发光二极管晶粒的制作方法
【专利摘要】一种发光二极管晶粒，包括一衬底、依次设置在该衬底上的N型半导体层、发光层、P型半导体层及分别与该N型半导体层和P型半导体层电连接的N电极和P电极，该N电极设置在N型半导体层的上，该P电极设置在P型半导体层上，还包括设置在P型半导体层和P电极之间的阻挡层，所述阻挡层中包括铬、镍、钛中的至少两种材料，所述至少两种材料堆叠设置。与现有技术相比，本发明提供的发光二极管晶粒中的阻挡层中包括铬、镍、钛中的至少两种材料，所述至少两种材料堆叠设置，该阻挡层采用成本较低的金属材料堆叠而成，同时成型该阻挡层时无需特殊机台进行制作，从而降低整个发光二极管晶粒的成本。
【专利说明】
发光二极管晶粒
技术领域
[0001] 本发明设及一种半导体元件，尤其设及一种发光二极管（LED)晶粒。
【背景技术】
[0002] 发光二极管是一种可将电流转换成特定波长范围的光电半导体元件。发光二极管 W其亮度高、工作电压低、功耗小、易与集成电路匹配、驱动简单、寿命长等优点，从而可作 为光源而广泛应用于照明领域。
[0003] 在发光二极管晶粒工作的过程中，电流由P电极流向N电极时容易汇集在P电 极和N电极之间的最短路径上，电流的汇集会造成电流拥挤效应，为此业界通常在P电极 和N电极之间的路径上设置阻挡层W使电流均匀分布，该阻挡层的常见材料为锭（化)、钮 (Pt)、钉（Ru)、错狂r)、鹤（W)等金属，其中锭、钮、钉、错等材料为贵金属，容易导致发光二 极管晶粒的制作成本较高。而采用鹤材料成型阻挡层时则需采用特殊的机台进行制作，导 致发光二极管晶粒的制程复杂。故，需进一步改进。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，有必要提供一种制作成本较低、制程简单的发光二极管晶粒。 阳〇化]一种发光二极管晶粒，包括一衬底、依次设置在该衬底上的N型半导体层、发光 层、P型半导体层及分别与该N型半导体层和P型半导体层电连接的N电极和P电极，该N 电极设置在N型半导体层的上，该P电极设置在P型半导体层上，还包括设置在P型半导体 层和P电极之间的阻挡层，所述阻挡层中包括铭、儀、铁中的至少两种材料，所述至少两种 材料堆叠设置。
[0006] 与现有技术相比，本发明提供的发光二极管晶粒中的阻挡层中包括铭、儀、铁中的 至少两种材料，所述至少两种材料堆叠设置，该阻挡层采用成本较低的金属材料堆叠而成， 同时成型该阻挡层时无需特殊机台进行制作，从而降低整个发光二极管晶粒的成本。
【附图说明】
[0007] 图1为本发明一实施方式提供的发光二极管晶粒的剖面示意图。
[0008] 主要元件符号说明
如下【具体实施方式】将结合上述附图进一步说明本发明。
【具体实施方式】
[0009] 请参阅图1，为本发明发光二极管晶粒100的一较佳实施例。该发光二极管晶粒 100包括衬底10、依次形成在该衬底10上的N型半导体层20、发光层30、P型半导体层40、 反射层50、阻挡层60、第一绝缘层70、电连接层80、第二绝缘层90及N电极A、P电极B。该 N电极A、P电极B分别与所述N型半导体层20和P型半导体层40对应电连接。
[0010] 具体的，所述衬底10呈规则的平板状，其可由蓝宝石（sap地ire)、碳化娃（SiC)、 娃（Si)或氮化嫁（GaN)等材料制成，本实施例中优选为蓝宝石，W控制发光忍片的制造成 本。
[0011] 所述N型半导体层20覆盖该衬底10的整个顶面11，也即该N型半导体层20的面 积与该衬底10的面积相等。本实施例中，该N型半导体层20优选为一 N型氮化嫁层。
[0012] 所述发光层30设置在该N型半导体层20的一端。该发光层30的最大面积小于 该N型半导体层20的面积使得该N型半导体层20的部分表面外露。该发光层30的水平 面积沿远离所述衬底10的方向逐渐减小，也即该发光层30靠近N型半导体层20外露部分 的一端的侧面31为一斜面。本实施例中，该发光层30优选为多重量子阱（muti-quantum well)层。
