CN209357748U - 发光二极管 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种发光二极管，通过在所述衬底上实现整面式的背面P型层金属电极可以更好的实现电流的扩散，并且可以完全无遮掩正面发光的特性。同时，通过所述第一P型半导体层与所述第二P型半导体层的双层P型层，以及所述第一发光层与所述第二发光层的双层发光层的结构，可以把溢流的电子再做进一步的利用来提升发光效率。从而，在制造所述发光二极管时可以降低制造成本，提升所述发光二极管的发光效率，能够实现优良的电流扩散分布及较佳的散热效果。

Description

发光二极管

技术领域

本申请涉及光电技术领域，特别是涉及一种发光二极管。

背景技术

发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)是一种利用半导体的P-N结电致发光原理制成的一种半导体发光器件。LED具有无污染、高亮度、功耗小、寿命长、工作电压低、易小型化等优点，随着研究的不断进展应用领域也越来越广。

传统LED一般是利用光刻、刻蚀等方式在外延层同一侧上分别镀上N型以及P型的金属电极，导致正面镀N、P型金属电极对于发光二极体的电流扩散及遮光有负向的影响，电极会将发光二极管从活性区发出之光遮挡，从而降低了发光二极管的出光，影响了出光的效率。同时，由于n侧提供的电子其迁移率较p侧的空穴来的大，使得电子会溢流到P层导致发光效率降低。同时，传统的LED制作过程中由于光刻、刻蚀等制程会对产品良率降低，使得制造成本提升。

实用新型内容

基于此，有必要针对传统LED的发光效率低、成本高的问题，提供一种发光效率高、成本低的发光二极管。

本申请提供一种发光二极管包括衬底、应力释放层、第一P型半导体层、第一发光层、第二P型半导体层、第二发光层、N型半导体层、第一电极、第一孔、至少一个第二孔、第一透明导电层、第二透明导电层以及第二电极。所述衬底具有第一表面以及与所述第一表面相对设置的第二表面。所述应力释放层设置于所述衬底的所述第二表面。所述第一P型半导体层设置于远离所述衬底的所述应力释放层表面。所述第一发光层设置于远离所述应力释放层的所述第一P型半导体层表面。所述第二P型半导体层设置于远离所述第一P型半导体层的所述第一发光层表面。

所述第二发光层设置于远离所述第一发光层的所述第二P型半导体层表面。所述N型半导体层设置于远离所述第二P型半导体层的所述第二发光层表面。所述第一电极设置于远离所述第二发光层的所述N型半导体层表面。所述第一孔开设于所述衬底的所述第一表面，且贯穿至所述第一P型半导体层。至少一个所述第二孔开设于所述衬底的所述第一表面，且贯穿至所述第二P型半导体层。所述第一透明导电层设置于所述第一孔中，且所述第一透明导电层设置于所述第一P型半导体层。

所述第二透明导电层设置于所述第二孔中，且所述第二透明导电层设置于所述第二P型半导体层。所述第二电极设置于所述衬底的所述第一表面，所述第二电极设置于所述第一孔内，且所述第二电极与所述第一透明导电层接触，用以实现所述第二电极与所述第一P型半导体层电连接，所述第二电极设置于所述第二孔内，且所述第二电极与所述第二透明导电层接触，用以实现所述第二电极与所述第二P型半导体层电连接。

