CN116014057A - 一种半导体发光元件及其制作方法 - Google Patents

一种半导体发光元件及其制作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116014057A
CN116014057A CN202310088293.2A CN202310088293A CN116014057A CN 116014057 A CN116014057 A CN 116014057A CN 202310088293 A CN202310088293 A CN 202310088293A CN 116014057 A CN116014057 A CN 116014057A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
emitting element
semiconductor layer
mesa
type semiconductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310088293.2A
Other languages
English (en)
Inventor
张东炎
刘�文
李慧文
金超
汤国梁
潘冠甫
王笃祥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin Sanan Optoelectronics Co Ltd
Original Assignee
Tianjin Sanan Optoelectronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin Sanan Optoelectronics Co Ltd filed Critical Tianjin Sanan Optoelectronics Co Ltd
Priority to CN202310088293.2A priority Critical patent/CN116014057A/zh
Publication of CN116014057A publication Critical patent/CN116014057A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/58—Optical field-shaping elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/20—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
    • H01L33/22—Roughened surfaces, e.g. at the interface between epitaxial layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/20—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/58—Optical field-shaping elements
    • H01L33/60—Reflective elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008—Processes
    • H01L2933/0016—Processes relating to electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008—Processes
    • H01L2933/0025—Processes relating to coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008—Processes
    • H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
    • H01L2933/0058—Processes relating to semiconductor body packages relating to optical field-shaping elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/14—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a carrier transport control structure, e.g. highly-doped semiconductor layer or current-blocking structure
