CN207353282U - 发光二极管 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种发光二极管，包括：半导体层叠体，包含：第一导电型半导体层、布置于所述第一导电型半导体层上的第二导电型半导体层、布置于所述第一导电型半导体层与所述第二导电型半导体层之间的发光层；第一电极和第二电极，所述第一电极与所述第一导电型半导体层电连接，所述第二电极位于所述第二导电型半导体层上并与所述第二导电型半导体层电连接；所述第一电极包括若干个第一子电极，所述第二电极包括若干个第二子电极；第三电极和第四电极，所述第三电极用于连接所述若干个第一子电极，所述第四电极用于连接所述若干个第二子电极；所述第三电极包括若干个第三子电极，所述第四电极包括若干个第四子电极，其特征在于：任意相邻的两个第一子电极和/或第二子电极之间的投影距离相等。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体元件，尤其是涉及一种发光二极管。
背景技术
发光二极管（英文为Light Emitting Diode，缩写为LED）由于具有寿命长、耗能低等优点，应用于各种领域，其中以氮化镓（GaN）为代表的III-V族化合物半导体由于具有带隙宽、发光效率高、电子饱和漂移速度高、化学性质稳定等特点，在高亮度发光二极管、激光器等光电子器件领域有着巨大的应用潜力，引起了人们的广泛关注。
图1是表示一种已知的发光二极管的结构示意图。发光二极管发光元件包括：衬底(100)；在衬底(100)上生长的缓冲层(200)；在缓冲层(200)上生长的n型半导体层(300)；在n型半导体层(300)上生长的有源层(400)；在有源层(400)上生长的p型半导体层(500)；形成在p型半导体层(500)上，并实现电流扩散功能的透光性导电膜(600)；形成在透光性导电膜(600)上的p侧接合焊盘(700)；以及通过蚀刻而露出，并形成在n型半导体层(300)上的n侧接合焊盘(800)。并且，在透光性导电膜(600)上具备分布布拉格反射器(900；DBR：Distributed Bragg Reflector)和金属反射膜(904)。根据这样的结构，虽然能够减少光被金属反射膜(904)吸收，但与利用电极(901，902，903)的情况相比，相对地电流扩散不够顺畅。
实用新型内容
为解决上述现有技术中存在的不足，本实用新型提出一种发光二极管，包括：半导体层叠体，包含：第一导电型半导体层、布置于所述第一导电型半导体层上的第二导电型半导体层、布置于所述第一导电型半导体层与所述第二导电型半导体层之间的发光层；第一电极和第二电极，所述第一电极与所述第一导电型半导体层电连接，所述第二电极位于所述第二导电型半导体层上并与所述第二导电型半导体层电连接；所述第一电极包括若干个第一子电极，所述第二电极包括若干个第二子电极；第三电极和第四电极，所述第三电极用于连接所述若干个第一子电极，所述第四电极用于连接所述若干个第二子电极；所述第三电极包括若干个第三子电极，所述第四电极包括若干个第四子电极，其特征在于：任意相邻的两个第一子电极和/或第二子电极之间的投影距离相等。
优选地，所述第三子电极的数目与第四子电极的数目的比例大于或者等于2:1。
优选地，所述第三子电极的数目与第四子电极的数目的比例大于4:1。
优选地，所述第三子电极图案呈直条状或者折线条状。
优选地，所述折线条状包括S字形或者Z字形。
优选地，所述若干个第三子电极的形状相同或者不同。
优选地，所述相邻的第三子电极之间间隔有若干个第二子电极。
优选地，所述间隔的若干个第二子电极的图案与相邻的第三子电极的图案相同或相似。
优选地，所述第四子电极图案呈镂空板状。
优选地，还包括第五电极和第六电极，所述第五电极用于连接所述若干个第三子电极，所述第六电极用于连接所述若干个第四子电极。
优选地，所述第五电极与第六电极的形状相同，且对称排列。
本实用新型至少包括以下有益效果：
（1）上述发光二极管结构中的第一子电极与第二子电极均匀独立分布，任意相邻的两个第一子电极和/或第二子电极之间的投影距离相等，第一电极独立不互连，第一导电型半导体层的平台蚀刻区域减少，从而增加发光区面积，第二电极独立不互连，使得发光区接合到绝缘层（如DBR反射层）的面积最大化，增加出光亮度；
（2）所有子电极均匀阵列分布，任意相邻的两个第一子电极和/或第二子电极之间的投影距离相等，使得分散电流分布最佳化，且降低正向压降（VF）；
