CN212434645U - 发光二极管 - Google Patents

Abstract

公开了一种发光二极管，包括：透明衬底；依次位于透明衬底第一表面的第一外延层、有源层、第二外延层，第一外延层与第二外延层的掺杂类型不同；电流扩展层位于第二外延层表面，电流扩展层为台阶状；第一电极，与第一外延层部分接触；第二电极，位于电流扩展层表面，靠近第二电极的电流扩展层的厚度大于靠近第一电极的电流扩展层的厚度。本申请在第二电极与第二外延层之间设置了加厚的电流扩展层，提升了芯片表面的电流分布均匀性，从而避免芯片局部电流集中导致的芯片局部过热、性能降低等问题。

Description

发光二极管

技术领域

本实用新型属于半导体器件技术领域，更具体地，涉及一种发光二极管。

背景技术

发光二极管(LED，Light Emitting Diode)作为一种发光元件常用于显示装置中。顺应目前对显示终端轻薄化的追求，用于背光模组中的发光二极管因受限于灯珠支架的尺寸，长宽比越来越大。

为了获得高亮度，在发光二极管的电极中设置有单金手指。上述发光二极管很难做到电流均匀扩展，从而会导致发光二极管芯片的局部电流密度过高，使得发光二极管的光效、抗静电能力、寿命等性能受到影响。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种发光二极管，提升了芯片表面的电流分布均匀性，从而避免芯片局部电流集中导致的芯片局部过热、性能降低等问题。

根据本实用新型提供的一种发光二极管，包括：透明衬底；依次位于所述透明衬底第一表面的第一外延层、有源层、第二外延层，所述第一外延层与所述第二外延层的掺杂类型不同；电流扩展层，位于所述第二外延层表面，所述电流扩展层为台阶状；第一电极，与所述第一外延层部分接触；第二电极，位于所述电流扩展层表面，靠近所述第二电极的电流扩展层的厚度大于靠近所述第一电极的电流扩展层的厚度。

可选地，所述电流扩展层包括：第二电流扩展层，位于所述第二外延层表面且覆盖部分所述第二外延层；以及第一电流扩展层，位于所述第二外延层和所述第二电流扩展层表面，所述第一电流扩展层形成台阶状，所述第二电极与所述第二外延层之间包含所述第一电流扩展层和所述第二电流扩展层。

可选地，所述第二外延层覆盖所述有源层，所述有源层覆盖至少部分所述第一外延层。

可选地，还包括：金手指结构，位于所述电流扩展层表面且与所述第二电极电连接，所述金手指结构包括至少一条金手指。

可选地，所述至少一条金手指为直线型金手指，所述直线型金手指的一端连接所述第二电极，另一端靠近所述第一电极。

可选地，所述金手指结构中靠近第二电极区域的金手指数量多于远离第二电极区域的金手指数量。

可选地，所述金手指结构中靠近第二电极区域的金手指为弧形、直线型或者折线形。

可选地，还包括：反光层，位于所述透明衬底的第二表面，所述第二表面与所述第一表面相对。

可选地，所述反光层为分布式布拉格反射镜。

可选地，还包括：第一台阶，位于所述发光二极管的两端部，位于靠近所述第一电极一端的第一台阶依次贯穿第一电流扩展层、第二外延层、有源层到达第一外延层表面，位于靠近第二电极一端的第一台阶依次贯穿第一电流扩展层、第二电流扩展层、第二外延层、有源层到达第一外延层表面。

可选地，所述第一电极位于所述第一台阶中的第一外延层表面。

可选地，还包括：钝化层，位于所述第一台阶的侧壁、暴露的第一电流扩展层表面。

可选地，所述第一电流扩展层和第二电流扩展层包括氧化铟锡层。

可选地，所述第一外延层和所述第二外延层为三五族化合物半导体材料层。

可选地，所述透明衬底为图案化的蓝宝石。

可选地，还包括钝化层，至少覆盖所述金手指结构的表面。

可选地，所述电流扩展层为一体化结构。

根据本实用新型实施例的发光二极管，在第二外延层表面形成台阶状的电流扩展层，并且靠近第二电极的电流扩展层的厚度大于靠近第一电极的电流扩展层的厚度。提高了第二电极附近的电流扩展效果，进而使发光二极管芯片的电流扩展更加均匀。

优选地，台阶状的电流扩展层包含第一电流扩展层和第二电流扩展层。在第一电流扩展层与第二外延层之间增设第二电流扩展层，且第二电流扩展层部分覆盖第二外延层。进一步地，第一电流扩展层、第二电流扩展层位于第二电极与第二外延层之间，使得第二电极附近的电流扩展层相对于第一电极附近的电流扩展层厚。

