CN203288637U - 一种发光二极管 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种发光二极管，使p型辅助电极部分或者全部置于透明导电层之内，可有效的避免外界化学物质腐蚀底部接触层金属，也降低了p型辅助电极于透明导电层之上的高度，使得难以受到外力作用而发生损伤、脱落、断裂等情况。尤其当p型辅助电极的高度小于透明导电层内凹槽高度，或者小于凹槽高度与绝缘保护层厚度之和时，p型辅助电极将全部被绝缘保护层所包覆，大大增加了器件的可靠性。如此，也可以减小金属辅助电极的线宽，从而减小遮挡出光的面积，一定程度上增加了LED芯片亮度。

Description

一种发光二极管

技术领域

本实用新型涉及一种发光二极管，尤其涉及一种p型辅助电极全部或者部分嵌入透明导电层中的发光二极管。

背景技术

发光二极管（LED）是一种当pn结处于正偏压情况下即会发光的半导体二极管。典型的垂直型发光二极管可包括衬底、n型半导体层、有源层（发光层）、p型半导体层、n型电极与p型电极。LED具有体积小、重量轻、结构牢固、抗冲击和抗震能力强、寿命长、环保无污染等诸多优点，已成为近年来最受重视的光源技术之一。

以目前主流的基于蓝宝石衬底的正装GaN基LED芯片为例，由于蓝宝石不具备导电性，所以必须通过刻蚀器件表面来形成负电极。因此，随着LED芯片尺寸的不断扩大，这种结构的LED芯片不可避免的存在电流的横向扩展，从而极易产生电流聚集效应，影响发光效率。

为了缓解和避免这一现象的发生，往往在制作大尺寸大功率LED芯片的时候，除了应有的主电极用于焊线外，还额外的设计各种形状的辅助电极（Finger）来延长电流在横向的传导路径，用于帮助电流在位于p型GaN之上的透明导电层中的传导。而由于金属的遮光作用，所以当金属辅助电极的线宽被制作得比较大时，势必会遮挡掉一部分出光，从而影响亮度，而较小线宽的金属辅助电极，虽然可以最大限度的保证出光不受影响，但是由于其与透明导电层的接触面积过小，所以在后续加工过程中，很容易受外界物理或者化学因素的综合作用而脱落，影响成品率和使用效果，尤其对于p型辅助电极来说，与其接触的透明导电层多数为氧化物材料，其粘附性更差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种发光二极管，以解决p型辅助电极在加工以及封装过程中由于化学腐蚀、机械损伤等因素而造成的断裂、损伤、脱落等问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种发光二极管，包括：

衬底；

依次位于所述衬底上的n型半导体层、有源层、p型半导体层和透明导电层；

p型电极以及与所述p型电极电连接的p型辅助电极；

其中，所述p型辅助电极全部或者部分嵌入所述透明导电层中。

进一步的，所述p型电极部分嵌入所述透明导电层中。

进一步的，所述透明导电层的材料为氧化铟锡、氧化锌、氧化镍中的一种。

进一步的，所述透明导电层的厚度为

。

进一步的，所述发光二极管还包括位于所述衬底和n型半导体层之间的缓冲层。

进一步的，所述衬底为蓝宝石衬底、碳化硅衬底或氮化镓衬底。

进一步的，所述n型半导体层的材料为n型掺杂的氮化镓；所述有源层包括多量子阱有源层，所述多量子阱有源层的材料包括铟氮化镓；所述p型半导体层的材料为p型掺杂的氮化镓。

进一步的，所述发光二极管还包括深度延伸至所述n型半导体层中的开口以及位于所述开口内的n型电极。

进一步的，所述发光二极管还包括位于所述透明导电层上绝缘保护层，所述绝缘保护层覆盖所述p型辅助电极并暴露出所述p型电极和n型电极。

进一步的，所述透明导电层为台阶状的透明导电层。

与现有技术相比，本实用新型的p型辅助电极部分或者全部置于透明导电层之内，可有效的避免外界化学物质腐蚀底部接触层金属，也降低了p型辅助电极于透明导电层之上的高度，使其难以受到外力作用而发生损伤、脱落、断裂等情况。尤其当p型辅助电极的高度小于透明导电层内凹槽的高度，或者小于凹槽高度与绝缘保护层厚度之和时，p型辅助电极将全部被绝缘保护层所包覆，大大增加了器件的可靠性。如此，也可以减小金属辅助电极的线宽，从而减小遮挡出光的面积，一定程度上增加了LED芯片亮度。