（3）第四子电极图案呈镂空板状，第三子电极位于第四子电极的镂空部分，且第三子电极与第四子电极形成互补图案，通过合理设计第三子电极与第四子电极的数目比例，可以有效地调控电流注入的分布均匀性，从而增强发光二极管的发光均匀性与光效。
本实用新型的其他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，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型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实用新型，但本领域技术人员应当理解，并不旨在将本实用新型限制于这些实施例。反之，旨在覆盖包含在所附的权利要求书所定义的本实用新型的精神与范围内的所有替代品、修正及等效物。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。
图1是已知的发光二极管的结构示意图。
图2是本实用新型实施例1之发光二极管的俯视图。
图3是图2沿A-A’方向的剖面结构示意图。
图4是本实用新型实施例1之发光二极管的俯视图（示意出第一电极及第二电极，未示意出第三电极、第四电极、第五电极及第六电极）。
图5是图4沿A-A’方向的剖面结构示意图。
图6是本实用新型实施例2之发光二极管的俯视图。
图7是本实用新型实施例3之发光二极管的俯视图。
图8是本实用新型实施例4之发光二极管的俯视图。
图9是本实用新型实施例5之发光二极管的俯视图。
图中标示：100：衬底；200：半导体层叠体； 201：第一导电型半导体层；202：发光层；203：第二导电型半导体层；300：第一绝缘层；400A：第一电极；400B：第二电极；401：第一子电极；402：第二子电极；500：第二绝缘层；601：第三电极；602：第四电极；700：第三绝缘层；801：第五电极；802：第六电极；900：电极开口。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本实用新型的实施方式，借此对本实用新型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。需要说明的是，只要不构成冲突，本实用新型中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本实用新型的保护范围之内。
实施例1
如图2和3所示，一种发光二极管，包括：衬底100；半导体层叠体200，位于衬底100之上，包含：第一导电型半导体层201、布置于第一导电型半导体层201上的第二导电型半导体层203、布置于第一导电型半导体层201与第二导电型半导体层203之间的发光层202；第一电极400A和第二电极400B，第一电极400A与第一导电型半导体层201电连接，第二电极400B位于第二导电型半导体层203上并与第二导电型半导体层203电连接；第一电极400A包括若干个第一子电极401，第二电极400B包括若干个第二子电极402；第一绝缘层300，位于半导体层叠体的表面除了第一电极400A和第二电极400B的区域；第三电极601包括若干个第三子电极，位于第一电极400A之上并包裹第一电极400A，第三电极用于连接若干个第一子电极401，第四电极602包括若干个第四子电极，位于第二电极400B之上并包裹第二电极400B，第四电极用于连接若干个第二子电极402；第二绝缘层500，位于第一绝缘层300之上，并用于电绝缘第三电极601与第四电极602；第三绝缘层700，位于第三电极、第四电极以及第二绝缘层之上，并露出电极开口；第五电极801与第六电极802，填充电极开口并位于第三绝缘层700的部分表面之上，第五电极用于连接若干个第三子电极，第六电极用于连接若干个第四子电极。
