亮度。

在本发明的一实施例中，由于发光二极管2取消了金属阻挡层220,透明导电层130在半导体叠层120生长方向上的投影位于反射电极层150在半导体叠层120生长方向上的投影内，以尽可能增大反射电极层150的面积，从而使第三距离D3大于第四距离D4。

在本发明的一实施例中，如图15和图16所示，透明导电层130在半导体叠层120生长方向上的投影位于第一绝缘层160的第三表面140S1c和第一表面140S1a在半导体叠层120生长方向上的投影内。

接续反射电极层150形成步骤，如图17俯视图、图18为图17的局部A放大示意图、图19为图17的局部B放大示意图、图20为沿着图17线段I-I’的剖视图所示、图21为图20的局部A放大示意图以及图22为图20的局部B放大示意图，发光二极管的制造方法包含第四绝缘层162和第二绝缘层161的形成步骤。通过原子层沉积法于半导体叠层120上形成第四绝缘层162。第四绝缘层162形成在反射电极层150上，且延伸至第一绝缘层140第二表面140S1b上。第四绝缘层162可以为氧化铝、氧化硅，优选为氧化铝。利用原子层沉积法制备的第四绝缘层162具有良好的致密性，可以加强对反射电极层150的保护，进一步防止反射电极层150包含的金属元素发生电迁移或者热扩散，从而既能提高反射电极层150的面积以增加发光二极管的亮度，又能防止其发生迁移提高发光二极管的可靠性。在一实施例中，通过物理气相沉积法或化学气相沉积法等方式于在第四绝缘层162上形成第二绝缘层161，第二绝缘层161可以为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或氧化钛的一种或多种。

在一实施例中，第四绝缘层162的厚度为20~150nm。若第四绝缘层162的厚度小于20 nm，对反射电极层150保护效果有限，不能有效防止反射电极层150包含的金属元素发生电迁移或者热扩散；若第四绝缘层162的厚度大于150nm，则工艺制备的时间过长，导致效率降低，成本上升。第二绝缘层161的厚度为20~150nm。在一优选实施例中，第二绝缘层161的厚度大于第四绝缘层162的厚度，既能利用到原子层沉积法形成的膜层的强包覆性和强阻挡性，同时有兼顾了生产效率。

通过光刻或蚀刻的方式图案化第四绝缘层162和第二绝缘层161以形成第二开口部OP2以露出第一半导体层121的第二表面121b，形成第三开口部OP3以露出反射电极层150的部分表面。其中在图案化第四绝缘层162和第二绝缘层161的过程中，在前述第一绝缘层140形成步骤中覆盖于台面内第一绝缘层140被部分蚀刻移除以裸露出第一半导体层121的第二表面121b。

在本发明一实施例中，为了增加第一连接电极171通过第二开口部OP2与第一半导体层121接触的面积以降低发光二极管的电压，可以利用ICP干法蚀刻形成第二开口部OP2。由于反射电极层150中的金属保护层152较薄，若第三开口部OP3的形成采用ICP干法蚀刻，ICP干法蚀刻中用到的气体可能会腐蚀金属保护层152，使得金属反射层151中Ag或者Al会发生电迁移或者热扩散。因此，在本发明的一实施例中，第三开口部OP3的形成采用湿法蚀刻。

如图21所示，第二开口部OP2的侧壁可以与第一半导体层121的第二表面120b形成第一夹角α1。如图22所示，第三开口部OP3的侧壁可以与反射电极层150的表面形成第二夹角α2。

本发明的一实施例中，第二开口部OP2的形成利用ICP干法蚀刻，第三开口部OP3的形成利用BOE湿法蚀刻，因而，第一夹角α1可以大于第二夹角α2。

在本发明的另一实施例中，由于金属层210形成在反射电极层150上，可以阻挡ICP干法蚀刻中用到的气体对反射电极层150的腐蚀，第三开口部OP3可以采用ICP干法蚀刻得到。因而，第一夹角α1可以等于第二夹角α2。

接续第四绝缘层162和第二绝缘层161形成步骤，如图23俯视图、图24为沿着图23线段I-I’的剖视图以及图25为图24的局部A放大示意图所示，发光二极管的制造方法包含连接电极170的形成步骤。通过物理气相沉积法或磁控溅射等方式于半导体叠层120上形成连接电极170。再通过光刻、蚀刻的方式图案化连接电极170以形成一第一连接电极171及一第二连接电极172。

