半导体发光元件及其制造方法与流程

本发明涉及涉及发光二极管领域，更详细而言，涉及发光区域扩大的半导体发光元件，具体为一种半导体发光元件及其制造方法。

背景技术：

发光二极管的基本模型包括介于n-型载流子层与p-型载流子层之间的活性区域。在活性区域具有厚度且2个载流子层的组成不同时，在活性区域形成单一或多重的量子阱结构。如果施加偏压，则n-型载流子层和p-型载流子层分别向活性区域运输n-型载流子和p-型载流子，在活性区域中，n-型载流子与p-型载流子复合并发光。

最近，以3族氮化物半导体为基础的发光二极管可以表现出与自然光类似的发色，因而在诸如lcd背光或手机等的多样电子制品中大量利用。

原有的普通半导体发光元件为了形成位于下方的n-型载流子层所需的电极，形成去除位于相应部位上的p-型载流子层和活性层而使n-型载流子层露出的台阶结构。这种台阶结构为了在n-型载流子层上直接形成电极而较大地去除p-型载流子层和活性层，因而具有发光区域相应地缩小的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种半导体发光元件及其制造方法，该半导体发光元件结构，能够扩大半导体发光元件的发光区域。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种半导体发光元件，包括：

一发光结构，包括从下方起依次层叠的第一型半导体层、活性层、第二型半导体层，具有贯通所述活性层和所述第二型半导体层而露出所述第一型半导体层的电极孔；

一通过所述电极孔而与所述第一型半导体层电气连接的第一型电极；

一与所述第二型半导体层电气连接的第二型电极；及

一在所述电极孔的侧壁和所述第二半导体层上设置的第一绝缘膜，使得所述第一型电极与所述活性层及所述第二半导体层绝缘。

在本发明一实施例中，所述第二型电极具有从与所述第二型半导体层的连接地点向所述第一型电极侧延长的2个以上的第二指形部。

在本发明一实施例中，所述第一型电极具有延长到所述2个以上的第二指形部之间的一个以上的第一指形部。

在本发明一实施例中，还包括第二绝缘膜，其具有与所述2个以上的第二指形部相匹配的形状，并设置于所述第二半导体层上，并开设有供所述第二型电极与第二型半导体层连接的连接孔。

在本发明一实施例中，所述第一绝缘膜具有与所述一个以上的第一指形部相匹配的形状。

本发明还提供了一种半导体发光元件的制造方法，包括如下步骤：

步骤s1、在基板上依次层叠第一型半导体层、活性层及第二型半导体层；

步骤s2、蚀刻所述第二型半导体层及所述活性层，形成露出所述第一型半导体层的电极孔；

步骤s3、在包括电极孔的第二型半导体层的整个上表面形成绝缘层后进行图案化，形成第一绝缘膜和第二绝缘膜，其中，第一绝缘膜覆盖电极孔的侧壁并在底面露出第一型半导体层，第二绝缘膜具有露出第二型半导体层的连接孔；

步骤s4、在所述第二型半导体层上形成露出所述连接孔、所述电极孔及所述第一绝缘膜的透明电极层；

步骤s5、形成通过所述电极孔而与所述第一型半导体层连接的第一型电极、通过所述连接孔而与所述第二型半导体层连接的第二型电极。

在本发明一实施例中，还包括一步骤s6，即在除第一型电极和第二型电极的焊盘之外的全体面上形成钝化层。

在本发明一实施例中，所述第二型电极具有从与所述第二型半导体层的连接地点向所述第一型电极侧延长的2个以上的第二指形部。

在本发明一实施例中，所述第一型电极具有延长到所述2个以上的第二指形部之间的一个以上的第一指形部。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明的半导体发光元件，能够扩大半导体发光元件的发光区域。

附图说明

图1为本发明优选实施例的半导体发光元件的剖面图。

图2至图7是本发明优选实施例的半导体发光元件的制造过程的图，图2至图7中，（a）为剖面图，（b）为俯视图。

图中：11:基板、12:第一型半导体层、13:活性层、14:第二型半导体层、15:第一绝缘膜、16:第二绝缘膜、17:透明电极层、18:第一型电极、19:第二型电极、120:电极孔、140:连接孔、151:第一绝缘膜的指形部、161:第二绝缘膜的指形部、181:第一指形部、191:第二指形部。