具体来说，衬底100选取包括但不限于蓝宝石、氮化铝、氮化镓、硅、碳化硅，其表面结构可为平面结构或图案化图结构，在本实施例中，优选蓝宝石作为衬底100；半导体层叠体的材料可以包括氮化镓基材料、磷化镓基材料、镓氮磷基材料或氧化锌基材料，在本实施例中，半导体层叠体为氮化镓基材料，外延层包括自下至上依次层叠设置的N型半导体层、发光层和P型半导体层，其中，N型半导体层为N-GaN层，发光层为氮化铝镓（AlGaN）多量子阱（MQW）有源层，P型半导体层为P-GaN层。本实施例中的半导体层叠体结构并不限于N型GaN层结构-AlGaN多量子阱有源层-P型GaN层，也可以是其他可以激发出光的外延层结构。第一绝缘层300、第二绝缘层500、第三绝缘层700，可以选用氮化镁(MgxNy)或氮化硅(SixNy)或氧化硅(SixOy)或氧化钛(TixOy)或氧化锆(ZrxOy)或氧化铪(HfxOy)或其他材料(如聚酰亚胺或聚四氟乙烯或聚对二甲苯等聚合物等)，在本实施例中优选高折射率氧化钛和低折射率氧化硅组合作为绝缘层，该高低折射率交替的材料组成分布布拉格反射层（DBR），可以用于反射发光层发出的光线。
请结合图4和图5，第一子电极、第二子电极可以为圆形，也可以是正方形、六角形或其他规则的多边形，本实施例优选为圆形；每个第一子电极401或第二子电极402均匀独立分布，任意相邻的两个第一子电极和/或第二子电极之间的投影距离相等，且该距离为任意两个第一子电极和/或第二子电极之间的最短间距，相邻的两个第一子电极的间距介于10~150μm，优选介于50~100μm，相邻的两个第二子电极的间距介于10~150μm，优选介于50~100μm。第一电极和/或第二电极中包括6个第一子电极和/或第二子电极组成最小单元的密排六方结构，从而实现子电极的最大化的紧密排列。从A单元（A Cell）可以看出，密排六方结构以1个第一子电极为中心，包括3个第一子电极401以及3个第二子电极402，第一子电极与第二子电极呈交错排列，所述3个第一子电极组成最小单元的等边三角形结构。从B单元（A Cell）可以看出，密排六方结构包括3个第一子电极401以及3个第二子电极402，第一子电极与第二子电极呈交错排列，所述3个第二子电极组成最小单元的等边三角形结构。从C单元（A Cell）可以看出，密排六方结构以1个第一子电极为中心，包括6个第二子电极。
请再结合图2和图3，第三电极601包括11个形状相同但交错排列的第三子电极，分别用于连接第一子电极401A，第四电极602包括1个第四子电极，用于连接第二子电极401B，其中第三子电极图案可以呈直条状或者折线条状，本实施例优选直条状，第四子电极图案呈镂空板状。从图3可以看出，本实施例相邻的第三子电极之间间距相同，第三子电极位于第四子电极的镂空部分，且第三子电极与第四子电极形成互补图案，第三子电极的数目与第四子电极的数目的比例为11:1，通过合理设计第三子电极与第四子电极的数目比例，可以有效地调控电流注入的分布均匀性，从而增强发光二极管的发光均匀性与光效。第五电极801与第六电极802的形状相同，且对称排列，以利于共晶焊封装等工艺制程。
需要说明的是，由于第一电极、第二电极的主要作用是电流扩散及与半导体层叠体形成欧姆接触用，因此如果第一电极与半导体层叠体欧姆接触优于第二电极与半导体层叠体欧姆接，则优选与半导体层叠体欧姆接触较好的第一子电极的数目，较第二子电极的数目少一些，第一子电极的数目与第二子电极的数目的比例可以介于0.3~0.9。第三电极、第四电极的主要作用是用于分别将以N、P电极区域的子电极实现电连接；第五电极、第六电极的主要作用为与封装端的基板接合用；第一绝缘层与第二绝缘层可以合并为仅形成一绝缘层，也可以是在第一绝缘层与第二绝缘层之间再设置金属反射层，如Al、Ag等高反射金属，从而进一步增强反射发光层发出的光线，提高光萃取效率。
综上，本实施例提供的发光二极管结构，其中第一子电极与第二子电极均匀独立分布，任意相邻的两个第一子电极和/或第二子电极之间的投影距离相等，第一电极独立不互连，第一导电型半导体层的平台蚀刻区域减少，从而增加发光区面积，第二电极独立不互连，使得发光区接合到绝缘层（如DBR反射层）的面积最大化，增加出光亮度；所有子电极均匀阵列分布，任意相邻的两个第一子电极和/或第二子电极之间的投影距离相等，使得分散电流分布最佳化，且降低正向压降（VF）。通过合理设计第三子电极与第四子电极的数目比例，可以有效地调控电流注入的分布均匀性，从而增强发光二极管的发光均匀性与光效。
实施例2
图6显示另一种发光二极管的结构示意图。与实施例1相同的是，本实施例所述的发光二极管结构中，第四子电极图案也呈镂空板状。区别于实施例1的是，本实施例所述的发光二极管结构中，第三电极601包括10个第三子电极，其中7个较大的第三子电极形状相同，2个较小的第三子电极形状相同，还有1个中等大小的第三子电极。此外，相邻的第三子电极之间间隔有5~8个第二子电极，该间隔的5~8个第二子电极的图案与相邻的第三子电极的图案相同或相似。
