发光二极管及其制造方法与流程

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发光二极管及其制造方法与制造工艺

本公开的示例性实施例涉及一种发光二极管以及一种制造该发光二极管的方法,更具体地,涉及一种可以使发光面积的减小最小化并且具有高的电流扩散效率的发光二极管以及一种制造该发光二极管的方法。



背景技术:

发光二极管是指被配置为通过电子和空穴的重组而发射光的无机半导体装置,并且近年来,在本领域中已经开发并制造了使用具有直接跃迁特性的氮化物半导体的发光二极管。

根据电极的位置,电极与外部引线的连接结构等,发光二极管可以分为横向型发光二极管和倒装芯片型发光二极管。近来,随着对高功率发光二极管的需求增加,对具有良好散热效率的大型倒装芯片型发光二极管的需求不断增加。



技术实现要素:

技术问题

本公开的示例性实施例提供了具有提高的电流扩散效率的发光二极管。

本公开的示例性实施例提供了一种制造发光二极管的方法,其可以使有源层的去除最小化,同时提高了电流扩散效率,并且能够提供简单的工艺。

技术方案

根据本公开的一个方面,一种发光二极管包括:第一导电型半导体层;至少两个发光单元,该至少两个发光单元在第一导电型半导体层上设置为彼此间隔开,并且发光单元中的每一者均包括有源层、第二导电型半导体层和至少一个接触孔,该至少一个接触孔穿过第二导电型半导体层和有源层形成从而暴露第一导电型半导体层的一部分;附加接触区域,该附加接触区域设置在发光单元之间并部分地暴露第一导电型半导体层;第一电极,该第一电极通过发光单元中的每一者的接触孔和附加接触区域与第一导电型半导体层形成欧姆接触;第二电极,该第二电极设置在发光单元中的每一者上并与第二导电型半导体层形成欧姆接触;和下绝缘层,该下绝缘层覆盖第一导电型半导体层的侧表面、发光单元和第二电极,其中下绝缘层包括暴露接触孔和附加接触区域的第一开口以及部分地暴露第二电极的第二开口,并且第一电极和第二电极彼此绝缘。

第一电极也可以通过附加接触区域与第一导电型半导体层形成欧姆接触,从而提高发光二极管的电流扩散效率。

附加接触区域可以设置在至少四个发光单元之间的区域中,具体地,设置在至少四个发光单元中的每一者的一个拐角与其他三个发光单元的拐角汇合的区域中。

从附加接触区域的中心到至少四个发光单元的中心的距离可以是相同的。

接触孔可以设置在发光单元中的每一者的中心区域中。

发光二极管可进一步包括一个或多个连接层,该连接层将设置在发光单元之一上的第二电极电连接到设置在与一个发光单元相邻的另一个发光单元上的第二电极。

第一电极可以覆盖下绝缘层的至少一部分,并且可以通过第一开口接触第一导电型半导体层。

第一电极可进一步覆盖第一导电型半导体层和发光单元的侧表面,并且可以通过下绝缘层绝缘。

在其他示例性实施例中,发光二极管可进一步包括至少部分地覆盖第一电极的上绝缘层,其中上绝缘层可以包括部分地暴露第一电极的第三开口和部分地暴露第二电极的第四开口。

发光二极管可进一步包括设置在第三开口上并电连接到第一电极的第一焊盘;和设置在第四开口上并电连接到第二电极的第二焊盘。

发光二极管可进一步包括设置在上绝缘层上的散热焊盘。

散热焊盘可以设置在第一焊盘和第二焊盘之间。

根据本公开的另一方面,一种制造发光二极管的方法包括:在衬底上形成第一导电型半导体层、有源层和第二导电型半导体层;形成至少两个发光单元,发光单元中的每一个包括第二导电型半导体层、有源层和接触孔,以及附加接触区域,该附加接触区域通过部分地去除第二导电型半导体层和有源层而设置在发光单元之间的区域中,同时在发光单元中的每一者上形成第二电极,以便与第二导电型半导体层形成欧姆接触;形成覆盖第一导电型半导体层的侧表面、发光单元和第二电极的下绝缘层;以及形成第一电极,该第一电极通过接触孔和附加接触区域与第一导电型半导体层形成欧姆接触,其中接触孔穿过第二导电型半导体层和有源层而形成,从而暴露第一导电型半导体层的一部分,第一导电型半导体层暴露于附加接触区域的下侧,并且下绝缘层包括暴露接触孔和附加接触区域的第一开口,以及部分地暴露第二电极的第二开口。

发光单元可以包括至少四个发光单元,并且附加接触区域可以设置在由至少四个发光单元环绕的区域中。

附加接触区域可以设置在其中至少四个发光单元中的每一者的一个拐角与其他三个发光单元的拐角汇合的区域中。

该方法可进一步包括形成一个或多个连接层,该一个或多个连接层将设置在发光单元之一上的第二电极电连接到设置在与一个发光单元相邻的另一发光单元上的第二电极。

连接层可以与第一电极同时形成。

形成第一电极可包括采用第一电极填充第一开口,使得第一电极通过第一开口接触第一导电型半导体层。

该方法可进一步包括在形成第一电极之后形成至少部分地覆盖第一电极的上绝缘层,其中上绝缘层可包括部分地暴露第一电极的第三开口和部分地暴露第二电极的第四开口。

该方法可进一步包括在第三开口上形成第一焊盘以便电连接到第一电极以及在第四开口上形成第二焊盘以便电连接到第二电极。

该方法可进一步包括在上绝缘层上形成散热焊盘。

第一焊盘、第二焊盘和散热焊盘可以同时形成。

根据本公开的另一方面,发光二极管包括:包括第一导电型半导体层、有源层和第二导电型半导体层的发光结构,该发光结构包括在第一导电型半导体层上设置为彼此间隔开的一个或多个台面,并且每个台面包括有源层和第二导电型半导体层,并且具有至少一个接触孔,所述至少一个接触孔穿过第二导电型半导体层和有源层而形成,从而暴露第一导电型半导体层的一部分;第一电极,该第一电极通过台面的接触孔与第一导电型半导体层形成欧姆接触;电流扩散层,该电流扩散层设置在台面上并与第二导电型半导体层形成欧姆接触;第二电极,该第二电极设置在电流扩散层上;以及绝缘层,该绝缘层覆盖发光结构和电流扩散层,并且包括部分地暴露第一和第二电极的开口,其中接触孔中的每一个包括彼此间隔开的多个主接触孔和将主接触孔彼此连接并且具有比主接触孔窄的宽度的多个辅助接触孔。

发光二极管可进一步包括设置在电流扩展层下方的电流阻挡层,其中电流阻挡层可以设置在第二电极之下,以便对应于第二电极的位置。

电流扩散层可以包括导电氧化物。

电流扩散层可以包括下电流扩散层和设置在下电流扩散层上的上电流扩散层。

电流扩散层可以由掺杂金属掺杂剂的导电氧化物形成。

发光二极管可进一步包括设置在绝缘层上并分别电连接到第一电极和第二电极的第一焊盘和第二焊盘,其中第一焊盘和第二焊盘彼此间隔开。

第一电极可包括:设置在第一焊盘下方的第一欧姆接触电极;第二欧姆接触电极,该第二欧姆接触电极包括设置在第一焊盘下方的主电极和从该主电极延伸到第一焊盘和第二焊盘之间的区域下方的部分的延伸电极;设置在第一焊盘下方并与附加接触区域形成欧姆接触的第三欧姆接触电极。

第二欧姆接触电极的主电极可以设置在主接触孔中,并且第二欧姆接触电极的延伸电极可以设置在主接触孔和辅助接触孔中。

设置在主接触孔中的延伸电极的一部分可以具有比设置在辅助接触孔中的延伸电极的一部分更宽的宽度,并且可以设置在第一焊盘和第二焊盘之间的区域下方。

第二欧姆接触电极的延伸电极可以由绝缘层所覆盖。

第二电极可以包括设置在第二焊盘下方的第一连接电极;和第二连接电极,该第二连接电极包括设置在第二焊盘下方的主电极和从主电极朝第一焊盘延伸的延伸电极。

第二连接电极的延伸电极可以延伸到第一焊盘和第二焊盘之间的区域下方的部分。

第二连接电极的延伸电极可以延伸到第一焊盘下方的区域。

延伸电极可以具有比主电极更小的宽度。

延伸电极可以被绝缘层所覆盖。

台面可以由多个台面构成;发光结构可以设置在台面之间并且进一步包括部分地暴露第一导电型半导体层的附加接触区域;并且设置在附加接触区域上的第一电极可以通过绝缘层的开口而被暴露。

