CN117038814A - 发光二极管及发光装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种发光二极管，其包括半导体叠层、第一电极、合金层、第二电极和绝缘层，半导体叠层包括依次层叠的第一半导体层、发光层和第二半导体层，第一电极位于第一半导体层之上，合金层位于第二半导体层之上，第二电极覆盖合金层，绝缘层覆盖半导体叠层、第一电极和第二电极，其中，其中，第二电极为多层金属结构，第二电极连接第二半导体层的表层为第一黏附层，第二电极连接绝缘层的表层为第二黏附层。借此设置，可以有效避免发光二极管的内部结构发生脱落，保证发光二极管的品质。

Description

发光二极管及发光装置

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，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(Light Emitting Diode，简称LED)为半导体发光元件，通常是由如GaN、GaAs、GaP、GaAsP等半导体制成，其核心是具有发光特性的PN结。LED具有发光强度大、效率高、体积小、使用寿命长等优点，被认为是当前最具有潜力的光源之一。LED已经广泛应用于照明、监控指挥、高清演播、高端影院、办公显示、会议交互、虚拟现实等领域。

紫外发光二极管(UV Light Emitting Diode，UV LED)是一种能够直接将电能转化为紫外光线的固态半导体器件。随着技术的发展，紫外发光二极管在生物医疗、防伪鉴定、净化(水、空气等)领域、计算机数据存储和军事等方面有着广阔的市场应用前景。

目前的紫外LED，其用于形成欧姆接触的薄膜常用Ni合金薄膜取代传统的ITO合金薄膜。这是因为在目前深紫外LED技术演化中，采用高温P型外延料可以改善结晶质量。在这个环节，Ni合金薄膜取代传统的ITO合金薄膜是一个重要方向，因为Ni合金薄膜可同高温P型外延的界面可形成更好的欧姆接触。在Ni合金薄膜之上，一般会设置绝缘结构实现绝缘保护，绝缘结构是以硅基氧化物或硅基氮化物为主。由于Ni合金薄膜与硅基氧化物或硅基氮化物之间的附着界面上，合金元素(如Au，Rh等贵金属)存在的附着力不足的问题，该附着界面在外力或高温的作用下极为容易开裂，导致结构脱落，使得紫外LED的功能失效。

需要说明的是，公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术

发明内容

本发明提供一种发光二极管，其包括半导体叠层、第一电极、合金层、第二电极和绝缘层。半导体叠层包括依次层叠的第一半导体层、发光层和第二半导体层。第一电极位于第一半导体层之上。合金层位于第二半导体层之上。第二电极覆盖合金层。绝缘层覆盖半导体叠层、第一电极和第二电极。其中，第二电极为多层金属结构，第二电极连接第二半导体层的表层为第一黏附层，第二电极连接绝缘层的表层为第二黏附层。

本发明还提供一种发光装置，其采用上述任一实施例提供的发光二极管。

本发明一实施例提供的一种发光二极管及发光装置，借由多层金属结构的第一黏附层和第二黏附层的设置，避免绝缘层和合金层发生脱落现象，进而保障发光二极管的性能，改善发光二极管的抗ESD良率。

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，部分的技术特征和有益效果可以从说明书中显而易见地得出，或者是通过实施本发明而了解。

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的介绍，显而易见的，下面描述中的部分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它的附图。

图1是本发明第一实施例提供的发光二极管的俯视示意图；

图2A是沿图1的截取线A-A截取的剖面示意图；

图2B是第二电极及其附近的结构示意图；

图2C是增大第二电极与第二半导体层接触面积的结构示意图；

图3是传统发光二极管的结构示意图；

图4是传统发光二极管出现结构脱落的结构示意图；

图5A是本发明第二实施例提供的发光二极管的俯视示意图；

图5B是图5A的剖面示意图；

图6是本发明第三实施例提供的发光二极管的俯视示意图；

图7是本发明第四实施例提供的发光二极管的俯视示意图；

图8是锚电极的结构示意图；

图9A是锚电极与合金层之间的夹角为钝角的结构示意图；

图9B是覆盖电极包覆锚电极的结构示意图；

图10是本发明第五实施例提供的发光二极管的俯视示意图；

图11是本发明第六实施例提供的发光二极管的俯视示意图。

附图标记：

10-衬底；12-第一半导体层；14-发光层；16-第二半导体层；18-第一电极；20-合金层；201-开孔；202-第一开孔；203-第二开孔；22-第二电极；221-第一黏附层；222-第二黏附层；223-应力层；224-导电层；225-缓冲层；226-锚电极；2261-第三黏附层；2262-反射层；2263-第四黏附层；227-覆盖电极；24-绝缘层；31-第一焊盘；32-第二焊盘；B-夹角；X-第一方向。

