固态发光器件的制作方法

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种固态发光器件。

背景技术：

随着led产业的不断发展，led产品的性价比优势日趋凸显。现有的发光二极管(led)中电极的结构为多层结构，通常依次为铬金属层(cr)、铝金属层(al)、钛金属层(ti)、铂金属层(pt)和金金属层(au)，其中铬金属层主要作用是将电极与其它层结构例如外延层或者电流扩散层粘接在一起，然而铬金属的反射率不佳，严重降低了发光二极管的发光效率。

技术实现要素：

本发明提出了一种固态发光器件，可以提高固态发光器件例如发光二极管的发光效率。

具体地，本发明实施例提出的一种固态发光器件，包括：基板；外延层结构，设置在所述基板上且包括第一类型区域和第二类型区域；第一电流阻挡层，设置在所述外延层结构上且位于所述第一类型区域；电流扩散层，设置在所述外延层结构上且位于所述第一类型区域，其中所述电流扩散层覆盖所述第一电流阻挡层以使得所述第一电流阻挡层位于所述电流扩散层与所述外延层结构之间；第一附着增强层，设置在所述电流扩散层远离所述第一电流阻挡层的一侧，且包括多个第一通孔；第一电极，设置在所述第一附着增强层远离所述电流扩散层的一侧、且填充至所述多个第一通孔内以与所述电流扩散层电性接触，所述第一电极包括第一主体部和自所述第一主体部延伸形成的第一长条形延伸部。

在本发明的一个实施例中，所述第一附着增强层对应所述第一主体部的位置包括一个所述第一通孔，所述第一通孔为圆形或环形。

在本发明的一个实施例中，所述第一附着增强层对应于所述第一主体部的位置包括呈环形分布的多个所述第一通孔。

在本发明的一个实施例中，前述固态发光器件还包括：第二电流阻挡层，设置在所述外延层结构上且位于所述第二类型区域；第二电极，设置在所述外延层结构上且位于所述第二类型区域，其中，所述第二电流阻挡层位于所述第二电极与所述外延层结构之间；所述第二电极包括第二主体部和自所述第二主体部延伸形成的第二长条形延伸部。

在本发明的一个实施例中，所述第二电流阻挡层包括与所述第二主体部对应的主体阻挡部和与所述第二长条形延伸部对应且相互间隔的多个延伸阻挡部；其中在所述主体阻挡部上设置有至少一个第二通孔以使所述第二电极的所述第二主体部填充至所述至少一个第二通孔内与所述外延层结构电性接触。

在本发明的一个实施例中，前述固态发光器件还包括：第二附着增强层，设置在所述第二电流阻挡层和所述第二电极之间。

在本发明的一个实施例中，前述固态发光器件还包括：贯穿孔，贯穿所述第二附着增强层和所述第二电流阻挡层至所述外延层结构，使得所述第二电极填充所述贯穿孔以与所述外延层结构电性接触。

在本发明的一个实施例中，所述第二电流阻挡层与所述第二附着增强层为相同材料一体成型。

在本发明的一个实施例中，所述第一附着增强层的材料为透明绝缘物质，其中所述第一附着增强层的透光率大于85％。

在本发明的一个实施例中，所述第一电极为金属复合层，其中所述金属复合层包括沿远离所述基板的方向依次堆叠的铝层和位于所述铝层上的多个金属层，且所述铝层伸入所述多个第一通孔并与所述第一附着增强层和所述电流扩散层直接接触。

本发明上述技术方案可以有如下的一个或者多个有益效果：通过在第一电流阻挡层和第一电极之间设置第一附着增强层，且在第一在附着增强层上设置多个第一通孔，利用第一电极与第一附着增强层的附着性，将第一电极与电流扩散层电性接触，以及通过第二电极与第二电流阻挡层之间的附着性，将第二电极与外延层结构电性接触，避免电极中的铝金属层与电流扩散层或者外延层结构直接接触附着性不佳的问题，避免在电极中使用铬金属层的情况，提高固态发光器件例如发光二极管的发光效率，降低光子被电极的吸收率，提高电极的反射率；此外，在第二电极和第二电流阻挡层之间设置第二附着增强层，进一步增加了第二电极与外延层结构的附着性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1a为本发明第一实施例公开的固态发光器件的部分结构示意图。

