发光二极管的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种发光二极管，包含衬底，衬底上设置有第一型半导体层，第一型半导体层上设置有发光层，发光层上设置有第二型半导体层；该发光二极管还包含回蚀凹部，回蚀凹部与第一型半导体层、发光层以及第二型半导体层邻接；第二型半导体层上设置有第二型电极；回蚀凹部中的第一型半导体层的上表面设置有第一型电极；其中，第二型电极向外延伸在第二型半导体层上形成第二型电极延伸部。该发光二极管能够降低且均匀化第一型电极与第二型电极之间的电场密度，从而能够提升整体的电性性质及抗ESD能力，使得发光二极管具有更佳的可靠度与使用寿命。
【专利说明】发光二极管
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种半导体装置，特别是涉及一种发光二极管。
【背景技术】
[0002]发光二极管(Light Emitting D1de,LED)是一种能够发光的半导体组件，比起传统光源，具有发光效率高，使用寿命长，不易破损等传统光源无法相比的优点。随着材料、结构和封装技术的不断进步，目前已成功研发出氮化物(如:GaN，氮化镓)的蓝光或白光发光二极管，解决了 LED三原色缺色的问题，从而使白光LED灯具得以问世。
[0003]不过，由于以GaN为基础的蓝光或白光发光二极管使用绝缘效果好的蓝宝石衬底而容易累积电荷，且衬底与GaN材料间的晶格不匹配而容易有内部应力缺陷。因此，与传统的发光二极管相比，蓝光或白光发光二极管的抗静电放电能力(Electro StaticDishcarge)明显低弱，属于静电敏感组件，进而影响蓝光或白光发光二极管的使用寿命。
[0004]目前已有提出多种技术改善蓝光或白光发光二极管的抗ESD能力，例如:内建顺、逆向并联保护二极管、添加一圈浮接金属环(Floating Metal Ring)、增加肖特基二极管(Schottky d1de)或互补式金属氧化物半导体(Complementary metal - oxide -semiconductor, CMOS)保护电路。但是，上述的技术使得LED必须增加额外的层(layer)或保护电路，因此增加了额外的制造成本。
[0005]因此，在不增加额外电路或层的前提下，如何强化发光二极管的抗ESD能力，已经成为一项迫切待解决的课题。
实用新型内容
[0006]基于上述问题，本实用新型提供一种抗ESD能力较佳的发光二极管，以提升发光二极管的可靠度与使用寿命。
[0007]本实用新型为解决上述问题所采用的技术手段如下:
[0008]一种发光二极管，包含:衬底；第一型半导体层，所述第一型半导体层设置在所述衬底上；发光层，所述发光层设置在所述第一型半导体层上；第二型半导体层，所述第二型半导体层设置在所述发光层上；第二型电极，所述第二型电极设置在所述第二型半导体层上；回蚀凹部，所述回蚀凹部在深度方向上穿过所述第二型半导体层的全部深度、所述发光层的全部深度、及所述第一型半导体层的部分深度，所述回蚀凹部与所述第二型半导体层、所述发光层、及所述第一型半导体层邻接；所述发光二极管还包含第一型电极，所述第一型电极设置在所述回蚀凹部中的所述第一型半导体层的上表面；其中，所述第二型电极向外延伸在所述第二型半导体层上形成第二型电极延伸部。
[0009]在其中一个实施例中，所述第二型电极延伸部由所述第二型电极向第一方向延伸而形成，或由所述第二型电极向第一方向以及第二方向延伸而形成。
[0010]在其中一个实施例中，所述第一方向与所述第二方向平行或不平行。
[0011]在其中一个实施例中，所述第一型电极向外延伸在所述第一型半导体层上形成第一型电极延伸部。
[0012]在其中一个实施例中,所述第一型电极延伸部由所述第一型电极向第三方向延伸而形成，或由所述第一型电极向第三方向以及第四方向延伸而形成。
[0013]在其中一个实施例中，所述第三方向与所述第四方向平行或不平行。
[0014]在其中一个实施例中，所述衬底与所述第一型半导体层之间设置有未掺杂的氮化镓缓冲层。
[0015]在其中一个实施例中,所述发光层的上表面和/或下表面设置有光线反射层。
[0016]在其中一个实施例中，所述第二型半导体层的上表面与所述第二型电极之间设置有透明导电层。
[0017]在其中一个实施例中，所述透明导电层与所述第二型半导体层之间设置有欧姆接触层。
[0018]本实用新型提供的发光二极管中，第二型电极延伸部能够提升第二型电极与第一型电极之间的电场，使得蓝光发光二极管半导体装置无需增加额外的层或保护电路，便能够具有更佳的顺向抗ESD能力以及逆向抗ESD能力，从而使发光二极管具有良好的可靠度与使用寿命。此外，通过设置第一型电极的第一型电极延伸部，还能够进一步提升第二型电极与第一型电极之间的电场，从而使发光二极管具有更佳的可靠度与使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型的发光二极管的第一实施例的结构示意图；
