一种半导体发光元件的制作方法

本实用新型涉及半导体技术领域，尤其涉及一种具有发光区保护层的半导体发光元件。

背景技术：

GaN 基材料是一种理想的短波长发光器件材料，因其高亮度、长寿命，低能耗、体积小等特点，在白光照明、TV背光、手机背光、显屏及家电市场等各个领域获得广泛应用。尤其是在户内户外大小间距显示屏及家电市场应用领域，LED芯片所面临的使用条件、环境等各种各样，如存在封装体气密性不好的状况，在高温、水汽渗入的情况下，因外加电场的影响常引发发光区烧伤的异常。

现有设计发光区表面通常用化学气相沉积法沉积一层SiO2作为钝化层保护电极及发光区等，此SiO2钝化层具有一定的亲水性，且是在制作电极之后沉积的，为不影响电极的性能，沉积时温度较低，导致其致密度较小，对发光区的保护作用受到限制。该种半导体发光元件在显屏或者家电市场应用领域等的实际使用过程中条件恶劣，如有水汽渗入，在高温及外加电场的情况下发光区被烧伤，影响器件的使用寿命。

因此如何有效保护发光区使其不受侵蚀，成为亟待解决的问题。

技术实现要素：

为了解决上述问题，保护发光区域，本实用新型提出一种半导体发光元件，包括：

一发光外延层，自下而上依次包括第一半导体层、发光层和第二半导体层；

一第一电极，位于所述第一半导体层上，并与所述第一半导体层形成电性连接；

一第二电极，位于所述第二半导体层上，并与所述第二半导体层形成电性连接；

一透明导电层，位于第二半导体层和第二电极之间；

一第一保护层，位于发光外延层之上，且部分包覆第一电极和第二电极表面；

其特征在于：该发光二极管还包括一第二保护层，该第二保护层设置于发光外延层、透明导电层侧壁的侧表面，以及延伸至透明导电层之上的上表面，所述第二保护层的致密度大于所述第一保护层的致密度。

优选的，所述第二保护层的上表面覆盖所述透明导电层的端部。

优选的，所述第二保护层的上表面全部覆盖于所述透明导电层之上，所述上表面设置有若干个孔洞结构。

优选的，所述孔洞结构的下部为透明导电层。

优选的，所述孔洞结构为圆形、三角形或长方形或者不规则图案。

优选的，所述孔洞结构成规则排列。

优选的，所述第二保护层的800-4500Å。

优选的，所述第一保护层的800-4500Å。

优选的，所述第二保护层为二氧化硅层或者氮化硅层或者为二氧化硅层与氮化硅层组成的复合结构层。

优选的，所述第一保护层为二氧化硅层。

本实用新型在制备电极之前先制备一第二保护层，然后在电极制备之后再制备一第一保护层，并通过升高保护层的沉积温度，使得第二保护层的致密度大于第一保护层，双保护层来保护外延层的发光区域，防止水汽渗入导致的发光区烧伤异常现象，提升LED器件的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型实施例1之半导体发光元件结构示意图。

图2为本实用新型实施例2之半导体发光元件结构示意图。

具体实施方式

下面，参照附图对本实用新型的实施例进行详细说明。在此，本实用新型的范围不局限于下面所要说明的实施形态，本实用新型的实施形态可变形为多种其他形态。

实施例1

参看附图1，本实用新型提出的一种半导体发光元件，一种半导体发光元件，包括：

一衬底100，可以为图形化衬底100或者平片衬底100，其至少有一表面利于外延层的沉积，其材质可以为蓝宝石或者硅或者碳化硅。

一发光外延层，位于衬底100上，该发光外延层自下而上依次包括第一半导体层200、发光层300和第二半导体层400；第一半导体层200的电性与第二半导体的电性相反，一个用于提供电子，另一个则用于提供空穴。而发光层300则是电子-空穴的复合辐射中心。

一第一电极210，位于所述第一半导体层200上，并与第一半导体层200形成电性连接；以及，

一第二电极410，位于第二半导体层400上，并与第二半导体层400形成电性连接；

一透明导电层500，位于第二半导体层400和第二电极410之间，该透明导电层500为ITO膜层或者FTO膜层或者ATO膜层或者AZO膜层或者GZO膜层。

一第一保护层610，位于发光外延层之上，且部分包覆第一电极210和第二电极410表面；

该发光二极管还包括一第二保护层620，该第二保护层620设置于发光外延层以及透明导电层500侧壁的侧表面，以及延伸至透明导电层500之上的上表面，其中，第二保护层620的致密度大于所述第一保护层610的致密度。第二保护层620的侧表面与上表面为连续结构，根据实际情况，侧表面与上表面之间也可以设置有过渡表面，以保证第二保护层620为一整体连续的结构。

