CN217740552U - 一种半导体发光元件 - Google Patents

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，依次层叠于所述衬底上的第一半导体层、有源层和第二半导体层，以及分别与第一半导体层和第二半导体层电性连接的第一电极和第二电极，所述第二电极包括焊盘部和延伸部，所述第二电极和第二半导体层之间还设置有电流阻挡层和电流扩展层，所述电流扩展层覆盖电流阻挡层和第二半导体层的表面，且电流扩展层具有暴露第二半导体层的第一通孔，所述第一通孔位于电流阻挡层的边缘。本实用新型可以有效改善电流阻挡层边缘的电流拥堵现象，提升发光二极管的抗静电能力。

Description

一种半导体发光元件

技术领域

本实用新型属于半导体技术领域，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)由于具有节能环保、安全耐用、光电转化率高、可控性强等特点，被广泛应用于显示器、汽车照明、通用照明背光源等相关领域。随着LED技术不断发展，在其受到越来越广泛的应用的同时，也面临着越来越高的要求，尤其是LED的发光效率和抗静电性能。

目前，LED的P电极的下方常通过设置电流阻挡层，以避免电流过于集中在电极处，而导致的电压升高，抗静电能力差。但是，由于电流阻挡层的存在，电流仅存在横向扩展，最终电流会拥堵于电流阻挡层的边缘，仍会导致电压升高，产生静电失效的异常。因此如何进一步提高发光二极管的抗静电能力一直是亟需解决的问题。

说明内容

为了进一步提高发光二极管的抗静电能力，本实用新型提供了如下的解决方案：

一种半导体发光元件，包括衬底，依次层叠于所述衬底上的第一半导体层、有源层和第二半导体层，以及分别与第一半导体层和第二半导体层电性连接的第一电极和第二电极，所述第二电极包括焊盘部和延伸部，所述第二电极和第二半导体层之间还设置有电流阻挡层和电流扩展层，所述电流扩展层覆盖电流阻挡层和第二半导体层的表面，且电流扩展层具有暴露第二半导体层的第一通孔，所述第一通孔位于电流阻挡层的边缘。

优选的，所述第一通孔暴露第二半导体层和电流阻挡层。

优选的，所述第一通孔暴露第二半导体层的面积不小于暴露电流阻挡层的面积。

优选的，所述第一通孔暴露第二半导体层，而不暴露电流阻挡层。

优选的，所述第一通孔与电流阻挡层的侧面相切。

优选的，所述第一通孔间隔设置，且相邻的第一通孔间距为8~25μm。

优选的，相邻所述第一通孔的间距由焊盘部向延伸部的方向上逐渐减小或者逐渐增加或者相同。

优选的，所述第一通孔对称或非对称的设置于电流阻挡层的两侧。

优选的，所述电流扩展层还具有第二通孔，所述第二通孔设置于远离第二电极，且靠近第一电极的位置。

优选的，所述第一通孔或第二通孔呈圆形、椭圆形、梯形或多边形。

优选的，所述第一通孔呈等腰梯形，且其较长的底边位于第二半导体层所在区域，其较短的底边位于电流阻挡层所在区域。

本实用新型通过设计在电流阻挡层的边缘对电流扩展层开图形成第一通孔，实现将拥堵于电流阻挡层边缘区域的电流，通过纵向扩展的形式引入第二半导体层，以改善电流拥堵现象，降低产生的ESD爆点、静电失效的异常，从而提升发光二极管的抗静电能力。

附图说明

图1为本实用新型之实施例1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。

图3为本实用新型之实施例1之其中一种半导体发光元件之俯视结构示意图。

图4为本实用新型之实施例1之另一种半导体发光元件之俯视结构示意图。

图5为本实用新型之实施例2之半导体发光元件之俯视结构示意图。

图6为本实用新型之实施例3之半导体发光元件之俯视结构示意图。

具体实施例

以下实施例将伴随着附图说明本实用新型的概念，在附图或说明中，相似或相同的部分使用相同的标号，并且在附图中，元件的形状或厚度可扩大或缩小。需特别注意的是，图中未绘示或说明书未描述的元件，可以是熟悉此技术的人士所知的形式。

