CN104409595A - 具有电流阻挡结构的垂直发光二极管及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种具有电流阻挡结构的垂直发光二极管，包括：位于底层的金属衬底；位于金属衬底表面的种子层；位于种子层表面的反射层；位于反射层表面的多个第一电流阻挡结构；位于第一电流阻挡结构背离反射层一侧的外延层，外延层完全覆盖第一电流阻挡结构和反射层；位于外延层表面的电极焊条，电极焊条位于第一电流阻挡结构沿金属衬底至第一电流阻挡结构方向的正上方；位于外延层表面的第二电流阻挡结构，第二电流阻挡结构与第一电流阻挡结构在金属衬底上的投影不交叠；位于第二电流阻挡结构表面的电极焊盘。加强了焊盘区域对应的外延层部分的结构强度，在后续封装打线时，电极焊盘对应的外延层不易断裂，提高了封装良率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件技术领域，特别是涉及一种具有电流阻挡结构的垂直发光二极管及其制造方法。
背景技术
近年来，随着半导体技术的飞速发展，发光二极管作为一种重要的半导体器件也取得了长足的进步。其中，GaN基发光二极管具有光电转化率高、寿命长、无污染、响应速度快和功耗低等优点，应用在显示和照明等诸多领域。20世纪90年代，GaN材料的外延技术获得了突破性进展，时至今日，垂直结构的发光二极管成为了LED研究的热点。垂直结构发光二极管制造过程需要进行衬底转移，N电极和P电极呈上下分布，电流垂直流过外延层，与传统的正装结构LED相比，具有较好的电流注入效率和导热性能。
垂直结构发光二极管的N电极一般位于出光面顶部，会遮挡和吸收发光层的光，从而降低了垂直结构发光二极管的光提取效率。现有技术为了解决这个问题，在垂直结构发光二极管中增加了电流阻挡结构，如图1所示，现有技术具有电流阻挡结构的垂直发光二极管包括：金属衬底11、种子层12、反射层13、电流阻挡结构14、P型GaN层15、有源层16、N型GaN层17、N型电极焊条18和N型电极焊盘19，其中P型GaN层15、有源层16和N型GaN层17构成垂直发光二极管的外延层。在外延层的P型GaN层15与反射层13这一P型接触金属层之间***绝缘材料(如氧化硅、氮化硅等)作为电流阻挡结构14，电流阻挡结构14与N电极的N型电极焊条18和N型电极焊盘19在下方垂直投影的位置和大小大致相当。这种结构减少了P层电流的垂直扩展，使得该区域内的P层电流得以横向扩展，从而大大改善N电极遮光和吸光的影响。
但是，上述具有电流阻挡结构的垂直发光二极管的N型GaN层结构强度较低，不利于封装打线，降低了器件良率。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有电流阻挡结构的垂直发光二极管及其制造方法，可以有效解决具有电流阻挡结构的垂直发光二极管中N型GaN层结构强度低，不利于封装打线的问题，从而使器件良率显著提高。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：
一种具有电流阻挡结构的垂直发光二极管，包括：位于底层的金属衬底；位于所述金属衬底表面的种子层；位于所述种子层表面的反射层；位于所述反射层表面的多个第一电流阻挡结构；位于所述第一电流阻挡结构背离所述反射层一侧的外延层，所述外延层完全覆盖所述第一电流阻挡结构和所述反射层；位于所述外延层表面的电极焊条，所述电极焊条位于所述第一电流阻挡结构沿所述金属衬底至所述第一电流阻挡结构方向的正上方；位于所述外延层表面的第二电流阻挡结构，所述第二电流阻挡结构与所述第一电流阻挡结构在所述金属衬底上的投影不交叠；位于所述第二电流阻挡结构表面的电极焊盘。
优选的，所述第一电流阻挡结构与所述电极焊条在所述金属衬底上的投影完全重合。
优选的，所述第二电流阻挡结构与所述电极焊盘在所述金属衬底上的投影完全重合。
优选的，所述外延层包括：位于所述第一电流阻挡结构背离所述反射层一侧的第一氮化镓层，所述第一氮化镓层完全覆盖所述第一电流阻挡结构和所述反射层；位于所述第一氮化镓层表面的有源层；位于所述有源层表面的第二氮化镓层；其中，所述第一氮化镓层与所述第二氮化镓层的掺杂类型不同。