    • H01L33/145—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a carrier transport control structure, e.g. highly-doped semiconductor layer or current-blocking structure with a current-blocking structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/38—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/44—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
    • H01L33/46—Reflective coating, e.g. dielectric Bragg reflector

Abstract

本发明公开一种半导体发光元件及其制备方法，所述半导体发光元件包含半导体外延叠层，包括第一导电型半导体层、第二导电型半导体层和位于所述第一导电型半导体层和第二导电型半导体层之间的活性层；侧壁，形成于所述第一导电型半导体层和所述活性层的边缘；第一台面，形成于所述第二导电型半导体层之上且不与所述活性层重叠的区域；其特征在于：所述侧壁延伸与所述第一台面相连接形成连接部，所述连接部位于所述第一台面的一侧具有粗化结构。本发明公开所述半导体发光元件及其制备方法，在所述第一导电型半导体层和第一台面的上表面具有粗化结构，可解决侧壁粗化引起的漏电问题，同时提升半导体发光元件的发光亮度。

Description

一种半导体发光元件及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种半导体发光元件及其制备方法，属于半导体光电子器件与技术领域。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)因具有高的发光效率及更长的使用寿命等优点，目前已经广泛地应用在背光、照明、景观等各个光源领域。进一步提高LED芯片的发光效率仍然是当前行业发展的重点。
 LED芯片的发光效率主要由两个效率决定，第一个是电子空穴在有源区的辐射复合效率，即通常说的内量子效率；第二个是光的提取效率。
欲提升发光效率可通过以下几个方式，其包括改善外延生长的品质，通过增加电子和空穴结合的几率，提升内部量子效率（IQE）。另一方面，发光二极管产生的光线若无法有效被取出，部分光线因全反射因素而局限在发光二极管内部来回反射或折射，最终被电极或发光层吸收，使亮度无法提升，因此使用表面粗化或者改变结构的几何形状等，提升外量子效率（EQE），从而提升发光二极管的发光亮度和发光效率。
现有的发光二极管通过对半导体外延叠层的台面和侧壁进行粗化，可提升发光二极管的光取出效率，提升发光亮度。但是在粗化的过程中，易有杂质残留在活性层的侧壁，导致发光二极管出现漏电，从而影响产品的使用。若侧壁不粗化，发光二极管的发光亮度会受到影响。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种半导体发光元件，所述一种半导体发光元件包含：半导体外延叠层，包括第一导电型半导体层、第二导电型半导体层和位于所述第一导电型半导体层和第二导电型半导体层之间的活性层；侧壁，形成于所述第一导电型半导体层和活性层的边缘；第一台面，形成于所述第二导电型半导体层之上且不与所述活性层重叠的区域；其特征在于：所述侧壁延伸与所述第一台面相连接形成连接部，所述连接部位于所述第一台面的一侧具有粗化结构。
优选地，所述连接部位于所述第一台面一侧具有的粗化结构的粗糙度为0.2~1μm。
优选地，位于所述第一台面的一侧具有粗化结构的连接部的宽度范围为0.5~3μm。
优选地，所述第一台面的连接部以外的区域具有粗化结构。
优选地，所述连接部位于所述侧壁的一侧的表面粗糙度小于等于0.2μm。
优选地，还存在第一电极，位于所述第一导电型半导体层上，与所述第一导电型半导体层电性连接，所述第一导电型半导体层上除所述第一电极以外的区域至少具有一粗化区域。
优选地，所述第一导电型半导体层上的边缘区域具有粗化结构。
优选地，所述第一导电型半导体层上具有粗化结构的边缘区域的宽度范围为0.5~3μm。
优选地，所述侧壁表面的粗糙度小于所述第一台面表面的粗糙度。
优选地，所述活性层和第一导电型半导体层的侧壁的粗糙度小于等于0.2um。
优选地，所述第一导电型半导体层上的粗化区域的粗糙度范围为0.5um~3μm。
优选地，定义所述第一台面边缘至所述侧壁的距离为第一台面的宽度D1，所述D1的范围为0.5~10μm。
更优选地，所述D1的范围为4~7μm。
优选地，还包含第二台面，位于所述半导体发光元件的边缘，形成于所述第二导电型半导体层上，所述第二台面的高度低于所述第一台面的高度。
优选地，所述第二台面至半导体外延叠层的下表面的距离为第二台面的高度H1，所述H1的范围为0.2~3.5μm。
