一种倒装发光二极管的制作方法

文档序号:34267796发布日期:2023-05-26 20:07阅读:94来源:国知局

本发明涉及一种倒装发光二极管,属于半导体光电子器件与。


背景技术:

1、现有倒装发光二极管通常首先采用pecvd(plasma enhanced chemical vapordeposition,等离子体增强化学的气相沉积法)沉积技术在半导体外延结构的表面上形成一定厚度的绝缘层,然后采用电子束蒸镀或磁控溅射镀膜技术在绝缘层上形成具有高、低折射率的介质层作为dbr结构。传统的电子束蒸镀、磁控溅射镀膜容易在台阶转角处产生缝隙,pecvd沉积技术具有很好的台阶覆盖能力,可以保证发光半导体由绝缘层全面包裹,防止封装过程中锡膏接触半导体材料造成短路,然而pecvd生长常用材料一般为sio2(其折射率1.45)和sinx(其折射率1.96),这两种材料的折射率差较小,形成的dbr反射率较低且反射波段较窄,难以形成理想的dbr结构,因此通过两步沉积法可以兼顾对台阶的良好覆盖及dbr结构的高反射率。

2、在上述工艺中,由于pecvd形成的膜层必须具有一定厚度,这导致其成膜厚度误差可能大于λ/4n,从而造成倒装发光二极管结构的反射率的大幅波动,如附图4所示,当pecvd形成的较厚的膜层(第一透明介电层)厚度分别为1.9μm、2.0μm时,对应发光波长620nm处的反射率将发生接近10%的差距。

3、倒装发光二极管还存在着另一个问题,由于焊接电极形成于发光二极管两端,中间留有较大的间隔,这使得倒装发光二极管部分区域形成于焊接电极之上,部分则直接面对空气,空气和焊接电极这两种界面,对dbr的设计提出不同要求,形成矛盾,难以同时兼顾两种界面的反射率,如附图6所示,当按照面对空气的要求设计dbr,即与空气接触的一层要求为相对高折射率材料时,焊接电极区域的反射谱在620nm附近有一个大的低谷。


技术实现思路

1、为解决上述的至少一个问题,本发明提供一种倒装发光二极管。所述倒装发光二极管结构自下而上包含:正、负焊接电极、dbr、第一透明介电层、第二透明介电层、第一导电类型半导体层、发光层、第二导电类型半导体层,其特征在于:第一透明介电层为低折射率n1材料,厚度为大于λ/2n1的任意厚度,其中λ为发光层的发光波长,第二透明介电层的折射率为n2,其中n2大于n1,厚度为 λ/4n2或其奇数倍。

2、优选地,所述第一导电类型半导体层、发光层被部分蚀刻,露出所述第二导电类型半导体层。

3、优选地,所述第一透明介电层、第二透明介电层完全包裹上述第一导电类型半导体层,发光层和第二导电类型半导体层,包括因蚀刻露出的第一导电类型半导体层及发光层的侧壁。

4、优选地,所述第一透明介电层材料为sio2或者sinxoy。

5、优选地,所述第二透明介电层材料的折射率低于第一导电类型半导体层。

6、优选地,所述第二透明介电层材料为sinx、tio2或者ta2o5。

7、优选地,所述第一透明介电层和第二透明介电层的致密性比dbr的致密性高。

8、优选地,所述第一透明介电层和第二透明介电层为pecvd工艺方法获得,所述dbr为电子束蒸镀或磁控溅射工艺方法获得。

9、优选地,所述dbr、第一透明介电层、第二透明介电层分别具有通孔,正、负焊接电极分别通过通孔与第一导电类型半导体层、第二导电类型半导体层进行电连接。

10、优选地,所述dbr为高低折射率透明介电层交替叠层结构,其中低折射率材料为sio2、mgf2或者al2o3;高折射率材料为tio2或者ta2o5。

11、优选地,所述dbr的高低折射率材料堆叠的对数为3-10对。

12、优选地,所述dbr与所述第一透明介电层相接的一层的折射率高于第一透明介电层,所述与第一透明介电层接触的一层材料可以为tio2或者ta2o5。

13、优选地,还包含第三透明介电层,所述第三透明介电层位于dbr的远离第一导电类型半导体层的末层之上,折射率为n3,其折射率n3高于与其接触的dbr的远离第一导电类型半导体层的末层的折射率。更优选地,所述第三透明介电层的材料为sinx、tio2或者ta2o5。

14、优选地,第三透明介电层的厚度为kλ/4n3至(k+1)λ/4n3之间,其中n3为第三透明介电层的折射率,k为奇数。

15、作为本发明的另一种实施方式,优选地,还包含透明导电层,所述透明导电层只存在于正负焊接电极和dbr的远离第一导电类型半导体层的末层之间,所述透明导电层的折射率低于所述dbr的远离第一导电类型半导体层的末层的折射率。更优选地,所述透明导电层材料为izo、ito或者azo。

16、优选地,所述透明导电层材料的厚度为kλ/4n,其中n为该透明导电层的折射率,k为奇数。

17、作为本发明的另一种实施方式,优选地,还包含第三透明介电层,所述第三透明介电层介于正负焊接电极和dbr的远离第一导电类型半导体层的末层之间,其折射率低于与其接触的dbr的远离第一导电类型半导体层的末层。更优选地,所述第三介电层的材料为sio2、mgf2或者al2o3。

18、优选地,所述第三透明介电层的厚度为kλ/4n3,其中k为奇数。

19、优选地,所述正、负焊接电极与dbr叠层接触的一面为反射镜面。

20、本发明的有益效果至少包括以下四个方面:

21、(1)第一、第二透明介电层能够实现良好的台阶覆盖,防止封装过程中锡膏接触半导体材料造成短路;

22、(2)相较于现有技术中dbr对数较少情况下,其反射谱受各单层影响较大,因此厚度较高的第一透明介电层的厚度误差对dbr反射率产生较大的影响,本发明通过引入第二透明介电层,此时第一、第二透明介电层与第一导电类型半导体层形成增透膜结构,发光层射出的光线相当于自第一透明介电层发出并进入dbr,此时发光二极管的反射率不受第一透明介电层的厚度影响,增大了工艺窗口,有利于批量生产的稳定性;

23、(3)本发明引入第三透明介电层,确保dbr设计符合空气界面要求,即与空气接触一层为高折射率材料,但由于与第三透明介电层接触的dbr的远离第一导电类型半导体层的末层的折射率低于第三透明介电层,其与第三透明介电层、金属镜面层共同形成了增透膜结构,这将不利于焊接电极区域的反射,在本发明的一些实施例中,通过加厚第三透明介电层(大于λ/4n3)以破坏此一增透膜结构,从而兼顾发光二极管正负焊接电极区域和空气界面区域,使两者都具有较高的反射率;

24、(4)在本发明的另一些实施例中,确保dbr设计符合空气界面要求,即与空气接触一层,即dbr的远离第一导电类型半导体层的末层为较高折射率材料,引入透明导电层,在dbr远离第一导电类型半导体层的末层与焊接电极之间设置一透明导电层,其折射率低于dbr的远离第一导电类型半导体层的末层的折射率,从而形成dbr的远离第一导电类型半导体层的末层、透明导电层、金属镜面的反射结构,由于该结构只局限于焊接电极区域,不影响空气界面区域的反射,从而可以兼顾发光二极管正负焊接电极区域和空气界面区域,使两者都具有较高的反射率。

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