第一连接电极171通过第二开口部OP2与第一半导体层121的第二表面121b相接触，并延伸覆盖于第二绝缘层161表面上，其中第一连接电极171通过第二绝缘层161与第二半导体层123相绝缘。第二连接电极172通过第三开口部OP3与反射电极层150相接触，并延伸覆盖于第二绝缘层160表面上，其中第二连接电极172通过反射电极层150与第二半导体层123电连接。

在本发明的一实施例中，第一连接电极171和第二连接电极172彼此相隔一距离，使得第一连接电极171不与第二连接电极172相接。在发光二极管的俯视图上，第一连接电极171环绕第二连接电极172的多个侧壁。为了使电流更好的扩散，第一连接电极171的面积大于第二连接电极172的面积。

接续连接电极170形成步骤，如图26俯视图及图27的沿着图26线段I-I’的剖视图所示，发光二极管的制造方法包含一第三绝缘层180形成步骤。通过物理气相沉积法或化学气相沉积法等方式形成一第三绝缘层180于半导体叠层120上，再通过光刻、蚀刻的方式图案化第三绝缘层180，形成第四开口部OP4、第五开口部OP5以分别露出第一连接电极171、第二连接电极172。

接续第三绝缘层形成步骤，发光二极管的制造方法包含一焊盘电极190形成步骤。如图28俯视图及图29的沿着图28线段I-I’的剖视图所示，通过电镀、物理气相沉积法或化学气相沉积法等方式形成一第一焊盘电极191及一第二焊盘电极192于一或多个半导体叠层120上。

第一焊盘电极191通过第四开口部OP4与第一连接电极171相接触，并通过第一连接电极171与第一半导体层121形成电连接。第二焊盘电极192通过第五开口部OP5与第二连接电极172相接触，并通过第二连接电极172与第二半导体层123形成电连接。第一焊盘电极191在半导体叠层120生长方向上的投影位于第一连接电极171内，第二焊盘电极192在半导体叠层120生长方向上的投影位于第二连接电极172内。第四开口部OP4的面积大于第一焊盘电极191的面积，第五开口部OP5的面积大于第二焊盘电极192的面积。这样的结构设置，可使第一焊盘电极191与第二焊盘电极192在同一水平面上，降低发光二极管封装端固晶空洞率，增强散热性能。

在本发明另一实施例中，如图3和图28所示，发光二极管2包含多个角落以及多个边，其中任一角落由两相邻的边所构成。多个角落包含第一角落C1、第二角落C2、第三角落C3以及第四角落C4。多个边包含第一边E1、第二边E2、第三边E3以及第四边E4。第一边E1与第三边E3可以彼此面对，第二边E2和第四边E4可以彼此面对。第一角落C1邻近第一边E1和第二边E2，第二角落C2邻近第二边E2和第三边E3，第三角落C3邻近第三边E3和第四边E4，第四角落C4邻近第四边E4和第一边E1。其中，第一角落C1和第二角落C4相对靠近第一焊盘电极191，第二角落C2和第三角落C3相对靠近第二焊盘电极192。

在本发明的一实施例中，如图3和图28所示，第一台面1201位于半导体叠层120的边缘，其中第一台面1201通过连续地露出半导体叠层120最外侧的第一半导体层121的第一表面121a以连续地围绕半导体叠层120的第二半导体层123及有源层122。

在本发明的另一实施例中，第一台面1201位于半导体叠层120的边缘，其中第一台面1201通过不连续地露出（即，至少部分区域露出，至少部分区域不露出）半导体叠层120最外侧的第一半导体层121的第一表面121a以不连续地围绕半导体叠层120的第二半导体层123及有源层122。

如图3、图4和图28所示，第一台面1201可包括第一平台1201a和第二平台1201b以连续地围绕半导体叠层120，其中第一平台1201a的第二外侧壁1200b的上边缘与发光二极管的边缘（例如，第一边E1）之间的水平距离为第一距离D1，第二平台1201b的第二外侧壁1200b的上边缘与发光二极管的边缘（例如，第一边E1）之间的水平距离为第二距离D2。在一实施例中，第一距离D1小于第二距离D2，可以增大发光二极管的发光面积，提高发光二极管的亮度。第一距离D1为10~30μm，第二距离为20~40μm。