优选地，还包含金属反射层，位于所述第二导电型半导体层之上，其特征在于：还包含第二台面，位于所述半导体发光元件的边缘，形成于所述金属反射层上，所述第二台面的高度低于所述第一台面的高度。
优选地，所述第二台面表面的粗糙度小于第一台面的粗糙度。
优选地，所述第二台面表面的粗糙度范围小于等于0.2μm。
优选地，还包含第二侧壁，位于所述第二导电型半导体层的边缘，其特征在于：定义所述第二台面边缘至所述第二侧壁的距离为第二台面的宽度D2，所述D2的范围为0.1~30μm。
优选地，所述D2的范围为8~15μm。
优选地，所述半导体发光元件辐射红光或者红外光。
本发明还公开一种半导体发光元件的制备方法，其特征在于：包含以下步骤：
S1：形成半导体外延叠层，包括第一导电型半导体层、第二导电型半导体层和位于所述第一导电型半导体层和第二导电型半导体层之间的活性层；
S2：对所述第一导电型半导体层远离活性层的表面进行粗化；
S3：移除部分的第一导电型半导体层和活性层形成第一台面，所述第一台面位于所述第二导电型半导体层之上，露出所述活性层和第一导电型半导体层的侧壁。
优选地，步骤S2中，所述侧壁延伸与所述第一台面形成连接部，所述连接部位于所述第一台面的一侧具有粗化结构。
优选地，还包含以下步骤：在所述第一台面的边缘移除部分第二导电型半导体层形成第二台面，露出所述第二导电型半导体层的侧壁，所述第二台面位于所述第二导电型半导体层上，所述第二台面的高度低于所述第一台面的高度。
优选地，还包含以下步骤：形成金属反射层，位于第二导电型半导体层之上，移除所述第二导电型半导体层，在所述金属反射层的表面之上形成第二台面，露出所述第二导电型半导体层的侧壁。
本发明还提出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半导体发光元件，其特征在于：所述半导体发光元件至少一个或多个或全部为前述任一项所述的半导体发光元件。
本发明提出一种半导体发光元件及其制备方法，通过对所述第一导电型半导体层的上表面和第一台面进行粗化，侧壁不粗化，可解决侧壁粗化引起的漏电问题，同时提升半导体发光元件的发光亮度。
本发明的其它特征和优点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优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
虽然在下文中将结合一些示例性实施及使用方法来描述本发明，但本领域技术人员应当理解，并不旨在将本发明限制于这些实施例。反之，旨在覆盖包含在所附的权利要求书所定义的本发明的精神与范围内的所有替代品、修正及等效物。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。
图1为现有技术中提及的半导体发光元件的剖面示意图。
图2为实施例1中所提到的第一台面部分粗化的半导体发光元件的剖面示意图。
图3为实施例1中提及的连接部的局部放大的示意图。
图4为实施例1中所提到的第一台面全部粗化的半导体发光元件的剖面示意图。
图5为实施例2中所提到的第二台面位于反射层105上，第一台面全部粗化的半导体发光元件的剖面示意图。
图6为实施例2中所提到的第二台面位于反射层105上，第一台面部分粗化的半导体发光元件的剖面示意图。
图7为实施例3中所提到的制作工艺中提供的外延结构的示意图，外延结构包括半导体外延叠层。
图8为实施例3中所提到的制作工艺中提供的半导体外延叠层经过键合工艺转移至基板并去除生长衬底获得的结构的示意图。
图9为实施例3中所提到的制作工艺中在第二导电型半导体层上形成正面电极后获得的结构的示意图。
图10为实施例3中所提到的制作工艺中对半导体外延叠层的表面进行粗化的结构的示意图。
图11为实施例3中所提到的制作工艺中形成第一台面的结构的示意图。
图12为实施例3中所提到的制作工艺中形成第二台面的结构的示意图。
图13为实施例3中所提到的制作工艺中形成第绝缘保护层和背面电极的结构的示意图。
图14为实施例4中所提到的半导体发光元件的封装体的结构的示意图。
图中元件标号说明：10：生长衬底；100：基板；101：第一导电型半导体层；102：活性层；103：第二导电型半导体层；104：电介质层；105：反射层；106：键合层；107：正面电极；108：绝缘保护层；109：背面电极；1：半导体外延叠层；S1：第一台面；S2：第二台面；10：半导体发光元件；30：安装基板；301：安装基板的第一电极端子；302：安装基板的第二电极端子；303：导线；304：密封树脂；D1：第一台面的宽度；D2：第二台面的宽度；H1：第一台面的高度；d1：第一台面的一侧具有粗化结构的连接部的宽度。
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。
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