在其中一个实施例中，所述第一孔与所述第二孔间隔开设于所述衬底的所述第一表面。

在其中一个实施例中，所述第一透明导电层的厚度小于所述第一P型半导体层的厚度，所述第二透明导电层的厚度小于所述第二P型半导体层的厚度。

在其中一个实施例中，所述第一孔贯穿所述衬底与所述应力释放层至所述第一P型半导体层。

在其中一个实施例中，所述第二孔贯穿所述衬底、所述应力释放层、所述第一P型半导体层与所述第一发光层至所述第二P型半导体层。

在其中一个实施例中，所述衬底为蓝宝石衬底、硅衬底或碳化硅衬底等。

在其中一个实施例中，所述第一发光层与所述第二发光层为磷化铟镓铝、氮化铝镓、铟氮化镓、氮化镓及磷化铟镓铝所构成材料组群中的至少一种材料。

在其中一个实施例中，所述第一发光层与所述第二发光层为量子阱或氮化铟镓多重量子阱。

在其中一个实施例中，所述应力释放层为超晶格结构。

在其中一个实施例中，所述第一透明导电层与所述第二透明导电层为氧化铟锡、氧化镉锡、氧化锑锡、氧化锌及氧化锌锡所构成材料组群中的至少一种材料。

本申请提供一种发光二极管，通过在所述衬底上实现整面式的背面P型层金属电极可以更好的实现电流的扩散，并且可以完全无遮掩正面发光的特性。同时，通过所述第一P型半导体层与所述第二P型半导体层的双层P型层，以及所述第一发光层与所述第二发光层的双层发光层的结构，可以把溢流的电子再做进一步的利用来提升发光效率。从而，在制造所述发光二极管时可以降低制造成本，提升所述发光二极管的发光效率，能够实现优良的电流扩散分布及较佳的散热效果。

附图说明

图1为本申请提供的发光二极管的整体结构示意图；

图2为本申请提供的发光二极管的第一孔与第二孔的结构示意图。

附图标记说明

发光二极管100、衬底10、第一表面110、第二表面120、应力释放层20、第一P型半导体层30、第一发光层40、第二P型半导体层50、第二发光层60、N型半导体层70、第一电极80、第一孔310、第二孔510、第一透明导电层320、第二透明导电层520、第二电极90。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本申请提供一种发光二极管100包括衬底10、应力释放层20、第一P型半导体层30、第一发光层40、第二P型半导体层50、第二发光层60、N型半导体层70、第一电极80、第一孔310、至少一个第二孔510、第一透明导电层320、第二透明导电层520以及第二电极90。所述衬底10具有第一表面110以及与所述第一表面110相对设置的第二表面120。所述应力释放层20设置于所述衬底10的所述第二表面120。所述第一P型半导体层30设置于远离所述衬底10的所述应力释放层20表面。所述第一发光层40设置于远离所述应力释放层20的所述第一P型半导体层30表面。所述第二P型半导体层50设置于远离所述第一P型半导体层30的所述第一发光层40表面。

第二发光层60设置于远离所述第一发光层40的所述第二P型半导体层50表面。所述N型半导体层70设置于远离所述第二P型半导体层50的所述第二发光层60表面。所述第一电极80设置于远离所述第二发光层60的所述N型半导体层70表面。所述第一孔310开设于所述衬底10的所述第一表面110，且贯穿至所述第一P型半导体层30。至少一个所述第二孔510开设于所述衬底10的所述第一表面110，且贯穿至所述第二P型半导体层50。所述第一透明导电层320设置于所述第一孔310中，且所述第一透明导电层320设置于所述第一P型半导体层30。所述第二透明导电层520设置于所述第二孔510中，且所述第二透明导电层520设置于所述第二P型半导体层50。

所述第二电极90设置于所述衬底10的所述第一表面110，所述第二电极90设置于所述第一孔310内，且所述第二电极90与所述第一透明导电层320接触，用以实现所述第二电极90与所述第一P型半导体层30电连接，所述第二电极90设置于所述第二孔510内，且所述第二电极90与所述第二透明导电层520接触，用以实现所述第二电极90与所述第二P型半导体层50电连接。

通过两种不同能量强度的激光在所述衬底10的所述第一表面110上打孔，穿过所述衬底10以及外延层，形成所述第一孔310以及所述第二孔510。所述第一孔310贯穿至所述第一P型半导体层30，并裸露出部分所述第一P型半导体层30。利用电子束蒸镀系统或溅镀方法在裸露出的所述第一P型半导体层30上镀上所述第一透明导电层320。此时，所述第一透明导电层320设置于所述第一孔310中，且与所述第一P型半导体层30接触。同理，所述第二孔510贯穿至所述第二P型半导体层50，并裸露出部分所述第二P型半导体层50。利用电子束蒸镀系统或溅镀方法在裸露出的所述第二P型半导体层50上镀上所述第二透明导电层520。此时，所述第二透明导电层520设置于所述第二孔510中，且与所述第二P型半导体层50接触。

此时，在所述衬底10、所述第一孔310、所述第二孔510、所述第一透明导电层320以及所述第二透明导电层520表面上镀上所述第二电极90，使得所述第二电极90通过所述第一透明导电层320与所述第一P型半导体层30电连接，并且使得所述第二电极90通过所述第二透明导电层520与所述第二P型半导体层50电连接。

并且，在所述N型半导体层70上镀上所述第一电极80，所述N型半导体层70的部分位置上可以镀有所述第一电极80，可以使得所述第一电极80与所述N型半导体层70电连接。其中，所述第一电极80与所述第二电极90为金属电极。所述第一电极80为n型电极，可以为钛-铝，所述第二电极90为p型电极，可以为镍-金。所述第一电极80和所述第二电极90的材料均可以采用Ni/Al/Cr/Ni/Au，依次进行光刻、金属镀膜、剥离，即可制作成n型电极与p型电极，并进行退火形成欧姆接触。

因此，通过在所述衬底10上实现整面式的背面P型层金属电极可以更好的实现电流的扩散，并且可以完全无遮掩正面发光的特性。同时，通过所述第一P型半导体层30与所述第二P型半导体层50的双层P型层，以及所述第一发光层40与所述第二发光层60的双层发光层的结构，可以把溢流的电子再做进一步的利用来提升发光效率。从而，在制造所述发光二极管100时可以降低制造成本，提升所述发光二极管100的发光效率，能够实现优良的电流扩散分布及较佳的散热效果。

在一个实施例中，所述第一孔310与所述第二孔510间隔开设于所述衬底10的所述第一表面110。

采用金属有机化合物化学气相沉淀(Metal-organic Chemical VaporDeposition，MOCVD)技术在所述衬底10上依次沉积所述应力释放层20、所述第一P型半导体层30、所述第一发光层40、所述第二P型半导体层50、所述第二发光层60、所述N型半导体层70。并且，在所述衬底10的所述第一表面110，亦即所述衬底10的背面利用激光器打孔，通过两种不同功率的激光光束打穿所述衬底10与所述应力释放层20直到所述第一P型半导体层30的部分，打穿所述衬底10、所述应力释放层20、所述第一P型半导体层30与所述第一发光层40直到所述第二P型半导体层50的部分。其中，激光打孔数量比例所述第一P型半导体层30：所述第二P型半导体层50可以为1:2～1:20。此时，所述第一孔310与所述第二孔510可以间隔开设于所述衬底10的所述第一表面110。

在一个实施例中，所述第一透明导电层320的厚度小于所述第一P型半导体层30的厚度，所述第二透明导电层520的厚度小于所述第二P型半导体层50的厚度。

所述第一透明导电层320的厚度小于所述第一P型半导体层30的厚度，可以使得所述第二电极90与所述第一P型半导体层30更好地接触。所述第二透明导电层520的厚度小于所述第二P型半导体层50的厚度，可以使得所述第二电极90与所述第二P型半导体层50更好地接触。

在一个实施例中，所述衬底10可以为蓝宝石衬底、硅衬底或碳化硅衬底等。

在一个实施例中，所述第一发光层40与所述第二发光层60为磷化铟镓铝、氮化铝镓、铟氮化镓、氮化镓及磷化铟镓铝所构成材料组群中的至少一种材料。

当所述第一电极80与所述第二电极90输入供电电压时，可以驱使所述第一P型半导体层30、所述第一发光层40、所述第二P型半导体层50、所述第二发光层60与所述N型半导体层70的结构产生激发光。

在一个实施例中，所述第一发光层40与所述第二发光层60为量子阱或氮化铟镓多重量子阱。

具体地，所述第一发光层40与所述第二发光层60中当含In离子的GaN层中In含量的不同时可以发出紫外光、绿光和蓝光。

在一个实施例中，所述应力释放层20为超晶格结构。

所述应力释放层20中的InxGa1-xN层可以采用无掺杂的InGaN材料生长。每个周期包括InxGa1-xN层和生长在InxGa1-xN层61之上的GaN层(0<x＜y)，所述应力释放层20的生长温度随周期数逐渐降低，InxGa1-xN层中的In的含量随周期数逐层增加。在波长各不相同的白光、蓝绿光和黄光等发光二极管中In的含量各不相同。

在一个实施例中，所述第一透明导电层320与所述第二透明导电层520为氧化铟锡、氧化镉锡、氧化锑锡、氧化锌及氧化锌锡所构成材料组群中的至少一种材料。

在一个实施例中，所述第一P型半导体层30、所述第一发光层40、所述第二P型半导体层50、所述第二发光层60以及所述N型半导体层70可以为氮化镓基(GaN-based)磊晶参杂不同金属而制成。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种发光二极管，其特征在于，包括：

衬底(10)，具有第一表面(110)以及与所述第一表面(110)相对设置的第二表面(120)；

应力释放层(20)，设置于所述衬底(10)的所述第二表面(120)；

第一P型半导体层(30)，设置于远离所述衬底(10)的所述应力释放层(20)表面；

第一发光层(40)，设置于远离所述应力释放层(20)的所述第一P型半导体层(30)表面；

第二P型半导体层(50)，设置于远离所述第一P型半导体层(30)的所述第一发光层(40)表面；

第二发光层(60)，设置于远离所述第一发光层(40)的所述第二P型半导体层(50)表面；

N型半导体层(70)，设置于远离所述第二P型半导体层(50)的所述第二发光层(60)表面；

第一电极(80)，设置于远离所述第二发光层(60)的所述N型半导体层(70)表面；

第一孔(310)，开设于所述衬底(10)的所述第一表面(110)，且贯穿至所述第一P型半导体层(30)；

至少一个第二孔(510)，开设于所述衬底(10)的所述第一表面(110)，且贯穿至所述第二P型半导体层(50)；

第一透明导电层(320)，设置于所述第一孔(310)中，且所述第一透明导电层(320)设置于所述第一P型半导体层(30)；

第二透明导电层(520)，设置于所述第二孔(510)中，且所述第二透明导电层(520)设置于所述第二P型半导体层(50)；

第二电极(90)，设置于所述衬底(10)的所述第一表面(110)，所述第二电极(90)设置于所述第一孔(310)内，且所述第二电极(90)与所述第一透明导电层(320)接触，用以实现所述第二电极(90)与所述第一P型半导体层(30)电连接，所述第二电极(90)设置于所述第二孔(510)内，且所述第二电极(90)与所述第二透明导电层(520)接触，用以实现所述第二电极(90)与所述第二P型半导体层(50)电连接。

2.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述第一孔(310)与所述第二孔(510)间隔开设于所述衬底(10)的所述第一表面(110)。

3.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述第一透明导电层(320)的厚度小于所述第一P型半导体层(30)的厚度。

4.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述第一孔(310)贯穿所述衬底(10)与所述应力释放层(20)至所述第一P型半导体层(30)。

5.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述第二孔(510)贯穿所述衬底(10)、所述应力释放层(20)、所述第一P型半导体层(30)与所述第一发光层(40)至所述第二P型半导体层(50)。

6.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述衬底(10)为蓝宝石衬底、硅衬底或碳化硅衬底等。

7.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述第二透明导电层(520)的厚度小于所述第二P型半导体层(50)的厚度。

8.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述第一发光层(40)为量子阱或氮化铟镓多重量子阱。

9.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述应力释放层(20)为超晶格结构。

10.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述第二发光层(60)为量子阱或氮化铟镓多重量子阱。