绝缘层可包括下绝缘层和设置在该下绝缘层上的上绝缘层。

下绝缘层可以具有比上绝缘层更大的厚度,并且上绝缘层可以包括分布式布拉格反射器。

下绝缘层可以由SiO2形成并且具有0.2μm至1.0μm的厚度,并且上绝缘层可以具有其中TiO2/SiO2层彼此交替堆叠的堆叠结构。

第一电极和第二电极的至少一部分可以进一步围绕下绝缘层的开口而覆盖下绝缘层的上表面以插在下绝缘层和上绝缘层之间。

有益效果

根据示例性实施例,发光二极管具有在由发光单元环绕的区域中形成的附加接触区域,从而提高电流扩散效率和发光均匀性。因此,发光二极管具有改进的发光效率和可靠性。

另外,在形成发光单元的工艺中形成附加接触区域,从而提供具有提高的电流扩散效率的发光二极管,而无需单独执行附加工艺。

进一步地,发光二极管包括电极,该电极包括延伸到第一焊盘和第二焊盘之间的区域的延伸部分,从而提高电流扩散效率。

此外,发光二极管包括多层结构的电流扩散层,从而提高了电流扩散效率和发光效率。

附图说明

图1到图3是根据本公开的一个示例性实施例的发光二极管的平面图和剖视图。

图4是根据本公开的另一示例性实施例的发光二极管的平面图。

图5至图11根据本公开的另外的示例性实施例示出了制造发光二极管的方法的平面图和剖视图。

图12至图16是根据本公开的又一示例性实施例的发光二极管的平面图和剖视图。

图17是根据本公开的另外又一示例性实施例的发光二极管的剖视图。

图18至图25是示出了根据本公开的另外又一示例性实施例制造发光二极管的方法的平面图和剖视图。

图26是应用根据本公开的一个示例性实施例的发光二极管的照明设备的分解透视图。

图27是应用根据本公开的示例性实施例的发光二极管的显示设备的一个实例的剖视图。

图28是应用根据本公开的示例性实施例的发光二极管的显示设备的另一实例的剖视图。

图29是应用根据本公开的一个示例性实施例的发光二极管的头灯的剖视图。

具体实施方式

在下文中,将参照附图对本公开的示例性实施例进行详细描述。通过实例的方式提供以下实施例,以便将本公开的精神完全传达给本公开所属领域的技术人员。因此,本公开不局限于本文公开的实施例,并且还可以以不同的形式进行实施。在附图中,为了清楚和描述的目的,可以夸大元件的宽度、长度、厚度等。当元件被称为“设置”在另一元件“上方”或“设置”在另一元件“上”时,其可以直接被“设置”在其他元件“上方”或“设置”在其他元件“上”,或者可以存在中间元件。在整个说明书中,相同的附图标记表示具有相同或相似功能的相同元件。

近来,对于N型电极,提出了其中N型电极焊盘包括线性延伸部分的结构。这种线性延伸部分是沿着通过蚀刻去除有源层而暴露的N型半导体层的区域形成的,由此通过有源层的去除部分减少发光二极管的发光面积。而且,当延伸部分显示出高电阻时,延伸部分具有电流扩散的限制。而且,由于反射电极限制性地被设置在P型半导体层上,所以归因于焊盘和延伸部分而不是反射电极的光反射,实质性光损耗出现。进一步地,根据N型电极和P型电极的位置,发生电流拥挤,从而形成显示出非常低的发光效率的区域。而且,用于暴露N型半导体层的区域占据相对大的面积,以便形成N型电极。该结构导致发光面积减小,从而使发光二极管的整体发光效率和发光强度降低。

除了这样的实施方式之外,在本领域中公开了具有各种电极结构的发光二极管。然而,根据这样的实施方式,在通过施加电流操作发光二极管时,在N型电极周围发生电流拥挤,从而导致N型电极周围的集中光发射。

因此,需要一种具有确保发光二极管的良好的电流扩散效率和均匀的发光图案的电极结构和半导体层结构的发光二极管。

图1至图3是根据本公开的一个示例性实施例的发光二极管的平面图和剖视图。图2是沿图1的线A-A截取的剖视图,图3是沿图1的线B-B截取的剖视图。为了方便描述,在图1中略去了一些附图标记。将参照图5至图11描述的示例性实施例中更详细地描述由与平面图有关的附图标记来表示的部件。

参照图1到图3,根据本公开的一个示例性实施例的发光二极管包括发光结构120(该发光结构120包括第一导电型半导体层121、有源层123和第二导电型半导体层125)、发光单元120c、第一电极140和第二电极131。发光二极管可进一步包括衬底110、下绝缘层151、上绝缘层153、连接层133、第一焊盘161以及第二焊盘163。

衬底110可以是允许其上的发光结构120生长的任何衬底,并且可以包括例如蓝宝石衬底、碳化硅衬底、硅衬底、氮化镓衬底以及氮化铝衬底。在本示例性实施例中,衬底110可以是图案化蓝宝石衬底PSS。

在发光二极管中,可以略去衬底110。在其中衬底110用作发光结构的生长衬底的结构中,可以通过本领域普通技术人员(下文中,“本领域技术人员”)已知的技术从发光结构120分离或去除衬底110。可以通过物理和/或化学方法(例如,激光剥离、化学剥离、应力剥离或抛光)将衬底110从发光结构120分离或去除。

发光结构120可以包括第一导电型半导体层121、设置在第一导电型半导体层121上的有源层123以及设置在有源层123上的第二导电型半导体层125。另外,发光二极管可以包括设置在第一导电型半导体层121上并且包括有源层123和第二导电型半导体层125的发光单元121c。发光单元121c可以设置为多个,并且发光单元121c中的每一个可以包括一个或多个接触孔127。发光二极管可包括形成在由发光单元121c环绕的区域中的附加接触区域129。

第一导电型半导体层121、有源层123和第二导电型半导体层125可以包括III-V族化合物半导体,例如氮化物半导体如(Al,Ga,In)N。第一导电型半导体层121可以包括n型掺杂剂(例如,Si),并且第二导电型半导体层125可以包括p型掺杂剂(例如,Mg),反之亦然。有源层123可以包括多量子阱(MQW)结构。

发光单元121c包括有源层123,并且因此可以被定义为发光二极管的操作中的发光区域。进一步地,发光二极管可以包括至少两个发光单元121c,并且附加接触区域129可以形成在该至少两个发光单元121c之间的分离区域中。例如,如附图所示,根据本示例性实施例的发光二极管可以包括至少四个发光单元121c,该至少四个发光单元121c彼此分离以在其间形成分离区域128。具体地,在分离区域128中,由四个发光单元121c环绕的区域可以被定义为附加接触区域129。除了有源层123和第二导电型半导体层125之外,发光单元121c中的每一个可进一步包括第一导电型半导体层121的一部分。这里,应当理解,其他实施方式也是可能的,并且附加接触区域129可以形成在两个或多个发光单元121c之间的分离区域中。

发光单元121c中的每一个可包括一个或多个接触孔127,该接触孔127可以通过部分地去除第二导电型半导体层125和有源层123而形成。因此,第一导电型半导体层121可以通过接触孔127而部分地暴露。虽然没有具体地限制发光单元120c中的接触孔127的数量和位置,但是例如接触孔127可以设置在发光单元120c中的每一者的中心区域中。

如下所述,第一电极140可以通过接触孔127与第一导电型半导体层121形成欧姆接触。因此,可以根据接触孔127的位置和数量来调节发光二极管的电流扩散效率和发光图案。例如,利用其中接触孔127中的每一个设置在发光单元120c的中心区域中的结构,发光结构允许均匀的电流扩散到发光单元120c中的每一个。然而,应当理解,附图中示出的接触孔127的数量和位置仅用于示例,并且可以鉴于电流扩散效率以各种方式进行设计。

另一方面,附加接触区129可以设置在至少两个发光单元120c之间的分离区域中。特别地,如附图所示,附加接触区域129可以设置在其中至少四个发光单元120c中的每一者的一个拐角与其它三个发光单元120c的拐角汇合的区域中。这适用于其中发光单元120c中的每一个具有矩形平面形状的结构,并且还可以应用于其中发光单元120c具有其他形状而不是矩形平面形状的其他结构。例如,在附加接触区域129被五个或更多个发光单元120c环绕的结构中,附加接触区域129可以设置在其中发光单元120c中的每一者的一个拐角与其他发光单元120c的拐角汇合的区域中。