本发明提供如下一种半导体发光元件，如图1所示的剖面示意图，其包括如下堆叠层：10：生长衬底；100：基板；101：第一导电型半导体层；102：活性层；103：第二导电型半导体层；104：电介质层；105：反射层；106：键合层；107：正面电极；108：绝缘保护层；109：背面电极；1：半导体外延叠层；S1：第一台面；S2：第二台面。C1：侧壁延伸与第一台面相连接形成的连接部。
下面针对各结构堆叠层进行详细描述。
所述基板100为导电性基板，导电性基板可以为硅、碳化硅或者金属基板，所述金属基板优选为铜、钨或者钼基板。为了能够以充分的机械强度支撑半导体外延叠层1，基板100的厚度优选为50μm以上。另外，为了便于在向半导体外延叠层1键合后对基板100的机械加工，优选基板100的厚度不超过300μm。本实施例中，优选基板100为硅基板。
所述半导体外延叠层1包括第一导电型半导体层101、活性层102和第二导电型半导体层103。
第一导电型半导体层101可以由III-V族或II-VI族化合物半导体组成，并且可以掺杂有第一掺杂剂。第一导电型半导体层102可以由具有化学式InX1AlY1Ga1-X1-Y1N（0≤X1≤1,0≤Y1≤1，0≤X1+Y1≤1）的半导体材料组成，例如GaN，AlGaN，InGaN，InAlGaN等，或选自AlGaAs，GaP，GaAs，GaAsP和AlGaInP的材料。另外，第一掺杂剂可以是n型掺杂剂，例如Si，Ge，Sn，Se和Te。当第一掺杂剂是n型掺杂剂时，掺杂有第一掺杂剂的第一导电型半导体层为n型半导体层。本实施例中，优选第一导电型半导体层102为掺杂n型掺杂剂的n型半导体。
活性层102设置在第一导电型半导体层101和第二导电型半导体层103之间。活性层102为提供电子和空穴复合提供光辐射的区域，根据发光波长的不同可选择不同的材料，活性层102可以是单量子阱或多量子阱的周期性结构。活性层102包含阱层和垒层，其中垒层具有比阱层更大的带隙。通过调整活性层102中半导体材料的组成比，以期望辐射出不同波长的光。
第二导电型半导体层103形成在活性层102上，并且可以由III-V族或II-VI族化合物半导体组成。第二导电型半导体层103可以掺杂第二掺杂剂。第二导电型半导体层103可由具有化学式InX2AlY2Ga1-X2-Y2N（0≤X2≤1，0≤Y2≤1，0≤X2+Y2≤1）的半导体材料组成，或选自AlGaAs，GaP，GaAs，GaAsP和AlGaInP的材料。当第二掺杂剂为p型掺杂剂，例如Mg，Zn，Ca，Sr和Ba时，掺杂第二掺杂剂的第二导电型半导体层为p型半导体层。本实施例中，优选第二导电型半导体层为掺杂p型掺杂剂的p型半导体。
 外延叠层结构1还可以包括其它层材料，如电流扩展层、窗口层或欧姆接触层等，根据掺杂浓度或组分含量不同进行设置为不同的多层。外延叠层结构1可以通过物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)、化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)、外延生长(Epitaxy Growth Technology)和原子束沉积 (Atomic LayerDeposition，ALD)等方式形成在生长衬底10上。在本实施例中，优选所述半导体外延叠层1为AlGaInP基材料组成，所述半导体外延叠层1辐射红光或者红外光。
键合层106为将半导体外延叠层1的一侧粘附到基板100上时使用的键合金属材料，如金、锡、钛、镍、铂等金属，该键合层106可以是单层结构或者多层结构，可以是多种材料的组合。
反射层105设置在键合层106的靠近半导体外延叠层1的一侧，反射层105可以由包含Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au以及Hf中的至少一种的金属或者合金形成。该反射层105能够反射半导体外延叠层1朝向基板100一侧辐射的光线返回至半导体外延叠层1，并从出光侧辐射出去。所述半导体发光元件的出光面位于所述第一导电型半导体层101远离活性层102的一侧。
 电介质层104位于所述第二导电型半导体层103的远离活性层102的一侧，所述电介质层104具有多个贯通的开口。电介质层104可以由具有小于反射层105的导电性的绝缘性材料、具有低导电性的材料或者肖特基接触第二导电型半导体层103的材料形成。例如，电介质层104可以由氟化物、氮化物或氧化物等至少之一组成，具体的如ZnO、SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、Al2O3、TiOx、MgF或 GaF中的至少一种材料形成。电介质层104为至少一层组成或多层不同折射率的电介质层材料组合形成，所述电介质层104更优选的为透光电介质层，至少50%的光线能够通过该电介质层。更优选的，所述电介质层104的折射率低于半导体外延叠层1的折射率。