[0020]图2为图1所示发光二极管的俯视示意图；
[0021]图3为本实用新型的发光二极管的第二实施例的俯视示意图；
[0022]图4为本实用新型的发光二极管的第三实施例的俯视示意图；
[0023]图5为本实用新型的发光二极管的第四实施例的俯视示意图；
[0024]图6为本实用新型的发光二极管的第五实施例的俯视示意图；
[0025]其中，100、100a、100b、100c、10d为蓝光发光二极管；
[0026]I为衬底；
[0027]2为第一型半导体层；
[0028]3为发光层；
[0029]4为第二型半导体层；
[0030]41为回蚀凹部；
[0031]5为第二型电极；
[0032]51、51a、51b、51c、51d、52a、52c、52d、53d 为第二型电极延伸部；
[0033]6为第一型电极；
[0034]61b、61c、62c、61d、62d、63d 为第一型电极延伸部；
[0035]7为未掺杂的氮化镓缓冲层；
[0036]8为光线反射层；
[0037]9为透明导电层；
[0038]10为欧姆接触层；
[0039]Dl为第一方向；
[0040]D2为第二方向；
[0041]D3为第三方向；
[0042]D4为第四方向。
【具体实施方式】
[0043]以下根据图1至图6，来说明本实用新型的【具体实施方式】。该说明并非为限制本实用新型的实施方式，而为本实用新型的实施例的一种。
[0044]如图1所示，为本实用新型的第一实施例的一发光二极管100，包含:衬底1、第一型半导体层2、发光层3、第二型半导体层4、回蚀凹部41、第二型电极5、以及第一型电极6。第一型半导体层2设置在衬底I上；发光层3设置在第一型半导体层2上；第二型半导体层4设置在发光层3上；回蚀凹部41在深度方向上穿过第二型半导体层4的全部深度、发光层3的全部深度、及第一型半导体层2的部分深度，回蚀凹部41与第二型半导体层4、发光层3、及第一型半导体层2邻接；第二型电极5设置在第二型半导体层4上；第一型电极6设置在回蚀凹部41中的第一型半导体层2的上表面。
[0045]一般而言，衬底I可为蓝宝石衬底，其具有较好的绝缘性。若需要较佳的稳定性或导热性，衬底I也可为碳化硅衬底、硅衬底或氮化镓衬底。
[0046]发光层3用于发出可见光，其具有由氮化铟镓和氮化镓所组成的多重量子阱(Multiple quantum well, MQW),用于发出可见光谱中的蓝光。此外,发光层3也可具有单纯由氮化铟镓所组成的单一量子讲(Single quantum well, SQW)。
[0047]回蚀凹部41是由回蚀刻(etching back)技术而蚀刻出来，用于将第一型半导体层2的表面平坦化，以便设置第一型电极6。第二型电极5和第一型电极6为Au金属层,用作打线接触窗。
[0048]在本实施例中，第一型半导体层2与第二型半导体层4分别为N型氮化镓半导体层与P型氮化镓半导体层。在其他实施例中，第一型半导体层2与第二型半导体层4也可分别为P型氮化镓半导体层与N型氮化镓半导体层。
[0049]为了使第一型半导体层2生长的晶体较佳，作为优选，在其中一个实施例中，衬底I与第一型半导体层2之间设置有未掺杂的氮化镓缓冲层7 (u-GaN Buffer Layer)。此方式能够降低衬底I与第一型半导体层2之间因晶格差异所产生的应力，从而避免由于内部缺陷而容易产生漏电流。
[0050]在其他的实施例中，为了使发光层3所发出的光更强，可在发光层3的上表面和/或下表面设置光线反射层8。光线反射层8可以为设置在发光层3的上表面的P型AlGaN层和/或设置在发光层3的下表面的η型AlGaN层。
[0051]较佳地，在第二型半导体层4的上表面及第二型电极5之间可设置有透明导电层
9,此处的透明导电层9可以使电流均勻扩散(spreading),避免电流拥塞(crowding)。更佳地，透明导电层9与第二型半导体层4之间还可设置有一欧姆接触层10，欧姆接触层10可使透明导电层9与第二型半导体层4之间形成良好的欧姆接触。
[0052]不过，未掺杂的氮化镓缓冲层7、光线反射层8、透明导电层9、及欧姆接触层10也可不用设置，本实用新型并不限于此，视实际应用而定。
[0053]如图2所示，第二型电极5向外延伸在第二型半导体层4上形成第二型电极延伸部51，第二型电极延伸部51由第二型电极5向第一方向Dl笔直地延伸而形成。此结构中，第二型电极延伸部51能够降低且均匀化第二型电极5与第一型电极6之间的电场密度，使得发光二极管半导体装置无需增加额外的层或保护电路，便能够具有更佳的顺向抗ESD能力以及逆向抗ESD能力，从而让发光二极管100有良好的电性性质、可靠度与使用寿命。
[0054]第二型电极延伸部除了向单一方向延伸外，也可向多个方向延伸。请见图3，为本实用新型的第二实施例的发光二极管100a，其结构与发光二极管100相似，但是发光二极管10a的第二型电极延伸部51a由第二型电极5向第一方向Dl延伸而形成，第二型电极延伸部52a由第二型电极5向第二方向D2延伸而形成。其中，第一方向Dl与第二方向Dl可为平行或不平行。在第二实施例中，第一方向Dl与第二方向Dl互相垂直。上述结构能够更进一步地降低且均匀化第一型电极6与第二型电极5之间的电场，从而能够更大程度的提升发光二极管10a的电性性质及抗ESD能力。