在本发明的另一实施例中，第一台面1201可只包括第二平台1201b以连续地围绕半导体叠层120，第二平台1201b与发光二极管的边缘（例如，第一边E1）之间的距离为第二距离D2。

在本发明的另一实施例中，第一台面1201可只包括第二平台1201b以不连续地围绕半导体叠层120，第二平台1201b与发光二极管的边缘（例如，第一边E1）之间的距离为第二距离D2。

在本发明的一实施例中，第二平台1201b位于发光二极管2的四个角落上，如图3所示，第二平台1201b为L型，其包括第一段和第二段。第二平台1201b相对于第一平台1201靠近发光二极管2的角落。

如图17、图20和图28所示，第四绝缘层162和第二绝缘层161接触并覆盖第一绝缘层140，使得第一绝缘层140所覆盖的第一台面1201的第一外侧壁1200a、第二外侧壁1200b以及第一表面121a也被第四绝缘层162和第二绝缘层161所覆盖。第四绝缘层162和第二绝缘层161可保护半导体叠层120的侧壁，防止有源层122为后续制作工艺所破坏。第四绝缘层162和第二绝缘层161还包括第六开口部OP6,第六开口部OP6位于半导体叠层120的第一台面1201上，裸露出第一半导体层的第一表面121a。具体地，第六开口部OP6在半导体叠层生长方向上的投影位于第二平台1201b内，第一连接电极171可通过第六开口部OP6与第一台面1201的第一半导体层121不连续地接触，增强发光二极管的电流扩散。

在本发明的一实施例中，如图23、24、以及25所示，第一连接电极171的靠近发光二极管边缘的侧壁171e位于第一台面1201或第二台面1202上，即，第一连接电极171在半导体叠层120生长方向上的投影位于所述第一台面1201或第二台面1202内，可以有效降低短路风险。

在本发明的一实施例中，第六开口部OP6也可以为L型，其包括第一段OP61和第二段OP62，第一段OP61和第二段OP62为连续结构。由于第四绝缘层162为原子层沉积法制备的氧化铝，氧化铝的应力较大，发光二极管在裂片过程中可能存在氧化铝从第一绝缘层140上脱落的风险，特别是在发光二极管的四个角落边缘。因此，在发光二极管四个的角落上设置第六开口部OP6，可以释放氧化铝应力，从而降低氧化铝从第一绝缘层140上脱落的风险。此外，由于发光二极管2的四个角落边缘存在第六开口部OP6，发光二极管四个角落上只有第三绝缘层180，可以降低发光二极管在隐切裂片时出现的硅崩异常。位于第一角落C1上的第六开口部OP6，第一段沿发光二极管的第一边E1延伸，第二段沿发光二极管的第二边E2延伸。位于第二角落C2上的第六开口部OP6，第一段沿发光二极管的第二边E2延伸，第二段沿发光二极管的第三边E3延伸。位于第三角落C3的第六开口部OP6，第一段沿发光二极管的第三边E3延伸，第二段沿发光二极管的第四边E4延伸。位于第四角落C4的第六开口部OP6，第一段沿发光二极管的的第四边E4延伸，第二段沿发光二极管的第一边E1延伸。

在本发明的一实施例中，位于第一角落C1或者第四角落C4上的第六开口部OP6露出第一半导体层121的第一表面121a的面积大于位于第二角落C2或者第三角落C3上的第六开口部OP6露出第一半导体层121的第一表面121a的面积。

在本发明的一实施例中，如图17所示，位于第二角落C2或者第三角落C3上的第六开口部OP6的第一段和第二段可以相等，通过增加第二段的长度，可以增加第一连接电极171与第一半导体层121的接触面积，加强电流扩散。

在本发明的一实施例中，如图17所示，位于第一角落C1或者第四角落C4上的第六开口部第一段和第二段可以不相等，通过减少第二段的长度，可以增加发光二极管2的发光面积，提高发光二极管2的亮度。

在本发明的一实施例中，第六开口部OP6可以通过ICP干法蚀刻形成。第六开口部OP6的侧壁与第一半导体层121的第一表面120b的夹角为第三夹角。第三夹角大于第二夹角α2。

第三实施例

图30为本发明第三实施例所揭示的发光二极管3的俯视图、图31为图30的局部放大示意图、图32为沿着图30线段I-I’的发光二极管3的剖视图以及图33为图32的局部放大示意图。