[0013] 所述P型半导体层40堆叠设置在该发光层30。该P型半导体层40的底面42面 积等于该发光层30的顶面32面积。该P型半导体层40的水平面积沿远离该N型半导体 层20的方向逐渐减小，也即该P型半导体层40靠近N型半导体层20外露部分的一端的侧 面41为一斜面。该P型半导体层40的侧面41与该发光层30的侧面31斜率相等。本实 施例中，该P型半导体层40优选为P型氮化嫁层。
[0014] 所述反射层50设置在该P型半导体层40顶面43的中部。该反射层50的面积小 于该P型半导体层40顶面43的面积。该反射层50的制作材料可为侣（A1)、银（Ag)、金 (Au)、铜（化）、儀（Ni)、钉（Ru)、锭巧h)、钢（Mo)、错狂r)、钮（Pt)中的任意之一者或其合 金。该反射层50可增强所述发光二极管晶粒100的出光效率。
[0015] 所述阻挡层60包括设置在所述N型半导体层20上的第一阻挡部61和设置在所述 P型半导体层40上的第二阻挡部62。该阻挡层60的材料中包括铭（Cr)、儀（Ni)、铁们） 中的至少两种材料。本实施例中，该阻挡层由铭（化)、儀（化）、铁（Ti) Ξ种材料制成。该 Ξ种材料堆叠设置，优选的，该Ξ种材料交错堆叠设置。该阻挡层60的厚度小于10微米。
[0016] 具体的，该第一阻挡部61置在该N型半导体层20外露部分的表面上。该第一阻 挡部61呈规则的平板状，其用于承载与该N型半导体层20电连接的N电极A。
[0017] 该第二阻挡部62设置在所述反射层50的外围。该第二阻挡部62呈"η"型。该 第二阻挡部62包覆该反射层50的顶面51和侧面52。具体的，该第二阻挡部62包括主体 621及自该主体621外缘垂直向下延伸的侧壁622。该主体621抵接该反射层50的顶面 51。该主体621的水平面积小于该Ρ型半导体层40顶面43的面积，使得该Ρ型半导体层 40顶面43的边缘外露。该侧壁622与该Ρ型半导体层40外露的边缘配合形成一第一台阶 部63。该侧壁622呈环状。该侧壁622的底端抵接所述Ρ型半导体层40的顶面43并环绕 抵接该反射层50的侧面52。
[0018] 所述第一绝缘层70包覆所述阻挡层60并延伸至覆盖所述Ν型半导体层20外露 部分的表面。
[0019] 具体的，该第一绝缘层70包括设置在Ν型半导体层20露表面的第一绝缘部71、设 置在Ρ型半导体层40上的第二绝缘部72、及连接该第一绝缘部71和第二绝缘部72之间的 连接部73。
[0020] 该第一绝缘部71覆盖所述Ν型半导体层20外露部分除第一阻挡部61之外的所 有表面。该第一绝缘部71具有一通孔711 W收容所述第一阻挡部61，也即该第一绝缘部 71呈圆环状并环绕该第一阻挡部61。该第一绝缘部71的顶面和该第一阻挡部61的顶面 齐平。
[0021] 该第二绝缘部72包括设置在第二阻挡部62主体621顶面的本体721及自该本体 721的外缘垂直向下延伸的限位部722。该本体721对应所述第二阻挡部62的主体621开 设若干通孔723 W外露部分第二阻挡部62。该第二绝缘部72形成的通孔723的数量大于 该第一绝缘部71形成的通孔711的数量。本实施例中，该若干通孔723均匀分布W使电流 均匀分布。所述限位部722填充设置在所述第一台阶部63中并环绕抵接侧壁622的外表 面。该第二绝缘部72的本体721的顶面与该第一绝缘部71的顶面相互平平行。
[0022] 该连接部73倾斜设置在该发光层30的侧面和Ρ型半导体层40的侧面上。该连 接部73与该第一绝缘部71形成的夹角为一纯角。本实施例中，该第一绝缘部71、第二绝缘 部72及连接部73-体成型。
[0023] 所述电连接层80包括设置在Ν型半导体层20上的第一电连接部81及设置在Ρ 型半导体层40上的第二电连接部82。该第一电连接部81和该第二电连接部82相互间隔 设置。该电连接层80的制作材料可为侣（Al)、银（Ag)、金（Au)、铜（化）、儀（Ni)、钉（Ru)、 锭巧h)、钢（Mo)、错狂r)、钮（Pt)中的任意之一者或其合金。