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，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、或以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。另外，术语“包括”及其任何变形，皆为“至少包含”的意思。

本发明的一实施例提供一种发光二极管，其包括半导体叠层、第一电极、合金层、第二电极和绝缘层。半导体叠层包括依次层叠的第一半导体层、发光层和第二半导体层。第一电极位于第一半导体层之上。合金层位于第二半导体层之上。第二电极覆盖合金层。绝缘层覆盖半导体叠层、第一电极和第二电极。其中，第二电极为多层金属结构，第二电极连接第二半导体层的表层为第一黏附层，第二电极连接绝缘层的表层为第二黏附层。借由第一黏附层和第二黏附层的设置，加强绝缘层和合金层的连接强度，能够有效避免绝缘层和合金层发生脱落现象，进而保障发光二极管的性能，改善发光二极管的抗ESD良率。

在一些实施例中，合金层具有露出第二半导体层的开孔，第二电极填充开孔。通过在合金层上进行开孔，使得第二电极穿过开孔连接第二半导体层，进一步加强第二电极与第二半导体层、第二电极与合金层的连接，避免出现结构脱落。

在一些实施例中，第一黏附层和第二黏附层的材料均选自Cr、Ni、Ti所构成的群组中的至少一种。使得第一黏附层的材料满足功函数大于4.25eV，对于275nm波段紫外反射>30％的条件，第二黏附层的材料满足金属材料能与绝缘层中的O形成共键化合物的条件。可选的，第一黏附层的材料和第二黏附层的材料不同。

在一些实施例中，第一黏附层的厚度小于第二黏附层的厚度。第一黏附层的厚度范围为10～100埃米，第二黏附层的厚度范围为50～300埃米。如果第一黏附层过厚(如大于100埃米)，则会导致第一黏附层存在吸收紫外线严重，且减少发射功率的问题；如果第一黏附层过薄(如小于10埃米)，则无法达到量产精度，膜材厚度不够成膜或成膜不均，进而导致附着效果不佳，存在绝缘层和合金层发生脱落现象的可能。可选的，第二黏附层的厚度范围为50～300埃米，如果第二黏附层过厚(如大于300埃米)，会增加制作的蒸镀周期和生产成本；如果第二黏附层过薄(如小于50埃米)，容易在过蚀刻时引起底层金属过度蚀刻，损伤发光二极管性能。

在一些实施例中，第二电极包括沿第一方向依次层叠的第一黏附层、缓冲层、应力层、导电层和第二黏附层，第一方向为发光层到第二半导体层的方向。缓冲层的材料包括由Al、Cr、Ni、Ti和Au所构成的群组中的至少一种。应力层的材料包括由Pt、Ni和Ti所构成的群组中的至少一种。导电层的材料包括由Pt、Au、Rh、Ru、Pd和Ir所构成的群组中的至少一种。借此形成的发光二极管具有更好的光电特性。

在一些实施例中，第二电极是自合金层的一侧经过合金层的上表面向合金层的另一侧延伸覆盖，使得第二电极是完整包覆合金层，进一步避免发生结构脱落，保障发光二极管的性能。

在一些实施例中，第二电极包括锚电极和覆盖电极，锚电极填充开孔，覆盖电极连接锚电极并覆盖合金层。通过锚电极的设置，进一步避免发生结构脱落，保障发光二极管的性能。

在一些实施例中，锚电极包括沿第一方向依次层叠的第三黏附层、反射层和第四黏附层，第一方向为发光层到第二半导体层的方向。在一些实施例中，第三黏附层和第四黏附层的材料均选自Cr、Ni、Ti所构成的群组中的至少一种，反射层的材料选自Al、Ag、Cu、Au所构成的群组中的至少一种，可以进一步避免结构出现脱落。