优选的，所述第一氮化镓层为P型氮化镓层，所述第二氮化镓层为N型氮化镓层；或，所述第一氮化镓层为N型氮化镓层，所述第二氮化镓层为P型氮化镓层。
优选的，还包括：位于所述反射层与所述种子层之间的扩散阻挡层。
一种具有电流阻挡结构的垂直发光二极管的制作方法，应用于上述任一项所述的具有电流阻挡结构的垂直发光二极管，该制作方法包括：在生长基衬底上形成外延层；在所述外延层背离所述生长基衬底一侧形成多个第一电流阻挡结构；在所述第一电流阻挡结构背离所述外延层一侧表面形成反射层，所述反射层完全覆盖所述第一电流阻挡结构和所述外延层；在所述反射层表面形成种子层；去除所述生长基衬底，在所述种子层背离所述反射层的一侧形成金属衬底；在所述外延层背离所述第一电流阻挡结构的表面形成第二电流阻挡结构，所述第二电流阻挡结构与所述第一电流阻挡结构在所述金属衬底上的投影不交叠；在所述外延层背离所述第一电流阻挡结构的表面形成电极焊条，所述电极焊条位于所述第一电流阻挡结构沿所述金属衬底至所述第一电流阻挡结构方向的正上方；在所述第二电流阻挡结构表面形成电极焊盘。
优选的，所述在生长基衬底上形成外延层包括：在生长基衬底上形成第二氮化镓层；在所述第二氮化镓层表面形成有源层；在所述有源层表面形成第一氮化镓层；其中，所述第一氮化镓层与所述第二氮化镓层的掺杂类型不同。
优选的，在所述外延层背离所述第一电流阻挡结构的表面形成第二电流阻挡结构之前还包括：对所述外延层背离所述第一电流阻挡结构的表面进行粗化处理。
优选的，在所述种子层表面形成反射出之前还包括：在所述种子层表面形成扩散阻挡层。
优选的，所述扩散阻挡层的形成工艺为磁控溅射工艺。
优选的，所述生长基衬底为蓝宝石衬底。
与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：
本发明实施例所提供的具有电流阻挡结构的垂直发光二极管，包括第一电流阻挡结构和第二电流阻挡结构，其中，电极焊条位于第一电流阻挡结构沿金属衬底至第一电流阻挡结构方向的正上方，即第一电流阻挡结构与电极焊条相对应；电极焊盘位于第二电流阻挡结构表面，即第二电流阻挡结构与电极焊盘相对应。由此可见，在本发明实施例中，电极焊盘对应的第二电流阻挡结构位于外延层背离所述反射层一侧表面，且第二电流阻挡结构与第一电流阻挡结构在金属衬底上的投影不交叠，即电极焊盘沿电极焊盘至反射层方向的投影对应的外延层区域与反射层之间没有作为电流阻挡结构的绝缘材料，因而在制作电极焊盘时，不需要刻蚀电极焊盘区域对应的外延层，从而使得电极焊盘部分对应的外延层部分厚度不变，加强了焊盘区域对应的外延层部分的结构强度，在后续封装打线时，电极焊盘对应的外延层不易断裂，提高了封装良率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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1为现有技术具有电流阻挡结构的垂直发光二极管结构示意图；
图2为本发明一种具体实施方式所提供的具有电流阻挡结构的垂直发光二极管结构示意图；
图3为本发明一种具体实施方式所提供的具有电流阻挡结构的垂直发光二极管的电极俯视图；
图4为本发明一种具体实施方式所提供的与图3相对应的垂直发光二极管第一电流阻挡结构俯视图；
图5为本发明一种具体实施方式所提供的与图3相对应的垂直发光二极管第二电流阻挡结构俯视图；
图6为本发明一种具体实施方式所提供的垂直发光二极管及其外延层结构示意图；
图7为本发明提供的一种具有电流阻挡结构的垂直发光二极管的制作方法流程图。
具体实施方式
正如背景技术部分所述，现有技术中的具有电流阻挡结构的垂直发光二极管的N型GaN层结构强度较低，不利于封装打线，降低了器件良率。