应当理解,其他实施方式也是可能的,并且附加接触区域129可以设置在至少2个发光单元120c之间,如上所述。例如,在其中附加接触区域129形成在两个发光单元120c之间的结构中,附加接触区域129可被放置在将一个发光单元的接触孔连接到另一个发光单元的接触孔的假想线上。在该结构中,为了形成用于形成附加接触区域129的空间,发光单元120c的侧表面可以沿附加接触区域129被部分地去除。

如下所述,第一电极140不仅通过接触孔127而且还通过附加接触区域129与第一导电型半导体层121形成欧姆接触。利用其中第一导电型半导体层121还通过附加接触区域129(其设置在至少两个发光单元120c之间的分离区域中)与第一电极140形成欧姆接触的结构,发光二极管进一步具有提高的电流扩散效率。

具体地,在本示例性实施例中,从附加接触区域129的中心到四个发光单元120c的中心的距离可以基本相同,并且接触孔127可以设置在发光单元120c中的每一者的中心区域中。利用这种结构,发光二极管通过附加接触区域129和接触孔127能够具有提高的电流扩散效率,从而提高整体发光均匀性。

此外,发光区域被发光单元120c分开,并且第一导电型半导体层121和第一电极140之间的接触区域设置在发光单元120c之间的区域中,由此发光二极管可以具有降低的正向电压Vf。

在本示例性实施例中,发光二极管被示例为包括四个发光单元120c。然而,应当理解,其他实施方式也是可能的,并且根据本公开的其它示例性实施例的发光二极管可以包括至少两个或至少五个发光单元120c。

例如,如在图4中示出,包括更多个发光单元120c的发光二极管也落入本公开的发明构思的范围内。参照图4,发光二极管可以包括十六个发光单元120c和形成在均被四个相邻的发光单元120c环绕的区域中的附加接触区域129。因此,根据本公开的示例性实施例,包括更多个发光单元120c的发光二极管可以具有提高的电流扩散效率。

再次参照图1至图3,第二电极131被设置在发光单元120c中的每一者上,并且可以部分地覆盖第二导电型半导体层125的上表面,同时与其形成欧姆接触。具体地,第二电极131可以覆盖第二导电型半导体层125的上表面的大部分,由此从有源层123发射的光能够有效地发射,并且发光单元120c中的每一个可以具有提高的电流扩散效率。

第二电极131未形成在与接触孔129对应的区域中,并因此与第一导电型半导体层121绝缘。每个接触孔129通常可以形成在每个第二电极131的中心区域中。利用这种结构,在发光二极管的操作中,当电流被施加到通过接触孔129而彼此连接的第一电极140和第二电极131时,发光二极管能够具有提高的电流扩散效率。

第二电极131可以包括反射层和覆盖该反射层的覆盖层。

如上所述,第二电极131能够用于在与第二导电型半导体层125形成欧姆接触的同时反射光。因此,反射层可以包括具有高反射率并且能够与第二导电型半导体层125形成欧姆接触的金属。例如,反射层可以包括Ni、Pt、Pd、Rh、W、Ti、Al、Ag和Au中的至少一种。另外,反射层可以由单层或多层构成。

覆盖层能够防止反射层和其它材料之间的相互扩散,同时通过外部材料到反射层的扩散来防止对反射材料的损坏。因此,覆盖层可以形成为覆盖反射层的下表面和侧表面。覆盖层可以与反射层一起电连接到第二导电型半导体层125,并且因此可以与反射层一起用作电极。覆盖层可以包括例如Au、Ni、Ti和Cr中的至少一种,并且可以由单层或多层构成。

替代地,第二电极131可以包括透明导电材料。透明导电材料可以与第二导电型半导体层125形成欧姆接触,并且可以包括例如ITO、ZnO、IZO和Ni/Au中的至少一种。在其中第二电极131包括透明导电材料的结构中,下文描述的上绝缘层153可以包括反射层,以便提供反射功能。

再次参照图1至图3,发光二极管可进一步包括下绝缘层151。下绝缘层151可以至少部分地覆盖发光单元120c和反射金属层131。另外,下绝缘层151可以形成为覆盖接触孔127的侧表面,同时暴露接触孔127的下表面,使得第一导电型半导体层121能够通过接触孔127而部分地暴露。此外,下绝缘层151可以覆盖发光结构120的侧表面。

下绝缘层151可以包括对应于接触孔127和附加接触区域129设置的第一开口,以及部分地暴露第二电极131的第二开口。第一导电型半导体层121可以通过第一开口和接触孔127电连接到第一电极140。第二电极131可以通过第二开口电连接到第二焊盘163。另外,第二开口可以提供其中形成有连接层133的区域。

下绝缘层151可以包括绝缘材料,例如SiO2或SiNx。此外,下绝缘层151可以具有多层结构,并且可以包括其中具有不同折射率的材料层彼此交替地堆叠的分布式布拉格反射器。具体地,在其中第二电极131包括透明导电材料的结构中,下绝缘层151可以包括反射材料或分布式布拉格反射器。利用这种结构,下绝缘层151用于反射光,从而提高了发光二极管的发光效率。

第一电极140可以设置在发光结构120上并且可以至少部分地覆盖发光单元120c。另外,第一电极140可以设置在接触孔127和附加接触区域129上,以与第一导电型半导体层121形成欧姆接触。第一电极140未形成在下绝缘层151的第二开口上,即,未形成在暴露第二电极131的区域中。

第一电极140可以形成为覆盖除了下绝缘层151的一些区域之外的整个发光单元,且具体地,可以形成为覆盖发光单元120c的侧表面和第一导电型半导体层121的侧表面。

利用其中第一电极140形成为覆盖除了一些区域之外的整个发光单元的结构,发光二极管可以进一步具有提高的电流扩散效率。此外,由于第一电极140能够覆盖未被第二电极131覆盖的部分,所以第一电极140能够反射朝发光结构120的侧表面行进的光,从而提高发光二极管的发光效率。此外,第一电极140也形成在发光结构120的侧表面上,并且因此可以反射穿过有源层123的侧表面发射的光,从而提高发光二极管的发光效率。

如上所述,第一电极140与第一导电型半导体层121形成欧姆接触,并且可以用于反射光。第一电极140可以由包括Ni、Pt、Pd、Rh、W、Ti、Al、Ag和Au中的至少一种的单层或多层构成。例如,第一电极140可以包括诸如Al层的高反射金属层,并且高反射金属层可以结合到由Ti、Cr或Ni形成的结合层。

第一电极140可以例如通过插在第一电极140和第二电极131之间的下绝缘层151与第二电极131和发光结构120的侧表面绝缘。

发光二极管可进一步包括连接层133。

连接层133可以将设置在发光单元120c之一上的第二电极131电连接到设置在与一个发光单元相邻的另一个发光单元120c上的第二电极131。例如,连接层133可以通过下绝缘层151的至少两个第二开口将设置在相邻的发光单元120c上的第二电极131彼此电连接。

连接层133可以将设置在至少两个发光单元120c上的第二电极131彼此电连接,并且可以将设置在所有发光单元120c上的第二电极131彼此电连接。例如,如附图所示,连接层133可以以线性布置的方式将沿垂直方向线性地布置的两个发光单元120c彼此连接,或者替代地,可以将三个或更多个发光单元120c彼此连接。然而,应当理解,其他实施方式也是可能的。

至少两个反射电极层131可以通过连接层133并联连接。利用这种结构,发光二极管在多个反射电极层131之间具有提高的电流扩散效率,从而提高发光二极管的整体电流扩散效率和发光均匀性。

连接层133可以包括导电材料,例如金属。另外,连接层133可以由与第一电极140相同的材料形成。此外,连接层133的上表面可以与第一电极140的上表面基本上共面。

上绝缘层153可以至少部分地覆盖第一电极140和连接层133。上绝缘层153可以包括至少部分地暴露第一电极140的第三开口和至少部分地暴露第二电极131的第四开口。

第三开口和第四开口中的每一个可以形成为单个或多个。进一步地,在第三开口设置在发光二极管的一个边缘附近的结构中,第四开口可以设置在其相对边缘附近。第三和第四开口部分地暴露第一和第二电极140、131以提供通过其第一和第二焊盘161、163分别电连接到第一和第二电极140、131的路径。

上绝缘层153可以包括绝缘材料,例如SiO2或SiNx。此外,上绝缘层153可以具有多层结构,并且可以包括其中具有不同折射率的材料层彼此交替地堆叠的分布式布拉格反射器。

另一方面,上绝缘层153可由与下绝缘层151不同的材料构成。例如,下绝缘层151可包括SiO2,而上绝缘层153可包括SiNx。进一步地,下绝缘层151可具有比上绝缘层153更大的厚度。利用该具有相对厚的厚度的下绝缘层151,发光结构120可以起到更有效的电气防护作用,并可防止因外部湿气造成的损坏。