反射层105与电介质层104之间还可以包括欧姆接触层（附图中未示意出），欧姆接触层通过至少填充电介质层104的多个开口形成多个区域欧姆接触第二导电型半导体层103，以将电流从反射层105、键合层106均匀地传递到半导体外延叠层1，因此欧姆接触层并不是以整面的形式接触第二导电型半导体层103的一侧。欧姆接触层可以由透明导电层如ITO、IZO、IZTO、IAZO、IGZO、IGTO、AZO以及ATO中的至少一个形成。欧姆接触层也可以替代地使用光透射导电层和金属。所述金属优选为合金材料，如金锌、金锗、金锗镍或金铍等材料，欧姆接触层可以具有单层或者多层结构。
反射层105与电介质层104可形成ODR反射结构，将半导体外延叠层1朝向基板100一侧辐射的光线返回至半导体外延叠层1，并从出光侧辐射出去，提高出光效率。
现有技术中，为了提升活性层102辐射出的光线从半导体发光元件的出光侧和侧壁的出射效率，对所述半导体发光元件的出光面和侧壁进行粗化。但是粗化过程中，会在半导体外延叠层的侧壁存在杂质，从而引起半导体发光元件的漏电问题。
为了解决半导体发光元件侧壁粗化引起的漏电问题，现有技术中会通过掩膜保护侧壁不进行粗化，由于掩膜的影响，如图1中虚线框所示，所述第一导电型半导体层表面的边缘区域存在平坦区，同时第一台面靠近侧壁的连接区域也会存在平坦区，这将会影响半导体发光元件的发光亮度的提升。
为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出一种半导体发光元件，如图2所示，所述第一导电型半导体层101上除正面电极107覆盖的区域，所述第一导电型半导体层101远离活性层102的表面至少具有一粗化区域。在本实施例中，优选所述第一导电型半导体层101的边缘区域具有粗化结构，优选所述第一导电型半导体层上具有粗化结构的边缘区域的宽度范围为0.5~3μm。所述侧壁的表面的粗糙度小于所述第一导电型半导体层粗化区域的表面的粗糙度。优选地，所述第一导电型半导体层表面粗化区域的粗糙度范围为0.5~3μm。所述侧壁表面的粗糙度小于等于0.2μm。
所述半导体发光元件中还含有第一台面S1，如图2所示，所述第一台面S1形成于所述第二导电型半导体层103之上且不与所述活性层102重叠的区域。所述侧壁延伸与所述第一台面S1相连接形成连接部C1。图3为所述连接部C1的局部放大图，如图3所示，所述连接部C1位于所述第一台面S1的一侧具有粗化结构，所述连接部位于所述侧壁的一侧不具有粗化结构。位于第一台面一侧具有粗化结构的连接部的宽度为d1，优选所述d1的范围为0.5~3μm。所述连接部位于第一台面一侧具有粗化结构的表面粗糙度为0.2~1μm，所述连接部位于所述侧壁一侧的表面的粗糙度小于等于0.2μm。定义所述第一台面S1边缘至侧壁的距离为第一台面的宽度D1，优选所述第一台面的宽度范围为0.1~10μm，更优选地，所述第一台面S1的宽度范围为4~7μm。
在一些可选的实施例中，如图2所示，所述第一台面S1还存在平坦区域，所述平坦区域位于所述半导体发光元件的边缘位置。
在一些实施例中，所述第一台面S1均具有粗化结构，如图4所示。优选所述第一台面的表面粗糙度范围为0.2~1μm。所述侧壁的粗糙度小于所述第一台面的粗糙度。所述侧壁的表面粗糙度小于等于0.2μm。
所述第一台面的粗化结构可增强半导体发光元件活性层辐射出的光线从其第一台面出射，从而增强半导体发光元件的发光亮度。
本发明提出的半导体发光元件还包含第二台面S2，如图2所示，所述第二台面S2位于所述第二导电型半导体层103之上，露出所述第二导电型半导体层103的第二侧壁。定义所述第二台面的边缘至所述第二侧壁的距离为第二台面的宽度D2，优选所述第二台面的宽度范围为0.1~30μm，更优选地，所述第二台面的宽度范围为8~15μm。定义所述第二台面S2至所述半导体外延叠层1的下表面的距离为第二台面S2的高度H1，优选所述第二台面S2的高度H1的范围为0.2~3.5μm。所述第二台面S2的粗糙度小于所述第一台面S1的粗糙度。优选所述第二台面S2的表面粗糙度小于等于0.2μm。
所述半导体发光元件的活性层102辐射的光可从所述第二侧壁出射。由于第二导电型半导体层具有吸光效应，因此第二台面的形成可减少所述第二导电型半导体层103的吸光，从而增强半导体发光元件的发光亮度。同时所述第二台面S2便于后续划裂和固晶操作的定位。
正面电极107配置在半导体外晶叠层1的出光侧上。在一些优选实施例中，所述正面电极107可包括焊盘电极和延伸电极，其中所述焊盘电极主要用于封装时进行外部打线。焊盘电极可以根据实际的打线需要设计成不同的形状，具体如圆柱状或方块或其它的多边形。延伸电极可以以预定的图案形状形成，并且延伸电极可以具有各种形状，具体的如条状。
所述半导体发光元件还包括背面电极109，本实施例中所述背面电极109以整面的形式形成在基板100的背面侧。本实施例的基板100为导电性支撑基板，正面电极107与背面电极109形成在基板100的两面侧，以实现电流垂直流过半导体外延叠层1，提供均匀的电流密度。
正面电极107和背面电极109优选为金属材料制成。正面电极107至少焊盘电极部分以及延伸电极部分还可以包括实现与半导体外延叠层1之间形成良好的欧姆接触的金属材料。
