CN211238280U

CN211238280U - 一种发光二极管

Info

Publication number: CN211238280U
Application number: CN202020100793.5U
Authority: CN
Inventors: 陈亭玉; 晋沙沙; 沈媛媛; 孙旭; 戴志祥; 张家豪
Original assignee: Anhui Sanan Optoelectronics Co Ltd
Current assignee: Anhui Sanan Optoelectronics Co Ltd
Priority date: 2020-01-14
Filing date: 2020-01-14
Publication date: 2020-08-11
Anticipated expiration: 2030-01-14

Abstract

本实用新型属于半导体领域，尤其涉及一种发光二极管，至少包括衬底、第一导电型半导体层、发光层、第二导电型半导体层和电流扩展层，以及分别位于第一导电型半导体层表面的第一电极和位于电流扩展层表面的第二电极，其特征在于：所述电流扩展层包括依次层叠的第一电流扩展层和第二电流扩展层，所述第一电流扩展层表面由复数个相互独立且不连接的凸起周期性排列而成。本实用新型将传统的单一层的电流扩展层改进为由第一电流扩展层和第二电流扩展层组合的两层设计，并且图案化第一电流扩展层，促进电流扩展层的同时，还可以进一步提高发光二极管的抗静电能力。

Description

一种发光二极管

技术领域

本发明属于半导体领域，尤其涉及具有双层电流扩展层以促进电流扩展、改善抗ESD能力的发光二极管。

背景技术

常规的发光二极管的结构包括衬底、外延层和电极，而为了促进电流在外延层中的扩展，通常在外延层表面沉积电流扩展层。当电流扩展层膜层较薄时，发光二极管的发光强度较高，但是发光均匀性较差，电流容易集中在电极附近，导致ESD抗静电击穿能力变差；然而当电流扩展层膜层较厚时，可以增加电流向水平方向扩散的比例，即可以提高发光强度分布的均匀性，提高ESD能力，但是发光强度较小。

因此，现有技术可以通过将电流扩展层进行粗化设计，常采用蚀刻法对电流扩展层粗化处理，来解决上述的问题。然而无论是干法蚀刻还是湿法蚀刻，均无法对粗化图形的厚度和形貌进行精确控制，因此需要设计另一种电流扩展层的结构解决上述的问题。

发明内容

因此，本实用新型提供一种发光二极管，既可以提高发光二极管的发光强度，又可以提高其ESD抗静电能力。具体技术方案如下：

一种发光二极管，至少包括衬底、第一导电型半导体层、发光层、第二导电型半导体层和电流扩展层，以及分别位于第一导电型半导体层表面的第一电极和位于电流扩展层表面的第二电极，其特征在于：所述电流扩展层包括依次层叠的第一电流扩展层和第二电流扩展层，所述第一电流扩展层表面由复数个相互独立且不连接的凸起周期性排列而成。

优选的，所述第二电流扩展层覆盖在第一电流扩展层表面，形成具有凹陷区和突出区的结构。

优选的，所述第二电流扩展层的凹陷区和突出区的厚度相同。

优选的，所述凸起的高度大于第二电流阻挡层的厚度。

优选的，所述凸起的高度范围为50~3000埃。

优选的，所述凸起的宽度范围为2~30微米。

优选的，相邻所述凸起的间距范围为2~20微米。

优选的，所述第二电流扩展层的厚度范围为 50~3000埃。

优选的，所述第二电流扩展层的厚度范围为50~600埃。

优选的，所述第一电流扩展层和第二电流扩展层的材料相同或者不同。

优选的，所述第一电流扩展层和第二电流扩展层均选自氧化铟锡层、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中的一种或者几种的组合。

本实用新型将传统的单一层的电流扩展层改进为由第一电流扩展层和第二电流扩展层组合的两层设计，并且设计第一电流扩展层由复数个相互独立且不连接的凸起周期性排列而成，第二电流扩展层覆盖在第一电流扩展层表面形成具有凹陷区和突出区的结构，制作工艺简单，在促进电流扩展层的同时，还可以进一步提高发光二极管的抗静电能力。