发光二极管可进一步包括第一焊盘161和第二焊盘163。

第一焊盘161可设置在上绝缘层153上并通过第三开口电连接到第一电极140。第二焊盘163可设置在上绝缘层153上并通过第四开口与第二电极131电连接。利用该结构,第一和第二焊盘161、163分别电连接到第一和第二导电型半导体层121、125。因此,第一和第二焊盘161、163可用作电极,通过它们外部电源被供应到发光二极管。

第一焊盘161和第二焊盘163彼此间隔开,并可包括由例如Ti、Cr或N形成的结合层和由例如Al、Cu、Ag或Au形成的高导电金属层,但不局限于此。

根据其他示例性实施例,发光二极管可进一步包括散热焊盘(未示出)。

散热焊盘可设置在上绝缘层153上,并可与发光结构120电绝缘。另外,散热焊盘可插在第一和第二焊盘161、163之间,并可与它们电绝缘。散热焊盘可包括具有高导热率的材料,例如Cu。

利用该散热焊盘,发光二极管能够有效地散发光发射时产生的热并能够提高大功率大型倒装芯片式发光二极管的寿命和可靠性。另外,还可能防止发光二极管的操作时的发热造成的发光二极管劣化。此外,散热焊盘设置在上绝缘层153上以与发光结构120绝缘,从而防止散热焊盘引起的电气故障(例如,短路)的发生。

图5至图11是示出了根据本公开的另外的示例性实施例的发光二极管的制造方法的平面图和剖视图。

参照图5至图11所描述的制造方法可提供参照图1至图3所描述的发光二极管。因此将省略对与图1至图3所示的示例性实施例中的那些一样的部件的详细描述。因此,本公开的示例性实施例并不受限于下面的描述。

在图5至图11中的每一个中,(a)和(b)分别是平面图和剖视图。在图5至图11中,每个剖视图都是沿着相应的平面图的C-C线截取的。

首先,参照图5,在衬底110上形成发光结构120,该发光结构包括第一导电型半导体层121、有源层123和第二导电型半导体层125。

衬底110可以是允许在其上生长发光结构120的任何衬底,并可包括,例如,蓝宝石衬底、碳化硅衬底、硅衬底、氮化镓衬底以及氮化铝衬底。在本示例性实施例中,衬底110可以是图案化蓝宝石衬底PSS。

第一导电型半导体层121、有源层123和第二导电型半导体层125可依所述顺序依次形成。发光结构120可包括氮化物半导体,并可通过生长氮化物半导体的典型方法(诸如MOCVD、HVPE、MBE等)来形成,这些典型生长方法为本领域技术人员所熟知。在生长第一导电型半导体层121之前,可在衬底110上进一步生长缓冲层(未示出)。

接着,参照图6,形成发光单元120c和第二电极131。在形成发光单元120c之后,可以形成第二电极13,反之亦然。

发光单元120c可通过形成分离区域128而形成,该分离区域通过部分地去除第二导电型半导体层125和有源层123而形成。分离区域128的形成可包括形成附加接触区域129。发光单元120c的形成可包括通过去除发光单元120c的一些区域中的第二导电型半导体层125和有源层123而形成接触孔127。在上述过程中,将第二导电型半导体层125和有源层123去除,由此第一导电型半导体层121能够部分地暴露。

至少两个发光单元120c可以形成并且可以设置为使得附加接触区域129设置在至少两个发光单元120c之间的区域中。例如,如附图所示,可将具有四边形平面形状的四个发光单元120c布置成2×2矩阵。利用该结构,附加接触区域129可形成在其中四个发光单元120c中的每一者的一个拐角与其他三个发光单元120c的拐角汇合的区域中。然而,应当理解,其他实施方式也是可能的。

将发光单元120c、附加接触区域129和接触孔127分隔开的分离区域128的可通过蚀刻和光刻形成。例如,利用由光致抗蚀剂图案限定的蚀刻区,区域128、129以及接触孔127可通过干法蚀刻诸如ICP来形成。

接触孔127可形成于发光单元120c中的每一者的中心区域中。进一步地,附加接触区域129可形成为使得从附加接触区域129的中心到四个发光单元120c的中心的距离基本上相同。

可以通过沉积金属材料以及蚀刻,或者替代地,通过沉积金属材料和剥离来形成第二电极131。发光单元120c中的每一者上的第二电极131可形成为环绕接触孔127,由此暴露接触孔127。

第二电极131可形成为覆盖发光单元120c的第二导电型半导体层125的上表面的大部分。

接着,参照图7,下绝缘层151可以形成为覆盖发光单元120c和第二电极131。进一步地,下绝缘层151可形成为覆盖接触孔127的侧表面,具体地暴露于接触孔127的侧表面的第二导电型半导体层125和有源层123的侧表面。

下绝缘层151可包括部分地暴露第一导电型半导体层121的第一开口151a、151b和部分地暴露第二电极131的第二开口151c、151d。进一步地,第一开口151a、151b可包括暴露接触孔127中的每一者的底表面的开口151a和至少部分地暴露附加接触区域129的开口151b,并且第二开口151c、151d可包括用于形成第二焊盘163的开口151c和用于形成连接层133的开口151d。第二开口151c、151d的位置可基于第二焊盘163的位置以及连接层133的数量和位置来确定。

可以通过沉积和图案化绝缘材料诸如SiO2,或替代地,通过沉积和剥离来形成下绝缘层151。

参照图8,第一电极140形成为覆盖至少四个发光单元120c和下绝缘层151。另外,连接层133可形成为使至少两个第二电极131彼此电连接。

第一电极140可通过沉积和图案化金属材料来形成,并填充第一开口151a、151b以通过接触孔127和附加接触区域129与第一导电型半导体层121形成欧姆接触。另一方面,第一电极140未形成在第二开口151c、151d上。利用该结构,第一电极140与第二电极131和第二导电型半导体层125绝缘。

另外,第一电极140和连接层133可通过相同的沉积工艺同时形成。例如,第一电极140和连接层133可通过沉积金属材料来形成,以便覆盖整个发光结构120和下绝缘层151,然后进行图案化或剥离以便将发光结构120与下绝缘层151分开。因此,第一电极140和连接层133可包括相同的材料。进一步地,第一电极140的上表面可与连接层135的上表面共面。

接着,参照图9,上绝缘层153可形成为覆盖第一电极140和连接层133的至少一部分。

上绝缘层153可包括部分地暴露第一电极140的第三开口153a和至少部分地暴露第二电极131的第四开口153b。这里,第四开口153b可对应于暴露第二电极131的开口151c设置。上绝缘层153可通过沉积和图案化绝缘材料诸如SiO2来形成。

具体地,上绝缘层153形成为填充第一电极140和连接层133之间的分离区域,从而加强第一电极140和连接层133之间的电绝缘。

第三开口153a可设置在发光二极管的一个边缘附近,而第四开口153b可设置在其相对边缘附近。即,第三和第四开口153a、153b可形成为分别设置在发光二极管的相对边缘附近,如附图所示。

接着,参照图10,可在上绝缘层153上形成第一焊盘161和第二焊盘163。因此,可提供如图1至图4所示的发光二极管。

第一焊盘161可形成在第三开口153a上以采用其填充第三开口153a,并且因此可电连接到第一电极140。同样地,第二焊盘163可形成在第四开口153b上以采用其填充第四开口153b,并且因此可电连接到第二电极131。第一焊盘161和第二焊盘163可用作凸点连接或SMT的焊盘,以便将发光二极管安装到次黏着基台、封装件、印刷电路板等上。

第一和第二焊盘161、163可通过相同工艺,例如,通过光刻和蚀刻或剥离同时形成。

另外,制造方法可进一步包括将衬底110与发光结构120分离。衬底110可通过物理和/或化学工艺而与其分离或从其中除去。

另外,制造方法可进一步包括在上绝缘层153上形成散热焊盘170,如图11所示。散热焊盘170可通过与形成第一和第二焊盘161、163的工艺类似的工艺,例如,通过镀层、电镀或沉积来形成。此外,散热焊盘170可与第一和第二焊盘161、163同时形成。

图12至图16是根据本公开的又另一个示例性实施例的发光二极管的平面图和剖视图。

图12是发光二极管的平面图。图13是发光二极管的平面图,其中为了便于描述而省略了第一焊盘161、第二焊盘163和绝缘层260。图14是沿图13的A-A’线截取的剖视图,图15是沿图13的B-B’线截取的剖视图,且图16是沿图13的C-C’线截取的剖视图。将省略对与上述示例性实施例中的那些一样或相似的部件的详细描述,且以下描述将集中在本示例性实施例的不同特征上。

