CN210245536U - 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，包括衬底、N型半导体层、P型半导体层和两者之间的发光层；具有与P型半导体层电性连接的P电极，与N型半导体层电性连接的N电极，P电极包括沿P型半导体层表面延伸的P型指部和垫部；P型半导体层和P电极之间还具有电流阻挡层和位于电流阻挡层上的电流扩展层；所述电流阻挡层具有第一孔洞，电流扩展层具有第二孔洞，所述垫部置于第二孔洞内并通过第一孔洞与P型半导体层电性连接；垫部与电流扩展层之间填充绝缘介质层，使垫部与电流扩展层不接触。本实用新型可以增强电极的牢固性和逆向老化可靠性。
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。
如何改善其电极的稳定性和逆向老化可靠性，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，通过将P电极的垫部与电流扩展层电性绝缘隔开，防止电流扩展层的烧伤延伸至P电极，从而提升电极的稳定性。具体技术方案如下：
一种半导体发光元件，包括衬底、N型半导体层、P型半导体层和两者之间的发光层；具有与P型半导体层电性连接的P电极，与N型半导体层电性连接的N电极，P电极包括沿P型半导体层表面延伸的P型指部和垫部；P型半导体层和P电极之间还具有电流阻挡层和位于电流阻挡层上的电流扩展层；其特征在于：所述电流阻挡层具有第一孔洞，电流扩展层具有第二孔洞，所述垫部置于第二孔洞内并通过第一孔洞与P型半导体层电性连接；垫部与电流扩展层之间填充绝缘介质层，使垫部与电流扩展层不接触。
优选的，所述P型指部与电流扩展层接触，用于扩展电流。
优选的，所述半导体发光元件顶面和侧面覆盖绝缘保护层。
优选的，所述绝缘介质层与绝缘保护层为一体结构，由绝缘保护层向第二孔洞内陷形成。
优选的，所述绝缘保护层覆盖垫部上表面的外缘部分。
优选的，所述绝缘介质层和绝缘保护层为二氧化硅层、碳化硅层或氮化硅层。
优选的，所述第二孔洞的直径大于第一孔洞。
优选的，所述电流扩展层覆盖电流阻挡层上表面的外缘部分。
优选的，所述电流阻挡层为二氧化硅层、碳化硅层或氮化硅层。
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N电极还具有沿N型半导体层表面延伸的N型指部。
优选的，所述衬底为图形化衬底或平片衬底。
本实用新型于电流阻挡层和电流扩展层分别设置第一孔洞和第二孔洞，并且第二孔洞的直径大于第一孔洞，P电极的垫部位于第二孔洞内并穿过第一孔洞与P型半导体层接触，从而增加了电极的牢固性，防止掉电极；同时在垫部与电流扩展层之间填充绝缘介质层，使P电极与电流扩展层不接触，实现两者的电性隔离，而P型指部与电流扩展层接触，从而在不影响电流扩展的基础上，于逆向老化过程中，电流扩展层的烧伤无法延伸至垫部，从而增强逆向老化可靠性。
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的截面图。
图3为图1线B-B的截面图。
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1~3，一种半导体发光元件，包括衬底10、N型半导体层20、P型半导体层30和两者之间的发光层40。
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30或N型半导体层20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30或N型半导体层20可以为氮化镓基、砷化镓基、磷化镓基材质。
发光层40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40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20或P型半导体层30之间的晶格失配。
半导体发光元件还具有与P型半导体层30电性连接的P电极50，与N型半导体层20电性连接的N电极60。P电极50和N电极60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50包括沿P型半导体层30表面延伸的P型指部51和垫部52；P型半导体层30和P电极50之间还具有电流阻挡层70和位于电流阻挡层70上的电流扩展层80。N电极60也可以具有沿N型半导体层20表面延伸N型指部和垫部，其下方也可设置电流阻挡层70。
绝缘保护层90覆盖半导体发光元件的顶面和表面，具体为P型半导体层30和N型半导体层20的顶面和侧面、以及P电极50上表面的外缘部分，在正装结构的发光元件中，绝缘保护层90还覆盖N电极60上表面的外缘部分，其材质可以为二氧化硅、碳化硅、氮化硅等，绝缘保护层90可以防止暴露于空气中发光元件的氧化、脏污等。
P型半导体层30和P电极50之间还具有电流阻挡层70和位于电流阻挡层70上的电流扩展层80，电流扩展层80覆盖电流阻挡层70上表面的外缘部分。电流阻挡层70为二氧化硅层、碳化硅层或氮化硅层。电流扩展层80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。
继续参看附图3，其中电流阻挡层70具有第一孔洞71，电流扩展层80具有第二孔洞81，第二孔洞81的直径大于第一孔洞71，使得P电极50的垫部可以完全置于第二孔洞81内，并通过第一孔洞71与P型半导体层30电性连接；垫部52与电流扩展层80之间填充绝缘介质层91，使垫部52与电流扩展层80不接触，实现电性隔离，而P型的指部51与电流扩展层80接触，用于扩展电流。绝缘介质层91的材料例如二氧化硅、碳化硅或氮化硅等。
在实际生产过程中，为了简化工艺流程，绝缘介质层91可以在制作覆盖半导体元件顶面和侧面的绝缘保护层90时，绝缘保护层90向第二孔洞内陷形成，形成一体结构的绝缘介质层91与绝缘保护层90。
本实用新型于电流阻挡层70和电流扩展层80分别设置第一孔洞71和第二孔洞81，并且第二孔洞81的直径大于第一孔洞71，P电极50的垫部51位于第二孔洞81内并穿过第一孔洞71与P型半导体层30接触，从而增加了电极的牢固性，防止掉电极；同时在垫部52与电流扩展层80之间填充绝缘介质层91，使P电极50与电流扩展层80不接触，实现两者的电性隔离，而P型指部51与电流扩展层80接触，从而在不影响电流扩展的基础上，于逆向老化过程中，电流扩展层80的烧伤无法延伸至垫部52，从而增强逆向老化可靠性。
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、N型半导体层、P型半导体层和两者之间的发光层；具有与P型半导体层电性连接的P电极，与N型半导体层电性连接的N电极，P电极包括沿P型半导体层表面延伸的P型指部和垫部；P型半导体层和P电极之间还具有电流阻挡层和位于电流阻挡层上的电流扩展层；其特征在于：所述电流阻挡层具有第一孔洞，电流扩展层具有第二孔洞，所述垫部置于第二孔洞内并通过第一孔洞与P型半导体层电性连接；垫部与电流扩展层之间填充绝缘介质层，使P电极与电流扩展层不接触。
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型指部与电流扩展层接触，用于扩展电流。
3.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述半导体发光元件顶面和侧面覆盖绝缘保护层。
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：所述绝缘介质层与绝缘保护层为一体结构，由绝缘保护层向第二孔洞内陷形成。
5.根据权利要求3所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述绝缘保护层覆盖垫部上表面的外缘部分。
6.根据权利要求4所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述绝缘介质层和绝缘保护层为二氧化硅层、碳化硅层或氮化硅层。
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：所述第二孔洞的直径大于第一孔洞。
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：所述电流扩展层覆盖电流阻挡层上表面的外缘部分。
9.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述电流阻挡层为二氧化硅层、碳化硅层或氮化硅层。
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。
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