发光二极管的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种发光二极管，包括：基板；半导体发光叠层，位于所述基板上，自下而上包含一第一半导体层、有源层及一第二半导体层与该第一半导体层的电性相异；透明导电层，位于所述半导体发光叠层上，具有开口部，第一电极与该第一半导体层电性相连；及第二电极与该第二半导体层电性相连；其中，所述第二电极填充所述开口部，其与所述透明导电层接触的位置具有一凹陷部，并镶嵌在所述透明导电层内。本发明在第二电极形成一凹陷部，使得第二电极镶嵌在透明导电层内，可以使得发光二极管结构在封装过程，增强第二电极与横向推力抗衡，避免在封装打线的过程中发生剥离的情况。
【专利说明】发光二极管
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种发光二极管，属于半导体照明领域。
【背景技术】
[0002] 发光二极管(英文为LED，缩写为Light Emitting Diode)由于具有寿命长、耗能低 等优点，应用于各种领域，尤其随着其照明性能指标日益大幅提升，LED的应用越来越广泛， 例如用于光学显示装置、交通标志、数据储存装置、通信装置及照明装置等。
[0003] 目前，大尺寸发光二极管的应用越来越广泛，伴随着面积增加，电极也随之增大， 电极的遮光或吸光现象就会越来越严重，出光减少，从而降低发光效率。一种较为有效的方 案为：在电极下面增加一层电绝缘材料，与电极形成高反射率的全方位反射镜结构，以减少 因电极造成遮光或吸光的现象。但电极上下的平整表面在后续封装打线过程中易造成金属 焊球或者电极的脱离。
【发明内容】
[0004] 本发明提供了一种发光二极管，其增加电极与外延叠层的附着力，避免脱离现象。
[0005] -种发光二极管，包括：基板；半导体发光叠层，位于所述基板上，自下而上包含 一第一半导体层、有源层及一第二半导体层与该第一半导体层的电性相异；透明导电层，位 于所述半导体发光叠层上，具有开口部，第一电极与该第一半导体层电性相连；及第二电极 与该第二半导体层电性相连；其中，所述第二电极填充所述开口部，其与所述透明导电层接 触的位置具有一凹陷部，从而镶嵌在所述透明导电层内，增强电极的粘附力。
[0006] 优选的，所述开口部呈上窄下宽，所述第二电极填满所述开口部，并高出所述透明 导电层的上表面。
[0007] 优选的，所述透明导电层的开口部分为上部和下部，其中上部的口径大小固定，下 部的口径大小固定。
[0008] 优选的，所述透明导电层的开口部分为上部和下部，其中上部的口径大小固定，下 部的口径从下到上呈递减。
[0009] 优选的，所述第二电极高出所述透明导电层上表面的部分，面积大于所述开口部 的上开口的面积。
[0010] 优选的，所述第二电极位于所述开口部的部分呈上小下大状。
[0011] 优选的，所述第二电极位于所述开口部内的部分具有倾斜的侧面。
[0012] 优选的，所述第二电极分为上主体部、中主体部和下主体部，其中上主体部高出所 述透明导电层的上表面，中主体部和下主体部位于所述开口部内，所述中主体部的横截面 最小且面积固定，所述下主体部的横截面的面积从下到上呈递减。
[0013] 优选的，所述第二电极分为上主体部、中主体部和下主体部，其中上主体部高出所 述透明导电层的上表面，中主体部和下主体部位于所述开口部内，所述中主体部的横截面 最小且面积固定，所述下主体部的横截面的面积固定。
[0014] 优选的，所述第二电极的上表面具有凹槽。
[0015] 优选的，所述第二电极下方具有电流阻挡层。
[0016] 本发明在第二电极形成一凹陷部，使得第二电极镶嵌在透明导电层内，可以使得 发光二极管结构在封装过程，增强第二电极与横向推力抗衡，避免在封装打线的过程中发 生剥离的情况。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 本发明之其他的特征及功效，将于参照图式的实施方式中清楚地呈现。其中 图1和图2为本发明实施例一所述发光二极管的剖视图； 图3为本发明实施例二所述发光二极管的剖视图； 图4为本发明实施例三所述发光二极管的剖视图； 图5为本发明实施例四所述发光二极管的剖视图； 图6为本发明实施例五所述发光二极管的剖视图； 图中各标号表75如下： 10 :基板； 21 :第一半导体层； 22 :有源层； 23 :第二半导体层； 30 :电流阻挡层； 40 :透明导电层； 40a :透明导电层的上表面； 40b :透明导电层的下表面； 50 :第二电极； 50a :第二电极的下表面； 50b :第二电极的上表面； 51 :第二电极的上主体部； 52 :第二电极的中主体部； 53:第二电极的下主体部； 54 :第二电极凹陷部； 60 :第一电极； 70 :开口部； 71 :上开口部； 72 :下开口部； 80 :凹槽。
【具体实施方式】
[0018] 在本发明被详细描述之前，应当注意在以下的说明内容中，类似的元件是以相同 的编号来表不。