参照图12至图16,根据本示例性实施例的发光二极管包括发光结构120、电流扩散层230、第一电极240、第二电极250和绝缘层260。另外,发光二极管可进一步包括衬底110、电流阻挡层220、第一焊盘161和第二焊盘163。发光二极管可具有四边形平面形状。在本示例性实施例中,发光二极管具有正方形平面形状,并可包括第一侧表面101、第二侧表面102、与第一侧表面101相对的第三侧表面103以及与第二侧表面102相对的第四侧表面104。

衬底110类似于参照图1至图3所描述的衬底,且同样可在本示例性实施例中省略。

发光结构120可包括第一导电型半导体层121、设置在第一导电型半导体层121上的有源层123以及设置在有源层123上的第二导电型半导体层125。另外,发光结构120可包括多个台面120m和在台面120m之间形成的分离区域128。虽然台面120m的数量和形状没有具体限制,但发光结构120可包括,例如,两个台面120m,如图13所示。该两个台面120m以大体上对称的布置方式设置,并且台面120m中的每一个可具有从第一侧表面101朝第三侧表面103延伸的细长形状。因此,分离区域128也可具有从第一侧表面101朝第三侧表面103延伸的细长形状。

台面120m可设置在第一导电型半导体层121上并包括第二导电型半导体层125和有源层123。由于台面120m包括有源层123,所以根据本示例性实施例的台面120m也能定义为像图1至图3所示的上述实施例中的发光单元121c的发光区域。另外,台面120m中的每一个可包括至少一接触孔127,第一导电型半导体层121可通过该接触孔127暴露。第一电极240可通过该至少一接触孔127电连接到第一导电型半导体层121。

接触孔127的数量和形状可以根据施加到发光二极管及其发光图案的电流的扩散来控制或更改。例如,接触孔127可形成为从台面120m的一个侧表面延伸到其中心。另外,接触孔127可包括具有相对大的宽度的主接触孔127a和具有相对小的宽度的辅助接触孔127b。

在本示例性实施例中,接触孔127可从台面120m的侧表面中邻近第一侧表面101的那个台面120m侧表面朝第三侧表面103延伸。另外,接触孔127包括多个主接触孔127a和多个辅助接触孔127b。辅助接触孔127b可将主接触孔127a彼此连接或可从主接触孔127a延伸。例如,如附图所示,四个主接触孔127a彼此间隔开,而辅助接触孔127b可设置为将该四个主接触孔127a彼此连接,并可设置为使得从设置在远端的主接触孔127a延伸出。至少一些主接触孔127a可设置在第一焊盘161下方。

进一步地,台面120m包括设置在分离区域128中的附加接触区域129。第一电极240,具体地第一电极240的第三欧姆接触电极245,通过附加接触区域129电连接到第一导电型半导体层121,这将在下面更详细地描述。附加接触区域129的位置可确定为使得从附加接触区域129到多个台面120m的距离基本上恒定。附加接触区域129可设置在第一焊盘161下方。

电流阻挡层220可部分地设置在台面120m上。具体地,电流阻挡层220可对应于第二电极250设置。电流阻挡层220可包括第一电流阻挡层221和第二电流阻挡层223,它们可分别设置在对应于第二电极250的第一连接电极251和第二连接电极253的位置处。另外,第二电流阻挡层223可包括主电流阻挡层223a和辅助电流阻挡层223b,它们设置在对应于第二连接电极253的主电极253a和延伸电极253b的位置处。

电流阻挡层220可防止因将电流直接供给第二导电型半导体层125引起的第二电极250下方的电流拥挤的发生。因此,电流阻挡层220可具有电绝缘特性,可包括绝缘材料,并可由单层或多层组成。例如,电流阻挡层130可包括SiOx或SiNx,或者可包括其中具有不同折射率的材料层彼此交替堆叠的分布式布拉格反射器。电流阻挡层220可具有透光率、光反射率或选择性光反射率。进一步地,电流阻挡层220可具有比形成在其上的第二电极250更大的面积。因此,第二电极250可设置在形成电流阻挡层220的区域的上方。

电流扩散层230可设置在第二导电型半导体层125上,即,设置在台面120m上。此外,电流扩散层230可覆盖电流阻挡层220。电流扩散层230可电连接到第二导电型半导体层125,并可与该第二导电型半导体层125形成欧姆接触。电流扩散层230可覆盖台面120m的基本整个上表面,并可沿台面120m的上表面的外周边形成,如附图所示。当通过这样的电流扩散层230施加时,电流可以沿水平方向均匀地扩散在台面120m上,从而改善发光二极管的电流扩散。电流扩散层230可由导电材料诸如金属和导电氧化物构成,例如像ITO、ZnO、IZO、GZO和AZO这些导电氧化物,像Ni/Au这样的透光性金属,以及像Ni、Pt、Pd、Rh、W、Ti、Al、Mg、Ag、Cr和Au这些金属。

在一些示例性实施例中,电流扩散层230可具有多层结构,并可包括设置在台面120m上的下电流扩散层231和设置在下电流扩散层231上的上电流扩散层233。

下电流扩散层231可与第二导电型半导体层125形成欧姆接触。进一步地,下电流扩散层231可由掺杂预定掺杂物的导电氧化物形成,从而降低下电流扩散层231和第二导电型半导体层125之间的界面处的接触电阻。例如,下电流扩散层231可包括掺杂选自以下的至少一种掺杂物的ITO或ZnO:银(Ag)、铟(In)、锡(Sn)、锌(Zn)、镉(Cd)、镓(Ga)、铝(Al)、镁(Mg)、钛(Ti)、钼(Mo)、镍(Ni)、铜(Cu)、金(Au)、铂(Pt)、铑(Rh)、铱(Ir)、钌(Ru)和钯(Pd)。

下电流扩散层231可具有约至的厚度。下电流扩散层231可以以约0.01at%至约40at%,优选是约0.01at%至约20at%的掺杂浓度进行掺杂。

上电流扩散层233可设置在下电流扩散层231上。上电流扩散层233可具有比下电流扩散层231更高的透射率和更低的薄层电阻。例如,当下电流扩散层231由掺杂掺杂剂的ITO形成时,上电流扩散层233可具有比下电流扩散层231更大的厚度,并可由无掺杂的ITO构成。无掺杂的ITO具有高透光率以及比掺杂的ITO更大的厚度,从而提供较低横向电阻,即较低的薄层电阻。

电流扩散层230可具有,例如,约或更小的总厚度,具体地约至更具体地约或约但不局限于此。

如此,具有相对小的厚度和由掺杂金属的ITO或ZnO形成的下电流扩散层231形成为与第二导电型半导体层125形成欧姆接触,从而提高下电流扩散层231的透光率以及欧姆特性。进一步地,上电流扩散层233使用无掺杂的ITO形成至相对厚的厚度,从而提高横向电路扩散效率。即,根据本示例性实施例,利用电流扩散层230具有包括上下电流扩散层233、231的多层结构的结构,发光二极管可通过提高欧姆特性和电流扩散效率来降低正向电压Vf,并可通过提高透光率来提高发光效率。

在一些示例性实施例中,电流扩散层230可由单层组成。这里,由单层组成的电流扩散层230可包括具有提高的欧姆特性和透光率的透明导电氧化物。例如,电流扩散层230可由具有比ITO更高的透光率的单ZnO层组成。

绝缘层260可覆盖发光结构120和电流扩散层230的上表面,并包括暴露第一和第二电极240、250的开口。进一步地,绝缘层260可包括下绝缘层261和上绝缘层263。在以下描述中,下绝缘层261和上绝缘层263将分开描述,但不局限于此。

首先,下绝缘层261可覆盖发光结构120和电流扩散层230的侧表面和上表面,并可包括暴露部分的第一导电型半导体层121和电流扩散层230的开口。通过下绝缘层261的开口暴露的第一导电型半导体层121和电流扩散层230的部分可对应于第一和第二电极240、250设置。在本示例性实施例中,通过接触孔127暴露的第一导电型半导体层121的一部分和附加接触区域129的至少一部分可通过开口暴露。这里,接触孔127的侧表面可由下绝缘层261至少部分地覆盖。另外,接触孔127中的主接触孔127a通过开口暴露,且接触孔127中的一些辅助接触孔127b被暴露,并且接触孔127中的其他辅助接触孔127b可由下绝缘层261覆盖。进一步地,电流扩散层230的通过所述开口暴露的部分设置在电流阻挡层220上。然而,应当理解,其他实施方式也是可能的。