优选地，在第一电流扩展层表面设置与第二电极电连接的金手指结构，且金手指结构包含至少一条金手指，提升了芯片表面的电流分布均匀性。

优选地，金手指结构中靠近第二电极区域的金手指数量多于远离第二电极区域的金手指数量，即，在第二电极附近增加帮助电流扩散的金手指数量，以实现通电时电流均匀扩散。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出根据本实用新型第一实施例的发光二极管的结构截面图；

图2示出根据本实用新型第二实施例的发光二极管的结构截面图；

图3至图10示出根据本实用新型第二实施例的发光二极管在制造过程中不同阶段的截面图，其中，图9a为图8示出的结构的一种俯视图，图9b为图8示出的结构的另一种俯视图，图9c为图8示出的结构的另一种俯视图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本实用新型的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

本实用新型可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。

图1示出根据本实用新型第一实施例的发光二极管的结构截面图。

本实施例的发光二极管100以GaN基发光二极管为例进行说明。

如图1所示，发光二极管100包括透明衬底101，以及依次位于透明衬底101第一表面上的第一外延层102、有源层103、第二外延层104，覆盖部分第二外延层104的第二电流扩展层1051，覆盖暴露的第二外延层104和第二电流扩展层1051的第一电流扩展层1052，位于第一电流扩展层1052上的第二电极112，位于暴露的部分第一外延层102、第一电流扩展层1052上的钝化层121，位于第一台阶中的第一外延层102表面且与第一外延层102接触的第一电极111，以及位于透明衬底101第二表面上的反光层131。其中，第二外延层104覆盖有源层103，有源层103至少覆盖部分第一外延层102，第二电流扩展层1051覆盖部分第二外延层104使第一电流扩展层1052形成台阶状。进一步地，第一电流扩展层1052和第二电流扩展层1051组成一体化结构。第一台阶位于发光二极管100的两个端部，位于靠近第一电极111一端的第一台阶依次贯穿第一电流扩展层1052、第二外延层104、有源层103到达第一外延层102表面，位于靠近第二电极112一端的第一台阶依次贯穿第一电流扩展层1052、第二电流扩展层1051、第二外延层104、有源层103到达第一外延层102表面。钝化层121包括连续的位于第一台阶侧壁的部分、位于暴露的第一外延层102表面的部分以及位于暴露的第一电流扩展层1052表面的部分。透明衬底101的第一表面和第二表面相对且彼此远离。

在替换的实施例中，第一电流扩展层1052和第二电流扩展层1051形成的台阶状的电流扩展层结构可以由具有一体化结构的台阶状的电流扩展层替换。其中，靠近第二电极的电流扩展层的厚度大于靠近第一电极的电流扩展层的厚度。

其中，透明衬底101例如为图形化蓝宝石衬底(PSS，Patterned SapphireSubstrate)。第一外延层102的掺杂类型为第一掺杂类型，第二外延层104的掺杂类型为第二掺杂类型，优选地，第一掺杂类型为N型，第二掺杂类型为P型。其中，第一外延层102和第二外延层104例如为三五族化合物半导体材料层，有源层103例如为量子阱结构层。反光层131例如为分布式布拉格反射镜(DBR，Distributed Bragg Reflection)。