发明人研究发现，这是因为现有技术中在制作具有电流阻挡结构的垂直发光二极管时，尤其是采用蓝宝石衬底作为生长基衬底的垂直发光二极管，蓝宝石与GaN材料之间可能会出现晶格失配现象，为了消除这种晶格失配现象，需要在蓝宝石上先生长一层缺陷较多的缓冲层，而后再继续生长掺杂浓度较低的低掺杂层，最后再生长高掺杂层。在制作N型电极时，激光剥离后表面直接漏出的即是缺陷较多的缓冲层以及电阻较高、掺杂浓度较低的低掺杂层，而良好的欧姆接触需要金属与高掺杂层才能实现，因而需要刻蚀N型GaN层直至高掺杂层，这减小了N型GaN层的厚度，降低了N型GaN层的结构强度，而后续封装过程中，需要在N电极焊盘上进行打线，这就容易使N型GaN层断裂，从而降低器件良率。
基于上述研究的基础上，本发明实施例提供了一种具有电流阻挡结构的垂直发光二极管，包括：
位于底层的金属衬底；
位于金属衬底表面的种子层；
位于种子层表面的反射层；
位于反射层表面的多个第一电流阻挡结构；
位于第一电流阻挡结构背离反射层一侧的外延层，外延层完全覆盖第一电流阻挡结构和反射层；
位于外延层表面的电极焊条，电极焊条位于第一电流阻挡结构沿金属衬底至第一电流阻挡结构方向的正上方；
位于外延层表面的第二电流阻挡结构，第二电流阻挡结构与第一电流阻挡结构在金属衬底上的投影不交叠；
位于第二电流阻挡结构表面的电极焊盘。
本发明实施例所提供的方案，在制作电极焊盘时，不需要刻蚀焊盘对应的外延层部分，从而使得电极焊盘部分对应的外延层部分厚度不变，加强了焊盘区域对应的外延层部分的结构强度，有利于后续的封装打线，提高了封装良率。
为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
请参考图2，图2为本发明一种具体实施方式所提供的具有电流阻挡结构的垂直发光二极管结构示意图。
在本发明的一种具体实施方式中，本发明所提供的具有电流阻挡结构的垂直发光二极管包括：金属衬底21，位于金属衬底21表面的种子层22，位于种子层22表面的反射层23，位于反射层23表面的第一电流阻挡结构24，第一电流阻挡结构24覆盖反射层23表面的一部分，位于第一电流阻挡结构24和反射层23上方的外延层25，外延层25完全覆盖第一电流阻挡结构24和反射层23，位于外延层25表面的第二电流阻挡结构26，第二电流阻挡结构26和第一电流阻挡结构24在金属衬底21上的投影不交叠，位于外延层25表面的电极焊条27，电极焊条27位于第一电流阻挡结构24沿金属衬底21至第一电流阻挡结构24方向的正上方，即电极焊条27位于第一电流阻挡结构24在外延层25表面的垂直投影位置，位于第二电流阻挡结构26表面的电极焊盘28。
由于与电极焊条27对应的第一电流阻挡结构24位于外延层25和反射层23之间，在制作电极焊条27时，需要刻蚀掉电极焊条27对应的外延层25部分，而电极焊盘28对应的第二电流阻挡结构26位于外延层25的表面，不需要刻蚀电极焊盘28对应的外延层25部分，即可以实现良好的欧姆接触，从而使得该部分的厚度不变，加强了外延层25焊盘区域的结构强度，在后续的封装打线时，减小了外延层的断裂几率，提高了封装良率。
在上述实施例的基础上，为了使具有电流阻挡结构的垂直发光二极管更好的工作，本发明一个实施例对第一电流阻挡结构和第二电流阻挡结构做了一系列改进，其他部分请参考上述实施例，在此不做赘述。
请参考图3、图4和图5，图3为本发明一种具体实施方式所提供的具有电流阻挡结构的垂直发光二极管的电极俯视图；图4为本发明一种具体实施方式所提供的与图3相对应的垂直发光二极管第一电流阻挡结构俯视图；图5为本发明一种具体实施方式所提供的与图3相对应的垂直发光二极管第二电流阻挡结构俯视图。
在本发明的一种具体实施方式中，第一电流阻挡结构与电极焊条在金属衬底上的投影完全重合，第二电流阻挡结构与电极焊盘在金属衬底上的投影完全重合。
如图3所示，电极包括电极焊条311和电极焊盘312，在上述任一实施例的基础上，在本发明的一个优选实施例中，如图4所示，第一电流阻挡结构33与图3中电极焊条311在金属衬底上的投影完全重合。在上述任一实施例的基础上，在本发明的另一个优选实施例中，如图5所示，第二电流阻挡结构32与图3中电极焊盘312在金属衬底上的投影完全重合，但本发明对此并不做限定，具体视情况而定。