图1b为图1a沿a-a进行剖面得到的剖视图。

图1c为本发明第一实施例公开的固态发光器件的另一种部分结构示意图。

图1d为图1c沿a-a进行剖面得到的剖视图。

图2a为本发明第二实施例公开的固态发光器件的部分结构示意图。

图2b为图2a沿a-a进行剖面得到的剖视图。

图3a为本发明第二实施例公开的固态发光器件的另一种部分结构示意图。

图3b为图3a沿a-a进行剖面得到的剖视图。

图4为本发明第三实施例公开的固态发光器件的部分结构示意图。

图5为本发明第四实施例公开的固态发光器件的部分结构示意图。

图6为本发明第四实施例公开的固态发光器件的另一种部分结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应当理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

【第一实施例】

参见图1a和图1b，本发明第一实施例公开一种固态发光器件例如发光二极管(led)。如图1b所示，固态发光器件10例如包括：基板11、外延层结构12、第一电流阻挡层13、第二电流阻挡层14、电流扩散层15、第一附着增强层16、第一电极17和第二电极18。

其中，外延层结构12设置在基板11上且包括第一类型区域a1和第二类型区域a2。第一电流阻挡层13设置在外延层结构12上且位于第一类型区域a1。第二电流阻挡层14设置在外延层结构13上且位于第二类型区域a2。电流扩散层15设置在外延层结构12上且位于第一类型区域a1，其中，电流扩散层15覆盖第一电流阻挡层13以使得第一电流阻挡层13位于电流扩散层15与外延层结构12之间。第一附着增强层16设置在电流扩散层15远离第一电流阻挡层13的一侧，且包括多个第一通孔161。第一电极17设置在第一附着增强层16远离电流扩散层15的一侧、且填充至多个第一通孔161内以与电流扩散层15电性接触。第二电极18设置在外延层结构12上且位于的第二类型区域a2中，其中，第二电极18覆盖第二电流阻挡层14以使得第二电流阻挡层14位于第二电极18和外延层结构12之间。

其中，基板11例如为半导体材质，举例而言可以为硅、蓝宝石、碳化硅中的一种，或本领域技术人员熟知的其他适合生长氮化镓材料的材质。

外延层结构12为多层结构，举例而言，外延层结构12由基板11向上至少包括n型gan外延层、多量子阱发光层以及p型gan外延层。第一类型区域a1例如为p型区域，第二类型区域a2例如为n型区域，其中第二类型区域a2例如通过mesa工艺蚀刻形成，举例而言，将n型区域对应的外延层结构12中的p型gan外延层、多量子阱发光层和部分n型gan外延层蚀刻掉以保留另一部分n型gan外延层。

第一电流阻挡层13为绝缘层，第一电流阻挡层13可以阻挡下方外延层结构12例如p型gan外延层与上方电流扩散层15的电流扩散，通过第一电流阻挡层13将电流引导至远离电极17的区域，减小电极17附近电流拥挤，可以提高出光功率，从而提高固态发光器件的发光效率，提高亮度。

第二电流阻挡层14为绝缘层，第二电流阻挡层14可以阻挡下方外延层结构12例如n型gan外延层与上方第二电极18的电流扩散，通过第二电流阻挡层14将电流引导至远离电极18的区域，减小电极18附近电流拥挤，可以提高出光功率，从而提高固态发光器件的发光效率，提高亮度。

具体地，第一电流阻挡层13和第二电流阻挡层14的材料可以选用二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铝或者氮化硅中的一种或者多种的组合。

电流扩散层15例如为透明层，起到导电和电流扩展的功能，从而解决外延层结构12例如p型gan外延层处的电流横向扩展能力弱的问题。举例而言，电流扩散层15例如为ito电流扩散层，又可以称之为ito透明导电层，此外，电流扩散层15还可以为zito、zio、gio、fto、azo、gzo、in4sn3o12以及niau等电流扩散层。

第一附着增强层16的材料为透明绝缘物质，举例而言，例如为二氧化硅、三氧化二铝或者氮化硅等透明绝缘物质，且第一附着增强层16的透光率大于85％。

第一电极17和第二电极18例如为金属复合层，其中，金属复合层包括沿远离基板11的方向依次堆叠的铝层和位于铝层上的多个金属层，其中多个金属层例如依次为钛层、铂层和金层。其中，第一电极17的铝层伸入多个第一通孔161并与第一附着增强层16和电流扩散层15直接接触。第二电极18的铝层与第二电流阻挡层14直接接触。其中，第二电流阻挡层14除了起到前述隔绝电流扩散作用之外，还兼作为第二电极18的附着增强层。在现有技术中，电极为五层金属结构，且靠近基板一侧的金属层通常为铬金属层，本发明基于现有技术中的电极结构，将铬金属层去掉，利用铝金属层和透明绝缘材质的附着性较好，即利用第一电极17的铝层与第一附着增强层16的附着性以及第二电极18的铝层与第二电流阻挡层14的附着性，从而将第一电极17和第二电极18固定，第一电极17处的电流通过第一附着增强层16的多个第一通孔161导通，第二电极18处的电流通过第二电极18与外延层结构12接触而导通，从而提高固态发光器件的发光效率。

进一步地，如图1a所示，第一电极17例如包括第一主体部171和自第一主体部171以远离第一主体部171的方向延伸的第一长条形延伸部172，第二电极18包括第二主体部181和自第二主体部181以远离第二主体部181的方向延伸的第二长条形延伸部182，在一较佳实施例中，第一长条形延伸部172是沿相对靠近第二电极主体部181的方向延伸，第二长条形延伸部182是沿相对靠近第一电极主体部171的方向延伸。

进一步地，第一电极17还可以包括自第一主体部171沿相对靠近第二电极主体部181的方向延伸形成的第三长条形延伸部173，在此实施例中，第一长条形延伸部172和第三长条形延伸部173可位于第一主体部171的相对两侧，即第二长条形延伸部182位于第一长条形延伸部172和第三长条形延伸部173之间。当然本实施例并不以图1a所示的第一电极17和第二电极18的形状为限，图1a示意的第一电极17和第二电极18的形状仅为了更好地理解本实施例。此外，第一主体部171还可以为圆形，第一长条形延伸部172和第三长条形延伸部173为长条形，第一主体部171主要用于连接外部电压，第一长条形延伸部172和第三长条形延伸部173可以帮助分散电流。第二主体部181还可以为圆形，第二长条形延伸部182例如为长条形，第二主体部181主要用于连接外部电压，第二长条形延伸部182可以帮助分散电流。其中，第一电极17例如为阳极，第二电极18例如为阴极。

进一步地，第二电流阻挡层14例如包括与第二主体部181对应的主体阻挡部141和与第二长条形延伸部182对应且相互间隔的多个延伸阻挡部142，且由图1a可以看出，第二电极18环绕第二电流阻挡层14以与外延层结构12接触，即第二电流阻挡层14的宽度小于第二电极18的宽度。

需要说明的是，第二电极18例如完全覆盖第二电流阻挡层14，以使得第二电流阻挡层14位于第二电极18和外延层结构12之间。当然，本发明并不以此为限，第二电极18也可以部分覆盖第二电流阻挡层14。举例而言，第二电流阻挡层14的主体阻挡部141例如设置有通孔，第二电极18的主体部181设置在主体阻挡部141上，其中主体部181例如填充通孔以与外延层结构12接触。

此外，在本发明的其他实施例中，前述提及的第二电流阻挡层14可以不设置前述提及的多个间隔的延伸阻挡部142，其例如设置与第二长条形延伸部182对应的一体结构的延伸阻挡部，该延伸阻挡部可以与主体阻挡部141一体成型，在该延伸阻挡部上设置多个通孔，替代之前间隔设置的多个延伸阻挡部142彼此之间形成的导电间隙。

进一步地，第一附着增强层16可以完全覆盖电流扩散层15，同时起到保护电流扩散层15的作用；在另一些实施例中，第一附着增强层16可以与第一电极17有相近的轮廓，例如包括对应第一主体部171且大小相近的附着增强主体部和对应第一长条形延伸部172且大小相近的附着增强延伸部。附着增强层16对应第一主体部171的位置包括至少一个第一通孔161，附着增强层16对应第一长条形延伸部172和/或第三长条形延伸部173的位置包括多个第一通孔161。在一些实施例中，第一通孔161的大小和形状可各不相同。

具体地，如图1a和图1b所示，附着增强层16对应第一主体部171的位置包括呈环形分布的多个第一通孔161，附着增强层16对应第一长条形延伸部172和/或第三长条形延伸部173的位置多个第一通孔161；在此实施例中，各第一通孔161可以为相同形状或相同大小，也可以等间距设置。当然本发明实施例并不以此为限，如图1c和图1d所示，附着增强层16对应第一主体部171的位置包括位于中心位置的一个第一通孔161，该第一通孔161为圆形，在另一些实施例中也可以为环形；附着增强层16对应第一长条形延伸部172和/或第三长条形延伸部173的位置包括多个第一通孔161；在此实施例中，各第一通孔161可以为不同形状或不同大小。

需要说明的是，第一附着增强层16不一定完全覆盖电流扩散层15或与第一电极17有相近的轮廓，第一附着增强层16还可以局部间断地设置在第一电极17和电流阻挡层15之间，在这种情况下，第一通孔161不是必须的；第一附着增强层16主要实现提高第一电极17和电流阻挡层15之间附着力的效果。

综上所述，本实施例提供的固态发光器件通过在第一电流阻挡层和第一电极之间设置第一附着增强层，且在第一在附着增强层上设置多个第一通孔，使得第一电极与第一附着增强层粘连，利用第一电极与第一附着增强层的附着性，将第一电极与电流扩散层电性接触，以及通过第二电极与第二电流阻挡层之间的附着性，将第二电极与外延层结构电性接触，避免电极中铝金属层与电流扩散层或者外延层结构直接接触附着性不佳的问题，避免在电极中使用铬金属层的情况，提高二极管的发光效率，降低光子被电极的吸收率，提高电极的反射率。

【第二实施例】

参见图2a和2b，本发明第二实施例公开一种固态发光器件。如图2a和2b所示，固态发光器件20与固态发光器件10相似，固态发光器件20例如包括：基板21、外延层结构22、第一电流阻挡层23、第二电流阻挡层24、电流扩散层25、第一附着增强层26、第一电极27和第二电极28。

具体地，外延层结构22设置在基板21上且包括第一类型区域a1和第二类型区域a2。第一电流阻挡层23设置在外延层结构22上且位于第一类型区域a1。第二电流阻挡层24设置在外延层结构23上且位于第二类型区域a2。电流扩散层25设置在外延层结构22上且位于第一类型区域a1，其中，电流扩散层25覆盖第一电流阻挡层23以使得第一电流阻挡层23位于电流扩散层25与外延层结构22之间。第一附着增强层26设置在电流扩散层25远离第一电流阻挡层23的一侧，且包括多个第一通孔261。第一电极27设置在第一附着增强层26远离电流扩散层25的一侧、且延伸至多个第一通孔261内以与电流扩散层25电性接触。第二电极28设置在外延层结构22上且位于的第二类型区域a2中，其中，第二电流阻挡层24位于第二电极28和外延层结构22之间。

其中，如图2a所示，第一电极27包括第一主体部271和自第一主体部271的相对两侧沿相对靠近第二电极28的方向延伸形成的第一长条形延伸部272和第三长条形延伸部273，第二电极28包括第二主体部281和自第二主体部281沿相对靠近第一电极27的方向延伸形成的第二长条形延伸部282，且第二长条形延伸部282位于第一长条形延伸部272和第三长条形延伸部273之间。当然本实施例并不以图2a所示的第一电极27和第二电极28的形状为限，图2a示意的第一电极27和第二电极28的形状仅为了更好地理解本实施例。其中，固态发光器件20的第二电流阻挡层24包括与第二主体部281对应的主体阻挡部241和与第三长条形延伸部282对应且相互间隔的多个延伸阻挡部242。

固态发光器件20与固态发光器件10的区别在于，在第二电流阻挡层24的主体阻挡部241上设置有至少一个第二通孔2411以使第二电极28的第二主体部281填充至至少一个第二通孔2411内与外延层结构22电性接触。即本实施例涉及的固态发光器件20通过在与第二主体部281对应的主体阻挡部241处设置至少一个第二通孔2411，以增强第二电极28与外延层结构22的接触面积和连接强度。

在另一些实施例中，如图3a和3b所示，本实施例提供的固态发光器件20的第二电流阻挡层24的主体阻挡部241的宽度还可以大于第二电极28的第二主体部281的宽度，例如在沿第一电极27方向上主体阻挡部241的宽度大于第二电极28的第二主体部281的宽度。当然本实施例并不以此为限。通过增加第二电极28与第二电流阻挡层24的接触面积，进一步增加第二电极28与外延层结构22的连接强度，且设置有至少一个第二通孔2411保证了电流导通。

【第三实施例】

参见图4，本发明第三实施例提供一种固态发光器件。如图4所示，固态发光器件30与固态发光器件10相似，例如包括：基板31、外延层结构32、第一电流阻挡层33、第二电流阻挡层34、电流扩散层35、第一附着增强层36、第一电极37和第二电极38。