第一电流扩展层1052和第二电流扩展层1051包括氧化铟锡层等。

图2示出根据本实用新型第二实施例的发光二极管的结构截面图。

本实施例的发光二极管200以GaN基发光二极管为例进行说明。

如图2所示，发光二极管200包括透明衬底201，以及依次位于透明衬底201第一表面上的第一外延层202、有源层203、第二外延层204，覆盖部分第二外延层204的第二电流扩展层2051，覆盖暴露的第二外延层204和第二电流扩展层2051的第一电流扩展层2052，彼此电连接且位于第一电流扩展层2052上的金手指结构213和第二电极212，位于暴露的部分第一外延层202、第一电流扩展层2052、金手指结构213上的钝化层221，位于第一台阶260中的第一外延层202表面且与第一外延层202接触的第一电极211，以及位于透明衬底201第二表面上的反光层231。其中，第二外延层204覆盖有源层203，有源层203至少部分覆盖第一外延层202，第二电流扩展层2051覆盖部分第二外延层204使第一电流扩展层2052形成台阶状。进一步地，第一电流扩展层2052和第二电流扩展层2051组成一体化结构。第二电极212与第二外延层204之间依次设置有第二电流扩展层2051和第一电流扩展层2052。靠近第二电极212处的一部分金手指结构213与第二外延层204之间依次设置有第二电流扩展层2051和第一电流扩展层2052，远离第二电极212处的一部分金手指结构213与第二外延层204之间设置有第一电流扩展层2052。第一台阶260位于发光二极管200的两个端部，位于靠近第一电极211一端的第一台阶260依次贯穿第一电流扩展层2052、第二外延层204、有源层203到达第一外延层202表面，位于靠近第二电极212一端的第一台阶260依次贯穿第一电流扩展层2052、第二电流扩展层2051、第二外延层204、有源层203到达第一外延层202表面。钝化层221包括连续的位于第一台阶260侧壁的部分、位于暴露的第一电流扩展层2052表面的部分、位于暴露的第一外延层202表面的部分以及覆盖金手指结构213表面的部分。透明衬底202的第一表面和第二表面相对且彼此远离。

在替换的实施例中，第一电流扩展层2052和第二电流扩展层2051形成的台阶状的电流扩展层结构可以由具有一体化结构的台阶状的电流扩展层替换。其中，靠近第二电极的电流扩展层的厚度大于靠近第一电极的电流扩展层的厚度。

其中，透明衬底201例如为图形化蓝宝石衬底(PSS，Patterned SapphireSubstrate)。第一外延层202的掺杂类型为第一掺杂类型，第二外延层204的掺杂类型为第二掺杂类型，优选地，第一掺杂类型为N型，第二掺杂类型为P型。其中，第一外延层202和第二外延层204例如为三五族化合物半导体材料层，有源层203例如为量子阱结构层。反光层231例如为分布式布拉格反射镜(DBR，Distributed Bragg Reflection)。第一电流扩展层2052和第二电流扩展层2051包括氧化铟锡层等。

其中，金手指结构213与第二电极212电连接，金手指结构213包含至少一条金手指，所述至少一条金手指为几乎延伸至第一电极111的直线型金手指。

优选地，金手指结构213包括多条金手指，其中，靠近第二电极212区域的金手指数量多于远离第二电极212区域的金手指数量。进一步地，如图9a所示的一种实施例，金手指结构213中包含靠近第二电极212的一条弧形金手指2132和一条几乎延伸至第一电极211的直线型金手指2131。在一些可替代的实施例中，如图9b所示，金手指结构213中包含靠近第二电极212的多条折线形金手指2132和一条几乎延伸至第一电极211的直线型金手指2131。在其他可替代的实施例中，如图9c所示，金手指结构213中包含靠近第二电极212的多条弧形金手指2132和一条几乎延伸至第一电极211的直线型金手指2131。

图3至图10示出根据本实用新型第二实施例的发光二极管在制造过程中不同阶段的截面图，其中，图9a为图8示出的结构的一种俯视图，图9b为图8示出的结构的另一种俯视图，图9c为图8示出的结构的另一种俯视图。

如图3所示，形成透明衬底201。具体地，在衬底上生长透明材料作为图形化的衬底基材，并采用光刻技术对衬底做图形化刻蚀得到透明衬底201，透明衬底201例如为图形化蓝宝石衬底(PSS，Patterned Sapphire Substrate)。接着在透明衬底201上形成外延叠层，具体地，在透明衬底201的第一表面上依次形成第一外延层202、有源层203以及第二外延层204。进一步地，第一外延层201和第二外延层203分别为不同掺杂类型，第一外延层202的掺杂类型为第一掺杂类型，第二外延层204的掺杂类型为第二掺杂类型，优选地，第一掺杂类型为N型，第二掺杂类型为P型。其中，第一外延层202和第二外延层204例如为三五族化合物半导体材料层，有源层203例如为量子阱结构层。

接着，如图4所示，在第二外延层204上生长一层电流扩展材料层250，具体地，电流扩展材料为氧化铟锡等。

接着，如图5所示，形成第二电流扩展层2051。进一步地，在如图4所示的半导体结构上方均匀涂敷光刻胶，随后放置第一光刻版，并用紫外波段光线对光刻胶进行曝光。接着将显影液覆盖在半导体结构上方，去掉与第一光刻版相应图形的光刻胶以裸露出待去除的部分电流扩展材料层250。接着采用等离子机台对显出图形部分进行残胶处理，并用腐蚀溶液对裸露出来的电流扩展材料层250进行腐蚀进而形成第二电流扩展层2051。第二电流扩展层2051覆盖部分第二外延层204，第一光刻板的形状与第二电流扩展层2051的形状相对应。然后采用去胶液去除表面残留的光刻胶。