第一电流阻挡结构与电极焊条在金属衬底上的投影完全重合后，在整体结构上形成了完整的电流扩散阻挡层，从而起到优化电流扩展的作用。
在本实施例中，竖直放置上述垂直发光二极管，金属衬底位于最低层，第一电流阻挡结构和第二电流阻挡结构在竖直方向上垂直投影面的面积互补，其投影面积的组合与完整的电极相同，这种互补结构电流阻挡结构起到了单侧全面积的电流阻挡结构作用，即本发明第一电流阻挡结构和第二电流阻挡结构的组合起到了现有技术垂直发光二极管电流阻挡结构的作用，即电流注入后会在电极下方沿横向扩散或分布而不是直接沿电极至反射层方向往下扩散或分布，借此减弱电流从聚效应。又由于第二电流阻挡结构位于外延层表面，不需要刻蚀第二电流阻挡结构对应的外延层区域，使得外延层结构强度得到增加，有利于后续封装打线，提高封装良率。
需要说明的是，图3、图4和图5并不是对应图2的俯视图，在本发明实施例中，并不对电极焊条和电极焊盘的具体数量和位置做限定，只需要保证电极焊条和第一电流阻挡结构相对应，电极焊盘和第二电流阻挡结构相对应即可，具体视情况而定。
请参考图6，图6为本发明一种具体实施方式所提供的垂直发光二极管及其外延层结构示意图。
在上述任一实施例的基础上，在本发明的一种具体实施方式中，外延层包括：位于第一电流阻挡结构背离反射层一侧的第一氮化镓层，第一氮化镓层完全覆盖第一电流阻挡结构和反射层；位于第一氮化镓层表面的有源层；位于有源层表面的第二氮化镓层；其中，第一氮化镓层与第二氮化镓层的掺杂类型不同。
在本发明的一个实施例中，第一氮化镓层为P型氮化镓层，则第二氮化镓层为N型氮化镓层；在本发明的另一个实施例中，第一氮化镓层为N型氮化镓层，则第二氮化镓层为P型氮化镓层，本发明对此并不做限定，具体视情况而定。
如图6所示，外延层25的最底层为第一氮化镓层251，第一氮化镓层251完全覆盖第一电流阻挡结构24和反射层23，有源层252位于第一氮化镓层251上表面，第二氮化镓层253位于有源层252上表面。
有源层两侧分别是第一氮化镓层与第二氮化镓层，第一氮化镓层与第二氮化镓层的掺杂类型不同。有源层通常是厚度为0.1～0.3μm的窄带隙P型半导体，其与两侧的较宽带隙的N型半导体和P型半导体形成N-P-P双异质结构，外电源向P-N结注入电子，N区的电子和P区的空穴进入有源层，由于异质结势垒作用，进入有源层的电子和空穴被封闭在有源区内，形成粒子数反转分布，这些粒子数反转分布的电子经跃迁与空穴复合时产生自发辐射光，使得有源层产生辐射光。
在上述所有实施例的基础上，本发明的一个实施例中，所述具有电流阻挡结构的发光二极管还在反射层和种子层之间增加了一层扩散阻挡层。
在本发明的一个实施例中，所述种子层的材料为金属，金属一般都具有良好的导电性，但是一些金属材料很容易扩散到外延层半导体中，严重影响器件的性能，因而在种子层与反射层之间覆盖一层扩散阻挡层用以阻止种子层中金属的扩散。
相应的，在本发明一个实施例中，还提供了一种具有电流阻挡结构的垂直发光二极管的制作方法，应用于上述所有实施例所提供的具有电流阻挡结构的垂直发光二极管。请参考图7，图7为本发明提供的一种具有电流阻挡结构的垂直发光二极管的制作方法流程图，该制作方法包括：
步骤10：在生长基衬底上形成外延层。
由于蓝宝石衬底生产技术成熟、器件质量较好；蓝宝石稳定性好，能运用在高温生长环境中；蓝宝石的机械强度高，易于处理和清洗，故在本发明一个具体实施例中，所述生长基衬底优选为蓝宝石衬底，但本发明对此并不做限定，在本发明的其他实施例中，所述蓝宝石衬底也可以采用硅和碳化硅等材料，对此并不做限定，具体视情况而定。
在本发明的一个实施例中，在生长基衬底上形成外延层包括：在生长基衬底上形成第二氮化镓层；在第二氮化镓层表面形成有源层；在有源层表面形成第一氮化镓层，第一氮化镓层完全覆盖第一电流阻挡结构和反射层；其中，第一氮化镓层与第二氮化镓层的掺杂类型不同。
在本发明的一个实施例中，生长的第一氮化镓层为P型氮化镓层，生长的第二氮化镓层为N型氮化镓层；在本发明的另一个实施例中，生长的第一氮化镓层为N型氮化镓层，则生长的第二氮化镓层为P型氮化镓层，本发明对此并不做限定，具体视情况而定。