下绝缘层261可包括绝缘材料,例如,SiO2、SiNx、MgF2等。在一些示例性实施例中,下绝缘层261也可用作在下绝缘层261上形成的其他层的基底层。例如,在其中上绝缘层263包括分布式布拉格反射器的结构中,下绝缘层261可用作基底层以便使分布式布拉格反射器稳定地形成在其上。当分布式布拉格反射器具有彼此交替堆叠的TiO2/SiO2层的堆叠结构时,下绝缘层261可由具有预定厚度的SiO2层形成。例如,该预定厚度的范围可以为约0.2μm至1.0μm。

为了形成具有高品质的分布式布拉格反射器,期望的是,将在其上沉积分布式布拉格反射器的基底层具有高薄膜品质和良好的表面特性。因此,利用形成至预定厚度或更厚的下绝缘层261,分布式布拉格反射器可稳定地形成在下绝缘层261上。

第一电极240电连接到第一导电型半导体层121。第一电极240设置在第一导电型半导体层121的暴露部分上以与第一导电型半导体层121形成欧姆接触。具体地,第一电极240可通过接触孔127与第一导电型半导体层121形成欧姆接触,且还可通过附加接触区域129与第一导电型半导体层121形成欧姆接触。另外,第一电极240电连接到第一焊盘161。在本示例性实施例中,第一电极240可包括第一欧姆接触电极241、第二欧姆接触电极243和第三欧姆接触电极245。

第一欧姆接触电极241可设置在一些主接触孔127a中。另外,第一欧姆接触电极241可设置为在垂直方向上与形成第一焊盘161的区域重叠。即,第一欧姆接触电极241设置在形成第一焊盘161的区域中的第一焊盘161下方。因此,第一欧姆接触电极241可接触第一焊盘161。另一方面,虽然在本示例性实施例中,该多个第一欧姆接触电极241设置在一些主接触孔127a中并彼此间隔开,但应当理解,其他实施方式也是可能的。第一欧姆接触电极241还可以设置在第一焊盘161下方的一些辅助接触孔127b中,并且设置在主接触孔127a中并彼此间隔开的第一欧姆接触电极241还可彼此相连接。

第二欧姆接触电极243可设置在主接触孔127a和辅助接触孔127b中。另外,第二欧姆接触电极243可沿接触孔127的延伸方向延伸,即从第一侧表面101朝第三侧表面103延伸。具体地,第二欧姆接触电极243可包括设置在第一焊盘161下方的主电极243a和设置在第一焊盘161和第二焊盘163之间的区域下方的延伸电极243b。因此,主电极243a可接触第一焊盘161,而延伸电极243b可朝第二焊盘163延伸。因此,通过接触第一焊盘161的主电极243a注入的电子可容易地扩散至延伸电极243b。利用该结构,发光二极管可消除设置在主电极243a下方的第一导电型半导体层121中的电流拥挤,从而提高电流扩散效率。

进一步地,延伸电极243b可包括设置在主接触孔127a中的相对宽的部分和设置在辅助接触孔127b中的相对窄的部分。电流可通过设置在主接触孔127a中的延伸电极243b的相对宽的部分而高效地供应到第一导电型半导体层121。因此,发光二极管允许高效地将电流供应到设置在第一焊盘161和第二焊盘163之间的区域下方的第一导电型半导体层121,从而提高电流扩散效率。

第二电极250设置在电流扩散层230上以电连接到电流扩散层230。具体地,第二电极250可设置在电流阻挡层220上方。另外,第二电极250电连接到第二焊盘163,而电流扩散层230可通过第二电极250电连接到第二焊盘163。第二电极250可包括至少一个第一连接电极251和至少一个第二连接电极253。

第一连接电极251可通过下绝缘层261的开口接触电流扩散层230。另外,第一连接电极251可设置成在垂直方向上与形成第二焊盘163的区域重叠。即,第一连接电极251设置在形成第二焊盘163的区域中的第二焊盘163下方。利用该结构,第一连接电极251可接触第二焊盘163。在第二电极250包括多个第一连接电极251的结构中,该多个第一连接电极251可彼此间隔开。然而,应当理解,其他实施方式也是可能的,那么该多个第一连接电极251还可彼此相连接。

第二连接电极253的至少一部分可设置为在垂直方向上与形成第二焊盘163的区域重叠。第二连接电极253可包括设置在第二焊盘163下方以接触第二焊盘163的主电极253a和从主电极253a延伸的延伸电极253b。延伸电极253b可在接近第一焊盘163的方向从第二焊盘163延伸。在本示例性实施例中,延伸电极253b可从第三侧表面103朝第一侧表面101延伸。进一步地,延伸电极253b可延伸至第一焊盘161和第二焊盘163之间的区域下方的部分,并可到达第一焊盘161下方的区域。延伸至第一焊盘161下方的区域的延伸电极253b一部分通过上绝缘层263与第一焊盘161电绝缘。如此,利用其中第二连接电极253包括延伸至第一焊盘161下方的区域的延伸电极253b的结构,发光二极管可实现在第一焊盘和第二焊盘161、163之间的区域下方以及向处于第一焊盘161下方的第二导电型半导体层125的一部分的高效电流扩散,同时防止在设置在主电极253a下方的第二导电型半导体层125中的电流拥挤。

延伸电极253b可具有比主电极253a更窄的宽度。因此,电流可通过主电极253a从第二焊盘163高效地供应到第二连接电极253,然后可通过延伸电极253b高效地扩散。进一步地,在其中第二电极250包括多个第二连接电极253的结构中,第一电极240的至少一部分可设置在延伸电极253b之间。如附图所示,第一和第二欧姆接触电极241、243可设置在两个延伸电极253b之间,并且第三欧姆接触电极245也可设置在两个延伸电极253b之间。利用该结构,发光二极管可实现更高效的电流拥挤。

另外,第一电极240和第二电极250的至少一部分可进一步覆盖下绝缘层261的上表面。即,第一和第二电极240、250的至少一部分填充下绝缘层261的开口,并进一步环绕其开口覆盖下绝缘层261的上表面。

上绝缘层263覆盖下绝缘层261,并部分地覆盖第一电极240和第二电极250。上绝缘层263包括至少部分地暴露第一电极240和第二电极250的开口。

首先,第一电极240的第一欧姆接触电极241和第三欧姆接触电极245的至少一部分通过上绝缘层263的开口而暴露,并可通过其开口电接触第一焊盘161。第一电极240的第二欧姆接触电极243的一部分可通过上绝缘层263的开口而暴露,而其剩余部分可由上绝缘层263覆盖。具体地,设置在主接触孔127a中的第二欧姆接触电极243的主电极243a的至少一部分通过上绝缘层263的开口而暴露,而第二欧姆接触电极243的延伸电极243b由上绝缘层263覆盖。

第二电极250的第一连接电极251的至少一部分通过上绝缘层263的开口而暴露并通过其开口电连接到第二焊盘163。第二电极250的第二连接电极253的一部分可通过上绝缘层263的开口而暴露,而其剩余部分可由上绝缘层263覆盖。具体地,第二连接电极253的主电极253a的至少一部分通过上绝缘层263的开口而暴露,而其延伸电极253b由上绝缘层263覆盖。因此,设置在第一焊盘161下方的延伸电极253b通过上绝缘层263与第一焊盘161绝缘。

如此,处于第一和第二焊盘161、163之间的区域下方的第一和第二电极240、250的部分由上绝缘层263覆盖,从而防止因焊料或杂质引起的第一和第二焊盘161、163之间的区域中的电短路。

上绝缘层263可包括绝缘材料,例如,SiO2、SiNx、MgF2等。在一些示例性实施例中,上绝缘层263可包括分布式布拉格反射器。分布式布拉格反射器可通过具有不同折射率的交替堆叠介电层来形成,并可具有,例如,彼此交替堆叠的TiO2/SiO2层的堆叠结构。分布式布拉格反射器的每一层都可具有对应于1/4的特定波长的光学厚度,且分布式布拉格反射器可由4至20对这样的层组成。然而,应当理解,其他实施方式也是可能的。在其中上绝缘层263由多层组成的结构中,上绝缘层263的最上层可由SiNx形成。SiNx层呈现良好的防潮性,从而保护发光二极管免受湿气的影响。

在其中上绝缘层263包括分布式布拉格反射器的结构中,下绝缘层261可用作基底层或界面层用于提高分布式布拉格反射器的品质。例如,下绝缘层261可由SiO2形成至约0.2μm至1.0μm的厚度,而上绝缘层263可由重复某对TiO2/SiO2层的分布式布拉格反射器组成。这里,接触下绝缘层261的上绝缘层263的层可为TiO2层。