在一些实施例中，第三黏附层的厚度范围10～100埃米，第四黏附层的厚度范围100～5000埃米，反射层的厚度范围500～5000埃米，第四黏附层的厚度大于第三黏附层的厚度。如果第三黏附层过厚(如大于100埃米)，则会导致第三黏附层存在吸收紫外线严重的问题；如果第三黏附层过薄(如小于10埃米)，则无法达到量产精度，膜材厚度不够成膜或成膜不均，进而导致附着效果不佳，存在绝缘层和合金层发生脱落现象的可能。如果第四黏附层过厚(如大于5000埃米)，会产生不必要的应力积累，不利于内部应力释放；如果第四黏附层过薄(如小于100埃米)，则无法达到量产精度，膜材厚度不够成膜或成膜不均，进而导致附着效果不佳，存在绝缘层和合金层发生脱落现象的可能。

在一些实施例中，第三黏附层的厚度小于第一黏附层的厚度。以避免产生局部空鼓，导致结构脱落，同时还可借此辅助增强Al金属的反射特性，在增强附着力的基础上，进一步优化出光亮度。

在一些实施例中，锚电极的上表面与覆盖电极的上表面齐平，实现平坦化表面，有利于后续芯片封装时的金属键合等制程。

在一些实施例中，合金层是Ni合金金属结构，合金层的成分包括Ni、Au和NiO，Ni合金金属结构可同高温第二半导体层的界面形成更好的欧姆接触。

在一些实施例中，发光二极管还包括衬底、第一焊盘和第二焊盘，半导体叠层设置在衬底上，绝缘层具有第一开口和第二开口，第一焊盘通过第一开口连接第一电极，第二焊盘通过第二开口连接第二电极。

在一些实施例中，从发光二极管的上方朝向半导体叠层俯视，开孔的面积占合金层在半导体叠层的投影面积的2％～20％。如果面积占比过大的话(如大于20％)，则会减少合金层与第二半导体层的接触面积，导致电压上升；如果面积占比过小的话(如小于2％)，因为Au富集区的存在，第一黏附层与第二半导体层的接触由于过少，使得合金层与第二半导体层之间存在空鼓的问题，导致推力不足，出现大面积的局部结构脱落。

在一些实施例中，从发光二极管的上方朝向半导体叠层俯视，开孔的尺寸与相邻二个开孔的间距的比值范围为1:10～3:1。若是开孔占比过小(如小于1:10)，则会限制开孔的数量，导致附着锚点(开孔处为锚点)偏少，无法改善附着关小，导致结构出现脱落；若是开孔占比过大(如大于3:1)，则会出现刺穿的现象，导致图像失真。

在一些实施例中，从发光二极管的上方朝向半导体叠层俯视，位于第一焊盘和第二焊盘内的开孔的尺寸与相邻二个开孔的间距的比值范围为1:2～3:1，位于第一焊盘和第二焊盘外的开孔的尺寸与相邻二个开孔的间距的比值范围为1:10～2:1。因焊盘及内部结构层是剪力最开始破坏的部分，在设计上需要强化焊盘结构及焊盘俯视区对应的内部结构层。通过本实施例的锚点可以增强内部结构的附着，为此在固定锚点数量或面积情况下，可以在焊盘内设定更多锚点，同时减少焊盘外部的锚点的分布，进而达到减少或避免在机器设备封装固晶或人员外力作用下器件结构出现焊盘内部结构层破损的问题，同时又可以保障发光二极管的电压亮度等光电指标不会因为设计的变更而偏差过大。

在一些实施例中，开孔包括第一开孔和第二开孔，从发光二极管的上方朝向半导体叠层俯视，第一开孔垂直第二开孔，且第一开孔和第二开孔为间隔设置。借助垂直关系的第一开孔和第二开孔，可有效阻挡来自周围方向的推力，避免结构因推力过大而受损，保证发光二极管的性能。

在一些实施例中，发光二极管为紫外发光二极管。

实施例一

请参阅图1、图2A和图2B，图1是本发明第一实施例提供的发光二极管的俯视示意图，图2A是沿图1的截取线A-A截取的剖面示意图，图2B是第二电极22及其附近的结构示意图。为达所述优点至少其中之一或其他优点，本发明的第一实施例提供一种发光二极管。如图中所示，该发光二极管包括半导体叠层、第一电极18、合金层20、第二电极22和绝缘层24。

半导体叠层可以设置在衬底10上。衬底10可以是绝缘衬底10，优选的，衬底10可以是以透明材料或半透明材料所制成。在图示实施例中，衬底10为蓝宝石衬底10。在一些实施例中，衬底10可以是图形化的蓝宝石衬底10，但本发明不限于此。衬底10亦可以是以导电材料或者半导体材料所制成的。例如：衬底10材料可以包括碳化硅、硅、镁铝氧化物、氧化镁、锂铝氧化物、铝镓氧化物及氮化镓中的至少一种。