步骤11：在外延层背离生长基衬底一侧形成多个第一电流阻挡结构，在本发明的一个实施例中，第一电流阻挡结构的形成工艺优选为等离子增强化学气相沉积工艺，但本发明对此并不做限定，具体视情况而定。
步骤12：在第一电流阻挡结构背离外延层一侧表面形成反射层，反射层完全覆盖第一电流阻挡结构和所述外延层。需要说明的是，本发明中的反射层也是欧姆接触层，即所述反射层既具有反射光线功能又具有欧姆接触功能，优选的，在本发明的一个实施例中，反射层的形成工艺优选为电子束蒸发工艺或者磁控溅射工艺，更优选的，反射层材料优选为镍、铝、镉、金、银、铜、钛、铂、钯中的一种材料或几种材料之间组合的合金，但本发明对此并不做限定，具体视情况而定。
步骤13：在反射层表面形成种子层。优选的，在本发明的一个实施例中，种子层的形成工艺优选为电子束蒸发工艺或者磁控溅射工艺，更优选的，种子层材料为镍、铝、镉、金、银、铜、钛、钽、锡中的一种材料或几种材料之间组合的合金，但本发明对此并不做限定，具体视情况而定。
需要说明的是，在上述任一实施例的基础上，本发明一个实施例中，在所述具有电流阻挡结构的发光二极管的反射层和种子层之间还形成了一层扩散阻挡层，扩散阻挡层的形成工艺优选为磁控溅射工艺。在本实施例中，在种子层与反射层之间形成一层扩散阻挡层可以有效阻止种子层金属的扩散。而采用磁控溅射工艺形成扩散阻挡层的优点在于沉积速度快、对膜层损伤小，溅射获得的薄膜纯度高、致密性好、成膜均匀性好，易于实现工业化。
还需要说明的是，在形成扩散阻挡层时，还可以利用电子束蒸发工艺，本发明只是优选磁控溅射工艺，并不对此做限定，具体视情况而定。
步骤14：去除上述生长基衬底，在种子层背离反射层的一侧形成金属衬底。需要说明的是，去除生长基衬底形成金属衬底后，需要对反应表面进行清洁去除表面反应产物，优选的，去除生长基衬底的工艺优选为激光、湿法腐蚀或机械研磨工艺，但本发明对此并不做限定，具体视情况而定。
还需要说明的是，在种子层背离反射层的一侧形成金属衬底之前还可以在种子层背离反射层的一侧形成金属支撑层，然后在金属支撑层背离种子层的一侧形成金属衬底。金属支撑层的形成工艺优选为电镀工艺或者键合工艺，金属衬底材料优选为铜、镍、铁、金、钼、钨、钴中的一种材料或几种材料间组合的合金，但本发明对此并不做限定，具体视情况而定。形成金属支撑层的目的在于，金属支撑层具有优异的电导率和热导率，在后续过程中，利用激光剥离工艺能够方便地将GaN外延层从导热性差的生长基衬底(如蓝宝石衬底)上转移到金属支撑层上。
步骤15：在外延层背离第一电流阻挡结构的表面形成第二电流阻挡结构，第二电流阻挡结构与第一电流阻挡结构在金属衬底上的投影不交叠。
在去除生长基衬底后，第二氮化镓层背离有源层一侧的表面会露出一层氮化镓过渡层，因而在形成第二电流阻挡结构之前优选等离子体刻蚀方法将第二氮化镓层背离有源层一侧的表面的氮化镓过渡层去除掉。
在上述制作方法实施例的基础上，本发明一个实施例中，在外延层背离第一电流阻挡结构的表面形成第二电流阻挡结构之前还包括：对外延层背离第一电流阻挡结构的表面进行粗化处理，以便于提高外延层背离第一电流阻挡结构的表面的出光效率，优选的，对外延层表面进行粗化的工艺优选为湿法刻蚀工艺，但本发明对此并不做限定，具体视情况而定。
步骤16：在外延层背离第一电流阻挡结构的表面形成电极焊条，电极焊条位于第一电流阻挡结构沿金属衬底至第一电流阻挡结构方向的正上方，其中，电极焊条的工艺优选为电子束蒸发工艺，但本发明对此并不做限定。
步骤17：在第二电流阻挡结构表面形成电极焊盘。
综上所述，本发明实施例所提供的具有电流阻挡结构的垂直发光二极管及其制作方法中，电极焊条位于外延层的上表面，第一电流阻挡结构位于外延层的下表面，且电极焊条位于第一电流阻挡结构沿金属衬底至第一电流阻挡结构方向的正上方，即第一电流阻挡结构与电极焊条相对应；第二电流阻挡结构和电极焊盘均位于外延层层的上表面，即电极焊盘位于第二电流阻挡结构表面，即第二电流阻挡结构与电极焊盘相对应，且第二电流阻挡结构与第一电流阻挡结构在金属衬底上的投影不交叠。由此可见，在本发明实施例中，电极焊盘沿电极焊盘至反射层方向的投影对应的外延层区域与反射层之间没有作为电流阻挡结构的绝缘材料，因而在制作电极焊盘时，不需要对电极焊盘对应的外延层部分进行刻蚀，从而使得电极焊盘对应的外延层部分厚度不变，加强了焊盘区域的结构强度，使得后续的封装打线过程中，外延层不易发生断裂，提高了封装良率。