[0024] 具体的，该第一电连接部81设置在该第一阻挡部61的顶面上。该第一电连接部 81的尺寸小于该第一阻挡部61的尺寸。本实施例中该第一电连接部81呈规则的矩形块 状。 阳0巧]该第二电连接部82包括一电连接板821及自该电连接板821的底面朝向衬底10 方向延伸的若干电连接柱822。该电连接板821呈规则的平板状。该电连接板821设置在 第二绝缘部72的本体721上。该电连接板821的水平面积小于该本体721的水平面积，使 得该本体721顶面的边缘外露。该电连接板821的侧面与该本体721外露的顶面配合形成 第二台阶部823。所述若干电连接柱822相互间隔设置并对应嵌设收容在所述若干通孔723 中。该电连接柱822的高度与该通孔723的深度相等，使得该每一电连接柱822的底面均 抵接所述第二阻挡部62的顶面W实现电性连接。本实施例中，所述电连接板821和该若干 电连接柱822 -体成型。
[00%] 所W第二绝缘层90设置在该第一绝缘层70上。该第二绝缘层90与所述N型半 导体层20、发光层30及P型半导体层40均间隔设置。具体的，该第二绝缘层90包括位于 第一绝缘部71上的第Ξ绝缘部91、位于第二绝缘部72上的第四绝缘部92、及连接该第Ξ 绝缘部91和第四绝缘部92的中间部93。该第二绝缘层90可由二氧化娃（Si02)、二氧化 铁灯i02)、氮化娃（Si3M)、氧化侣（A1203)、氮化侣（A1N)、碳似氧做化合物等具有良 好热传导性能的材料制作而成。该第二绝缘层90的厚度小于20微米。
[0027] 该第Ξ绝缘部91呈规则的平板状，其对应所述第一电连接部81开设一定位孔 911。该第Ξ绝缘部91的厚度大于该第一电连接部81的厚度，也即该第Ξ绝缘部91的上 表面高于该第一电连接部81的上表面。
[0028] 该第四绝缘部92包括设置在该第二电连接部82上的绝缘板921及自该绝缘板 921外缘垂直向下延伸的侧壁922。该绝缘板921对应该电连接板821的中部开设另一定 位孔923。该侧壁922填充设置在该第二台阶部823中。该绝缘板921上的定位孔923的 宽度大于该第Ξ绝缘部91上定位孔911的宽度。
[0029] 该中间部93设置在连接部73上方并贴设该连接部73,也即该中间部93与该连接 部73的形状相同。该中间部93与该第Ξ绝缘部91形成的夹角为一纯角。本实施例中，该 第Ξ绝缘部91、第四绝缘部92及中间部93 -体成型。
[0030] 所述N电极A、P电极B分别对应嵌设在所述两定位孔911和923中。具体的，该 N电极A嵌设在该第Ξ绝缘部91的定位孔911中，该P电极B嵌设在该第四绝缘部92的定 位孔923中。也即该N电极与该N型半导体层20间隔设置而通过第一电连接部81及第一 阻挡部61与该N型半导体层20形成电性连接。
[0031] 工作时，在P电极B和N电极A两端施加正向电压时，P型半导体层40中的空穴 和N型半导体层20中的电子将在电场的作用下在发光层中复合，能量W光纤的形式释放。
[0032] 与现有技术相比，由于第一绝缘层70设置在P电极B和P型半导体层40之间并 覆盖N型半导体层外露部分除第一阻挡部61的其他表面，电流通过所述若干电连接柱822 均匀分布并传导，从而保证发光二极管晶粒100整体发光的均匀性。而由于阻挡层60中包 括铭、儀、铁中的至少两种材料，所述至少两种材料堆叠设置，该阻挡层60采用成本较低的 金属材料堆叠而成，从而降低整个发光二极管晶粒的成本。此外，P型半导体层40上表面 边缘和第一绝缘层70上表面边缘均形成第一台阶部63、第二台阶部823并对应形成侧壁 622、922进行填充，延长并曲线化相邻材料层之间的接合路径，从而增强所述发光二极管晶 粒100整体的气密性。
[0033] 可W理解的，该发光二极管晶粒100也可不具有所述反射层50。此时所述N型半 导体层20上的N电极A直接与所述第一阻挡部61接触。
[0034] 可W理解的，该第一绝缘层70也可不包括连接部73,此时该第一绝缘部71和该第 二绝缘部72相互间隔，而第二绝缘层90的中间部93位于该第一绝缘部71和该第二绝缘 部72之间，也即该中间部93与P型半导体层40的侧面41和发光层的侧面31直接接触。
