发光二极管及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种半导体元件，尤其涉及一种发光二极管及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 传统的发光二极管包括透光基板、设置在透光基板上的N型半导体层、活性层、P型半导体层、P型电极以及N型电极。所述P型电极设置在所述P型半导体层的表面，所述 N型电极设置在所述N型电极的表面。部分自活性层发出的光线自所述透光基板出射的过 程中，由于受到N型电极和P型电极反射而无法出射，从而导致其发光效率降低。
【发明内容】
[0003] 有鉴于此，有必要提供一种出光效率较高的发光二极管及其制造方法。
[0004] 一种发光二极管，包括第一电极、第二电极以及磊晶结构，所述磊晶结构设置在所 述第一电极上且分别与所述第一电极、第二电极电性连接，所述第二电极环绕所述磊晶结 构的周缘侧向，以将所述磊晶结构周缘侧向的光线反射集中自磊晶结构的顶部出射。
[0005] -种发光二极管的制造方法，其包括： 在透光基板上生长磊晶层，所述磊晶层自上向下至少包括第一型半导体层、活性层以 及第二型半导体层； 在所述磊晶层上形成至少贯穿所述第一型半导体层及所述活性层的环形沟槽； 在所述环形沟槽内填充形成绝缘层； 蚀刻所述环形沟槽周缘外侧的磊晶层以形成多个间隔设置的磊晶结构，所述磊晶结构 之间形成间隔设置且贯穿所述磊晶层的沟道； 在所述沟道内形成覆盖所述磊晶结构周缘侧面的导电层； 切割所述透光基板形成多个独立的磊晶结构； 制作第一电极及第二电极，形成发光二极管。
[0006] 与传统的发光二极管相比，本发明的发光二极管及制造方法中，由于磊晶结构设 置在所述第一电极上，所述第二电极环绕设置在所述磊晶结构的周缘侧向，从而使得磊晶 结构原本被反射而无法出射的光线，经由所述第二电极反射后均集中自发光二极管的顶部 出射，提高了出光效率。
【附图说明】
[0007] 图1为本发明第一实施例的发光二极管的剖面示意图。
[0008] 图2为本发明第二实施例的发光二极管的剖面示意图。
[0009] 图3至图15为本发明的发光二极管的制造过程示意图。
[0010] 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】
[0011] 第一实施例 请参见图1，本发明第一实施例的发光二极管100包括第一电极10、第二电极20、设置 在所述第一电极10上且与所述第一电极10及第二电极20电性连接的磊晶结构30。所述 第二电极20环绕所述磊晶结构30的周缘侧面，以将所述磊晶结构30朝向周缘侧向的光线 反射集中自磊晶结构30的顶部出射。
[0012] 所述第一电极10包括上表面11、与所述上表面11相对的下表面12以及连接所述 上表面11及下表面12的侧面13。优选地，所述第一电极10的材料包含Cr(铬)元素或者 Au元素。
[0013] 所述磊晶结构30设置在所述第一电极10的上表面11。所述磊晶结构30的尺寸 大于所述第一电极10的尺寸。所述嘉晶结构30的底部表面与所述第一电极10的上表面 11直接接触，以使所述磊晶结构30与所述第一电极10电性连接。所述磊晶结构30的周缘 侧面超出所述第一电极10的侧面13,因此，所述第一电极10与所述磊晶结构30的纵截面 呈"T"字形。
[0014] 所述磊晶结构30包括依序设置在所述第一电极10上表面11的第一型半导体层 31、活性层32以及第二型半导体层33。所述第一型半导体层31与所述第一电极10的上表 面11直接接触，以使所述磊晶结构30与所述第一电极10电性连接。本实施中，所述第一 型半导体层31为P-GaN层，所述活性层32为多量子阱层，所述第二型半导体层33为N-GaN 层。
[0015] 所述第二电极20包括基部21以及自所述基部21上表面向上延伸的延伸部22。 本实施例中，所述基部21环绕所述第一电极10,所述延伸部22环绕所述磊晶结构30的周 缘侧面。
[0016] 所述基部21的宽度大于所述延伸部22的宽度。本实施例中，所述延伸部22的宽 度在高度方向上保持一致。
[0017] 所述基部21的厚度与所述第一电极10的厚度相当。优选地，所述基部21的上表 面与所述第一电极10的上表面11平齐设置，所述基部21的下表面于所述第一电极10的 下表面12平齐设置。
[0018] 所述基部21与所述第一电极10之间间隔设置，以在二者之间形成第一环形槽40。 优选地，所述第一环形槽40内填充有绝缘层41。所述绝缘层41可为Si02，SiNx，或者SU-8 树脂。优选地，所述绝缘层41采用Si02。