[0019] 图1显示根据本发明第一实施例的发光二极管的结构剖面图，此发光二极管结构 包含一基板10, 一位于该基板10上的半导体发光叠层。基板10的材料包含但不限于绝缘 材料，例如硅橡胶、玻璃、石英、陶瓷或氮化铝。半导体发光叠层包含第一半导体层21、一有 源层22及一第二半导体层23,当第一半导体层21为p型半导体，第二半导体层23可为相 异电性的η型半导体，反之，当第一半导体层21为η型半导体，第二半导体层23可为相异 电性的Ρ型半导体。有源层22位于第一半导体层21及第二半导体层23之间，可为中性、ρ 型或η型电性的半导体。施以电流通过半导体发光叠层时，激发有源层22发光出光线。当 有源层22以氮化物为基础的材料时，会发出蓝或绿光；当以磷化铝铟镓为基础的材料时， 会发出红、橙、黄光的琥珀色系的光。
[0020] 一透明导电层40位于该半导体发光叠层上，具有一上窄下宽的圆形开口部70。请 参看图2,该开口部70分为上开口部71、下开口部72,其中上开口部71和下开口部72同 轴，上开口部71的直径D1可为3(Γ100 μ m，下开口部72的直径D2可为5(Γ150 μ m，在本实 施例中，上开口部取50 μ m，下开口部取90 μ m。
[0021] 一第二电极50形成在透明导电层40上填充开口部70,与透明导电层40形成欧 姆接触。第二电极50通过透明导电层40与第二半导体层23电性相连，当电流从第二电极 50注入时，可通过透明导电层40增加电流散布的均匀度，避免电流过度集中在第二半导体 层23的部分区域。一第一电极60形成在第一半导体层21上与第一半导体层21形成欧姆 接触。
[0022] 第二电极50基本填满透明导电层40中的开口部70,分为上主体部51、中主体部 52和下主体部52,其中上主体部51为高出透明导电层40上表面40a的部分，横截面积大 于开口部70的上开口 71的面积，中主体部52位于开口部70的上开口部内71，呈圆柱状， 下主体部53位于开口部70的下开口部内72,呈圆柱状。在该第二电极50结构中，中主体 部71的横截面最小，从而在中主体部形成一凹陷部54,使得第二电极50镶嵌在透明导电层 40内，可以使得发光二极管结构在封装过程，增强第二电极与横向推力抗衡，避免在封装打 线的过程中发生剥离的情况。
[0023] 第二电极50可为以多层结构，如包含焊垫层及高反射率层（图中未示出），焊垫 层用于打线连接，引导外部电流进入半导体发光叠层，包含但不限于镍（Ni)、钛（Ti)、铝 (A1)、金（Au)的单层或多层金属结构。高反射率层位于焊垫层下方与透明导电层40欧姆 接触，包含但不限于导电性佳，且于可见光波段的反射率大于70%的金属，例如铝（A1)、金 (Au)、钼（Pt)、银（Ag)、铑（Rh)及其合金的单层或多层金属结构。
[0024] -电流阻挡层30位于第二半导体层23和第二电极50之间，具有高的电阻值，阻 挡电流直接流过第二电极下表面50a使得第二电极正下方的发光量降低，以减少光被第二 电极下表面50a所吸收，电流阻挡层30的材料包含但不限于有机材料，例如Su8、苯并环 丁烯（BCB)、过氟环丁烧（PFCB)、环氧树脂（Epoxy)、丙烯酸树脂(Aerylie Resin)、环烯经 聚合物（C0C)、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)、聚对苯二甲酸乙二酯（PET)、聚碳酸酯（PC)、聚 醚酰亚胺（Polyetherimide)、氟碳聚合物（Fluorocarbon Polymer),无机材料，例如娃胶 (Silicone)、玻璃（Glass)，介电材料，例如氧化铝（A1203)、氮化硅（SiNx)、氧化硅（Si02)、 氧化钛（Ti02)，或上述材料的组合。
[0025] 在本实施例中，在电极下面增加一层电绝缘材料，与电极形成高反射率的全方位 反射镜结构，以减少因电极造成遮光或吸光的现象。同时，利用图形化电极在第二电极形成 一凹陷部54,使得第二电极50镶嵌在透明导电层40内，可以使得发光二极管结构在封装过 程，增强第二电极与横向推力抗衡，避免在封装打线的过程中发生剥离的情况。
[0026] 图3显示根据本发明第二实施例的发光二极管的结构剖面图，第二实施例与 第一实施例差异在于电流阻挡层30位于第二半导体层23表层，其上表面与该第二半 导体层齐平，并在第二半导体层23表面形成粗糙结构。电流阻挡层30可通过在第二电极下 方的第二半导体层采用离子注入法植入离子或ICP干蚀刻形成高阻区，其厚度KTlOOnm。 在形成透明导电层40前，可以化采用学蚀刻或干蚀刻方式，蚀刻部分第二半导体层23上表 面以形成粗糙表面。在本实施例中，将电流阻挡层30植入第二半导体层23表层，减少透明 导电层40的厚度，并在第二半导体层23上表面形成粗糙表面，可以提高发光二极管的外部 取光效率。
[0027] 图4显示根据本发明第三实施例的发光二极管的结构剖面图，第三实施例与第一 实施例差异在于：在第二电极50的上表面50b形成凹槽80,可以增加打线金属焊球与第二 电极接触面积，从而增加附着力。该凹槽80可以为环状，其面积约占第二电极50上表面 50b的1/5?1/3,深度以不超过第二电极50的上主体部50a为宜。
