CN218069881U - 一种发光二极管 - Google Patents

Abstract

本实用属于半导体技术领域，尤其涉及一种发光二极管，包括发光结构和设置于所述发光结构上的电极，所述电极包括底层和打线层，其特征在于，所述打线层依次包括第一Au层、第一Pt层、第二Au层、第二Pt层和第三Au层，Au层和Pt层之间具有合金层，本实用新型能有效改善电极硬度，使得电极和合金线紧密结合，改善焊线能力，提升残金量。

Description

一种发光二极管

技术领域

本实用新型属于半导体技术领域，尤其涉及一种发光二极管。

背景技术

由于发光二极管(lightemittingdiode,LED)结构具有低功率消耗、环保、使用寿命长及反应速率快等优势，因此已被广泛地应用在照明领域及显示领域中。

发光二极管的电极大多数使用黄金作为主要蒸发材料，黄金因具有良好的导热稳定性、延展性等优点而被大量使用。参看附图1，现有的Au电极结构通常包括粘附层1、反射层2、阻挡层3、保护层4和打线层5，其中最上层的打线层5材质为Au，然而现有Au电极结构的硬度较低，而合金线的硬度又较大，因此较难通过打线超声及焊力将合金线与电极紧密结合，易出现焊线差，打线残金量低的异常。因此，如何提高电极的焊线能力，是本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种发光二极管，以改善电极硬度低所致残金低的异常，提高电极的焊线能力。

为了实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种发光二极管，包括发光结构和设置于所述发光结构上的电极，所述电极包括底层和打线层，所述打线层依次包括第一Au层、第一Pt层、第二Au层、第二Pt层和第三Au层，Au层和Pt层之间具有合金层。

优选的，所述合金层为Pt-Au合金层。

优选的，所述合金层的厚度为300~600埃。

优选的，所述第二Au层的厚度小于第一Au层和第三Au层的厚度。

优选的，所述第三Au层的厚度不大于第一Au层的厚度。

优选的，所述第一Au层的厚度为11000~13000埃，第三Au层的厚度为9000~11000埃。

优选的，所述第一Pt层的厚度为0~100埃，第二Au层的厚度为0~100埃，第二Pt层的厚度为0~100埃。

优选的，所述第一Pt层、第二Au层和第二Pt层的厚度相同。

优选的，所述底层依次包括粘附层、反射层、阻挡层和保护层。

优选的，所述粘附层为Cr层，反射层为Al层，阻挡层为第Ti层，保护层为第三Pt层。

与现有技术相比，本实用新型的发光二极管至少具备如下有益效果：

本实用新型通过将打线层的Au层进行分镀，形成三层Au层，并在两两Au层之间插入Pt层，且在Au层与Pt层交界的部分形成合金层，能有效改善电极硬度，以保证后续与合金线在打线的过程中，具有积极缓冲作用，使得电极和合金线紧密结合，以改善焊线能力，提升残金量。

附图说明

图1为现有技术中传统发光二极管的结构示意图。

图2为本发明的发光二极管的结构示意图。

图3为图2所示电极的放大图。

具体实施方式

图2为本实用新型的发光二极管的结构示意图，图3为图2所示电极的放大图。

参看附图2，一种发光二极管，包括发光结构10和设置于发光结构10上的电极20。其中，发光结构10包括衬底11和层叠于衬底11上的半导体叠层12，半导体叠层12至少包括第一半导体层121、第二半导体层123以及夹置于第一半导体层121和第二半导体层123之间的有源层122。电极20包括第一电极和第二电极，第一电极设置于第一半导体层121上，第二电极设置于第二半导体层123上。

具体地，衬底11为成长衬底，半导体叠层12在衬底上成长，衬底11的材质可以为蓝宝石、碳化硅、硅、砷化镓、氮化镓、二氧化硅等其中一种或者前述两种或者多种材料的组合。此外，衬底11用以外延成长半导体叠层12的上表面可包括图案化结构（图未示出），图案化结构具有凹陷部和凸起部，自半导体叠层12发射的光可通过衬底的图案化结构而折射，从而提高发光二极管的亮度。