分布式布拉格反射器对可见光可以具有相对高的反射率。分布式布拉格反射器可以设计为对以0-60°的入射角进入并且具有400nm至700nm的波长的光具有90%或更大的反射率。具有这种反射率的分布式布拉格反射器可以通过调整构成该分布式布拉格反射器的多个介电层的种类、厚度和堆叠循环而设置。因此,可形成对具有相对长的波长(例如,550nm至700nm)的光和具有相对短的波长(例如,400nm至550nm)的光具有高反射率的分布式布拉格反射器。

如此,分布式布拉格反射器可以包括多层堆叠结构以对宽波长带的光具有高反射率。即,分布式布拉格反射器可以包括其中具有第一厚度的介电层彼此堆叠的第一堆叠结构,以及其中具有第二厚度的介电层彼此堆叠的第二堆叠结构。例如,分布式布拉格反射器可以包括第一堆叠结构(其中具有比可见光的中心波长(约550nm)的1/4的光学厚度小的厚度的介电层彼此堆叠)和第二堆叠结构(其中具有比可见光的中心波长(约550nm)的1/4的光学厚度大的厚度的介电层彼此堆叠)。此外,分布式布拉格反射器可以进一步包括第三堆叠结构,其中具有比可见光的中心波长(约550nm)的1/4的光学厚度大的厚度的介电层与具有比可见光的中心波长(约550nm)的1/4的光学厚度小的厚度的介电层彼此交替地堆叠。

由于光从基本上覆盖发光结构120的整个上表面的上绝缘层263的分布式布拉格反射器反射,故发光二极管可具有提高的发光效率。另外,如上所述,由于电流扩散层230可以由多层组成以呈现出相对高的光透射率,故由分布式布拉格反射器和电流扩散层230对光的吸收引起的光损耗可减小,由此提高发光二极管的发光效率。

进一步地,上绝缘层263可以部分地覆盖第一和第二电极240、250的上表面。如图14至图16所示,第一电极240和第二电极250的至少一部分可以进一步覆盖下绝缘层261的上表面,且上绝缘层263可以进一步覆盖第一电极240和第二电极250的至少一部分。因此,第一电极240和第二电极250的至少一部分可以插在下绝缘层261和上绝缘层263之间。因此,第一电极240和第二电极250可稳定地固定以防止因电极240、250的分层引起的正向电压的增加和发光图案的变动,由此提高发光二极管的电气和光学可靠性。

虽然在本示例性实施例中绝缘层260被示出为包括下绝缘层261和上绝缘层263,但应当理解,其它实施方案也是可能的。在一些示例性实施例中,如图16所示,绝缘层260可以由单层组成或可以是多层结构的单层,而非单独形成。在这些示例性实施例中,电极240、250可能不具有插在绝缘层260之间的部分。

再次参照图12至图15,第一焊盘161和第二焊盘163设置在上绝缘层263上。第一焊盘161和第二焊盘163分别电连接到第一电极240和第二电极250。具体地,第一焊盘161可以接触第一欧姆接触电极241和第二欧姆接触电极243的部分并同时接触第三欧姆接触电极245,且第二焊盘163可以接触第二连接电极253的一部分并同时接触第一连接电极161。

在另一个示例性实施例中,发光二极管可进一步包括散热焊盘(未示出)。根据本示例性实施例的散热焊盘总体上类似于上述实施例的散热焊盘,且因此本文将省略对其的详细描述。

图18至图25是示出了根据本公开的又一示例性实施例的发光二极管的制造方法的平面图和剖视图。

在图18至图25中的每一个中,(a)是平面图且(b)是沿平面图的线D-D'截取的剖视图。将省略与图12至图15中所述的示例性实施例的那些部件相同的部件的详细描述。

参照图18,在生长衬底110上形成发光结构120,该发光结构包括第一导电型半导体层121、有源层123和第二导电型半导体层125。

生长衬底110可以是允许在其上生长发光结构120的任何衬底。例如,生长衬底110可以包括蓝宝石衬底、碳化硅衬底、硅衬底、氮化镓衬底以及氮化铝衬底。发光结构120可以通过生长氮化物半导体的典型方法(诸如金属有机化学气相沉积(MOCVD)、氢化物气相外延(HVPE)以及分子束外延(MBE))形成,所有这些方法为本领域技术人员所公知。

虽然图18示出了对应于单个装置的生长衬底110和发光结构120,但是本示例性实施例还可基本上适用于使用包括在生长衬底110上生长的发光结构120的晶片制造的发光二极管。

参照图19,通过部分除去发光结构120形成多个台面120m。

可以通过图案化(例如通过光刻及蚀刻)部分除去第二导电型半导体层125和有源层123形成台面120m。形成台面120m的工艺可以包括在台面120m中的每一个中形成接触孔127以及在台面120m之间形成间隔区域128。接触孔127可以包括主接触孔127a和辅助接触孔127b,如上所述。

接着,参照图20,在台面120m上形成电流阻挡层220。电流阻挡层220可以形成为对应于其中将形成第二电极250的区域。电流阻挡层220的形成可以包括形成设置在对应于第一连接电极251的位置处的第一连接电极电流阻挡层221和设置在对应于第二连接电极253的位置处的第二连接电极电流阻挡层223。进一步地,第二连接电极电流阻挡层223可以包括主电极电流阻挡层223a和延伸电极电流阻挡层223b。

电流阻挡层220可以包括绝缘材料并且可以通过本领域中已知的方法形成在台面120m上。例如,电流阻挡层220通过溅镀、电子束蒸发或电镀和固化、接着凭借通过湿法蚀刻或干法蚀刻进行的图案化而形成在发光结构120的整个上表面上,如图20所示。替代地,电流阻挡层220还可以通过形成光致抗蚀剂掩模、沉积用于电流阻挡层220的材料以及通过剥离工艺去除光致抗蚀剂而形成。

参照图21,电流扩散层230形成为覆盖台面120m上的电流阻挡层220。

电流扩散层230可以包括导电氧化物,例如ITO。进一步地,电流扩散层230可以包括下电流扩散层231和上电流扩散层233。下电流扩散层231和上电流扩散层233可以依次通过单独工艺形成或可以通过不同工艺形成。例如,下电流扩散层231可以由掺杂有包括金属的掺杂剂的ITO形成,且上电流扩散层233可以由未掺杂ITO形成。这里,下电流扩散层231和上电流扩散层233可以通过电子束蒸发或溅镀或通过不同方法形成。包括导电氧化物的电流扩散层230可通过蚀刻进行图案化。

应当理解,其它实施方案也是可能的,且如果电流扩散层230是由金属形成,则电流扩散层230可以通过电镀、沉积等形成,且可通过剥离工艺进行图案化。

虽然在本示例性实施例中电流扩散层230被示出为在形成台面120m和电流阻挡层220之后形成,但应当理解,其它实施方案也是可能的。替代地,在依次形成电流阻挡层220和电流扩散层230之后,可以通过在相同工艺中蚀刻电流扩散层230和发光结构120形成台面120m。

接着,参照图22,下绝缘层261形成为部分地覆盖发光结构120和电流扩散层230。下绝缘层261的形成可以包括在发光结构120和电流扩散层230的上表面上沉积诸如SiO2的绝缘材料,以及通过图案化形成第一至第五开口261a、261b、261c、261d、261e。

第一开口261a可以暴露主接触孔127a的至少一部分,第二开口261b可以暴露主接触孔127a和辅助接触孔127b的至少一部分,且第三开口261c可以暴露附加接触区域129的至少一部分。第四开口261d和第五开口261e可以部分地暴露电流扩散层230并且可以设置在对应于第一连接电极251和第二连接电极253的位置处。

再次参照图23,第一和第二电极240、250形成为使得下绝缘层261的第一至第五开口261a、261b、261c、261d、261e可至少一部分采用它们填充。第一和第二电极240、250由相同工艺通过沉积和剥离形成。当第一和第二电极240、250通过相同工艺以多层结构形成时,第一和第二电极240、250可以具有相同的多层结构。然而,应当理解,其它实施方案也是可能的。替代地,第一和第二电极240、250可以通过单独工艺由不同层中的不同材料形成。

第一电极240的第一至第三欧姆接触电极241、243、245可以形成为分别填充第一至第三开口261a、261b、261c,并同时环绕第一至第三开口261a、261b、261c覆盖下绝缘层261的上表面。第二电极的第一和第二连接电极251、253可以形成为分别填充第四和第五开口261d、261e,并同时环绕第四和第五开口261d、261e覆盖下绝缘层261的上表面。