接着，如图6所示，形成第一电流扩展层2052。进一步地，在第二外延层204表面和第二电流扩展层2051表面生长电流扩展材料层，以形成覆盖第二外延层和第二电流扩展层2051的第一电流扩展层2052。

在替换的实施例中，在形成如图3所示的半导体结构之后，在第二外延层204上生长一层比电流扩展材料层250的厚度更厚的电流扩展材料层，具体地，电流扩展材料为氧化铟锡等。接着在上述半导体结构上方均匀涂敷光刻胶，随后放置第五光刻版，并用紫外波段光线对光刻胶进行曝光。接着将显影液覆盖在半导体结构上方，去掉与第五光刻版相应图形的光刻胶以裸露出待去除的部分电流扩展材料层。接着采用等离子机台对显出图形部分进行残胶处理，并用腐蚀溶液对裸露出来的电流扩展材料层进行腐蚀进而形成台阶状的电流扩展层。其中，基于第五光刻版使得在靠近后续形成第二电极区域形成的电流扩展层的厚度大于在远离后续形成第二电极区域形成的电流扩展层的厚度。然后采用去胶液去除表面残留的光刻胶。接着执行如图7所示的步骤。

接着，如图7所示，形成第一台阶260。进一步地，在如图6所示的半导体结构上均匀涂敷光刻胶并且放置第二光刻版，采用紫外波段光线对光刻胶进行曝光。接着将显影液覆盖在半导体结构上方，去除掉与第二光刻版相应图形的光刻胶以用光刻胶做出需要刻蚀的图形。接着采用等离子体轰击蚀刻气体，并用离化后的气体基于光刻胶做出的图形进行刻蚀，以在发光二极管200的两个端部形成第一台阶260。其中，位于远离第二电极212一端的第一台阶260依次贯穿第一电流扩展层2052、第二外延层204、有源层203到达第一外延层202表面，位于靠近第二电极212一端的第一台阶260依次贯穿第一电流扩展层2052、第二电流扩展层2051、第二外延层204、有源层203到达第一外延层202表面。然后采用去胶液去除表面残留的光刻胶。

接着，如图8所示，形成第一电极211和第二电极212。在如图7所示的半导体结构上方均匀涂敷光刻胶，随后放置第三光刻版，并用紫外波段光线对光刻胶进行曝光。接着将显影液覆盖在半导体结构上方，采用等离子机台对显出图形部分进行残胶处理。再采用物理气相沉积机台在整个发光二极管200芯片表面形成金属层。之后采用剥离工艺，去除不需要的金属，随后利用去胶液去除芯片表面光刻胶，以在第一台阶260中的第一外延层202表面的部分区域形成与第一外延层202接触的第一电极211以及位于第一电流扩展层2052上方的第二电极212，且第二电极212位于第二电流扩展层2051上方。第一电极211与第一外延层202电连接，第二电极212通过第一电流扩展层2052和第二电流扩展层2051与第二外延层204电连接。优选地，如图8所示，同时形成位于第一电流扩展层2052表面且与第二电极212电连接的金手指结构213。

进一步地，图9a为图8示出的结构的一种俯视图，图9b为图8示出的结构的另一种俯视图，图9c为图8示出的结构的另一种俯视图。下述附图更清楚地示出金手指结构213的图案。其中图3至图8以及图10为沿AA方向的截面图。

如图9a所示，金手指结构213包含多条金手指，多条金手指中包含至少一条几乎延伸至第一电极211的金手指，其中，金手指结构213中靠近第二电极212区域的金手指数量多于靠近第一电极211区域的金手指数量。具体地，金手指结构213中包含靠近第二电极212的一条弧形金手指2132和一条几乎延伸至第一电极211的直线型金手指2131。

如图9b所示，金手指结构213包含多条金手指，多条金手指中包含至少一条几乎延伸至第一电极211的金手指，其中，金手指结构213中靠近第二电极212区域的金手指数量多于靠近第一电极211区域的金手指数量。具体地，金手指结构213中包含靠近第二电极212的多条折线形金手指2132和一条几乎延伸至第一电极211的直线型金手指2131。