其中，外延层结构32设置在基板31上且包括第一类型区域a1和第二类型区域a2。第一电流阻挡层33设置在外延层结构32上且位于第一类型区域a1。第二电流阻挡层34设置在外延层结构33上且位于第二类型区域a2。电流扩散层35设置在外延层结构32上且位于第一类型区域a1，其中，电流扩散层35覆盖第一电流阻挡层33以使得第一电流阻挡层33位于电流扩散层35与外延层结构32之间。第一附着增强层36设置在电流扩散层35远离第一电流阻挡层33的一侧，且包括多个第一通孔361。第一电极37设置在第一附着增强层36远离电流扩散层35的一侧、且延伸至多个第一通孔361内以与电流扩散层35电性接触。第二电极38设置在外延层结构32上且位于的第二类型区域a2中，其中，第二电极38覆盖第二电流阻挡层34以使得第二电流阻挡层34位于第二电极38和外延层结构32之间。

固态发光器件30与固态发光器件10的区别在于，固态发光器件30还包括第二附着增强层39，设置在第二电流阻挡层34和第二电极38之间、在一些实施例中，第二附着增强层39可环绕第二电流阻挡层34以与外延层结构32接触。

其中，第二附着增强层39的材料与第一附着增强层36的材料一样，例如为透明绝缘物质，举例而言，例如为二氧化硅、三氧化二铝或者氮化硅等透明绝缘物质，且第二附着增强层39的穿透率大于85％。当然，本实施例涉及的第二附着增强层39还可以不环绕第二电流阻挡层34，仅设置在第二电流阻挡层34的上方。通过设置第二附着增强层39在第二电流阻挡层34与第二电极38之间，利用第二附着增强层39与第二电极38之间的粘连性，进一步加强第二电极38与外延层结构32的连接强度，同时第二电极38环绕第二附着增强层39和第二电流阻挡层34与外延层32接触保证了电流导通。

【第四实施例】

参见图5，本发明第四实施例提供了一种固态发光器件。如图5所示，固态发光器件40与固态发光器件30相似，例如包括：基板41、外延层结构42、第一电流阻挡层43、第二电流阻挡层44、电流扩散层45、第一附着增强层36、第一电极47、第二电极48和第二附着增强层49。

其中，外延层结构42设置在基板41上且包括第一类型区域a1和第二类型区域a2。第一电流阻挡层43设置在外延层结构42上且位于第一类型区域a1。第二电流阻挡层44设置在外延层结构43上且位于第二类型区域a2。电流扩散层45设置在外延层结构42上且位于第一类型区域a1，其中，电流扩散层45覆盖第一电流阻挡层43以使得第一电流阻挡层43位于电流扩散层45与外延层结构42之间。第一附着增强层46设置在电流扩散层45远离第一电流阻挡层43的一侧，且包括多个第一通孔461。第一电极47设置在第一附着增强层46远离电流扩散层45的一侧、且延伸至多个第一通孔461内以与电流扩散层45电性接触。第二电极48设置在外延层结构42上且位于的第二类型区域a2中，其中，第二电极48覆盖第二电流阻挡层44以使得第二电流阻挡层44位于第二电极48和外延层结构42之间，第二附着增强层49设置在第二电流阻挡层44和第二电极48之间、且环绕第二电流阻挡层44以与外延层结构42接触。

固态发光器件40与固态发光器件30的区别在于，固态发光器件40还包括：贯穿孔50，贯穿第二附着增强层49和第二电流阻挡层44至外延层结构42，以使第二电极48填充贯穿孔50与外延层结构42电性接触。本实施例公开的固态发光器件40通过设置贯穿第二附着增强层49和第二电流阻挡层44的贯穿孔50，以增强第二电极48与外延层结构42的接触面积和连接强度，其中本实施例并不限制贯穿孔50的具体数量。

进一步地，如图6所示，本实施例提供的固态发光器件40的第二附着增强层49的宽度还可以大于第二电极48的宽度，例如在沿第一电极47的方向上，第二附着增强层49的宽度大于第二电极48的宽度，当然本实施例并不以此为限。如此一来，通过增加第二电极48与第二附着增强层49的接触面积，进一步增加第二电极48与外延层结构42的连接强度，同时设置的贯穿孔50保证了电流导通。

进一步地，第二电流阻挡层44的宽度也可以大于第二电极48的宽度。如此一来，进一步增强隔绝外延层结构42与第二电极48之间的电流扩散的效果，从而提高固态发光器件的发光效率，提高亮度。

补充说明一点，在本申请中，因第二电流阻挡层可以与第二附着增强层采用相同的材料，第二电流阻挡层被认为可以作为第二附着增强层发挥作用；换一个角度说，例如第二电流阻挡层与第二附着增强层可以为相同材料一体成型制作而成，二者之间并不一定有明显的边界，也可以增加第二电极48与外延层结构42的连接强度。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。