[0028] 图5显示根据本发明第四实施例的发光二极管的结构剖面图，第四实施例与第一 实施例差异在于：透明导电层40的开口部70具有倾斜的侧壁，第二电极50位于透明导电 层40内的部分具有倾斜侧面，同时电流阻挡层30位于第二半导体层23表层，其上表面与 该第二半导体层23齐平，并在第二半导体层23表面及第一半导体层21的部分表面形成粗 糙结构。透明导电层40的开口部70侧壁的倾斜角度可采8(Γ40°，较佳取5(Γ60°。电流 阻挡层30可通过在第二电极50下方的第二半导体层23采用离子注入法植入离子或ICP 干蚀刻形成高阻区，其厚度KTlOOnm。在形成透明导电层40前，可以采用化学蚀刻或干蚀 刻方式，蚀刻部分第一半导体层21及第二半导体层23上表面以形成粗糙表面。在本实施 例中，将开口部设计为倾斜的锥台状，并将电流阻挡层设计在第二半导体层23的表层，保 证第二电极在与透明导电层上表面接触处形成凹陷部的同时，尽可能减少透明导电层的厚 度，在第一半导体层21和第二半导体层23的部分上表面形成粗糙表面，可以提高发光二极 管的外部取光效率。
[0029] 图6显示根据本发明第五实施例的发光二极管的结构剖面图，第四实施例与第一 实施例差异在于：透明导电层40的开口部70分为上部71和下部72,其中上部的口径D1大 小固定，下部的口径D2从下到上呈递减，第二电极50完全填充该开口部70,其中上主体部 51和中主体部52为圆柱体，下主体部53为锥台，并在上表面50b设置有凹槽80,可以增加 打线金属焊球与第二电极接触面积，从而增加附着力。
[0030] 请参看附图6,第二电极形成一凹陷部54,使得第二电极50镶嵌在透明导电层40 内，可以使得发光二极管结构在封装过程，增强第二电极与横向推力抗衡；第二电极的下主 体部53具有倾斜侧边，增强第二电极与纵向拉力的抗衡；第二电极的上表面50b具有凹槽 结构，增加打线金属焊球与电极接触面积，从而增加附着力，避免在封装打线的过程中发生 剥离的情况。
[0031] 惟以上所述者，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施之范 围，即大凡依本发明申请专利范围及专利说明书内容所作之简单的等效变化与修饰，皆仍 属本发明专利涵盖之范围内。
【权利要求】
1. 发光二极管，包括： 基板； 半导体发光叠层，位于所述基板上，至下而上包含一第一半导体层、有源层及一第二半 导体层与该第一半导体层的电性相异； 透明导电层，位于所述半导体发光叠层上，具有开口部， 第一电极与该第一半导体层电性相连；及 第二电极与该第二半导体层电性相连； 其中，所述第二电极填充所述开口部，其与所述透明导电层接触的位置具有一凹陷部， 并镶嵌在所述透明导电层内。
2. 根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述开口部呈上窄下宽，所述第二 电极填满所述开口部，并高出所述透明导电层的上表面。
3. 根据权利要求2所述的发光二极管，其特征在于：所述透明导电层的开口部分为上 部和下部，其中上部的口径大小固定，下部的口径大小固定。
4. 根据权利要求2所述的发光二极管，其特征在于：所述透明导电层的开口部分为上 部和下部，其中上部的口径大小固定，下部的口径从下到上呈递减。
5. 根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述第二电极高出所述透明导电 层上表面的部分，面积大于所述开口部的上开口的面积。
6. 根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述第二电极位于所述开口部的 部分呈上小下大状。
7. 根据权利要求6所述的发光二极管，其特征在于：所述第二电极位于所述开口部内 的部分具有倾斜的侧面。
8. 根据权利要求7所述的发光二极管，其特征在于：所述第二电极分为上主体部、中主 体部和下主体部，其中上主体部高出所述透明导电层的上表面，中主体部和下主体部位于 所述开口部内，所述中主体部的横截面最小且面积固定，所述下主体部的横截面的面积从 下到上呈递减。
9. 根据权利要求6所述的发光二极管，其特征在于：所述第二电极分为上主体部、中主 体部和下主体部，其中上主体部高出所述透明导电层的上表面，中主体部和下主体部位于 所述开口部内，所述中主体部的横截面最小且面积固定，所述下主体部的横截面的面积固 定。
10. 根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述第二电极的上表面具有凹 槽。
11. 根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述第二电极下方具有电流阻挡 层。
【文档编号】H01L33/38GK104091874SQ201410308320
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月1日 优先权日:2014年7月1日
【发明者】王进, 卢怡安, 吴俊毅, 陶青山, 王笃祥 申请人:天津三安光电有限公司