如图9c所示，金手指结构213包含多条金手指，多条金手指中包含至少一条几乎延伸至第一电极211的金手指，其中，金手指结构213中靠近第二电极212区域的金手指数量多于靠近第一电极211区域的金手指数量。具体地，金手指结构213中包含靠近第二电极212的多条弧形金手指2132和一条几乎延伸至第一电极211的直线型金手指2131。

接着，如图10所示，形成钝化层221。进一步地，在暴露的第一外延层202表面、暴露的第一台阶260侧壁、暴露的第一电流扩展层2052和金手指结构213表面生长钝化层221。接着在表面上均匀涂敷光刻胶并且放置第四光刻版，采用紫外波段光线对光刻胶进行曝光。接着将显影液覆盖在半导体结构上方，去除掉与第四光刻版相应图形的光刻胶以用光刻胶做出需要刻蚀的图形。接着采用等离子体轰击蚀刻气体，并用离化后的气体基于光刻胶做出的图形进行刻蚀，以暴露出发光二极管200中的第一电极211和第二电极212。

接着，如图2所示，对透明衬底201的第二表面减薄，并在透明衬底201的第二表面上镀反光层231，反光层231例如为分布式布拉格反射镜(DBR，Distributed BraggReflection)。

上述描述了制造发光二极管200的流程步骤，其中，发光二极管100的制造流程与发光二极管200的制造流程相比，仅仅缺少了形成金手指结构的步骤，其他步骤与制造发光二极管200的相同。

依照本实用新型的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本实用新型以及在本实用新型基础上的修改使用。本实用新型的保护范围应当以本实用新型权利要求所界定的范围为准。

Claims (17)

1.一种发光二极管，其特征在于，包括：

透明衬底；

依次位于所述透明衬底第一表面的第一外延层、有源层、第二外延层，所述第一外延层与所述第二外延层的掺杂类型不同；

电流扩展层，位于所述第二外延层表面，所述电流扩展层为台阶状；

第一电极，与所述第一外延层部分接触；

第二电极，位于所述电流扩展层表面，

其中，靠近所述第二电极的电流扩展层的厚度大于靠近所述第一电极的电流扩展层的厚度。

2.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述电流扩展层包括：

第二电流扩展层，位于所述第二外延层表面且覆盖部分所述第二外延层；以及

第一电流扩展层，位于所述第二外延层和所述第二电流扩展层表面，所述第一电流扩展层形成台阶状，

所述第二电极与所述第二外延层之间包含所述第一电流扩展层和所述第二电流扩展层。

3.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述第二外延层覆盖所述有源层，所述有源层覆盖至少部分所述第一外延层。

4.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，还包括：

金手指结构，位于所述电流扩展层表面且与所述第二电极电连接，所述金手指结构包括至少一条金手指。

5.根据权利要求4所述的发光二极管，其特征在于，所述至少一条金手指为直线型金手指，所述直线型金手指的一端连接所述第二电极，另一端靠近所述第一电极。

6.根据权利要求4所述的发光二极管，其特征在于，所述金手指结构中靠近第二电极区域的金手指数量多于远离第二电极区域的金手指数量。

7.根据权利要求6所述的发光二极管，其特征在于，所述金手指结构中靠近第二电极区域的金手指为弧形、直线型或者折线形。

8.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，还包括：

反光层，位于所述透明衬底的第二表面，所述第二表面与所述第一表面相对。

9.根据权利要求8所述的发光二极管，其特征在于，所述反光层为分布式布拉格反射镜。

10.根据权利要求2所述的发光二极管，其特征在于，还包括：

第一台阶，位于所述发光二极管的两端部，位于靠近所述第一电极一端的第一台阶依次贯穿第一电流扩展层、第二外延层、有源层到达第一外延层表面，位于靠近第二电极一端的第一台阶依次贯穿第一电流扩展层、第二电流扩展层、第二外延层、有源层到达第一外延层表面。

11.根据权利要求10所述的发光二极管，其特征在于，所述第一电极位于所述第一台阶中的第一外延层表面。

12.根据权利要求10所述的发光二极管，其特征在于，还包括：

钝化层，位于所述第一台阶的侧壁、暴露的第一外延层的表面、以及暴露的第一电流扩展层表面。

13.根据权利要求2所述的发光二极管，其特征在于，所述第一电流扩展层和第二电流扩展层包括氧化铟锡层。

14.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述第一外延层和所述第二外延层为三五族化合物半导体材料层。

15.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述透明衬底为图案化的蓝宝石。

16.根据权利要求4所述的发光二极管，其特征在于，还包括：

钝化层，至少覆盖所述金手指结构的表面。

17.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述电流扩展层为一体化结构。

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