附图说明

图1为发明之实施例一之发光二极管俯视结构示意图。

图2为发明之实施例一之发光二极管剖视结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。需说明的是，本实用新型的附图均采用非常简化的非精准比例，仅用以方便、明晰的辅助说明本实用新型。

实施例1

参看附图1，本实用新型的发光二极管，至少包括衬底10、第一导电型半导体层21、发光层22、第二导电型半导体层23和电流扩展层30，以及分别位于第一导电型半导体层21表面的第一电极60和位于电流扩展层30表面的第二电极50。

参看附图2，其中，衬底10的材质可以选自Al₂O₃、SiC、GaAs、GaN、AlN、GaP、Si、ZnO、MnO中的任意一种或者几种的组合。本实施例以蓝宝石衬底10（sapphire substrate）为例说明，晶格方向可以例如为（0001），但本发明不限制所使用的衬底10材质与晶格方向。也可以对衬底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。

第一导电型半导体层21和由第二导电型半导体层23均可以由多层III-V族化合物半导体层层叠形成，其可以为单层结构或多层结构，可以为P型掺杂或者N型掺杂，p型掺杂杂质类型可以为Mg、Zn、Ca、 Sr、或者Ba，n型掺杂杂质类型可以为Si、Ge、或者Sn，本发明不排除其他的元素等效替代的掺杂。当第一导电型半导体层21为n型掺杂时，第二导电型半导体层23为p型掺杂；相反得，当第一导电型半导体层21为p型掺杂时，第二导电型半导体层23为n型掺杂。

形成第一导电型半导体层21和第二导电型半导体层23的方法没有特别限制，例如金属有机化学气相沉积（MOCVD），分子束外延法（MBE）、卤化物气相外延法（HPVE法）、溅射法，离子镀法，电子喷淋法等。本发明采用常规的MOCVD法于衬底10上制作而成。

第一导电型半导体层21提供的电子或者空穴与第二导电型半导体层23提供的空穴或者电子在发光层22中复合，发光层22受电压驱动时会发出光线。该光线的颜色取决于发光层22化合物半导体层的材料。本发明中，第一导电型半导体层21、发光层22和第二导电型半导体层23可以均为氮化镓系III-V族化合物半导体，诸如GaN、GaAlN、InGaN、InAlGaN等，这些化合物半导体可以用化学式InxAlyGa1-x-yN表示，其中0≤X≤、0≤Y≤1，X+Y≤1。发光层22为能够提供光辐射的材料，具体的辐射波段介于390~950nm，如蓝、绿、红、黄、橙、红外光，发光层22可以为单量子阱或多量子阱结构。

衬底10和第一导电型半导体层21之间还可以沉积缓冲层24，以减小两者之间的晶格差异，改善后续第一导电型半导体层21的生长质量。在氮化镓基发光二极管中，缓冲层24可以为不掺杂的GaN（u-GaN）。

刻蚀第二导电型半导体层23至第一导电型半导体层21，露出部分第一导电型半导体层21表面，在露出的第一导电型半导体层21表面制作第一电极60，第一电极60与第一导电型半导体层21直接接触导电。

第二电极50包括焊盘部51和延伸部52，延伸部52的一端与焊盘部51连接，并在电流扩展层30表面由焊盘部51向第一电极60的方向延伸，延伸部52可以将注入焊盘部51的电流沿延伸部52扩展，促进电流的扩展。

其中，电流扩展层30包括以此层叠的第一电流扩展层31和第二电流扩展层32，第一电流扩展层31表面由复数个相互独立且不连接的凸起311周期性排列而成。相邻凸起311之间露出第二导电型半导体层23的表面。凸起311的俯视形状可以为圆形、方形、三角形或者其他不规则图形。凸起311的高度范围设计为50~3000埃，宽度范围为2~30微米，相邻凸起311的间距范围为2~20微米。

第一电流扩展层31的凸起311的形成工艺步骤如下：首先在第二导电型半导体层23的表面涂覆光阻，然后进行曝光、显影处理，露出部分第二导电型半导体层23的表面，随后在露出部分第二导电型半导体层23的表面沉积第一电流扩展层31，最后去除光阻，形成周期性排列的凸起311。