在以下实施例中，用于指示方向的用语，例如“上”、“下”，“前”、“后”、“左”、和“右”，仅指在附图中的方向。因此，方向性用语是用于说明而不是限制本实用新型。

实施例1

参看附图1和2，一种半导体发光元件，包括衬底10，依次层叠于衬底10上的第一半导体层20、有源层30和第二半导体层40，以及分别与第一半导体层20和第二半导体层40电性连接的第一电极70和第二电极80，第二电极80包括焊盘部81和延伸部82，第二电极80和第二半导体层40之间还设置有电流阻挡层50和电流扩展层60，电流扩展层60覆盖电流阻挡层50和第二半导体层40的表面，且电流扩展层60具有暴露第二半导体层40的第一通孔61，第一通孔61位于电流阻挡层50的边缘。

其中，衬底10的材质材料是蓝宝石、碳化硅、硅、氮化镓、玻璃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以蓝宝石衬底为例说明，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。

第一半导体层20或第二半导体层40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。第一半导体层20或第二半导体层40可以为氮化镓基、砷化镓基、磷化镓基材质。有源层30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，有源层30可以为单量子阱或多量子阱。

第一电极70和第二电极80分别为由多层金属沉积形成的金属电极，其中，第二电极80包括焊盘部81和延伸部82，延伸部82用于扩展电流。第一电极70和第二电极80的最外层金属通常为金，使具有更强的导电性。第一电极70和第二电极80分别与第一半导体层20和第二半导体层40电性连接。

第二电极80和第二半导体层40之间还设置有电流阻挡层50和电流扩展层60。其中，电流阻挡层50位于第二电极80的下方，以阻挡电流直接向下注入第二半导体层40中，从而促进电流横向扩展，有效改善第二电极80下方的电流聚集效应，缓解第二电极80处的电流拥挤现象。电流阻挡层50为绝缘材料层，其可以为二氧化硅、碳化硅、氮化硅等透明绝缘材料，本实施例优选二氧化硅。电流扩展层60覆盖电流阻挡层50和第二半导体层40的表面，第二电极80通过电流扩展层60实现与第二半导体层40电性连接。电流扩展层60能有效削弱电流的纵向扩展的能力，且能提高电流的横向扩展能力，从而避免出现电流聚集效应，并且由于电流扩展层60的透光率较高，发光元件的出光量受其影响较小。电流扩展层60可以选自氧化铟锡层、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、氧化镓锌层中的一种或者几种的组合，本实施例优选氧化铟锡。

本实用新型针对发光二极管存在的电流拥堵缺陷，通过采用电流阻挡层50和通孔的结构相配合，疏散聚集的电流，以避免产生静电失效的异常，进一步提高发光二极管的抗静电能力。

具体地，继续参看附图1，在本实施例中，于电流扩展层60上通过蚀刻或者其他方式形成第一通孔61，该第一通孔61位于电流阻挡层50的边缘，以使得第一通孔61同时暴露第二半导体层40和电流阻挡层50。利用该第一通孔61能有效的疏散聚集于电流阻挡层50边缘的电流，并能将部分电流在纵向方向上引导入第二半导体层40，以改善静电失效的异常，从而提升发光元件的抗静电能力。优选，第一通孔61暴露第二半导体层40的面积不小于第一通孔61暴露电流阻挡层50的面积，以保证第一通孔61具有较好的电流纵向引导能力。

进一步地，电流扩展层60的第一通孔61间隔设置，优选相邻的第一通孔61间距为8~25μm。若第一通孔61的间距过小，即第一通孔61过于密集，会使得在形成第一通孔61的过程中，易出现电流扩展层60过蚀刻的情况，从而导致相邻第一通孔61之间缺少电流扩展层60，使得电流无法进行横向扩展；若第一通孔61的间距过大，则电流更倾向于横向扩展，使得部分电流纵向引导注入至第二半导体层40的效益较差。更进一步地，相邻第一通孔61的间距可以相同，以有利于引导电流均匀注入第二半导体层40的各个区域。在其他实施中，相邻第一通孔61的间距也可以不同，例如，相邻第一通孔61的间距由焊盘部81向延伸部82的方向上逐渐减小或者逐渐增加。根据实际情况来看，通常电流较为集中于第二电极80的延伸部82的始端和末端，因此可以在延伸部82的始端和末端的位置，适当增加第一通孔61的数量或者缩小此处相邻第一通孔61的间距，更好地将电流引导至第二半导体层40，从而疏散聚集于电流阻挡层50的边缘的电流，从而降低产生ESD爆点的几率，进而提高发光元件的抗静电能力。