发光二极管3与发光二极管1或者发光二极管2具有大致相同的结构，因此对于图30和图31的发光二极管3与图1~29的发光二极管1或者2具有相同名称、标号的构造，表示为相同的结构、具有相同的材料、或具有相同的功能，在此会适当省略说明或是不再赘述。

发光二极管1或者发光二极管2中的第三绝缘层180和焊盘电极在制备过程中会进行二道黄光制程，因为曝光偏移等工艺问题，焊盘电极与相邻的绝缘层开口部之间的具有不同的间距，甚至焊盘电极可能会覆盖在第三绝缘层180上，从而导致焊盘电极190会存在凹凸不平的形貌，增加了发光二极管在封装环节中空洞率高的风险。此外，由于两道黄光制程，因为光罩等线宽和绝缘层腐蚀或刻蚀的侧向刻蚀等原因，使得第三绝缘层180和焊盘电极190之间的间距一般大于5μm，从而降低了焊盘电极190的面积。

因而，如图30至图33所示，第三绝缘层180和焊盘电极采用同一道黄光工艺进行制备，实现焊盘电极自对准蒸镀。第一焊盘电极191与相邻的第四开口部OP4之间具有相同的间距，第二焊盘电极192与相邻的第五开口部之间具有相同的间距。具体地，第一焊盘电极191具有远离半导体叠层120的上边缘191a和靠近半导体叠层120的下边缘191b，第二焊盘电极192具有远离半导体叠层120的上边缘和靠近半导体叠层120的下边缘。第一焊盘电极191的下边缘191b与第四开口部OP4的边缘之间具有第一最大水平距离D5，第一最大水平距离D5小于5μm。由于量测工具等误差，第一焊盘电极191的边缘与第四开口部OP4的边缘之间具有第一最小水平距离D6，第一最小水平距离D6为第一最大水平距离5的50%~150%。第二焊盘电极192的下边缘192b与第五开口部OP5的边缘之间具有第二最大水平距离，第二最大水平距离小于5μm。第二焊盘电极192的边缘与第五开口部OP5的边缘之间具有第二最小水平距离，第二最小水平距离为第二最大水平距离的50%~150%。

在本发明的一实施例中，如图30至图33所示，第一焊盘电极191和第二焊盘电极192远离半导体叠层120的表面高于第三绝缘层180的远离半导体叠层120的表面。

在本发明的一实施例中，如图30至图33所示，第一边E1相对于靠近第一焊盘电极191，第三边E2相对于远离第一焊盘电极192，第一边E1与第三边E2平行，过第一边E1和第三边E3之间的中点做平行于第一边E1和第三边E3的平行虚拟线E5，邻近第一边E1的第二台面1202的个数大于邻近第三边E3的第二台面1202的个数。这样在尽可能提升电流扩展的情况下，可以尽量放大第二焊盘电极192的面积，保证第一焊盘电极和第二焊盘电极面积等大且对称。

在本发明的另一实施例中（图未示），邻近第一边E1的第二台面1202露出的第一半导体层121的第二表面121b的面积大于邻近第三边E3的第二台面1202露出的第一半导体层121的第二表面121b的面积。邻近第一边E1的第二台面1202的个数与邻近第三边E3第二台面1202的个数可以是一样，也可以是不一样。

第四实施例

图34为本发明第四实施例中所揭示的发光二极管4的剖面图。

发光二极管4与发光二极管1、2或者3具有大致相同的结构，因此对于图34的发光二极管4与图1~33的发光二极管1、2或者3具有相同名称、标号的构造，表示为相同的结构、具有相同的材料、或具有相同的功能，在此会适当省略说明或是不再赘述。

如图34所示，为了增加发光二极管的电流扩展作用，尤其是大电流产品元件时，反射电极层150与第四绝缘层162之间具有金属层210，该金属层210形成于反射电极层140上，即金属保护层152的上部R1上；且金属层210在半导体叠层120的生长方向上的投影位于反射电极层140的投影内。金属层210的侧壁与半导体叠层120的第二外侧壁1200b或者内侧壁1200c之间的水平距离为第七距离D7，第七距离D7大于第四距离D4。金属层210可以为钛、铂、镍或金中的一种或多种等高导电性金属组成。

Claims (17)

