专利名称：一种有效利用电流的led电极结构及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体发光二极管(LED)的电极制作方法，属于半导体器件制造 技术领域。
背景技术：
LED具有发光效率高、耗电量小、寿命长、发热量低、体积小、环保节能等诸多优点， 因而具有广泛的应用市场，如汽车、背光源、交通灯、大屏幕显示、军事等领域。随着半导体技术的高速发展，内量子效率达到90%以上，而外量子效率受到诸多 因素的影响提高并不显著，例如芯片结构、电极形状等直接影响着LED光提取效率。对于普 通结构的LED，其结构自上至下依次包括上电极、欧姆接触层、电流扩展层、上限制层、有 源区、下限制层、缓冲层、衬底和下电极。上电极的制作是在欧姆接触层上蒸镀金属电极层， 后光刻电极图形腐蚀形成上电极，最后通过合金形成欧姆接触。最初LED采用的是传统圆 形电极，圆形电极既用来做打线的焊垫又用来作为电流扩展，当电压加到电极上时，电流主 要集中在电极下方的部分区域，而电极到有源区的距离是有限的，当电流还没来得及横向 扩展时就已到达有源区，即发光区域主要集中在电极下方的部分有源区，造成电场过度集 中、LED发光不均勻、热稳定性差、寿命缩短、光提取效率较低等问题，因此改进电极的形状 以提高光提取效率变得日益紧迫。人们设计了各式各样的电极形状，像十字形、箭形、花形、 万字形、网状形、条形、回形等等，目的都是为了使电场均勻向四周平均分布，很大程度上提 高了出光效率。人们设计的各样电极都可分为两部分一部分为第一电极，作为焊垫，另一部分 为第二电极(延伸电极)，使电流更好的向四周扩散，图1给出了现有半导体发光二极管 (LED)十字形电极的图形，十字形电极包括第一电极1和第二电极2，第一电极1和第二电 极2均在欧姆接触层3上，LED的下面为下电极(面金属电极层)4。虽然这些设计都能起 到很好的电流扩展作用，但第一电极1所占芯片面积比例较大，所以有相当一部分电流还 是集中在第一电极1的下方，且传统的LED电极材料又为不透明的金属或金属合金，这就造 成第一电极1的下方发出的光绝大部分被遮挡，不能有效利用注入电流，如图2所示的常规 方法制作的LED电极的电流扩展。所以使更多的电流向四周扩散，更好的利用电流和发出 的光成为困扰人们急需解决的问题。
发明内容
本发明针对现有半导体发光二极管(LED)的电极存在的上述问题，提供一种既使 电流得到充分利用、又不会引起电压升高的有效利用电流的LED电极结构，同时提供一种 该LED电极的制作方法。本发明的有效利用电流的LED电极结构采用以下技术方案该有效利用电流的LED电极结构，是在LED电极的下方设置有部分非欧姆接触区， 非欧姆接触区的面积为所要制作电极的第一电极面积的10% -150%，当只有第一电极时去除的那部分欧姆接触层的面积为所要制作电极面积的10% —70%。上述有效利用电流的LED电极制作方法，是在LED管芯制作出欧姆接触层后，在欧姆接触层上所要制作电极的位置去除掉部 分欧姆接触层，接着去胶清洗，去除的那部分欧姆接触层的面积为所要制作电极的第一电 极面积的10% -150%，当只有第一电极时去除的那部分欧姆接触层的面积为所要制作电 极面积的10% —70%;在整个欧姆接触层上，包括去掉的那一部分，按常规方法蒸镀上金属 电极层，腐蚀去除所要制作的电极图形之外的那部分金属电极层；最后合金，在没有去除掉 的欧姆接触层上形成欧姆接触。去除的部分欧姆接触层的形状可为圆形、方形或不规则形状。本发明使更多的电流流向四周，有效提高LED发光效率。与其他提高LED亮度的 方法相比，具有操作简单，实施容易，可靠性稳定性高，适用范围广等优点。
图1是现有半导体发光二极管(LED)十字形电极的图形示意图。图2是图1中沿A-A’线的剖视图，该图体现了常规方法制作的LED电极的电流扩 展剖面。图3是带有欧姆接触层的LED结构示意图。图4是图3中去除第一电极下方欧姆接触层后的LED结构示意图。图5是蒸镀金属电极层后的LED结构示意图。图6是本发明制作的LED电极电流扩展剖面示意图。图7是本发明制作的只有第一电极的LED电极电流扩展剖面示意图。图中1、第一电极，2、第二电极，3、欧姆接触层，4、下电极(面金属电极层)，5、有 源区，6、金属电极层。