半导体叠层包括依次层叠的第一半导体层12、发光层14和第二半导体层16。即发光层14位于第一半导体层12和第二半导体层16之间。

第一半导体层12可以为N型半导体层，在电源作用下可以向发光层14提供电子。在一些实施例中，第一半导体层12包括N型掺杂的氮化物层。N型掺杂的氮化物层可包括N型杂质。N型杂质可以包括Si、Ge、Sn中的一种或其组合。

发光层14可以为量子阱结构(Quantum Well，简称QW)。在一些实施例中，发光层14也可以为多重量子阱结构(Multiple Quantum Well，简称MQW)，其中多重量子阱结构包括以重复的方式交替设置的多个量子阱层(Well)和多个量子阻障层(Barrier)，例如可以是GaN/AlGaN、InAlGaN/InAlGaN或InGaN/AlGaN的多量子阱结构。此外，发光层14内的阱层的组成以及厚度决定生成的光的波长。为了提高发光层14的发光效率，可通过在发光层14中改变量子阱的深度、成对的量子阱和量子势垒的层数、厚度和/或其它特征来实现。在一些实施例中，发光层14发出的光的波段为紫外波段，发光二极管为紫外发光二极管。

第二半导体层16可以为P型半导体层，在电源作用下可以向发光层14提供空穴。在一些实施例中，第二半导体层16包括P型掺杂的氮化物层。P型掺杂的氮化物层可包括一个或多个的P型杂质。P型杂质可以包括Mg、Zn、Be中的一种或其组合。第二半导体层16可以是单层结构，也可以是多层结构，该多层结构具有不同的组成。此外，半导体叠层的设置不限于此，可以是依据实际需求来选择其它种类的半导体叠层。

第一电极18位于第一半导体层12之上。第一电极18可以为单层、双层或多层结构，例如：Ti/Al、Ti/Al/Ti/Au、Ti/Al/Ni/Au、V/Al/Pt/Au等叠层结构。在一些实施例中，第一电极18直接形成于半导体叠层的台面上，与第一半导体层12形成良好的欧姆接触。

合金层20位于第二半导体层16之上。合金层20可以是Ni合金金属结构，合金层20的成分包括Ni、Au和NiO。合金层20的制作原料可以为Ni二元或多元合金(合金材料可选自Pt、Ru、Rh等无辐射的贵金属中的一种或多种)，经熔合处理后，合金层20主要为Ni/NiO/贵金属，NiO中的O主要来源于熔合处理中的气氛。

第二电极22覆盖合金层20。第二电极22为多层金属结构，具体的，第二电极22连接第二半导体层16的表层为第一黏附层221，第二电极22连接绝缘层24的表层为第二黏附层222。借由第一黏附层221和第二黏附层222的设置，加强绝缘层24和合金层20的连接强度，能够有效避免绝缘层24和合金层20发生脱落现象(如图3和图4所示)，进而保障发光二极管的性能，改善发光二极管的抗ESD良率。

第一黏附层221的材料需要满足功函数大于4.25eV，对于275nm波段紫外反射>30％的条件，第一黏附层221的材料均可以选自Cr、Ni、Ti所构成的群组中的至少一种。优选的，第一黏附层221为Cr金属层，以使得合金层20与相邻结构层之间形成更加稳定的附着关系，同时避免糟糕的金半接触和避免紫光吸收问题。

第二黏附层222的材料需要满足金属材料能与绝缘层24中的O形成共键化合物，第二黏附层222的材料均可以选自Cr、Ni、Ti所构成的群组中的至少一种。优选的，第二黏附层222为Ti金属层，Ti金属层除了可形成Ti-O共键，且有较好显色特性(Ti有别于Pt和Au金属，在光学显微镜上呈现红褐色)，便于辨别蚀刻深度，有利于发光二极管的制备。可选的，第一黏附层221的材料和第二黏附层222的材料可以不同，也可以相同，可根据具体实际需求进行相应选择使用。

