一种发光二极管的制作方法

1.本实用新型属于半导体领域，尤其涉及一种发光二极管。


背景技术：

2.发光二极管(light-emitting diode，led)由于具有节能环保、安全耐用、光电转化率高、可控性强等特点，被广泛应用于显示器、汽车照明、通用照明背光源等相关领域。
3.现有技术中发光二极管的电流通过电极扩展到透明导电层，经透明导电层进行电流扩展，但是由于电流的传导速率一定，故无法促进电流进行最大面积的扩展，致使发光二极管边缘区域的电流密度较低，从而导致发光二极管存在发光亮暗不均的缺陷。
4.因此，如何提升发光二极管边缘发光区的电流密度，进一步使得二极管发光分布更加均匀，改善亮暗不均的异常，提升发光效率一直是亟需解决的问题。
5.说明内容
6.为了解决上述的技术问题，本实用新型提供一种发光二极管，包括依次层叠的衬底、第一半导体层、发光层、第二半导体层和透明导电层，以及第一电极和第二电极，所述第一电极与所述第一半导体层电性连接，所述第二电极通过透明导电层与第二半导体层电性连接，第二半导体层与透明导电层之间设置有电流阻挡层，所述电流阻挡层位于第二电极下方，所述第二半导体层的上表面设有凹槽，所述凹槽内壁具有高阻区，透明导电层设置于第二半导体层上以及凹槽内
7.优选的，所述凹槽靠近透明导电层的边缘。
8.优选的，所述凹槽设置于距离透明导电层边缘2-3μm处。
9.优选的，所述凹槽连续或者不连续设置。
10.优选的，所述凹槽沿着透明导电层的边缘形成连续的封闭图形。
11.优选的，相邻所述凹槽之间的距离与凹槽长度的比值为1:2~1:5。
12.优选的，相邻所述凹槽之间的距离范围为10~15μm。
13.优选的，所述凹槽的深度范围为30nm~150nm。
14.优选的，所述凹槽的截面形状为v形、梯形、方形。
15.优选的，所述凹槽靠近透明导电层边缘一侧的深度大于远离透明导电层一侧的深度。
16.优选的，所述高阻区通过离子注入或者等离子体轰击形成。
17.本实用新型先通过第二电极下的电流阻挡层，促进电流的横向扩展，避免电极下的电流拥挤现象；搭配在透明导电层的边缘设置凹槽，并在凹槽的内壁形成高阻区，以避免流向发光二极管边缘区域的电流直接垂直地进入第二半导体层，进一步促使电流向发光二极管边缘区域扩展，同时，由于凹槽处的透明导电层厚度较大，使得电流向边缘区域扩展能力更强，从而改善发光二极管发光亮暗不均的缺陷。
附图说明
18.图1为本实用新型之实施例1之发光二极管之俯视结构示意图。
19.图2为本实用新型之实施例2之发光二极管之俯视结构示意图。
20.图3为本实用新型至实施例3之发光二极管之俯视结构示意图。
21.图4为一种图1线a-a’的剖视图。
22.图5为另一种图1线a-a’的剖视图。
23.图6为图3线a-a’的剖视图。
具体实施例
24.以下实施例将伴随着附图说明本实用新型的概念，在附图或说明中，相似或相同的部分使用相同的标号，并且在附图中，元件的形状或厚度可扩大或缩小。需特别注意的是，图中未绘示或说明书未描述的元件，可以是熟悉此技术的人士所知的形式。
25.在以下实施例中，用于指示方向的用语，例如“上”、“下”，“前”、“后”、“左”、和“右”，仅指在附图中的方向。因此，方向性用语是用于说明而不是限制本实用新型。
26.实施例1
27.请参看附图1和4，本实用新型提供的一种发光二极管，包括依次层叠的衬底10、第一半导体层20、发光层30、第二半导体层40和透明导电层50，以及第一电极60和第二电极70，第一电极60与第一半导体层20电性连接，第二电极70通过透明导电层50与第二半导体层40电性连接。
28.其中，衬底10的材质可以为蓝宝石、碳化硅、硅、氮化镓、玻璃等，本实施例优选为蓝宝石衬底。可以对衬底10进行图形化处理，以提高衬底10的出光效率，本实施例优选衬底10为图形化蓝宝石衬底。
29.第一半导体层20于沉积衬底10上，掺杂n型杂质，例如si、ge或者sn，本实用新型不排除其他的元素等效替代的掺杂，其掺杂杂质优选为si，用于提供电子。第一半导体层20可以具有多个层，由氮化镓基或者砷化镓基或者磷化镓基的化合物半导体材料形成。
30.发光层30沉积于第一半导体层20上，通常包括in的材料，由量子阱和量子垒交替层叠形成的单量子阱或者多量子阱结构，量子阱的能隙低于量子垒的能隙，使电子和空穴在发光层内发生辐射复合，进行发光。
31.第二半导体层40沉积于发光层30上，掺杂p型杂质，例如mg、zn、ca、 sr、或者ba，本实用新型不排除其他的元素等效替代的掺杂，其掺杂杂质优选为mg，用于提供空穴。