具体实施方式

下面参照附图，详细说明本发明的实施例。在说明本发明的实施例方面，当判断认为对相关公知功能或构成的具体说明可能不必要地混淆本发明要旨时，省略其详细说明。

图1是关于本发明优选实施例的半导体发光元件的剖面图。图2至图7是显示本发明优选实施例的半导体发光元件的制造过程的图。在图2至图7中，（a）为剖面图，（b）为俯视图。

参照附图，本发明优选实施例的半导体发光元件可以包括发光结构，所述发光结构由在基板(11)上依次层叠的第一型半导体层(12)、活性层(13)及第二型半导体层(14)构成。在第一型半导体层(12)和活性层(13)上形成有用于第一型电极(18)的电极孔(120)。在电极孔(120)与第二型半导体层(14)上配置有第一绝缘膜(15)，阻止第一型电极(18)与活性层(13)及第二型半导体层(14)连接。在第二型半导体层(14)上配置有第二绝缘膜(16)。第二绝缘膜(16)具有供第二型电极(19)与第二型半导体层(14)电气连接的连接孔(140)，在第二型半导体层(14)上，具有从连接孔(140)向第一型电极(18)侧延长的2个以上指形部(161)。第一绝缘膜(15)在第二型半导体层(14)上，具有延长到第二绝缘膜(15)指形部(161)之间的指形部(151)。第一及第二绝缘膜(15、16)可以发挥电流阻挡层作用。在第二型半导体层(14)上配置有透明电极层(17)。透明电极层(17)使连接孔(140)、第一绝缘膜(15)、电极孔(120)露出。即，透明电极层(17)可以在除连接孔(140)、第一绝缘膜(15)及电极孔(120)之外的第二型半导体层(14)整个上面配置。第二型电极(19)通过连接孔(140)而与第二型半导体层(14)电气连接，具有向第一型电极(18)侧延长的2个以上第二指形部(191)。第二指形部(191)在透明电极层(17)上配置，但具有与第二绝缘膜(16)的指形部(161)类似的形状，并配置其上侧。第一型电极(18)通过电极孔(120)而与第一型半导体层(12)电气连接，具有延长到第二指形部(191)之间的一个以上第一指形部(181)。第一型电极(18)的第一指形部(181)在第一绝缘膜(15)上配置，可以具有与第一绝缘膜(15)类似的形态。在最上层可以配置有钝化层(20)，钝化层(20)露出第一型电极(18)和第二型电极(19)的焊盘。

如上所述的本发明优选实施例的半导体发光元件，由于不具有以往发光元件一般具有的台阶结构，因而具有实质上扩大的发光区域。

基板(11)可以应用蓝宝石、sic、gan等，但并非限定于此。基板(11)可以应用可供氮化物半导体生长的物质。在基板(11)的上面，可以包括用于防止在基板(11)上形成的半导体层的晶格缺陷所需的缓冲层。

第一型半导体层(12)可以为n型半导体，第二型半导体层(14)可以为p型半导体。活性层(13)介于第一型半导体层(12)与第二型半导体层(14)之间。

第一型半导体层(12)、活性层(13)、第二型半导体层(14)可以为3族氮化物半导体。

第一型半导体层(12)可以在具有inxalyga1-x-yn(0≤x≤1、0≤y≤1、0≤x+y≤1)的组成式的半导体材料中选择，例如在gan、aln、algan、ingan、inn、inalgan、alinn等中选择，可以掺杂si、ge、sn等n型掺杂物质。

第二型半导体层(14)可以在具有inxalyga1-x-yn(0≤x≤1、0≤y≤1、0≤x+y≤1)的组成式的半导体材料中选择，例如在gan、aln、algan、ingan、inn、inalgan、alinn等中选择，可以掺杂mg、zn、ca、sr、ba等p型掺杂物质。

活性层(13)可以在具有inxalyga1-x-yn(0≤x≤1、0≤y≤1、0≤x+y≤1)的组成式的半导体材料中选择，例如在gan、aln、algan、ingan、inn、inalgan、alinn等中选择，可以掺杂mg、zn、ca、sr、ba等p型掺杂物质。