以上对本发明所提供一种具有电流阻挡结构的垂直发光二极管及其制造方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (12)
1.一种具有电流阻挡结构的垂直发光二极管，其特征在于，包括：
位于底层的金属衬底；
位于所述金属衬底表面的种子层；
位于所述种子层表面的反射层；
位于所述反射层表面的多个第一电流阻挡结构；
位于所述第一电流阻挡结构背离所述反射层一侧的外延层，所述外延层完全覆盖所述第一电流阻挡结构和所述反射层；
位于所述外延层表面的电极焊条，所述电极焊条位于所述第一电流阻挡结构沿所述金属衬底至所述第一电流阻挡结构方向的正上方；
位于所述外延层表面的第二电流阻挡结构，所述第二电流阻挡结构与所述第一电流阻挡结构在所述金属衬底上的投影不交叠；
位于所述第二电流阻挡结构表面的电极焊盘。
2.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述第一电流阻挡结构与所述电极焊条在所述金属衬底上的投影完全重合。
3.根据权利要求1或2所述的发光二极管，其特征在于，所述第二电流阻挡结构与所述电极焊盘在所述金属衬底上的投影完全重合。
4.根据权利要求3所述的发光二极管，其特征在于，所述外延层包括：
位于所述第一电流阻挡结构背离所述反射层一侧的第一氮化镓层，所述第一氮化镓层完全覆盖所述第一电流阻挡结构和所述反射层；
位于所述第一氮化镓层表面的有源层；
位于所述有源层表面的第二氮化镓层；
其中，所述第一氮化镓层与所述第二氮化镓层的掺杂类型不同。
5.根据权利要求4所述的发光二极管，其特征在于，所述第一氮化镓层为P型氮化镓层，所述第二氮化镓层为N型氮化镓层；或，所述第一氮化镓层为N型氮化镓层，所述第二氮化镓层为P型氮化镓层。
6.根据权利要求5所述的发光二极管，其特征在于，还包括：
位于所述反射层与所述种子层之间的扩散阻挡层。
7.一种具有电流阻挡结构的垂直发光二极管的制作方法，应用于权利要求1-6任一项所述的具有电流阻挡结构的垂直发光二极管，其特征在于，该制作方法包括：
在生长基衬底上形成外延层；
在所述外延层背离所述生长基衬底一侧形成多个第一电流阻挡结构；
在所述第一电流阻挡结构背离所述外延层一侧表面形成反射层，所述反射层完全覆盖所述第一电流阻挡结构和所述外延层；
在所述反射层表面形成种子层；
去除所述生长基衬底，在所述种子层背离所述反射层的一侧形成金属衬底；
在所述外延层背离所述第一电流阻挡结构的表面形成第二电流阻挡结构，所述第二电流阻挡结构与所述第一电流阻挡结构在所述金属衬底上的投影不交叠；
在所述外延层背离所述第一电流阻挡结构的表面形成电极焊条，所述电极焊条位于所述第一电流阻挡结构沿所述金属衬底至所述第一电流阻挡结构方向的正上方；
在所述第二电流阻挡结构表面形成电极焊盘。
8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述在生长基衬底上形成外延层包括：
在生长基衬底上形成第二氮化镓层；
在所述第二氮化镓层表面形成有源层；
在所述有源层表面形成第一氮化镓层；
其中，所述第一氮化镓层与所述第二氮化镓层的掺杂类型不同。
9.根据权利要求7或8所述的制作方法，其特征在于，在所述外延层背离所述第一电流阻挡结构的表面形成第二电流阻挡结构之前还包括：
对所述外延层背离所述第一电流阻挡结构的表面进行粗化处理。
10.根据权利要求9所述的制作方法，其特征在于，在所述种子层表面形成反射出之前还包括：
在所述种子层表面形成扩散阻挡层。
11.根据权利要求10所述的制作方法，其特征在于，所述扩散阻挡层的形成工艺为磁控溅射工艺。