第一黏附层221的厚度小于第二黏附层222的厚度。可选的，第一黏附层221的厚度范围为10～100埃米，如果第一黏附层221过厚(如大于100埃米)，则会导致第一黏附层221存在吸收紫外线严重，且减少发射功率的问题；如果第一黏附层221过薄(如小于10埃米)，则无法达到量产精度，膜材厚度不够成膜或成膜不均，进而导致附着效果不佳，存在绝缘层24和合金层20发生脱落现象的可能。可选的，第二黏附层222的厚度范围为50～300埃米，如果第二黏附层222过厚(如大于300埃米)，会增加制作的蒸镀周期和生产成本；如果第二黏附层222过薄(如小于50埃米)，容易在过蚀刻时引起底层金属过度蚀刻，损伤发光二极管性能。

绝缘层24覆盖半导体叠层、第一电极18和第二电极22。绝缘层24根据涉及的位置具有不同的功效，例如：当绝缘层24覆盖半导体叠层的侧壁时，其可用于防止因导电材料泄露而电连通第一半导体层12和第二半导体层16，减少发光二极管的短路异常，但本公开实施例并非以此为限。绝缘层24的材料包含非导电材料。非导电材料优选地为无机材料或是介电材料。无机材料可以包含硅胶。介电材料包含氧化铝、氮化硅、氧化硅、氧化钛、或氟化镁等电绝缘材料。例如，绝缘层24可以是二氧化硅、氮化硅、氧化钛、氧化钽、氧化铌、钛酸钡或者其组合，其组合例如可以是两种不同折射率的材料重复堆叠形成的布拉格反射镜(DBR)。

第二电极22包括沿第一方向X依次层叠的第一黏附层221、缓冲层225、应力层223、导电层224和第二黏附层222，第一方向X为发光层14到第二半导体层16的方向，即沿图中自下向上的方向。缓冲层225的材料包括由Al、Cr、Ni、Ti和Au所构成的群组中的至少一种，例如缓冲层225可以为单层的Al金属层、可以为沿第一方向X依次层叠的Cr/Al/Cr的三层金属结构、可以为沿第一方向X依次层叠的Ni/Al/Ni的三层金属结构等。应力层223的材料包括由Pt、Ni和Ti所构成的群组中的至少一种，例如应力层223可以为沿第一方向X依次层叠的Ti/Pt的双层金属结构、可以为沿第一方向X依次层叠的Ti/Pt/Ti的三层金属结构，可以为由多组Ti/Pt构成的多层金属结构等等。导电层224的材料包括由Pt、Au、Rh、Ru、Pd和Ir所构成的群组中的至少一种，例如导电层224包括沿第一方向X依次层叠的Au层和Rh层。在本实施例中，缓冲层225采用的是Cr/Al/Cr的三层叠层金属结构，应力层223采用的是2组的Ni/Ti(即Ni/Ti/Ni/Ti)的叠层金属结构，导电层224采用的是单层Au层。

在一些实施例中，第二电极22是自合金层20的一侧经过合金层20的上表面向合金层20的另一侧延伸覆盖，使得第二电极22是完整包覆合金层20，进一步避免发生结构脱落，保障发光二极管的性能。

发光二极管还包括第一焊盘31和第二焊盘32。第一焊盘31和第二焊盘32设置在绝缘层24上。绝缘层24具有第一开口和第二开口。第一焊盘31通过第一开口连接第一电极18，第二焊盘32通过第二开口连接第二电极22。第一焊盘31和第二焊盘32可以为金属焊盘，可在同一工艺中利用相同材料一并形成，因此可具有相同的层构造。

在图2A中的第二电极22，其在包覆合金层20的基础上，与第二半导体层16的接触面积约占第二半导体层16自身面积的10％～30％。为进一步避免结构出现脱落，如图2C所示，通过延长第二电极22的外侧边，增加第二电极22和第二半导体层16的接触面积，进一步避免结构出现脱落。延长后的第二电极22与第二半导体层16的接触面积约占第二半导体层16自身面积的20％～50％。

实施例二

请参阅图5A和图5B，图5A是本发明第二实施例提供的发光二极管的结构示意图，图5B是图5A的剖面示意图。相较于图1第一实施例所示的发光二极管而言，本实施例的发光二极管的主要不同之处在于：合金层20具有露出第二半导体层16的开孔201，第二电极22填充开孔201，通过在合金层20上进行开孔201，使得第二电极22穿过开孔201连接第二半导体层16，进一步加强第二电极22与第二半导体层16、第二电极22与合金层20的连接，避免出现结构脱落。可选的，合金层20的开孔201可以为均匀分布或者非均匀式分布。第二开孔203可以呈圆形或类圆形。