具体实施例方式本发明的有效利用电流的LED电极结构就是在LED电极的下方设置有部分非欧姆 接触区。以下以图1所示的公知十字形电极为例阐述本发明的LED电极制作方法。首先，在图3所示的LED的欧姆接触层3上在所要制作第一电极1的位置光刻出 所要去除的部分欧姆接触层3的图形，然后按常规的湿法或干法去除这部分欧姆接触层， 欧姆接触层材料可为磷化镓、砷化镓、氮化镓、磷砷化镓、磷氮化镓等，以砷化镓为例，将芯 片放入体积配比双氧水氨水水=1 5 1的砷化镓腐蚀液中上下晃动，观察腐蚀干 净后去胶清洗，得到如图4所示的结构。去除的部分欧姆接触层的面积为第一电极面积的 10%-150%。去除的欧姆接触层部分的形状可为圆形、方形或不规则形状。接着在欧姆接 触层3上(包括去掉的那一部分)按常规方法蒸镀金属电极层6，如图5，金属电极层6的 材料可为金属也可为金属合金，这里以镍金为例。采用光刻方法光刻出图1所示十字形电 极图形，显影坚膜后放入质量配比碘碘化钾水=5 1 15的金属溶液中腐蚀镍金， 轻轻晃动，卤素灯下观察腐蚀干净后去胶清洗。最后合金，形成欧姆接触。制作的电极结构 如图6所示，第一电极1的下方为非欧姆接触，第二电极2的下方通过合金形成欧姆接触， 当电流流经时，电流会通过第一电极1流向第二电极2的下方，经过第二电极2横向扩展到
4第一电极1下方以外的有源区，大大减少了遮挡光，增加了电流的有效利用，提高了发光效 率，且不会引起电压的升高。若用本发明的方法制作只有第一电极1的LED电极时(即在第一电极1外没有延 伸电极)，如传统的圆形电极，可去除第一电极1下方的部分欧姆接触层，使做出的第一电 极1下方部分形成非欧姆接触，部分形成欧姆接触，去除的部分欧姆接触层形状可为圆形、 方形或不规则形状，去除的那部分欧姆接触层的面积为第一电极面积的10% --70%。这种 情况下电流会通过第一电极的外圈向下扩展，电流流向如图7所示。本发明电极制作方法有效的利用了电流，使更多的电流流向四周，很大程度上避 免了遮挡光，提高了出光效率。本发明电极制作方法与常规电极制作方法制作的LED光电 参数对比结果如下芯片尺寸14mil，其他工艺条件相同条件下，测试电流20mA，采用本发 明电极制作方法制作的LED较常规电极制作方法制作的LED亮度提高约lOOmcd，电压不变。实验证明本发明制作的LED，亮度较常规法制作的LED提升20%以上。且操作简 单，实施容易，可靠性稳定性高，适用范围广，适于规模生产。本发明除了可用于发光二极管外，还可用于其他半导体器件。
权利要求
一种有效利用电流的LED电极结构，其特征是是在LED电极的下方设置有部分非欧姆接触区，非欧姆接触区的面积为所要制作电极的第一电极面积的10％ 150％，当只有第一电极时去除的那部分欧姆接触层的面积为所要制作电极面积的10％ 70％。
2.根据权利要求1所述的有效利用电流的LED电极结构，其特征是去除的欧姆接触 层的形状为圆形、方形或不规则形状。
3.—种权利要求1所述有效利用电流的LED电极结构的制作方法，其特征是在LED管芯制作出欧姆接触层后，在欧姆接触层上所要制作电极的位置去除掉部分欧 姆接触层，接着去胶清洗，去除的那部分欧姆接触层的面积为所要制作电极的第一电极面 积的10% -150%，当只有第一电极时去除的那部分欧姆接触层的面积为所要制作电极面 积的10% —70%;在整个欧姆接触层上，包括去掉的那一部分，按常规方法蒸镀上金属电极 层，腐蚀去除所要制作的电极图形之外的那部分金属电极层；最后合金，在没有去除掉的欧 姆接触层上形成欧姆接触。
全文摘要
本发明公开了一种有效利用电流的LED电极结构及其制作方法；该LED电极结构是在LED电极的下方设置有部分非欧姆接触区；其制作方法是在LED管芯制作出欧姆接触层后，在欧姆接触层上所要制作电极的位置去除掉部分欧姆接触层，接着去胶清洗，在整个欧姆接触层上，包括去掉的那一部分，按常规方法蒸镀上金属电极层，腐蚀去除所要制作的电极图形之外的那部分金属电极层；最后合金，在没有去除掉的欧姆接触层上形成欧姆接触。本发明减少了遮挡光，增加了电流的有效利用，提高了发光效率，且制作方法操作简单，实施容易，可靠性稳定性高，适用范围广。
文档编号H01L33/38GK101908592SQ20101022699
公开日2010年12月8日 申请日期2010年7月15日 优先权日2010年7月15日
发明者夏伟, 张秋霞, 徐现刚, 苏建, 陈康 申请人:山东华光光电子有限公司