在前述的衬底11上，可采用有机金属化学气相沉积(MOCVD)、分子束磊晶法(MBE)、氢化物气相磊晶(HVPE)或离子镀法，如溅镀法或蒸镀法形成半导体叠层。半导体叠层12包括依序形成在衬底上的第一半导体层121、有源层122和第二半导体层123。第一半导体层121和第二半导体层123具有不同的导电型态、电性、用于提供电子或空穴的掺杂元素。例如，第一半导体层121是n型半导体，而第二半导体层123是p型半导体。n型杂质例如Si，p型杂质例如Mg，杂质种类不限于此。有源层形成于第一半导体层与第二半导体层之间，由能带不同的阱层和垒层交替层叠而成，其中垒层的能级高于阱层。在电流驱动下，电子与空穴在有源层122中结合，以将电能转换成光能实现发光。

继续参看附图2，在半导体叠层12制作完成之后，通过蚀刻去除部分第二半导体层123，以露出第一半导体层121，并且分别在第一半导体层121、第二半导体层123上形成电极20，第一电极和第二电极分别与第一半导体层121和第二半导体层123形成电性连接。

参看附图3，本实用新型的电极20包括底层21和打线层22。具体地，底层21依次包括粘附层211、反射层212、阻挡层213和保护层214。其中，粘附层211用于与半导体叠层12粘附，并形成欧姆接触，粘附层211的材料可选自用Cr、Ti、Nb等金属；反射层212用于反射电极20下方有源层122发出的光线，以提高发光二极管的发光亮度，反射层212的材料可选自用Ag、Al等高反射金属；阻挡层213用于阻挡活泼的金属元素迁移，保护层214用于保护下方的金属材料，阻挡层213和保护层214的材料可选自用Ti、Pt、Ni、W、TiW等金属。

本实施例以电极20的粘附层211为Cr层，反射层212为Al层，阻挡层213为Ti层，保护层214为第三Pt层为例进行说明。Cr层具有良好的导电性能，能够与半导体叠层12进行良好的欧姆接触，有效地降低接触电阻，同时Cr层还具有较好的粘附能力，以避免电极20脱落，该Cr层厚度优选为10~50埃。Al层的反射率较Cr层高，能提高发光二极管的出光效率，该Al层厚度优选为800~1200埃。由于Al极为活泼，因此在Al层上形成稳定性较好的Ti层和第三Pt，能有效防止Al层中的Al出现的溶解、迁移、上窜、老化异常等问题，防止水汽对Al层的腐蚀，同时Ti层和第三Pt层能保护下方的金属层，该Ti层、第三Pt层的厚度优选为250~500埃。

继续参看附图3，打线层22用于后续将电极20与外部器件进行焊接。本实施例的打线层22采用多层结构，该打线层22依次包括第一Au层221、第一Pt层222、第二Au层223、第二Pt层224和第三Au层225， Au层和Pt层之间具有合金层226。其中，第二Au层223的厚度小于第一Au层221和第三Au层225的厚度，较薄的第二Au层223更利于形成合金。第一Au层221和第三Au层225的厚度需要适中，第一Au层221的厚度不能过薄，过薄将无法承受打线时带来的压力，以致于无法缓冲受力，导致电极20会产生较大的形变；第三Au层225的厚度不大于第一Au层221的厚度，第三Au层225不能过薄也不能过厚，若第三Au层225的厚度过薄，合金层226会作用在电极20表面，使得电极20硬度过大，导致无法完成打线，若第三Au层225的厚度过厚，电极20硬度改善效果一般。本实施例优选，第一Au层221的厚度为11000~13000埃，第三Au层225的厚度为9000~11000埃。

本实施例的第一Pt层222、第二Au层223和第二Pt层224的厚度较薄，第一Pt层222和第二Pt层224的厚度小于第三Pt层（即保护层214）的厚度，以利于后续高温熔合使得Pt和Au进行串晶，有效形成Pt-Au合金层，同时第一Pt层222和第二Pt层224不能过厚也不能过薄，若过厚，电极20硬度较大，反而会导致粘附性更差，若过薄，则无法起到改善电极20硬度的效果。因此，建议在经过高温熔融后，优选第一Pt层222的厚度为0~100埃，第二Au层223的厚度为0~100埃，第二Pt层224的厚度为0~100埃。进一步优选，第一Pt层222、第二Au层223和第二Pt层224的厚度相同，对电极20的打线层22硬度提升较优。本实施例条件下的打线层22，能让Au和Pt进行有效串晶形成合金层226的同时，还不影响电极20打线效果 。