从发光二极管的上方朝向半导体叠层俯视，开孔201的面积占合金层20在半导体叠层的投影面积的2％～20％。如果面积占比过大的话(如大于20％)，则会减少合金层20与第二半导体层16的接触面积，导致电压上升；如果面积占比过小的话(如小于2％)，因为Au富集区的存在，第一黏附层221与第二半导体层16的接触由于过少，使得合金层20与第二半导体层16之间存在空鼓的问题，导致推力不足，出现大面积的局部结构脱落。

从发光二极管的上方朝向半导体叠层俯视，开孔201的尺寸与相邻二个开孔201的间距的比值范围为1:10～3:1。若是开孔201占比过小(如小于1:10)，则会限制开孔201的数量，导致附着锚点(开孔201处为锚点)偏少，无法改善附着关小，导致结构出现脱落；若是开孔201占比过大(如大于3:1)，则会出现刺穿的现象，导致图像失真。当开孔201的截面为上宽下窄的倒梯形时(参考图9A)，是以梯形的下宽度来计算开孔201的尺寸。

在一些实施例中，从发光二极管的上方朝向半导体叠层俯视，位于焊盘(第一焊盘31和第二焊盘32)区域内的开孔201的尺寸与开孔201的间距的比值范围1:2～3:1，位于焊盘区域外的开孔201与孔间距的比值范围的孔间距范围1:10～2:1。因焊盘及内部结构层是剪力最开始破坏的部分，在设计上需要强化焊盘结构及焊盘俯视区对应的内部结构层。通过本实施例的锚点可以增强内部结构的附着，为此在固定锚点数量或面积情况下，可以在焊盘内设定更多锚点，同时减少焊盘外部的锚点的分布，进而达到减少或避免在机器设备封装固晶或人员外力作用下器件结构出现焊盘内部结构层破损的问题，同时又可以保障发光二极管的电压亮度等光电指标不会因为设计的变更而偏差过大。

实施例三

请参阅图6，图6是本发明第三实施例提供的发光二极管的结构示意图。相较于图5A第二实施例所示的发光二极管而言，本实施例的发光二极管的主要不同之处在于：位于合金层20外缘的第二电极22被绝缘层24所替代，第二电极22仅通过合金层20的开孔201连接第二半导体层16。在制程中，第二电极22多含有Al或Ag等反射材料及一些金属阻挡层等多种等合金元素，在实际金属沉积过程中，各个区域的沉积厚度并非一致，一般在边缘的区域(如被绝缘层24所替代的区域)会比较薄。当电流从焊盘传导到第二电极22的过程中会伴随热量的产生，经过一定的使用时间后，Al金属有几率会产生迁移的行为，尤其是在比较薄的边缘区域，Al的迁移会更加活跃。为了避免Al迁移对第二半导体16的影响，采用绝缘材料封闭第二电极22边缘的设计，可以避免Al迁移，提高发光二极管的可靠性；同时，第二电极22悬空封闭的界面与绝缘层24可以形成反射透镜，进一步提升取光效率。

实施例四

请参阅图7和图8，图7是本发明第四实施例提供的发光二极管的结构示意图，图8是锚电极226的结构示意图。相较于图5A第二实施例所示的发光二极管而言，本实施例的发光二极管的主要不同之处在于：第二电极22包括锚电极226和覆盖电极227。锚电极226填充于合金层20的开孔201，覆盖电极227连接锚电极226并覆盖合金层20。覆盖于合金层20外围的覆盖电极227会接触第二半导体层16，覆盖电极227接触第二半导体层16的表层为第一黏附层221。可选的，锚电极226的上表面与覆盖电极227的上表面齐平。

锚电极226包括沿第一方向X依次层叠的第三黏附层2261、反射层2262和第四黏附层2263。第一方向X为发光层14到第二半导体层16的方向，即沿图中自下向上的方向。第三黏附层2261和第四黏附层2263的材料均选自Cr、Ni、Ti所构成的群组中的至少一种，反射层2262的材料选自Al、Ag、Cu、Au所构成的群组中的至少一种。