更近一步地，本实施例中的第二保护层620的上表面覆盖于该透明导电层500的端部。保护层的侧表面包覆于发光外延层和透明导电层500的侧壁，保护层的上表面覆盖于透明导电层500的端部，其主要目的是保护透明导电层500与发光外延层的界面处，防止LED器件在使用过程中因水汽渗入导致的发光区烧伤。

本实施例中，第一保护层610为二氧化硅膜层，第二保护层620为二氧化硅层或者氮化硅层或者为二氧化硅层与氮化硅层组成的复合结构层。所述第一保护层610的厚度为800-4500Å，所述第二保护层620的厚度为800-4500Å；第一保护层610目的保护金属侧壁，防止金属迁移，第二保护层620的目的为保护发光区，故厚度设置需以此目的设定。保护层厚度偏薄时无法起到保护作用，保护层厚度过厚影响光萃取效率，影响芯片亮度。

本实施例提供的一种半导体发光元件的制备方法如下：

首先提供一衬底100；

于该衬底100上，外延生长一发光外延层，该发光外延层自下而上依次包括第一半导体层200、发光层300和第二半导体层400；

其次于发光外延层上蒸镀一透明导电层500；

接着于透明导电层500上用气相沉积法沉积第二保护层620，第二保护层620沉积温度升高至300℃，厚度设置为800-4500Å，确保致密性；

然后于第一半导体层200、第二半导体层400上蒸镀第一、第二电极410，使其与第一半导体层200、第二半导体层400形成电性连接；

最后沉积第一保护层610，位于发光外延层之上，且部分包覆第一电极210和第二电极410表面，因高温会影响电极结构，故第一保护层610沉积温度约260℃，厚度设置为800-4500Å。

实施例2

本实用新型提出的一种半导体发光元件，包括：

一衬底100，可以图形化衬底100或者平片衬底100，其至少由一表面利于外延层的沉积，其材质可以为蓝宝石或者硅或者碳化硅。

一发光外延层，位于衬底100上，该发光外延层自下而上依次包括第一半导体层200、发光层300和第二半导体层400；第一半导体层200的电性与第二半导体的电性相反，一个用于提供电子，另一个则用于提供空穴。而发光层300则是电子-空穴的复合辐射中心。

一第一电极210，位于所述第一半导体层200上，并与第一半导体层200形成电性连接；以及，

一第二电极410，位于第二半导体层400上，并与第二半导体层400形成电性连接；

一透明导电层500，位于第二半导体层400和第二电极410之间，该透明导电为ITO膜层或者FTO膜层或者ATO膜层或者AZO膜层或者GZO膜层。

一第一保护层610，位于发光外延层之上，且部分包覆第一电极210和第二电极410表面；

该发光二极管还包括一第二保护层620，该第二保护层620设置于发光外延层以及、透明导电层500侧壁的侧表面，以及延伸至透明导电层500之上的上表面，其中，第二保护层620的致密度大于所述第一保护层610的致密度。第二保护层620的侧表面与上表面为连续结构，根据实际情况，侧表面与上表面之间也可以设置有过渡表面，以保证第二保护层620为一整体连续的结构。

具体地，该第二保护层620的上表面全部覆盖于所述透明导电层500之上，该上表面设置有若干个孔洞结构621。该孔洞结构621的下部位透明导电层500上，以暴露出透明导电层500。本实施例提供的第二保护层620结构，在保护透明导电层500与发光外延层的界面处，防止LED器件在使用过程中因渗水导致的发光外延层烧伤的同时，也减少第二保护层620对光的吸收，提升LED器件的出光效率。其中，孔洞结构621可以为圆形、三角形或长方形或者不规则图案。这些孔洞结构621成可以成规则排列也可以为不规则排列。

本实施例中，第一保护层610为二氧化硅膜层，第二保护层620为二氧化硅层或者氮化硅层或者为二氧化硅层与氮化硅层组成的复合结构层。第一保护层610的厚度为800~4500Å，第二保护层620的厚度为800~4500Å。

本实用新型在制备电极之前先制备一第二保护层，然后在电极制备之后在制备一第一保护层，并通过通知保护层的蒸镀温度，使得第二保护层的致密度大于第一保护层，双保护层来保护外延层的发光区域，防止水汽渗入导致的发光区烧伤异常现象，提升LED器件的使用寿命。

以上实施方式仅用于说明本实用新型，而并非用于限定本实用新型，本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对本实用新型做出各种修饰和变动，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应视权利要求书范围限定。