接着,参照图24,上绝缘层263形成在下绝缘层261上以便部分地覆盖第一和第二电极240、250。上绝缘层263可以由其中具有不同折射率的材料层彼此堆叠的分布式布拉格反射器组成,且下绝缘层261可用作分布式布拉格反射器的基底层或界面层。上绝缘层263可以通过本领域中已知的沉积和蚀刻工艺形成。上绝缘层263可以包括通过其暴露第一电极240和第二电极250的多个开口。

接着,参照图25,第一焊盘161和第二焊盘163可以在上绝缘层263上形成。因此,可提供如图12至图15所示的发光二极管。

第一焊盘161可以通过上绝缘层263的开口接触第一电极240。同样地,第二焊盘163可以通过上绝缘层263的开口接触第二电极250。第一和第二焊盘161、163可以由相同工艺(例如通过光刻和蚀刻或剥离)而同时形成。

另外,该方法可以进一步包括将衬底110与发光结构120分开。衬底110可以通过物理和/或化学工艺而与其分开或从其中除去。

图26是应用根据本公开的一个示例性实施例的发光二极管的照明设备的分解透视图。

参照图26,根据本实施例的照明设备包括扩散盖1010、发光二极管模块1020和主体1030。主体1030可以接收发光二极管模块1020,且扩散盖1010可以设置在主体1030上以覆盖发光二极管模块1020的上侧。

主体1030可以具有任何形状,只要该主体可对发光二极管模块1020供应电力,同时接收和支撑发光二极管模块1020。例如,如附图所示,主体1030可以包括主体外壳1031、电源1033、电源外壳1035以及电源连接件1037。

电源1033接收在电源外壳1035中以电连接到发光二极管模块1020,并且可以包括至少一个IC芯片。IC芯片可以调节、改变或控制供应至发光二极管模块1020的电力。电源外壳1035可以接收和支撑电源1033,且其中固定有电源1033的电源外壳1035可以设置在主体外壳1031内。电源连接件1037设置在电源外壳1035的下端处并且结合至该下端。因此,电源连接件1037电连接到电源外壳1035内的电源1033,并且可用作可通过其从外部电源向电源1033供电的通路。

发光二极管模块1020包括衬底1023和设置在衬底1023上的发光二极管1021。发光二极管模块1020可以设置在主体外壳1031的上部处并且电连接到电源1033。

在无限制的情况下可以使用能够支撑发光二极管1021的任何衬底作为衬底1023。例如,衬底1023可以包括在其上形成互连件的印刷电路板。衬底1023可以具有对应于形成在主体外壳1031的上部处以便稳定地固定至主体外壳1031的固定部分的形状。发光二极管1021可以包括根据上述示例性实施例的发光二极管中的至少一个。

扩散盖1010设置在发光二极管1021上并且可以固定至主体外壳1031以覆盖发光二极管1021。扩散盖1010可以由透光材料形成,且发光设备的光定向可以通过调节扩散盖1010的形状和光学透射率来调整。因此,根据发光设备的用途和应用,可以将扩散盖1010修改为各种形状。

图27是应用根据本公开的一个示例性实施例的发光二极管的显示设备的一个实例的剖视图。

根据本实施例的显示装置包括显示面板2110、向显示面板2110供应光的背光单元以及支撑显示面板2110的下边缘的面板导向器。

显示面板2110没有受到特别限制,并且可以是例如包括液晶层的液晶面板。栅极驱动PCB可以进一步设置在显示面板2110的周边处以向栅极线供应驱动信号。这里,栅极驱动PCB可以形成在薄膜晶体管衬底上,而非形成在单独的PCB上。

背光单元包括光源模块,其包括至少一个衬底和多个发光二极管2160。背光单元可以进一步包括底盖2180、反射片2170、扩散板2131以及光学片2130。

底盖2180可以在其上侧处打开以容纳发光二极管2160、反射片2170、扩散板2131以及光学片2130。另外,底盖2180可以结合至面板导向器。衬底可以设置在反射片2170下方进而被反射片2170环绕。替代地,当反射材料涂布在其表面上时,衬底可以设置在反射片2170上。另外,多个衬底可以设置成彼此平行,但不限于此。然而,应当理解,光源模块可以包括单个衬底。

发光二极管2160可以包括根据上述示例性实施例的至少一个发光二极管。发光二极管2160可以以预定图案规则地设置在衬底上。另外,透镜2210可以设置在发光二极管2160中的每一者上以提高从多个发光二极管2160发射的光的均匀性。

扩散板2131和光学片2130设置在发光二极管2160上。从发光二极管2160发射的光可以以片状光的形式通过扩散板2131和光学片2130供应至显示面板2110。

以此方式,根据示例性实施例的发光二极管可以适用于如根据此实施例的显示器的直接型显示器。

图28是应用根据本公开的示例性实施例的发光二极管的显示设备的另一个实例的剖视图。

根据本示例性实施例的装置包括上面显示图像的显示面板3210,以及设置在显示面板3210的后侧处并且发射光至该后侧的背光单元。另外,显示装置包括支撑显示面板3210并且容纳背光单元的框架,以及环绕显示面板3210的盖3240和3280。

显示面板3210没有受到特别限制,并且可以是例如包括液晶层的液晶面板。栅极驱动PCB可以进一步设置在显示面板3210的周边处以向栅极线供应驱动信号。这里,栅极驱动PCB可以形成在薄膜晶体管衬底上,而非形成在单独的PCB上。显示面板3210是由设置在其上侧和下侧处的盖3240、3280固定,且设置在显示面板3210的下侧处的盖3280可以结合至背光单元。

向显示面板3210供应光的背光单元包括在其上侧处部分打开的下盖3270、设置在下盖3270内部的一侧处的光源模块,以及设置成平行于光源模块并且将点状光转换为片状光的导光板3250。另外,根据本示例性实施例的背光单元可以进一步包括设置在导光板3250上以扩散并收集光的光学片3230,以及设置在导光板3250的下侧处并且朝显示面板3210反射在导光板3250的向下方向上行进的光的反射片3260。

光源模块包括衬底3220以及以恒定间隔设置在衬底3220的一个表面上的多个发光二极管3110。在无限制的情况下可以使用能够支撑发光二极管3110并且电连接到其的任何衬底作为衬底3220。例如,衬底3220可以包括印刷电路板。发光二极管3110可以包括根据上述示例性实施例的发光二极管中的至少一个。从光源模块中发射的光进入导光板3250并且通过光学片3230供应至显示面板3210。导光板3250和光学片3230将从发光二极管3110发射的点状光转换为片状光。

以此方式,根据示例性实施例的发光二极管可以适用于边缘型显示器,如根据本示例性实施例的显示器。

图29是应用根据本公开的一个示例性实施例的发光二极管的头灯的剖视图。

参照图29,根据本示例性实施例的头灯包括灯体4070、衬底4020、发光二极管4010以及盖板玻璃4050。头灯可以进一步包括散热单元4030、支撑架4060以及连接构件4040。

衬底4020是由支撑架4060固定并且设置在灯体4070上方。在无限制的情况下可以使用能够支撑发光二极管4010的任何构件作为衬底4020。例如,衬底4020可以包括具有导电图案的衬底,诸如印刷电路板。发光二极管4010设置在衬底4020上并且可以由衬底4020支撑和固定。另外,发光二极管4010可以通过衬底4020的导电图案电连接到外部电源。进一步地,发光二极管4010可以包括根据上述示例性实施例的发光二极管中的至少一个。

盖板玻璃4050设置在从发光二极管4010发射的光的路径上。例如,如附图所示,盖板玻璃4050可以通过连接构件4040与发光二极管4010间隔开,并且可以设置在供应从发光二极管4010发射的光的方向上。通过盖板玻璃4050,可以调整由头灯发射的光的定向角和/或颜色。另一方面,连接构件4040设置为将盖板玻璃4050固定至衬底4020并同时环绕发光二极管4010,并且因此可用作提供发光路径4045的光导。连接构件4040可以由光反射材料形成或涂布有光反射材料。另一方面,散热单元4030可以包括散热片4031和/或散热风扇4033以耗散操作发光二极管4010时产生的热量。

以此方式,根据本示例性实施例的发光二极管可以用于头灯、特别是用于车辆的头灯,如根据本实施例的头灯。

虽然本文已经描述了一些示例性实施例,但是本领域技术人员将理解的是,这些实施例仅是通过说明方式给出,且在不脱离本公开的精神和范围的情况下可做出各种修改、变型和更改。

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