实施例3
图7显示再一种发光二极管的结构示意图。与实施例1相同的是，本实施例所述的发光二极管结构中，第四子电极图案也呈镂空板状。区别于实施例1的是，本实施例所述的发光二极管结构中，第三电极601包括8个第三子电极，且图案呈折线条状。折线条状可以包括S字形或者Z字形或者其他曲线，本实施例优选呈S字形。此外，相邻的第三子电极之间间隔有8个第二子电极，该间隔的8个第二子电极的图案与相邻的第三子电极的图案相同。
实施例4
图8显示再一种发光二极管的结构示意图。与实施例3相同的是，本实施例所述的发光二极管结构中，第三子电极图案也呈折线条状。区别于实施例3的是，本实施例所述的发光二极管结构中，第三子电极图案呈Z字形。
实施例5
图9显示再一种发光二极管的结构示意图。区别于实施例1的是，本实施例所述的发光二极管结构中，第三子电极的数目与第四子电极的数目的比例为2:1，根据发光二极管的不同芯片尺寸或形状大小或发光功率等情况，可以通过调控第三子电极的数目与第四子电极的数目的比例，比如大于4:1，或者大于10:1等，从而实现发光二极管的整体发光均匀性。
需要说明的是，以上实施方式仅用于说明本实用新型，而并非用于限定本实用新型，本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对本实用新型做出各种修饰和变动，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应视权利要求书范围限定。
Claims (10)
1.发光二极管，包括：半导体层叠体，包含：第一导电型半导体层、布置于所述第一导电型半导体层上的第二导电型半导体层、布置于所述第一导电型半导体层与所述第二导电型半导体层之间的发光层；第一电极和第二电极，所述第一电极与所述第一导电型半导体层电连接，所述第二电极位于所述第二导电型半导体层上并与所述第二导电型半导体层电连接；所述第一电极包括若干个第一子电极，所述第二电极包括若干个第二子电极；第三电极和第四电极，所述第三电极用于连接所述若干个第一子电极，所述第四电极用于连接所述若干个第二子电极；所述第三电极包括若干个第三子电极，所述第四电极包括若干个第四子电极，其特征在于：任意相邻的两个第一子电极和/或第二子电极之间的投影距离相等。
2.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述第三子电极的数目与第四子电极的数目的比例大于或者等于2:1。
3.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述第三子电极图案呈直条状或者折线条状。
4.根据权利要求3所述的发光二极管，其特征在于：所述折线条状包括S字形或者Z字形。
5.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述若干个第三子电极的形状相同或者不同。
6.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述相邻的第三子电极之间间隔有若干个第二子电极。
7.根据权利要求6所述的发光二极管，其特征在于：所述间隔的若干个第二子电极的图案与相邻的第三子电极的图案相同或相似。
8.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述第四子电极图案呈镂空板状。
9.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：还包括第五电极和第六电极，所述第五电极用于连接所述若干个第三子电极，所述第六电极用于连接所述若干个第四子电极。
10.根据权利要求9所述的发光二极管，其特征在于：所述第五电极与第六电极的形状相同，且对称排列。
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-
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- 2017-10-24 CN CN201721379090.5U patent/CN207353282U/zh active Active
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