半导体发光元件还包含绝缘保护层108，覆盖在所述半导体发光元件的第一导电型半导体层远离活性层的表面和侧壁，以保护半导体发光元件避免环境的破坏，如水分或者机械损伤。
在一些可选的实施例中，所述绝缘保护层108还可覆盖正面电极107的边缘和正面电极107的侧壁。
如图4所示，本实施例与实施例1中的区别在于，实施例1中所述第二台面S2位于所述第二导电型半导体层103之上，而本实施例中的第二台面S2贯穿所述第二导电型半导体层103，位于所述反射层105之上。由于所述第二导电型半导体层103具有吸光效应，本实施例中所述第二台面的设计可减小所述第二导电型半导体层103的吸光，提升半导体发光元件的发光。如图5所示，所述第一台面S1的表面均具有粗化结构。
在一些实施例中，如图6所示，所述第一台面存在粗化区域和平坦区域，所述粗化区域位于所述连接部靠近所述第一台面S1的一侧，所述平坦区域位于所述半导体发光元件的边缘位置。
下面对前述实施例的半导体发光元件的制作工艺进行详细的说明。
如图7所示，首先提供一个外延结构，其具体包括以下步骤：提供一个生长衬底10，优选为砷化镓衬底，生长衬底10上通过磊晶工艺如MOCVD外延生长半导体外延叠层1，半导体外延叠层1包括依次层叠在生长衬底10表面的第一导电型半导体层101、第二导电型半导体层103和位于第一导电型半导体层和第二导电型半导体层之间的活性层102。优选所述半导体外延叠层1优选为AlGaInP基材料，所述活性层辐射红光或者红外光。
接着，在所述第二导电型半导体层103远离活性层102的一侧制备电介质层104，本实施例中优选电介质层为SiO2或者MgF2；通过掩膜和蚀刻工艺，在电介质层104形成开口，然后在电介质层104远离第二导电型半导体层103的一侧制作反射层105；在反射层105一侧设置键合层106，并通过键合工艺键合基板100；接着，采用湿法蚀刻工艺将基板10移除，获得如图8所示的结构；
接着，如图9所示，在所述第一导电型半导体层101上形成正面电极107，所述正面电极107可包括打线部分的主电极以及延伸电极，其中主电极与延伸电极分别提供打线位置以及水平电流扩展。
然后，如图10所示，通过掩膜和蚀刻工艺，对所述第一导电型半导体层101远离活性层102的表面进行粗化，本实施例中，优选湿法蚀刻方式，使用硫酸、磷酸、硝酸、醋酸、草酸、氢氟酸等一种或者几种融合的混合液进行粗化。
然后，如图11所示，通过干法蚀刻方式形成第一台面S1，所述第一台面S1位于所述第二导电型半导体层103之上，漏出所述第一导电型半导体层101和活性层102的侧壁。所述侧壁延伸第一台面S1相连接形成连接部C1，所述连接部C1位于所述第一台面的一侧具有粗化结构，所述粗化结构可提升半导体发光元件中活性层辐射的光线从所述第一台面S1中出射，从而提升半导体发光元件的发光亮度。在一些可选实施例中，所述第一台面的表面均有粗化结构。在一些可选的实施例中，所述第一台面的边缘具有平坦区。
然后，如图12所示，通过掩膜和干蚀刻工艺，在所述第二导电型半导体层上形成第二台面。由于第二导电型半导体层103具有吸光效应，优选所述第二台面S2贯穿所述第二导电型半导体层，露出所述第二导电型半导体层103的侧壁。在一些实施例中，所述第二台面S2也可以位于第二导电型半导体层之上，露出所述第二导电型半导体层的侧壁。
如图13所示，在所述第一导电型半导电层101远离活性层102的表面和侧壁形成绝缘保护层108，形成背面电极109在基板100的背面侧。
本发明通过先粗化后台面的工艺方法可使所述第一导电型半导体层101和第一台面S1的表面具有粗化结构，所述第一导电型半导体层和活性层的侧壁不粗化，可解决侧壁粗化引起的漏电问题，同时所述第一导电型半导体层和第一台面的粗化可增强半导体发光元件的出光，提升半导体发光元件的出光效率。本发明还提出形成第二台面的方法，可减少第二导电型半导体层的吸光，增加活性层辐射的光线从第二侧壁出射，可进一步提升半导体发光元件的发光亮度。
本发明提供的半导体发光元件可以广泛运用于显示、室内外照明、植物照明等领域。
具体地，本实施例提供如图14所示的封装体，所述封装体包含安装基板30，半导体发光元件10和密封树脂304。至少前述实施例中的一个半导体发光元件安装到安装基板30上，安装基板30可以设置为印刷电路板（PCB），如金属芯印刷电路板（MCPCB），金属印刷电路板（MPCB）或者柔性印刷电路板（FPCB）。安装基板30的一表面具有电隔离的第一电极端子301和第二电极端子302。半导体发光元件10位于安装基板30的一表面上，并通过导线303电连接在安装基板30上。密封树脂304可以包括波长转换材料，例如磷光体和/或量子点。密封树脂304具有圆顶形透镜结构，其具有上凸表面，并且可以通过引入不同结构来调节发射的光的取向角。
需要说明的是，以上实施方式仅用于说明本发明，而并非用于限定本发明，本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明做出各种修饰和变动，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应视权利要求书范围限定。