[0035] 可W理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可W根据本发明的技术构思做 出其它各种相应的改变与变形，而所有运些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范 围。
【主权项】
1. 一种发光二极管晶粒，包括一衬底、依次设置在该衬底上的N型半导体层、发光层、 P型半导体层及分别与该N型半导体层和P型半导体层电连接的N电极和P电极，该N电 极设置在N型半导体层的上，该P电极设置在P型半导体层上，其特征在于：还包括设置在 P型半导体层和P电极之间的阻挡层，所述阻挡层中包括铬、镍、钛中的至少两种材料，所述 至少两种材料堆叠设置。2. 如权利要求1所述的发光二极管晶粒，其特征在于：所述阻挡层的厚度小于10微 米，该阻挡层由铬（Cr)、镍（Ni)、钛（Ti)三种材料制成，该三种材料交错堆叠设置。3. 如权利要求1所述的发光二极管晶粒，其特征在于：该发光层及P型半导体层的水 平面积沿远离该N型半导体层的方向逐渐减小，该发光层及P型半导体层靠近该N电极一 侧的侧面均为斜面，该P型半导体层的所述侧面与该发光层的所述侧面斜率相等。4. 如权利要求1所述的发光二极管晶粒，其特征在于：还包括一第一绝缘层，该第一绝 缘层包括位于该N型半导体层上的第一绝缘部及位于该P型半导体层上的第二绝缘部，该 第一绝缘部和该第二绝缘部均形成通孔，该第二绝缘部上形成的通孔的数量大于该第一绝 缘部上形成的通孔的数量，该N电极与该N型半导体层间隔设置。5. 如权利要求4所述的发光二极管晶粒，其特征在于：该阻挡层包括设置在N型半导 体层上的第一阻挡部和设置在P型半导体层上的第二阻挡部，该第一阻挡部和第二阻挡部 相互间隔，该第一阻挡部嵌设收容在该第一绝缘部的通孔中，该第二阻挡部包括一主体，该 主体的水平面积小于该P型半导体层顶面的面积，该第二绝缘部形成的若干通孔位于该第 二阻挡部的主体上。6. 如权利要求5所述的发光二极管晶粒，其特征在于：该第二阻挡部还包括自该主体 边缘向下延伸的侧壁，该侧壁与该P型半导体层的顶面边缘配合形成一第一台阶部，该第 二绝缘部对应该第一台阶部形成限位部填充设置在该第一台阶部中。7. 如权利要求5所述的发光二极管晶粒，其特征在于：还包括一电连接层，该电连接层 与该N型半导体层和该P型半导体层间隔设置，该电连接层包括设置在第一阻挡部上的第 一电连接部和设置在第二阻挡部上的第二电连接部，该N电极设置在该第一电连接部上， 该P电极设置在该第二电连接部上。8. 如权利要求7所述的发光二极管晶粒，其特征在于：该第二电连接层包括一电连接 板及自该本体下表面向下延伸的若干电连接柱，该电连接板贴设在该第二绝缘部的顶面 上，该若干电连接柱嵌设收容于该第二绝缘部的若干通孔中，该若干电连接柱的底端抵接 该第二阻挡部的本体，该电连接柱的数量与该第二绝缘部形成的通孔的数量相等。9. 如权利要求8所述的发光二极管晶粒，其特征在于：还包括设置在该第一绝缘层上 的一第二绝缘层，该第二绝缘层与该N型半导体层、发光层及P型半导体层间隔设置，该第 二绝缘层包括设置在第一绝缘部上的第三绝缘部及设置在第二绝缘部上的第四绝缘部，该 第三绝缘部形成一定位孔收容所述第一电连接部，该第三绝缘部的顶面高于该第一电连接 部的顶面，该第四绝缘部形成另一定位孔而外露该第二电连接部的部分顶面，该N电极嵌 设在该第三绝缘部的定位孔中，该P电极嵌设在该第四绝缘部的定位孔中。10. 如权利要求9所述的发光二极管晶粒，其特征在于：该电连接板的水平面积小于该 第二绝缘部的水平面积，该电连接板与该第二绝缘部顶面的边缘形成一第二台阶部，该第 四绝缘部对应该第二台阶部形成一侧壁填充设置在该第二台阶部中。
【文档编号】H01L33/14GK105870280SQ201510029268
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2015年1月21日
【发明人】黄建翔, 洪梓健
【申请人】展晶科技(深圳)有限公司, 荣创能源科技股份有限公司