[0055]请见图4，为本实用新型的第三实施例的一发光二极管100b，其整体结构与第一实施例中的发光二极管100相似,其差别在于,发光二极管10b的第一型电极6向外延伸在第一型半导体层2上形成第一型电极延伸部61b。第一型电极延伸部61b由第一型电极6向第三方向D3延伸而形成，或由第一型电极6向第三方向D3以及第四方向D4延伸而形成。在本实施例中，第一型电极延伸部61b由第一型电极6向第三方向延伸而形成,且第一方向Dl与第三方向D3为平行。基于上述结构，能够进一步地降低且均匀化第一型电极6与第二型电极5之间的电场密度，从而能够更大程度的提升发光二极管10b的电性性质及抗ESD能力。
[0056]请见图5，为本实用新型的第四实施例的一发光二极管100c，其整体结构与第二实施例的发光二极管10a相似,其差别在于,发光二极管10c还具有第一型电极延伸部61c、62c。第一型电极延伸部61c由第一型电极6向第三方向D3延伸而形成,第一型电极延伸部62c由第一型电极6朝向第四方向D4延伸而形成。应注意的是，第三方向D3与第四方向D4可为平行或不平行。基于上述结构，能够进一步地降低且均匀化第一型电极6与第二型电极5之间的电场密度，从而能够更大程度的提升发光二极管10c的电性性质及抗ESD能力。
[0057]请见图6，为本实用新型的第五实施例的一发光二极管100d，其整体结构与第二实施例的发光二极管10b相似，其差别在于，发光二极管10d的第二型电极5的多个第二型电极延伸部51d、52d、53d均由第一型电极5向第一方向Dl延伸而形成。第一型电极6的第一型电极延伸部61d、62d、63d均由第一型电极6向第三方向D3延伸而形成。在本实施例中，第一方向Dl与第三方向D3平行。在其他的实施例中，第二型电极延伸部及第一型电极延伸部的数量可为更多个，并不限于此。通过设置多个相互平行的第一型电极延伸部以及第二型电极延伸部，能够使第一型电极6与第二型电极5之间的电场进一步地降低并均匀化，从而能够更大程度的提升发光二极管10d的电性性质及抗ESD能力。
[0058]以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种发光二极管，其特征在于，所述发光二极管包含: 衬底； 第一型半导体层，所述第一型半导体层设置在所述衬底上； 发光层，所述发光层设置在所述第一型半导体层上； 第二型半导体层，所述第二型半导体层设置在所述发光层上； 第二型电极，所述第二型电极设置在所述第二型半导体层上； 回蚀凹部，所述回蚀凹部在深度方向上穿过所述第二型半导体层的全部深度、所述发光层的全部深度、及所述第一型半导体层的部分深度，所述回蚀凹部与所述第二型半导体层、所述发光层、及所述第一型半导体层邻接；以及 第一型电极，所述第一型电极设置在所述回蚀凹部中的所述第一型半导体层的上表面； 其中，所述第二型电极向外延伸在所述第二型半导体层上形成第二型电极延伸部。
2.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述第二型电极延伸部由所述第二型电极向第一方向延伸而形成，或由所述第二型电极向第一方向以及第二方向延伸而形成。
3.根据权利要求2所述的发光二极管，其特征在于，所述第一方向与所述第二方向平行或不平行。
4.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述第一型电极向外延伸在所述第一型半导体层上形成第一型电极延伸部。
5.根据权利要求4所述的发光二极管，其特征在于，所述第一型电极延伸部由所述第一型电极向第三方向延伸而形成，或由所述第一型电极向第三方向以及第四方向延伸而形成。
6.根据权利要求5所述的发光二极管，其特征在于，所述第三方向与所述第四方向平行或不平行。
7.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述衬底与所述第一型半导体层之间设置有未掺杂的氮化镓缓冲层。
8.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述发光层的上表面和/或下表面设置有光线反射层。
9.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述第二型半导体层的上表面与所述第二型电极之间设置有透明导电层。
10.根据权利要求9所述的发光二极管，其特征在于，所述透明导电层与所述第二型半导体层之间设置有欧姆接触层。
【文档编号】H01L33/38GK204088358SQ201420375246
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年7月8日 优先权日:2014年5月26日
【发明者】陈胜利 申请人:陈胜利