Claims (16)

1.一种半导体发光元件，包含：
一基板；
半导体外延叠层，位于所述基板之上，包括第一导电型半导体层、第二导电型半导体层和位于所述第一导电型半导体层和第二导电型半导体层之间的活性层；
所述第一导电型半导体层远离基板的一侧为出光面；
侧壁，形成于所述第一导电型半导体层和活性层的边缘；
第一台面，形成于所述第二导电型半导体层之上且不与所述活性层重叠的区域；
一反射层，位于所述半导体外延叠层和基板之间；
第二台面，位于所述半导体发光元件的边缘，所述第二台面位于所述反射层之上；
定义所述第一台面边缘至所述侧壁的距离为第一台面的宽度D1，所述D1的范围为0.5~10μm。
2.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于：所述第二台面形成于所述反射层之上且不与所述第二导电型半导体层不重叠的区域。
3.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于：所述第一导电型半导体层远离基板的上表面具有粗化结构。
4.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于：还存在第一电极，位于所述第一导电型半导体层上，与所述第一导电型半导体层电性连接，所述第一导电型半导体层上除所述第一电极以外的区域至少具有一粗化区域。
5.根据权利要求4所述的半导体发光元件，其特征在于：所述第一导电型半导体层上的边缘区域具有粗化结构。
6.根据权利要求5所述的半导体发光元件，其特征在于：所述第一导电型半导体层上具有粗化结构的边缘区域的宽度范围为0.5~3μm。
7.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于：所述侧壁表面的粗糙度小于所述第一台面表面的粗糙度。
8.根据权利要求7所述的半导体发光元件，其特征在于：所述活性层和第一导电型半导体层的侧壁的粗糙度小于等于0.2um。
9.根据权利要求4所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述第一导电型半导体层上的粗化区域的粗糙度范围为0.5um~3μm。
10.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于：所述D1的范围为4~7μm。
11.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于：所述第二台面表面的粗糙度小于第一台面的粗糙度。
12.根据权利要求11所述的半导体发光元件，其特征在于：所述第二台面表面的粗糙度小于等于0.2μm。
13.根据权利要求1所述的半导体发光元件，还包含第二侧壁，位于所述第二导电型半导体层的边缘，其特征在于：定义所述第二台面边缘至所述第二侧壁的距离为第二台面的宽度D2，所述D2的范围为0.1~30μm。
14.根据权利要求13所述的半导体发光元件，其特征在于：所述D2的范围为8~15μm。
15.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述半导体发光元件辐射红光或者红外光。
16.一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半导体发光元件，其特征在于：所述半导体发光元件至少一个为权利要求1-15中任一项所述的半导体发光元件。
CN202310088293.2A 2021-01-14 2021-01-14 一种半导体发光元件及其制作方法 Pending CN116014057A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310088293.2A CN116014057A (zh) 2021-01-14 2021-01-14 一种半导体发光元件及其制作方法

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2021/071849 WO2022151201A1 (zh) 2021-01-14 2021-01-14 一种半导体发光元件及其制作方法
CN202310088293.2A CN116014057A (zh) 2021-01-14 2021-01-14 一种半导体发光元件及其制作方法
CN202180001606.5A CN113228311B (zh) 2021-01-14 2021-01-14 一种半导体发光元件及其制作方法

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180001606.5A Division CN113228311B (zh) 2021-01-14 2021-01-14 一种半导体发光元件及其制作方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116014057A true CN116014057A (zh) 2023-04-25