32.透明导电层50沉积于第二半导体层40上，由于透明导电层50的透光率较高，出光量受其影响较小。透明导电层50可以选自氧化铟锡层、氧化锌层、氧化锌铟锡层、氧化铟锌层、氧化锌锡层、氧化镓铟锡层、氧化镓铟层、氧化镓锌层中的一种或者几种的组合，本实施例优选氧化铟锡。
33.第一电极60和第二电极70分别为由多层金属沉积形成的金属电极。第一电极60和第二电极70的最外层金属通常为金，其导电性强。第一电极60与第一半导体层20电性连接，第一电极60下方可间隔地设置电流阻挡层，用以提升发光亮度；第二电极70通过透明导电层50与第二半导体层40电性连接。
34.本实用新型针对发光二极管边缘发光区电流密度较低的缺陷，采用电流阻挡层80
和凹槽41的结构相配合，进一步提高电流的扩展能力，以改善发光二极管存在发光亮暗不均，使得二极管发光分布更加均匀。
35.参看附图4，由于电流通过第二电极70、透明导电层50注入第二半导体层40，会造成第二电极70下方电流拥挤的现象。因此，于第二半导体层40与透明导电层50之间设置有电流阻挡层80，该电流阻挡层80位于第二电极70下方，通过阻挡电流之间向下注入第二半导体层40，从而促进电流的横向扩展，解决拥挤现象。电流阻挡层80为绝缘材料层，其可以为二氧化硅、碳化硅、氮化硅等透明绝缘材料。本实施例优选二氧化硅。
36.在第二半导体层40的上表面通过蚀刻或者其他方式形成凹槽41，以增加正向出光的面积，有利于亮度的提升。该凹槽41靠近透明导电层50的边缘，优选，凹槽41设置于距离透明导电层50边缘2-3μm处。凹槽41的深度小于第二半导体层40的厚度，优选，凹槽41深度范围为30nm-150nm，以减小凹槽41对发光区的损伤，同时，也避免了后续设置的透明导电层50的最大厚度过厚，而引起的吸光问题。
37.进一步地，凹槽41截面的截面形状可以为v形、梯形、方形、规则或者不规则形状。本实用新型的透明导电层50会填充至凹槽41内，而越厚的透明导电层50，它的电流扩展能力也就越强，因此，在避免后续生长透明导电层50过厚的前提下，优选，凹槽41靠近透明导电层50边缘一侧的深度大于远离透明导电层50一侧的深度，进一步提升电流向发光二极管边缘区域的电流扩展能力，参看附图5。
38.参看附图1和4，本实施例的凹槽41连续设置，该凹槽41沿着透明导电层50的边缘形成连续的封闭图形。通过离子注入或者等离子体轰击处理凹槽41的内侧，在凹槽41的内壁形成高阻区42，例如，沿着凹槽41的内侧注入浓度在18000~39000cm-3
之间的mg金属离子，形成高阻区42。高阻区42具有较高的电阻，且厚度可忽略不计，使得电流不易穿过，起到电流阻挡的效果。该高阻区42用于阻挡流向发光二极管边缘区域的电流直接垂直地进入第二半导体层40，迫使电流向边缘区域进一步扩展，从而提高了发光二极管边缘区域的电流密度，改善发光二极管存在的发光亮暗不均的缺陷。
39.实施例2
40.请参看附图2，本实施例的发光二极管，与实施例1的区别在于，凹槽41是不连续设置的。相比于连续设置的凹槽41，不连续设置的凹槽41优势在于，不影响整体的正常电流流动。具体地，未设置凹槽41的部分，其电流能正常向下流动至第二半导体层40，而设置凹槽41的部分，其电流会在高阻区42的作用下，向发光二极管边缘区域扩展，在保证凹槽41所在区域亮度的同时，也有促进电流向边缘发光区域扩展的效果。
41.进一步地，相邻凹槽41之间的距离与凹槽41长度的比值为1:2~1:5，以避免不连续的凹槽41设置过于密集，同样会使得电流扩散受阻，引起电流堆积而导致爆点。本实施例的凹槽41长度以及相邻凹槽41之间的距离可根据实际情况调整，优选，相邻凹槽41之间的距离与凹槽41长度的比值为1:3，相邻凹槽41之间的距离范围为10~15μm，此时，对于二极管发光亮暗不均的改善效果最佳。
42.实施例3
43.请参看附图3和6，本实施例的发光二极管，与实施例1的区别在于，透明导电层50不完全覆盖铺满第二半导体层40的上表面。通过蚀刻工艺，将透明导电层50边缘蚀刻掉一部分，以留出安全的距离，通常透明导电层50被蚀刻的宽度为3~6μm，避免出现漏电等电性
异常问题。
44.本实用新型先通过第二电极70下的电流阻挡层80，促进电流的横向扩展，避免电极下的电流拥挤现象；搭配在透明导电层50的边缘设置凹槽41，并在凹槽41的内壁形成高阻区42，以避免流向发光二极管边缘区域的电流直接垂直地进入第二半导体层40，进一步促使电流向发光二极管边缘区域扩展，同时，由于凹槽41处的透明导电层50厚度较大，使得电流向边缘区域扩展能力更强，从而改善发光二极管发光亮暗不均的缺陷。
45.应当理解的是，上述具体实施方案为本实用新型的优选实施例，本实用新型的范围不限于该实施例，凡依本实用新型所做的任何变更，皆属本实用新型的保护范围之内。