12.根据权利要求11所述的制造方法，其特征在于，所述生长基衬底为蓝宝石衬底。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108878613A (zh) * | 2018-06-26 | 2018-11-23 | 扬州乾照光电有限公司 | 隐藏式导电栅线结构芯片及其制备方法 |
| CN109950376A (zh) * | 2017-12-20 | 2019-06-28 | 美科米尚技术有限公司 | 发光二极管 |
| CN112310255A (zh) * | 2020-11-04 | 2021-02-02 | 山西中科潞安紫外光电科技有限公司 | 一种垂直结构深紫外发光二极管及其制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6486500B1 (en) * | 2001-12-04 | 2002-11-26 | Epitech Corporation, Ltd. | Led structure having a schottky contact and manufacturing method |
| CN101681961A (zh) * | 2007-03-08 | 2010-03-24 | 克里公司 | 具有电流减小结构的发光器件和形成具有电流减小结构的发光器件的方法 |
| CN101958378A (zh) * | 2010-08-23 | 2011-01-26 | 厦门市三安光电科技有限公司 | 具有电流阻塞结构的四元系垂直发光二极管及其制备方法 |
| CN204216067U (zh) * | 2014-12-03 | 2015-03-18 | 佛山市国星半导体技术有限公司 | 具有电流阻挡结构的垂直发光二极管 |
-
2014
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6486500B1 (en) * | 2001-12-04 | 2002-11-26 | Epitech Corporation, Ltd. | Led structure having a schottky contact and manufacturing method |
| CN101681961A (zh) * | 2007-03-08 | 2010-03-24 | 克里公司 | 具有电流减小结构的发光器件和形成具有电流减小结构的发光器件的方法 |
| CN101958378A (zh) * | 2010-08-23 | 2011-01-26 | 厦门市三安光电科技有限公司 | 具有电流阻塞结构的四元系垂直发光二极管及其制备方法 |
| CN204216067U (zh) * | 2014-12-03 | 2015-03-18 | 佛山市国星半导体技术有限公司 | 具有电流阻挡结构的垂直发光二极管 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109950376A (zh) * | 2017-12-20 | 2019-06-28 | 美科米尚技术有限公司 | 发光二极管 |
| CN108878613A (zh) * | 2018-06-26 | 2018-11-23 | 扬州乾照光电有限公司 | 隐藏式导电栅线结构芯片及其制备方法 |
| CN108878613B (zh) * | 2018-06-26 | 2019-11-26 | 扬州乾照光电有限公司 | 隐藏式导电栅线结构芯片及其制备方法 |
| CN112310255A (zh) * | 2020-11-04 | 2021-02-02 | 山西中科潞安紫外光电科技有限公司 | 一种垂直结构深紫外发光二极管及其制备方法 |
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| Publication number | Publication date |
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