第四黏附层2263的厚度大于第三黏附层2261的厚度。第三黏附层2261的厚度范围10～100埃米；第四黏附层2263的厚度范围100～5000埃米，优先为100～1500埃米；反射层2262的厚度范围500～5000埃米，优选为500～1500埃米。如果第三黏附层2261过厚(如大于100埃米)，则会导致第三黏附层2261存在吸收紫外线严重的问题；如果第三黏附层2261过薄(如小于10埃米)，则无法达到量产精度，膜材厚度不够成膜或成膜不均，进而导致附着效果不佳，存在绝缘层24和合金层20发生脱落现象的可能。如果第四黏附层2263过厚(如大于5000埃米)，会产生不必要的应力积累，不利于内部应力释放；如果第四黏附层2263过薄(如小于100埃米)，则无法达到量产精度，膜材厚度不够成膜或成膜不均，进而导致附着效果不佳，存在绝缘层24和合金层20发生脱落现象的可能。可选的，沿第一方向X起，第三黏附层2261的厚度小于第一黏附层221的厚度，以避免产生局部空鼓，导致结构脱落，同时还可借此辅助增强Al金属的反射特性，在增强附着力的基础上，进一步优化出光亮度。

在一些实施例中，如图9A所示，锚电极226与合金层20之间的夹角B为钝角，以避免因台面太陡峭而形成应力集中区，导致结构开裂。

在一些实施例中，如图9B所示，相较于图9A而言，覆盖电极227进一步覆盖到锚电极226的上方，也就是覆盖电极227进一步包覆锚电极226，来进一步避免发生结构脱落，并且此种结构在制程上更加便捷。需要说明的是，图9A所示的结构，其可以在空间上分割出不同Cr的厚度，借此辅助增强Al的反射特性，同时可以调节锚电极226的厚度接近于覆盖电极227的厚度，实现平坦化表面，有利于后续芯片封装时的金属键合等制程。

实施例五

请参阅图10，图10是本发明第五实施例提供的发光二极管的结构示意图。相较于图5A第二实施例所示的发光二极管而言，本实施例的发光二极管的主要不同之处在于：合金层20的开孔201呈长条形，长条形的开孔201包括第一开孔202和第二开孔203，第一开孔202垂直第二开孔203，且第一开孔202和第二开孔203是间隔设置，借助垂直关系的第一开孔202和第二开孔203，可有效阻挡来自周围方向的推力，避免结构因推力过大而受损，保证发光二极管的性能。

实施例六

请参阅图11，图11是本发明第六实施例提供的发光二极管的结构示意图。相较于图5A第二实施例所示的发光二极管而言，本实施例的发光二极管的主要不同之处在于：合金层20的开孔201呈长条形，通过更大面积的开孔201让更多的第二电极22接触到第二半导体层16，进一步加强整体结构，避免出现结构脱落。并且，相较于位于焊盘外的开孔201分布而言，位于焊盘内的开孔201分布更加密集，因焊盘及内部结构层是剪力最开始破坏的部分，在设计上需要强化焊盘结构及焊盘俯视区对应的内部结构层。通过本实施例的锚点可以增强内部结构的附着，为此在固定锚点数量或面积情况下，可以在焊盘内设定更多锚点，同时减少焊盘外部的锚点的分布，进而达到减少或避免在机器设备封装固晶或人员外力作用下器件结构出现焊盘内部结构层破损的问题，同时又可以保障发光二极管的电压亮度等光电指标不会因为设计的变更而偏差过大。

如下表1和表2所示，表1为本发明提供的发光二极管与传统发光二极管的正向电压(VF)良率对比，表2为本发明提供的发光二极管与传统发光二极管的IR良率对比，由表中可以明显看出，无论是在VF达标良率，还是在IR达标良率上，本发明提供的发光二极管均有显著提升，VF达标良率由86.7％提升至95.2％，IR达标良率由88.1％提升至95.7％。

表1

	测试条件	VF指标	VF达标良率
				本发明产品	1μA	3V～5V	86.70％
传统常规产品	1μA	3V～5V	95.20％

表2

	测试条件	IR指标	IR达标良率
				本发明产品	-5V	<0.1μA	88.10％
传统常规产品	-5V	<0.1μA	95.70％

本发明的一实施例还提供一种发光装置，其可以采用前述任一实施例的发光二极管。

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。

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 (25)

1.一种发光二极管，其特征在于：所述发光二极管包括：

半导体叠层，所述半导体叠层包括依次层叠的第一半导体层、发光层和第二半导体层；

第一电极，位于所述第一半导体层之上；

合金层，位于所述第二半导体层之上；

第二电极，覆盖所述合金层；

绝缘层，覆盖所述半导体叠层、所述第一电极和所述第二电极；

其中，所述第二电极为多层金属结构，所述第二电极连接所述第二半导体层的表层为第一黏附层，所述第二电极连接所述绝缘层的表层为第二黏附层。

2.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述合金层具有露出所述第二半导体层的开孔，所述第二电极填充所述开孔。