第一通孔61的形状可以为圆形、椭圆形、梯形、多边形、规则或者不规则形状，本实用新型对此不做特别限定。本实施例中，优选第一通孔61呈圆形。在其他实施例中，第一通孔61可以呈等腰梯形，且梯形较长的底边位于第二半导体层40所在区域，梯形较短的底边位于电流阻挡层50所在区域，具体可参看附图3。第一通孔61可以对称设置于电流阻挡层50的两侧，以利于引导电流均匀注入第二半导体层40。除此之外，第一通孔61也可以非对称设置于电流阻挡层50的两侧，例如，位于电流阻挡层50两侧的第一通孔61间隔交替分布，具体可参看附图4。

实施例2

请参看附图5，本实施例的半导体发光元件，与实施例1的区别在于，第一通孔61暴露第二半导体层40，而不暴露电流阻挡层50，且第一通孔61与电流阻挡层50的侧面相切。相比于第一通孔61同时暴露第二半导体层40和电流阻挡层50，本实施例的第一通孔61暴露第二半导体层40的面积更大，其电流的纵向引导能力更强，能有效的将电流阻挡层50边缘的部分横向电流全部纵向引入第二半导体层40，发光元件的抗静电能力更佳，且形成的本实施例的第一通孔61需要去除更多的电流扩展层60面积，能进一步减少电流扩展层60的吸光，提高半导体发光元件的发光效率。

实施例3

请参看附图6，本实施例的半导体发光元件，与实施例1的区别在于，电流扩展层60还具有第二通孔62。该第二通孔62间断非连续的设置于远离第二电极80，且靠近第一电极70的位置。第二通孔62在进一步减少电流扩展层60吸光的同时，能有效改善电流由第二电极80流向第一电极70过程中的电流聚集现象，使得电流分散并均匀注入，提高半导体发光元件的发光均匀性和发光效率，提升发光二极管的抗静电能力，避免电流聚集而导致的电压升高产生的影响。

第二通孔62的形状呈圆形、圆形、椭圆形、梯形或多边形或者其他不规则形，第二通孔62和第一通孔61的形状可以相同或者不同，第二通孔62的面积和第一通孔61的面积可以相同或者不同，本实施例中优选第二通孔62的形状呈圆形。

本实用新型通过设计在电流阻挡层50的边缘对电流扩展层60开图形成第一通孔61，实现将拥堵于电流阻挡层50边缘区域的电流，通过纵向扩展的形式引入第二半导体层40，以改善电流拥堵现象，降低产生的ESD爆点、静电失效的异常，从而提升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 (11)

1.一种半导体发光元件，包括衬底，依次层叠于所述衬底上的第一半导体层、有源层和第二半导体层，以及分别与第一半导体层和第二半导体层电性连接的第一电极和第二电极，所述第二电极包括焊盘部和延伸部，其特征在于，所述第二电极和第二半导体层之间还设置有电流阻挡层和电流扩展层，所述电流扩展层覆盖电流阻挡层和第二半导体层的表面，且电流扩展层具有暴露第二半导体层的第一通孔，所述第一通孔位于电流阻挡层的边缘。

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，所述第一通孔暴露第二半导体层和电流阻挡层。

3.根据权利要求2所述的一种半导体发光元件，其特征在于，所述第一通孔暴露第二半导体层的面积不小于暴露电流阻挡层的面积。

4.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件，其特征在于，所述第一通孔暴露第二半导体层，而不暴露电流阻挡层。

5.根据权利要求1或4所述的一种半导体发光元件，其特征在于，所述第一通孔与电流阻挡层的侧面相切。

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，所述第一通孔间隔设置，且相邻的第一通孔间距为8~25μm。

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，相邻所述第一通孔的间距由焊盘部向延伸部的方向上逐渐减小或者逐渐增加或者相同。

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，所述第一通孔对称或非对称的设置于电流阻挡层的两侧。

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，所述电流扩展层还具有第二通孔，所述第二通孔设置于远离第二电极，且靠近第一电极的位置。

10.根据权利要求1或9所述的一种半导体发光元件，其特征在于，所述第一通孔或第二通孔呈圆形、椭圆形、梯形或多边形。

11.根据权利要求2所述的一种半导体发光元件，其特征在于，所述第一通孔呈等腰梯形，且其较长的底边位于第二半导体层所在区域，其较短的底边位于电流阻挡层所在区域。

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