本实施例通过在打线层22中引入合金结构，形成较好的缓冲层，能提升电极20的强度，提高打线层22的可焊性能，该合金层226优选Pt-Au合金层，其厚度为300~600埃，其在本实施例的结构上无需额外生长合金层，是后续通过高温环境即能在两层交界的部分形成合金层226。该Pt-Au合金层为Au层和Pt层中的一部分相互熔融而成， 在其他实施例中，第一Pt层222、第二Au层223、第二Pt层224三层整层可也全部熔融成PT-Au合金层，即最终电极20可为由粘附层211、反射层212、阻挡层213、保护层214、第一Au层221、PT-Au合金层226、第三Au层225组成的结构。

整体电极20可以采用蒸镀方式制备形成。具体地，在半导体叠层12上先通过蒸镀方式依次制备10~50埃的Cr层、800~1200埃的Al层、250~500埃的Ti层和250~500埃的第三Pt层，之后在第三Pt层上蒸镀打线层22，其中，打线层22不同于现有技术中一次蒸镀完成，而是包含多层结构采用多次蒸镀的方式，具体为依次蒸镀第一Au层221、100~200埃的第一Pt层222、100~200埃的第二Au层223、100~200埃的第二Pt层224、第三Au层225。完成整体电极20蒸镀后，还需在发光结构10和电极20侧面生长钝化层（图未示出）以保护发光结构10和电极20，经钝化层沉积和温筛高温，会使得下层的第一Au层221、第一Pt层222、第二Au层223、第二Pt层224、第三Au层225相互接触交界的部分相互融合串晶，形成Pt-Au合金，最终在经过高温熔融后，第一Pt层222的厚度为0~100埃，第二Au层223的厚度为0~100埃，第二Pt层224的厚度为0~100埃。而第三Au层225的表面仍然为Au，不会影响电极20的导电及表面物理和化学特性。

通过对应用现有技术和本实施例中电极20的发光二极管进行对比实验，分别在两种不同合金线下完成打线测试，得到下表中的测试数据。

通过上表可以发现，在采用99Ag合金线进行打线，现有结构中的电极咬痕比例为14%，残金面积S比例为86%，而新结构的电极20咬痕比例仅为8%，残金面积S比例可达92%；在采用88Ag合金线进行打线，现有结构中的电极咬痕比例为8%，残金面积S比例为92%，而新结构的则无电极咬痕，残金面积S比例甚至达到100%。众所周知，电极20的咬痕比例越少，残金面积S比例越大，其电极20的可焊性能就越高。综合对比，本实施例的新结构相比于现有技术，电极20咬痕比例下降，残金面积比例增加7~8%，本实施例能明显提高电极20的残金量和焊线的改善效果，提高电极20的残金面积S。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种发光二极管，包括发光结构和设置于所述发光结构上的电极，所述电极包括底层和打线层，其特征在于，所述打线层依次包括第一Au层、第一Pt层、第二Au层、第二Pt层和第三Au层，Au层和Pt层之间具有合金层。

2.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于，所述合金层为Pt-Au合金层。

3.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于，所述合金层的厚度为300~600埃。

4.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于，所述第二Au层的厚度小于第一Au层和第三Au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，所述第三Au层的厚度不大于第一Au层的厚度。

6.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于，所述第一Au层的厚度为11000~13000埃，第三Au层的厚度为9000~11000埃。

7.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Pt层的厚度为0~100埃，第二Au层的厚度为0~100埃，第二Pt层的厚度为0~100埃。

8.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于，所述第一Pt层、第二Au层和第二Pt层的厚度相同。

9.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于，所述底层依次包括粘附层、反射层、阻挡层和保护层。

10.根据权利要求9所述的一种发光二极管，其特征在于，所述粘附层为Cr层，反射层为Al层，阻挡层为第Ti层，保护层为第三Pt层。

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