Family

ID=77081318

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180001606.5A Active CN113228311B (zh) 2021-01-14 2021-01-14 一种半导体发光元件及其制作方法
CN202310088293.2A Pending CN116014057A (zh) 2021-01-14 2021-01-14 一种半导体发光元件及其制作方法

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180001606.5A Active CN113228311B (zh) 2021-01-14 2021-01-14 一种半导体发光元件及其制作方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20230246128A1 (zh)
CN (2) CN113228311B (zh)
WO (1) WO2022151201A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113659050B (zh) * 2021-08-17 2023-07-04 天津三安光电有限公司 一种发光二极管及其制备方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100896576B1 (ko) * 2006-02-24 2009-05-07 삼성전기주식회사 질화물계 반도체 발광소자 및 그 제조방법
KR100688068B1 (ko) * 2006-06-30 2007-03-02 에피밸리 주식회사 3족 질화물 반도체 발광소자
US9012933B2 (en) * 2013-04-08 2015-04-21 Epistar Corporation Light-emitting diode having a roughened surface
CN114864775A (zh) * 2020-07-23 2022-08-05 天津三安光电有限公司 一种半导体发光元件及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022151201A1 (zh) 2022-07-21
CN113228311B (zh) 2023-05-02
US20230246128A1 (en) 2023-08-03
CN113228311A (zh) 2021-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5443465B2 (ja) 発光素子、発光素子の製造方法、及び発光素子パッケージ
CN102163675B (zh) 发光器件
US8969897B2 (en) Light emitting device
CN110010737B (zh) 发光器件和照明设备
US10892390B2 (en) Light-emitting element and light-emitting element package including the same
US8890182B2 (en) Light emitting device, light emitting device package
CN111433921B (zh) 一种发光二极管
US20110220945A1 (en) Light emitting device and light emitting device package having the same
US8686456B2 (en) Light emitting device, light emitting device package, and light unit
EP2315272B1 (en) Light emitting diode, light emitting diode package, and lighting system
US20230246128A1 (en) Light-emitting device
CN102208509B (zh) 发光器件、用于制造发光器件的方法以及发光器件封装
KR20130007314A (ko) 발광소자
KR101710889B1 (ko) 발광 소자
KR101856213B1 (ko) 발광소자 및 그 제조방법
WO2022126611A1 (zh) 一种半导体发光元件
KR20130019277A (ko) 발광소자
KR20120038338A (ko) 발광 소자, 발광 소자 제조방법, 발광 소자 패키지 및 조명 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination