CN210245532U - 一种半导体发光元件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于半导体领域，尤其涉及一种半导体发光元件，一种半导体发光元件，包括衬底、层叠于衬底之上的外延层以及与外延层电性连接的P电极和N电极，其特征在于：所述发光元件具有复数个贯穿外延层的孔洞，所述孔洞由外延层的顶部延伸至衬底表面。本实用新型提供了一种半导体发光元件，通过在外延层内部设置复数个底部延伸至衬底的孔洞，且设置孔洞的侧壁与衬底的夹角大于0°，小于90°，从而提升对光的反射效率，进而提升发光元件的出光效率。
Description
技术领域
本实用新型属于半导体领域，尤其涉及一种半导体发光元件。
背景技术
发光二极管（Light Emitting Diode，LED）是一种半导体发光元件，它利用半导体PN结注入式电致发光原理制成。LED具有能耗低、体积小、寿命长、稳定性好、响应快和发光波长稳定等好的光电性能，目前已经在照明、家电、显 示屏、指示灯等领域有很好的应用。
如何提高发光二极管的出光效率，一直是业界亟需解决的技术问题。
发明内容
为解决以上问题，本实用新型提供了一种半导体发光元件，通过在外延层内部设置复数个底部延伸至衬底的孔洞，且设置孔洞的侧壁与衬底的夹角大于0°，小于90°，从而提升对光的反射效率，进而提升发光元件的出光效率。具体技术方案如下：
一种半导体发光元件，包括衬底、层叠于衬底之上的外延层以及与外延层电性连接的P电极和N电极，其特征在于：所述发光元件具有复数个贯穿外延层的孔洞，所述孔洞由外延层的顶部延伸至衬底表面。
优选的，所述P电极和外延层之间还具有电流扩展层，所述孔洞贯穿电流扩展和外延层，由电流扩展层的顶部延伸至衬底表面。
优选的，所述孔洞的侧壁与衬底表面成一定角度A。
优选的，所述角度A大于0°，小于90°。
优选的，所述孔洞分布于P电极周围，其分布图形与P电极类似。
优选的，所述孔洞均匀分布或者不均分布。
优选的，所述孔洞的尺寸范围为5~25μm。
优选的，所述孔洞的数量至少为2个。
优选的，所述电流扩展层为氧化铟锡层、氧化锌层、氧化锌铟锡层、氧化铟锌层、氧化锌锡层、氧化镓铟锡层、氧化镓铟层、氧化镓锌层、掺杂铝的氧化锌层或掺杂氟的氧化锡层。
优选的，所述衬底为平片衬底或者图形化衬底。
本实用新型提供了一种半导体发光元件，通过在外延层内部设置复数个底部延伸至衬底的孔洞，且设置孔洞的侧壁与衬底的夹角大于0°，小于90°，从而提升对光的反射效率，进而提升发光元件的出光效率。
附图说明
图1为本实用新型之半导体发光元件之俯视结构示意图。
图2为图1线A-A的剖视图。
具体实施方式
下面结合示意图对本实用新型的半导体发光元件的结构进行详细的描述，在进一步介绍本实用新型之前，应当理解，由于可以对特定的实施例进行改造，因此，本实用新型并不限于下述的特定实施例。还应当理解，由于本实用新型的范围只由所附权利要求限定，因此所采用的实施例只是介绍性的，而不是限制性的。除非另有说明，否则这里所用的所有技术和科学用语与本领域的普通技术人员所普遍理解的意义相同。
参看附图1和2，一种半导体发光元件，包括衬底10、外延层20、以及与外延层20电性连接的P电极30和N电极40。
外延层20包括N型半导体层21、P型半导体层22和两者之间的发光层23。
衬底10的材质材料是选自Al2O3、SiC、GaAs、GaN、AlN、GaP、 Si、ZnO、MnO及上述的任意组合中择其中之一。本实施例的的外延成长衬底10以蓝宝石衬底10（sapphiresubstrate）为例说明，晶格方向例如为(0001)，但本实用新型不限制所使用的衬底10材质与晶格方向。可以对衬底10进行图形化处理，改变光的传播路径，提升发光元件的出光效率。
P型半导体层22或N型半导体层21分别为n或p型掺杂，n型掺杂有诸如Si、Ge、或者Sn的n型掺杂物。p型被掺杂有诸如Mg、Zn、Ca、 Sr、或者Ba的p型掺杂物，也不排除其他的元素等效替代的掺杂。P型半导体层22或N型半导体层21可以为氮化镓基、砷化镓基、磷化镓基材质。
发光层23为能够提供光辐射的材料，具体的辐射波段介于550~950nm，如红、黄、橙、红外光，发光层23可以为单量子阱或多量子阱。
衬底10和N型半导体层20或P型半导体层30之间还可以设有缓冲层（图中未示出）。具体地，缓冲层可以为氮化镓层，也可以为氮化铝层，以缓解蓝宝石衬底10和N型半导体层21或P型半导体层22之间的晶格失配。
半导体发光元件还具有与P型半导体层22电性连接的P电极30，与N型半导体层21电性连接的N电极40。P电极30和N电极40位于衬底10的同一侧，其也可为位于衬底10的两侧，形成垂直结构的发光元件。
P电极30和外延层20之间还具有电流扩展层50，电流扩展层50为氧化铟锡层、氧化锌层、氧化锌铟锡层、氧化铟锌层、氧化锌锡层、氧化镓铟锡层、氧化镓铟层、氧化镓锌层、掺杂铝的氧化锌层或掺杂氟的氧化锡层。P电极30和电流扩展层50之间还可设置电流阻挡层70，防止电流拥挤。
发光元件具有复数个贯穿外延层20的孔洞60，孔洞60由外延层20的顶部延伸至衬底10表面。当发光元件包括电流扩展层50时，孔洞60则贯穿电流扩展50和外延层20，由电流扩展层50的顶部延伸至衬底10表面。电流扩展层50中设置孔洞，可以提升电流扩展的均匀性，提升电流密度。
孔洞60的侧壁与衬底10表面成一定角度A，角度A大于0°，小于90°，即孔洞60的截面呈现上窄下宽的梯形形状，该形状的孔洞60可以改变光的传播路径，有利于光从外延层内发射出来，从而提高出光效率。
进一步地，孔洞60分布于P电极30周围，其分布图形与P电极类似，其可以均匀分布，也可以不均分布。例如当P电极30具有Pad以及延伸部形成的指状结构时，孔洞60则沿P电极的Pad和延伸部周围分布。优选的，孔洞的尺寸范围为5~25μm，孔洞的数量至少为2个。
本实用新型提供了一种半导体发光元件，通过在外延层20内部设置复数个底部延伸至衬底10表面的孔洞60，且设置孔洞60的侧壁与衬底10的夹角大于0°，小于90°，从而提升对光的反射效率，进而提升发光元件的出光效率。
应当理解的是，上述具体实施方案为本实用新型的优选实施例，本实用新型的范围不限于该实施例，凡依本实用新型所做的任何变更，皆属本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种半导体发光元件，包括衬底、层叠于衬底之上的外延层以及与外延层电性连接的P电极和N电极，其特征在于：所述发光元件具有复数个贯穿外延层的孔洞，所述孔洞由外延层的顶部延伸至衬底表面。
2.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P电极和外延层之间还具有电流扩展层，所述孔洞贯穿电流扩展和外延层，由电流扩展层的顶部延伸至衬底表面。
3.根据权利要求1或2所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述孔洞的侧壁与衬底表面成一定角度A。
4.根据权利要求3所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述角度A大于0°，小于90°。
5.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述孔洞分布于P电极周围，其分布图形与P电极类似。
6.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述孔洞均匀分布或者不均分布。
7.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述孔洞的尺寸范围为5~25μm。
8.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述孔洞的数量至少为2个。
9.根据权利要求2所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述电流扩展层为氧化铟锡层、氧化锌层、氧化锌铟锡层、氧化铟锌层、氧化锌锡层、氧化镓铟锡层、氧化镓铟层、氧化镓锌层、掺杂铝的氧化锌层或掺杂氟的氧化锡层。
10.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述衬底为平片衬底或者图形化衬底。
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