一种发光二极管电极结构及包含其的发光二极管结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型提出了一种发光二极管电极结构及包含其的发光二极管结构，通过改变 P、N电极结构中的金属接触层的层状结构，将其设置为散点状，并采用金属隔离层完全包覆金属接触层，如此不仅可以保持电极结构的良好粘附性，还可以将金属接触层完全包裹住，使其不与外界接触，从而提高发光二极管的可靠性。此外，通过在电极结构中增设金属反射层，避免了电极结构下方产生的光因电极遮挡而无法出射的情况，获得更好的光萃取效率。
【专利说明】一种发光二极管电极结构及包含其的发光二极管结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及半导体【技术领域】，尤其是一种发光二极管电极结构及包含其的发光二极管结构。
【背景技术】
[0002]发光二极管(英文为Light Emitting D1de，简称LED)是半导体二极管的一种，它能将电能转化为光能，发出黄、绿、蓝等各种颜色的可见光及红外和紫外不可见光。
[0003]如图1和2所示，在常规量产的LED芯片结构中，包括基板100，由下往上堆叠的N型层101、量子阱层102、P型层103、电流扩展层104、P电极105 (包括金属接触层107、金属隔离层108和金属表面层109)以及设置在N型层101裸露表面上的N电极106 (包括金属接触层110、金属隔离层111和金属表面层112)。具体地，其中P、N电极结构一般从下至上为铬、铂、金三层成分(Cr/Pt/Au)，最底层选用Cr，主要是基于Cr的材料特性附着力好，但是该材料遇水气就会形成氧化物(如Cr2O3),而Cr2O3是有毒物且导致电极掉落。此外，电极结构中的Cr层容易发生迀移(migrat1n)，从而导致电极结构底层Cr元素消失，因而与LED发光外延层表面松动，使得电极鼓泡、起皮甚至导致脱离，从而导致发光二极管失效。
【发明内容】
[0004]为解决上述现有技术中存在的问题，本实用新型提出一种发光二极管电极结构及包含其的发光二极管结构。
[0005]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种发光二极管电极结构，包括P电极和N电极，从下至上包括:金属接触层、金属隔离层和金属表面层，其特征在于:所述金属接触层为散点状，并且金属隔离层完全包覆金属接触层。
[0006]优选地，所述金属接触层为规则分布或是随机性分布；
[0007]优选地，所述金属接触层为Cr、Ti或Sn金属，其粒径为l~30nm ；
[0008]更优选地，所述金属接触层为Cr金属，其粒径为l~30nm ；
[0009]优选地，所述金属隔离层为T1、Pt、N1、Co、Pd或W金属，其厚度为5~100nm ；
[0010]优选地，所述金属表面层为Au金属，其厚度为50~3000nm ；
[0011]优选地，在所述金属接触层与金属隔离层之间形成金属反射层；或是在所述金属隔离层与金属表面层之间形成金属反射层；
[0012]优选地，所述金属反射层为Al、Ag、Ni或Zn金属，其厚度为5~100nm ；
[0013]同时，本实用新型还提供一种发光二极管结构，包括:由第一半导体层、第二半导体层及夹在两层之间的量子阱层组成的发光外延层，以及位于第二半导体层上的P电极、位于第一半导体层上的N电极，其特征在于:所述发光二极管结构中所述P电极、N电极结构设置为上述的电极结构。
[0014]优选地，在所述P电极与发光外延层之间形成电流扩展层，或是在所述N电极与发光外延层之间形成电流扩展层。
[0015]优选地，在本实用新型中，所述发光外延层为氮化镓基半导体层，其发射的光波的波长小于500nmo
[0016]与现有技术相比，本实用新型的有益效果包括且不局限于:
[0017]本实用新型提出了一种发光二极管的电极结构，通过改变P、N电极结构中的金属接触层的层状结构，将其设置为散点状，并采用金属隔离层完全包覆金属接触层，如此不仅可以保持电极结构的良好粘附性，还可以将金属接触层完全包裹住，使其不与外界接触，从而提高发光二极管的可靠性。此外，通过在电极结构中增设金属反射层，避免了电极结构下方产生的光因电极遮挡而无法出射的情况，获得更好的光萃取效率。
[0018]同时，本实用新型提供的一种发光二极管结构，采用上述P电极和/或N电极结构，可以与发光二极管的外延层表面形成欧姆接触。此外，还可以通过在外延层表面与电极之间设置电流扩展层，使得P电极和/或N电极结构与电流扩展层形成欧姆接触。
[0019]本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。
[0021]图1为常规正装的氮化镓基发光二极管结构的剖视示意图。
[0022]图2为图1的电极结构SEM图。
[0023]图3为本实用新型实施例1的氮化镓基发光二极管结构的剖视示意图。
[0024]图4为图3的电极结构俯视示意图。
[0025]图5为本实用新型实施例2的氮化镓基发光二极管结构的剖视示意图。
[0026]图6为图5的电极结构俯视示意图。
[0027]图7为本实用新型实施例3的氮化镓基发光二极管结构的剖视示意图。
[0028]图8为图7的电极结构SEM图。
[0029]图中各标号表不:
[0030]100，200:基板；101，201:N 型层;102，202:量子阱层;103，203:P 型层；104, 204:电流扩展层；105，205:P 电极;106，206:N 电极;107，110，207，210:金属接触层;108，111，208,211:金属隔离层；109，112，209，212:金属表面层；213，214:金属反射层。
【具体实施方式】
[0031]以下将结合附图及实施例来详细说明本实用新型的实施方式，借此对本实用新型如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本实用新型中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本实用新型的保护范围之内。
[0032]以下将结合附图及实施例来详细说明本实用新型的实施方式，借此对本实用新型如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
[0033]实施例1
[0034]如图3和4所示，一种正装的发光二极管结构，包括基板200、由N型层201、P型层203及夹在两层之间的量子阱层202组成的发光外延层，以及位于P型层203上的电流扩展层204、位于电流扩展层204上的P电极205和位于N型层201上的N电极206。
[0035]上述发光外延层可以通过采用金属有机化合物化学气相沉淀(英文缩写为MOCVD)在生长基板200上或通过覆晶技术粘结在散热性基板200上。上述发光二极管为蓝光系发光二极管，发光外延层材料为氮化镓基化合物。电极一般可直接形成于发光外延层上或是形成于发光外延层上的电流扩展层，用于连通外部电源，激发P-N结发光。
[0036]在本实施例，基板200优选蓝宝石，电流扩展层204优选ITO (氧化铟锡化合物)；在所述蓝宝石基板200与N型层201还可以形成现有技术习知的缓冲层以及不掺杂氮化镓层等；在所述P型层203与电流扩展层204还可以形成现有技术常用的S12电流阻挡层等。
[0037]在本实施例，P电极205从下至上:包括金属接触层207、金属隔离层208和金属表面层209，相应地，N电极206从下至上:包括金属接触层210、金属隔离层211和金属表面层212，其中所述金属接触层为随机性分布的散点状，并且金属隔离层完全包覆金属接触层O
[0038]金属接触层207、210可选Cr、Ti或Sn金属，其粒径为l~30nm，在本实施例优选金属接触层为Cr金属，其粒径为Inm ;所述金属隔离层208、211可选T1、Pt、N1、Co、Pd或W金属，其厚度为5~100nm，在本实施例优选金属隔离层为Pt金属，其厚度为30nm ;金属表面层209、212为Au，其厚度为50~3000nm，在本实施例优选厚度为1500nm。