附图说明

图1为本实用新型实施例的发光二极管的俯视示意图；

图2为本实用新型实施例的发光二极管的第一种剖面示意图；

图3为本实用新型实施例的发光二极管的第二种剖面示意图；

图4为本实用新型实施例的发光二极管的第三种剖面示意图；

图5为本实用新型实施例的发光二极管的第四种剖面示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

如图1至图5所示，本实用新型提供一种发光二极管，包括：衬底100；依次位于衬底100上的缓冲层110、本征半导体层111、n型半导体层120、有源层130、p型半导体层140和透明导电层150；p型电极160以及与p型电极160电连接的p型辅助电极170；其中，所述p型辅助电极170全部或者部分嵌入所述透明导电层150中。

所述衬底100例如为蓝宝石（Al2O3）衬底。然而应当认识到，所述衬底100的材料还可以是硅（Si）、碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）中的一种或其任意组合。

所述缓冲层110可采用低温条件下生长的氮化镓薄膜，所述缓冲层110可改善衬底100与氮化镓材料之间的晶格常数失配的问题。所述n型半导体层120、有源层130、p型半导体层140依次位于缓冲层110上方。所述n型半导体层120的材料例如为n型掺杂的氮化镓（n-GaN）；所述有源层130包括多量子阱有源层，所述多量子阱有源层的材料包括铟氮化镓（InGaN），用于发出波长为470nm的蓝光；所述p型半导体层140的材料例如为p型掺杂的氮化镓（p-GaN）。所述n型半导体层120、有源层130和p型半导体层140构成发光二极管的管芯。

所述透明导电层150的材料优选为氧化铟锡（ITO）、氧化锌（ZnO）、氧化镍（NiO）中的一种或其组合，可通过电子束蒸镀的方式形成，其厚度例如为

由于p型掺杂的氮化镓的电导率比较小，因此在p型半导体层140表面沉积一层金属的电流扩散层，有助于提高电导率。

所述发光二极管可以为垂直式或水平式发光二极管。以垂直式发光二极管为例，其还包括深度延伸至n型半导体层120的开口以及位于开口内的n型电极180。其中，所述n型半导体层120通过n型电极180（和n型辅助电极）与电源负极电连接，所述p型半导体层140通过p型电极160以及p型辅助电极170与电源正极电连接。n型电极180（和n型辅助电极）和p型电极160以及p型辅助电极170可在一步工艺中同时形成，其材料例如为Cr/Pt/Au三种自下而上的组合、钛铝合金（Ti/Al）或钛金合金（Ti/Au），但不限于上述材料。

其中，所述p型电极160可以在透明导电层150上，也可以部分嵌入所述透明导电层150中。通常来说，透明导电层150的厚度越厚则其导电性越好，但是遮光也越多。本实施例中在导电性和遮光之间作权衡，透明导电层150的厚度最多为800nm，优选为180～500nm。而为了焊线牢固，p型电极的厚度需在1000nm以上，优选在1000～1500nm之间。但是，这个厚度仅限于p型和n型电极，对于其各自的辅助电极（延长线）来说，厚度可以做到200nm以下，因为辅助电极（延长线）的作用只是利用金属的超好导电性能帮助电流扩散，并不需要打线。因而，在优选的方案中，所述p型电极160的厚度是大于透明导电层150的厚度，其并不能全部嵌入透明导电层150中，而p型辅助电极170的厚度可以小于或者等于透明导电层150的厚度，其可以全部或者部分嵌入所述透明导电层150中。

图1示出了p型辅助电极170全部嵌入所述透明导电层150中，而p型电极160在透明导电层150上的情形。图2示出了p型电极160和p型辅助电极170均部分嵌入所述透明导电层150中的情形。图3示出了p型电极160未嵌入所述透明导电层150中，而p型辅助电极170全部嵌入所述透明导电层150中的情形。图4示出了p型辅助电极170全部嵌入所述透明导电层150中，而p型电极160部分嵌入所述透明导电层150中的情形。