3.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述第一黏附层和所述第二黏附层的材料均选自Cr、Ni、Ti所构成的群组中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的发光二极管，其特征在于：所述第一黏附层的材料和所述第二黏附层的材料不同。

5.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述第一黏附层的厚度小于所述第二黏附层的厚度。

6.根据权利要求5所述的发光二极管，其特征在于：所述第一黏附层的厚度范围为10～100埃米，所述第二黏附层的厚度范围为50～300埃米。

7.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述第二电极包括沿第一方向依次层叠的第一黏附层、缓冲层、应力层、导电层和第二黏附层，所述第一方向为所述发光层到所述第二半导体层的方向。

8.根据权利要求7所述的发光二极管，其特征在于：所述缓冲层的材料包括由Al、Cr、Ni、Ti和Au所构成的群组中的至少一种。

9.根据权利要求7所述的发光二极管，其特征在于：所述应力层的材料包括由Pt、Ni和Ti所构成的群组中的至少一种。

10.根据权利要求7所述的发光二极管，其特征在于：所述导电层的材料包括由Pt、Au、Rh、Ru、Pd和Ir所构成的群组中的至少一种。

11.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述第二电极是自所述合金层的一侧经过所述合金层的上表面向所述合金层的另一侧延伸覆盖。

12.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述第二电极包括锚电极和覆盖电极，所述锚电极填充所述开孔，所述覆盖电极连接所述锚电极并覆盖所述合金层。

13.根据权利要求12所述的发光二极管，其特征在于：所述锚电极包括沿第一方向依次层叠的第三黏附层、反射层和第四黏附层，所述第一方向为所述发光层到所述第二半导体层的方向。

14.根据权利要求13所述的发光二极管，其特征在于：所述第三黏附层和所述第四黏附层的材料均选自Cr、Ni、Ti所构成的群组中的至少一种，所述反射层的材料选自Al、Ag、Cu、Au所构成的群组中的至少一种。

15.根据权利要求13所述的发光二极管，其特征在于：所述第三黏附层的厚度范围10～100埃米，所述第四黏附层的厚度范围100～5000埃米，所述反射层的厚度范围500～5000埃米，所述第四黏附层的厚度大于所述第三黏附层的厚度。

16.根据权利要求13所述的发光二极管，其特征在于：所述第三黏附层的厚度小于所述第一黏附层的厚度。

17.根据权利要求13所述的发光二极管，其特征在于：所述锚电极的上表面与所述覆盖电极的上表面齐平。

18.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述合金层是Ni合金金属结构，所述合金层的成分包括Ni、Au和NiO。

19.根据权利要求2所述的发光二极管，其特征在于：所述发光二极管还包括衬底、第一焊盘和第二焊盘，所述半导体叠层设置在所述衬底上，所述绝缘层具有第一开口和第二开口，所述第一焊盘通过所述第一开口连接所述第一电极，所述第二焊盘通过所述第二开口连接所述第二电极。

20.根据权利要求19所述的发光二极管，其特征在于：从所述发光二极管的上方朝向所述半导体叠层俯视，所述开孔的面积占所述合金层在所述半导体叠层的投影面积的2％～20％。

21.根据权利要求20所述的发光二极管，其特征在于：从所述发光二极管的上方朝向所述半导体叠层俯视，所述开孔的尺寸与相邻二个所述开孔的间距的比值范围为1:10～3:1。

22.根据权利要求21所述的发光二极管，其特征在于：从所述发光二极管的上方朝向所述半导体叠层俯视，位于所述第一焊盘和所述第二焊盘内的开孔的尺寸与相邻二个开孔的间距的比值范围为1:2～3:1，位于所述第一焊盘和所述第二焊盘外的开孔的尺寸与相邻二个开孔的间距的比值范围为1:10～2:1。

23.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述开孔包括第一开孔和第二开孔，从所述发光二极管的上方朝向所述半导体叠层俯视，所述第一开孔垂直所述第二开孔，且所述第一开孔和所述第二开孔为间隔设置。

24.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述发光二极管为紫外发光二极管。

25.一种发光装置，其特征在于：所述发光装置采用如权利要求1～24中任一项所述的发光二极管。