第一绝缘膜(15)和第二绝缘膜(16)可以发挥电流阻挡层作用，可以应用sio2、al2o3等。

第一绝缘膜(15)在电极孔(120)的侧壁和第二型半导体层(14)上配置，切断第一型电极(18)与活性层(13)和第二型半导体层(14)电气连接。另外，第一绝缘膜(15)具有一个以上指形部(151)，切断来自第一型电极(18)一个以上第一指形部(181)的电流流入活性层(13)。因此，第一绝缘膜(15)的指形部(151)与第一型电极(18)的第一指形部(181)具有类似的形状，第一绝缘膜(15)的指形部(151)配置于第一型电极(18)的第一指形部(181)下方。

第二绝缘膜(16)具有连接孔(140)，通过连接孔(140)，第二型电极(19)与第二型半导体层(14)电气连接。第二绝缘膜(16)具有2个以上指形部(161)，指形部(161)向第一型电极(18)侧延长。第二绝缘膜(16)的指形部(161)具有与第二型电极(19)的第二指形部(191)类似的形状，在其下侧配置，切断来自第二指形部(191)的电流流入活性层(13)。

透明电极层(17)例如可以在ito、izo(in-zno)、gzo(ga-zno)、azo(al-zno)、agzo(al-gazno)、igzo(in-gazno)、irox、ruox、ruox/ito等中选择。

第一型电极(18)和第二型电极(19)可以利用镍(ni)、铂(pt)、钌(ru)、铱(ir)、铑(rh)、钽(ta)、钼(mo)、钛(ti)、银(ag)、钨(w)、铜(cu)、铬(cr)、钯(pd)、钒(v)、钴(co)、铌(nb)、锆(zr)、氧化铟锡(ito、indiumtinoxide)、氧化铝锌(azo、aluminumzincoxide)、铟锌氧化物(izo、indiumzincoxide)中至少一者，以单层或多层形成。

第一型电极(18)通过电极孔(120)而与第一型半导体层(12)电气连接，具有一个以上第一指形部(181)。第一指形部(181)在第二型电极(19)的2个以上第二指形部(191)之间配置。如以上所作的说明，第一型电极(18)的第一指形部(181)在第一绝缘膜(15)的指形部(151)上配置。

第二型电极(19)通过连接孔(140)而与第二型半导体层(14)电气连接，具有2个以上第二指形部(191)。第二指形部(191)在透明电极层(17)上配置，向第一型电极(18)侧延长。

下面参照图2至7，说明本发明优选实施例的半导体发光元件的制造方法。

首先，如图2所示，在基板(11)上形成缓冲层（图上未示出）后，在缓冲层上依次层叠第一型半导体层(12)、活性层(13)及第二型半导体层(14)。

如图3所示，蚀刻第二型半导体层(14)和活性层(13)，形成露出第一型半导体层(12)的电极孔(120)。

如图4所示，在包括电极孔(120)的第二型半导体层(14)整个上面形成绝缘层后进行图案化，形成第一绝缘膜(15)和第二绝缘膜(16)。第一绝缘膜(15)和第二绝缘膜(16)形成得分别具有与第一型电极(18)和第二型电极(19)的第一指形部(181)和第二指形部(191)类似形态的指形部(151、161)。第一绝缘膜(15)覆盖电极孔(120)的侧壁并在底面露出第一型半导体层(12)。第二绝缘膜(16)具有露出第二型半导体层(14)的连接孔(140)。

如图5所示，在除第一绝缘膜(15)、电极孔(120)内的第一型半导体层(12)、第二绝缘膜(16)的连接孔(140)及连接孔(140)内的第二型半导体层(14)之外的包括第二型半导体层(14)和第二绝缘膜(16)在内的全体面形成透明电极层。

如图6所示，在全体面形成金属层后进行图案化，形成第一型电极(18)和第二型电极(19)。第一型电极(18)通过电极孔(120)而与第一型半导体层(12)电气连接，形成得使第一指形部(181)配置于第一绝缘膜(15)的指形部(151)上。第二型电极(19)通过连接孔(140)而与第二型半导体层(14)电气连接，形成得使第二指形部(191)配置于第二绝缘膜(16)的指形部(161)上。

最后，如图7所示，在除第一型电极(18)和第二型电极(19)的焊盘之外的全体面形成钝化层(20)。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。