第二电流扩展层32覆盖在第一电流扩展层31表面，形成具有凹陷区321和突出区322的结构。整体的电流扩展层30包括第一电流扩展层31和第二电流扩展层32，因此，先制作由周期性排列的凸起311组成的第一电流扩展层31，再于第一电流扩展层31表面沉积第二电流扩展层32，即可形成厚度不均匀的电流扩展层30。

凹陷区321的第二电流扩展层32直接与第二导电型半导体层23的表面直接接触。其中凹陷区321和突出区322的厚度相同，形成均匀厚度的第二电流扩展层32。第一电流扩展层31和第二电流扩展层32的厚度可以进行搭配设计。例如，在电流扩展层30总的厚度相同时，可以设计较厚的第一电流扩展层31和较薄的第二电流扩展层32，或者较薄的第一电流扩展层31和较厚的第二电流扩展层32,或者相同厚度的第一电流扩展层31和第二电流扩展层32。而由于凹陷区321的第二电流扩展层32直接与第二导电型半导体层23的表面直接接触，因此，为了减少第二电流扩展层32对光的吸收，第二电流扩展层32的厚度越小越好，例如厚度为50~600埃。

第一电流扩展层31和第二电流扩展层32的材质可以相同或者不同，其均选自氧化铟锡层、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中的一种或者几种的组合。本实施例中优选第一电流扩展层31和第二电流扩展层32均为氧化铟锡层。

第二导电型半导体层23和第一电流扩展层31之间还设置电流阻挡层40，电流阻挡层位于第二电极50的焊盘部51的正下方，阻挡电流直接进入其下方的导电型半导体层23内，防止电流聚集。电流阻挡层40的材质可以为氧化铝、二氧化硅、氮化硅、碳化硅等中的一种或者几种组合。本实施例中优选为二氧化硅。

第一电流扩展层31和第二电流扩展层32分别具有第一开口312和第二开口322，焊盘部51的下端穿过第一开口312和第二开口322与电流阻挡层40接触，由于焊盘部51插入开口内，因此可以增强其粘附的牢固性，防止其掉落。

第二电流扩展层32和第一电极50、第二电极60的表面还具有保护层70，用于保护发光二极管，防止其被污染、氧化等。

本实用新型将传统的单一层的电流扩展层改进为由第一电流扩展层31和第二电流扩展层32组合的两层设计，并且设计第一电流扩展层31由复数个相互独立且不连接的凸起311周期性排列而成，第二电流扩展层32覆盖在第一电流扩展层31表面形成具有凹陷区321和突出区322的结构，最终形成厚度不均匀的电流扩展层30，制作工艺简单，在促进电流扩展层的同时，还可以进一步提高发光二极管的抗静电能力。

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

1.一种发光二极管，至少包括衬底、第一导电型半导体层、发光层、第二导电型半导体层和电流扩展层，以及分别位于第一导电型半导体层表面的第一电极和位于电流扩展层表面的第二电极，其特征在于：所述电流扩展层包括依次层叠的第一电流扩展层和第二电流扩展层，所述第一电流扩展层表面由复数个相互独立且不连接的凸起周期性排列而成。

2.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述第二电流扩展层覆盖在第一电流扩展层表面，形成具有凹陷区和突出区的结构。

3.根据权利要求2所述的一种发光二极管，其特征在于：所述第二电流扩展层的凹陷区和突出区的厚度相同。

4.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述凸起的高度大于第二电流阻挡层的厚度。

5.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述凸起的高度范围为50~3000埃。

6.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述凸起的宽度范围为2~30微米。

7.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：相邻所述凸起的间距范围为2~20微米。

8.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述第二电流扩展层的厚度范围为 50~3000埃。

9.根据权利要求8所述的一种发光二极管，其特征在于：所述第二电流扩展层的厚度范围为50~600埃。

10.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述第一电流扩展层和第二电流扩展层的材料相同或者不同。

11.根据权利要求10所述的一种发光二极管，其特征在于：所述第一电流扩展层和第二电流扩展层均选自氧化铟锡层、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中的一种或者几种的组合。