图5示出了p型电极160和p型辅助电极170均部分嵌入所述透明导电层150中的情形，并且透明导电层150是台阶状的。此种方案可解决透明导电层150过厚而遮光的问题，具体地说，假设p型辅助电极170的厚度为400nm，若将p型辅助电极170完全内嵌进透明导电层150中，那么预先设置的透明导电层厚度势必要大于或等于400nm。若在某些场合下要求透明导电层的透光率最佳（厚度例如选为250nm），此时如图2至图4的情形就存在矛盾，如图5所示方案则很好地解决了这个矛盾，通过光刻和蚀刻工艺可将透明导电层部分设计成台阶状，p型辅助电极170（和p型电极160）下方及其附近位置（p型辅助电极170左右两侧3～5μm）的透明导电层厚度大于或者等于400nm，而其他区域还是最佳的250nm，既保证了最佳出光，又实现了内嵌电极结构。

具体地说，所述内嵌式的p型电极160和p型辅助电极170结构可基于在透明导电层150上预设凹槽，凹槽的形状及位置依据预设的p型电极160和p型辅助电极170的形状和位置而定；凹槽的深度不超过（小于或者等于）透明导电层150的厚度，凹槽的宽度等于或者略大于预设的p型辅助电极170的宽度。再将p型辅助电极170通过光刻及镀膜的方式置于凹槽内。根据工艺的实施方式不同，所述凹槽深度可以大于p型辅助电极170的高度，也可以等于p型辅助电极170的高度。

其中，所述p型电极160可为一倒金字塔形或为一圆锥形，另外，也可为任何介于中间的形状，也就是说，金字塔形可具有使其趋向圆形的角，直到成为圆锥形。其他形状包括半球形、半椭圆球形、楔形、倒圆锥形或其他类似形状。可以理解的是，p型电极160形状可根据发光二极管的设计来进行选择，本实用新型对比不予限定。此外，所述p型电极160与p型辅助电极170电性连接即可，并不限定p型电极160与p型辅助电极170的具体布局方式。同样，所述发光二极管还可以形成有n型辅助电极（未图示），所述n型电极180与n型辅助电极电性连接即可，并不限定n型电极与n型辅助电极的具体布局方式。

最后，还可在透明导电层150上形成绝缘保护层190，所述绝缘保护层190覆盖所述p型辅助电极170，但暴露出所述p型电极160和n型电极180（和n型辅助电极）。所述绝缘保护层190的材料包括但不限于SiO2，可利用PECVD沉积形成，厚度例如在

之间。

综上所述，本实施例所述的发光二极管，由于p型辅助电极被部分或者全部置于透明导电层之内，可有效的避免外界化学物质腐蚀底部接触层金属，也降低了p型辅助电极于透明导电层之上的高度，使得难以受到外力作用而发生损伤、脱落、断裂等情况。尤其当p型辅助电极的高度小于透明导电层内凹槽高度，或者小于凹槽高度与绝缘保护层厚度之和时，p型辅助电极将全部被绝缘保护层所包覆，大大增加了器件的可靠性。如此，也可以减小金属辅助电极的线宽，从而减小遮挡出光的面积，一定程度上增加了LED芯片亮度。

上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种发光二极管，包括：

衬底；

依次位于所述衬底上的n型半导体层、有源层、p型半导体层和透明导电层；

p型电极以及与所述p型电极电连接的p型辅助电极；

其特征在于，所述p型辅助电极全部或者部分嵌入所述透明导电层中。

2.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述p型电极部分嵌入所述透明导电层中。

3.如权利要求1或2所述的发光二极管，其特征在于，所述透明导电层的材料为氧化铟锡、氧化锌、氧化镍中的一种。

4.如权利要求1或2所述的发光二极管，其特征在于，所述透明导电层的厚度为

。

5.如权利要求1或2所述的发光二极管，其特征在于，所述发光二极管还包括位于所述衬底和n型半导体层之间的缓冲层。

6.如权利要求1或2所述的发光二极管，其特征在于，所述衬底为蓝宝石衬底、碳化硅衬底或氮化镓衬底。

7.如权利要求1或2所述的发光二极管，其特征在于，所述n型半导体层的材料为n型掺杂的氮化镓；所述有源层包括多量子阱有源层，所述多量子阱有源层的材料包括铟氮化镓；所述p型半导体层的材料为p型掺杂的氮化镓。

8.如权利要求1或2所述的发光二极管，其特征在于，所述发光二极管还包括深度延伸至所述n型半导体层中的开口以及位于所述开口内的n型电极。

9.如权利要求8所述的发光二极管，其特征在于，所述发光二极管还包括位于所述透明导电层上绝缘保护层，所述绝缘保护层覆盖所述p型辅助电极并暴露出所述p型电极和n型电极。

10.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述透明导电层为台阶状的透明导电层。

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