[0039]本实施例通过改变P、N电极结构中的金属接触层的层状结构，将其设置为散点状，并采用金属隔离层完全包覆金属接触层，如此不仅可以保持电极结构的良好粘附性，还可以将金属接触层完全包裹住，使其不与外界接触，从而提高发光二极管的可靠性。采用上述P电极(金属接触层为散点状Cr层)，可以与电流扩展层表面形成欧姆接触；N电极(金属接触层为散点状Cr层)与N型层形成欧姆接触。
[0040]实施例2
[0041]如图5和6所示，与实施例1不同的是，本实施例的金属接触层207 (210)呈周期性规则分布的散点状。此外，本实施例的金属表面层209 (212)并非直接层叠于所述金属隔离层208 (211)之上，而是完全包覆在所述金属隔离层208 (211)之上，如此可以进一步降低金属接触层与外界接触的几率，从而大大提高发光二极管的可靠性。
[0042]实施例3
[0043]如图7和8所示，与实施例2不同的是，本实施例的电极结构为:在金属表面层209(212)与所述金属隔离层208 (211)之间还增设金属反射层213 (214)，所述金属反射层为Al、Ag、Ni或Zn金属，其厚度为5~100nm，在本实施例优选Al作为金属反射层。此外，本实施例的电极结构中各结构层为从外至内依次逐层包覆，不仅降低金属反射层与外界接触的几率，还避免了电极结构下方产生的光因电极遮挡而无法出射的情况，获得更好的光萃取效率。当然，作为本实施例的变形，也可以在所述金属接触层与金属隔离层之间形成金属反射层。
[0044]需要指出的是，上述P电极与N电极结构中对应的各结构层的材料、厚度可以相同也可以不同；虽然上述实施例所示出的发光二极管为正装LED结构，本实用新型所述的电极结构同样适用于垂直或倒装LED结构。
[0045]很明显地，本实用新型的说明不应理解为仅仅限制在上述实施例，而是包括利用本实用新型构思的全部实施方式。
【权利要求】
1.一种发光二极管电极结构，包括P电极和N电极，从下至上包括:金属接触层、金属隔离层和金属表面层，其特征在于:所述金属接触层为散点状，并且金属隔离层完全包覆金属接触层。
2.根据权利要求1所述的一种发光二极管电极结构，其特征在于:所述金属接触层呈规则分布或是随机性分布。
3.根据权利要求1所述的一种发光二极管电极结构，其特征在于:所述金属接触层为Cr、Ti或Sn金属，其粒径为l~30nm。
4.根据权利要求3所述的一种发光二极管电极结构，其特征在于:所述金属接触层为Cr金属，其粒径为l~30nmo
5.根据权利要求1所述的一种发光二极管电极结构，其特征在于:所述金属隔离层为T1、Pt、N1、Co、Pd或W金属，其厚度为5?10nm0
6.根据权利要求1所述的一种发光二极管电极结构，其特征在于:所述金属表面层为Au金属，其厚度为50~3000nmo
7.根据权利要求1所述的一种发光二极管电极结构，其特征在于:在所述金属接触层与金属隔离层之间形成金属反射层；或是在所述金属隔离层与金属表面层之间形成金属反射层。
8.根据权利要求7所述的一种发光二极管电极结构，其特征在于:所述金属反射层为Al、Ag、Ni或Zn金属，其厚度为5~100nm。
9.一种发光二极管结构，包括:由第一半导体层、第二半导体层及夹在两层之间的量子阱层组成的发光外延层，以及位于第二半导体层上的P电极、位于第一半导体层上的N电极，其特征在于:所述发光二极管结构中所述P电极、N电极结构设置为权利要求1~8中任一项所述的电极结构。
10.根据权利要求9所述的一种发光二极管结构，其特征在于:在所述P电极与发光外延层之间形成电流扩展层，或是在所述N电极与发光外延层之间形成电流扩展层。
【文档编号】H01L33/40GK204257689SQ201420755807
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月5日 优先权日:2014年12月5日
【发明者】林素慧, 黄禹杰, 沈孟骏, 郑建森 申请人:厦门市三安光电科技有限公司