1.一种发光二极管，包括：

半导体叠层，包括第一半导体层、第二半导体层以及位于所述第一半导体层和所述第二半导体层之间的有源层；

第一台面，位于所述半导体叠层的边缘区域裸露出所述第一半导体层的第一表面；

绝缘层，包括部分形成于所述第一台面上，所述绝缘层包含依次层叠的第一绝缘层、第四绝缘层以及第二绝缘层，所述第四绝缘层为氧化铝，所述绝缘层包含第六开口部以露出所述第一半导体层第一表面；

其中，所述第六开口部在所述半导体叠层生长方向上的投影位于所述第一台面内，所述第六开口部包括第一段和第二段，所述第一段和所述第二段为连续结构，所述第一段沿所述发光二极管的第一边延伸，所述第二段沿所述发光二极管的第二边延伸。

2.根据权利要求1所述的发光二极管，所述第一绝缘层和所述第二绝缘层为氧化硅，所述第四绝缘层为氧化铝。

3.根据权利要求1所述的发光二极管，所述第四绝缘层的厚度为20~150nm，所述第二绝缘层大于所述第四绝缘层的厚度。

4.根据权利要求1所述的发光二极管，还包括第一焊盘电极和第二焊盘电极，所述第一焊盘电极与所述第一半导体层电连接，所述第二焊盘电极与所述第二半导体层电连接，所述发光二极管具有四个角落，相对靠近所述第一焊盘电极的角落为第一角落和第四角落，相对远离所述第一焊盘电极的角落为第二角落和第三角落。

5.根据权利要求4所述的发光二极管，所述第六开口部在半导体叠层生长方向的投影位于所述发光二极管的角落上，位于所述第一角落或者所述第四角落上的第六开口部露出的第一半导体层的面积小于位于所述第二角落或者第三角落上的第六开口部露出的第一半导体层的面积。

6.根据权利要求1所述的发光二极管，所述第一台面包括第一平台和第二平台，所述第一平台内边缘与所述发光二极管的边缘之间的水平距离为第一距离，所述第二平台内边缘与所述发光二极管的边缘之间的水平距离为第二距离，所述第一距离小于第二距离。

7.根据权利要求6所述的发光二极管，所述第一距离为10~30μm，所述第二距离为20~40μm。

8.根据权利要求6所述的发光二极管，所述第二平台为L型。

9.根据权利要求6所述的发光二极管，所述第六开口部在半导体叠层生长方向的投影位于所述第二平台内。

10.根据权利要求6所述的发光二极管，所述发光二极管具有四个角落，所述第二平台至少位于所述发光二极管的角落上。

11.根据权利要求1所述的发光二极管，所述第一段和第二段的长度不同或者相同。

12.根据权利要求1所述的发光二极管，还包括反射电极层，所述反射电极层形成于所述半导体叠层上，所述第一绝缘层位于所述半导体叠层与所述反射电极层之间，所述第四绝缘层形成于所述反射电极层上，所述第二绝缘层形成于所述第四绝缘层上。

13.根据权利要求12所述的发光二极管，所述反射电极层的边缘与所述第二半导体层边缘的水平距离小于1~5μm。

14.根据权利要求12所述的发光二极管，还包括透明导电层，所述透明导电层形成于所述半导体叠层上，所述透明导电层位于所述第二半导体层和所述第一绝缘层之间，所述透明导电层在半导体叠层生长方向上的投影位于所述反射电极层在半导体叠层生长方向上的投影内。

15.根据权利要求12所述的发光二极管，还包括第二台面，所述第二台面位于所述半导体叠层的内部，露出所述第一半导体层的第二表面，所述绝缘层包括部分形成于所述第二台面上，所述绝缘层包括第二开口部露出所述第一半导体层的第二表面，位于所述反射电极层上的所述第四绝缘层和所述第二绝缘层具有第三开口部露出所述反射电极层的部分表面。

16.根据权利要求15所述的发光二极管，还包括形成于所述第二绝缘层上的第一连接电极和第二连接电极，所述第一连接电极通过所述第二开口部与所述第一半导体层电连接，所述第二连接电极通过所述第三开口部与所述第一半导体层电连接。

17.根据权利要求15所述的发光二极管，所述第六开口部与所述第一半导体层的第一表面之间形成第三夹角，所述第三开口部与所述反射电极层表面之间形成第二夹角，所述第三夹角大于所述第二夹角。

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