[0019] 所述延伸部22自所述基部21上表面沿着所述嘉晶结构30的周缘侧面延伸。所 述延伸部22覆盖所述磊晶结构30的整个周缘侧面。
[0020] 所述延伸部22底端内缘与所述第一型半导体层31、活性层32间隔设置，以使所述 延伸部22底端内缘表面、第一型半导体层31的周缘外侧面311以及活性层32的周缘外侧 面321之间形成第二环形槽50。优选地，所述第二环形槽50内填充绝缘层41。
[0021] 所述第二环形槽50自所述第一型半导体层31的下表面朝向所述第二型半导体层 33的方向延伸。优选地，所述第二环形槽50的深度D等于所述第一型半导体层31及活性 层32的厚度。当然，所述第二环形槽50的深度也可以大于所述第一型半导体层31及活性 层32的厚度而小于所述磊晶结构30的整体高度H。
[0022] 所述延伸部22顶端内侧周缘与所述第二型半导体层33直接接触，以使所述第二 电极20与所述磊晶结构30电性连接。优选地，所述延伸部22自所述第二电极20上表面 向上延伸的高度等于所述磊晶结构30的高度H，以使所述延伸部22的顶端表面与所述第二 型半导体层33的外表面331平齐。本实施例中，所述第二型半导体层33的外表面331即 为该发光二极管100的顶部的出光面。
[0023] 上述发光二极管100中，由于所述第一电极10位于所述磊晶结构30的底部，所述 第二电极20环绕所述磊晶结构30的周缘侧面，磊晶结构30中部光线毫无阻挡地自发光二 极管100的顶部出射，磊晶结构30发出的朝向周缘侧向的光线被位于其周缘侧面的第二电 极20反射后集中自其顶部出射，提高了发光效率。
[0024] 再者，由于位于第一环形槽40及第二环形槽50内分别填充有绝缘层41，朝向磊晶 结构30底部的光线经由所述绝缘层41的反射后，朝向发光二极管100的顶部出光面出射， 减小了光线自磊晶结构30底部的第二形槽50之间出射的机率，提高了光线自磊晶结构30 顶部出射的效率。
[0025] 当然，所述发光二极管100还可包括透光层60。本实施例中，所述透光层60覆盖 设置在所述第二电极20的延伸部22的顶端表面以及所述磊晶结构30的第二型半导体层 33的外表面331上。所述透光层60由透光的材料组成。所述透光层60与所述第二电极 20的延伸部22配合以保护所述磊晶结构30免受外部水、汽侵袭，以及提高其机械强度。本 实施例中，所述透光层60可为蓝宝石基体。
[0026] 进一步地，所述发光二极管100还可包括一保护层70。所述保护层70自所述第二 电极20的基部21的上表面沿着所述延伸部22的周缘外侧表面延伸并包覆所述延伸部22 以及所述透光层60。
[0027] 所述保护层70可由A1N等导热性佳且透光性好的的材料制成。所述保护层70 的设置较好地保护了所述透光层60以及第二电极20的延伸部22,提升了整个发光二极管 100的整体的机械强度。同时，所述磊晶结构30产生的热量可通过位于其周缘的第二电极 20的延伸部22向外传递至所述保护层70,而所述保护层70由导热性佳的材料制成，因此， 所述保护层70也能够起到加强发光二极管100散热的作用。
[0028] 第二实施例 请参见图2,与第一实施例不同，本实施例中的发光二极管200中，所述磊晶结构30还 进一步包括设置在所述透光层60与所述第二型半导体层33之间的缓冲层34。所述缓冲层 34进一步包括层叠设置的低温未掺杂GaN层341以及高温未掺杂GaN层342。
[0029] 除了上述发光二极管100, 200外，本发明还涉及一种发光二极管的制造方法。
[0030] 请参见图3至图15,所述制造方法包括：在透光基板10b上生长一磊晶层20b，所 述磊晶层20b至少包括自上向下设置的第一型半导体层21b、活性层22b以及第二型半导体 层 23b。
[0031] 请参见图3,本实施例中，所述磊晶层20b还可包括缓冲层24b。所述缓冲层24b 生长在所述透光基板l〇b与所述第二型半导体层23b之间，以提高磊晶层20b的生长质量。 优选地，所述缓冲层24b包括设置在所述透光基板10b上的低温未掺杂GaN层241b以及设 置在所述低温未掺杂GaN层241b上的高温未掺杂GaN层242b。本实施例中，所述第一型 半导体层21b为P-GaN层，所述活性层22b为量子阱层，所述第二型半导体层23b为N-GaN 层。
[0032] 所述制造方法还包括：在所述磊晶层20b上形成至少贯穿所述第一型半导体层 21b及所述