CN109980063A - 一种发光二极管及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种发光二极管及其制作方法，本发明提供的发光二极管及其制作方法，通过所述多功能层的电流阻挡区、通孔及其排列规律的设置，首先、具有斜侧壁的通孔结合所述金属反射镜使得出光角度明显提高；其次、所述金属反射镜通过所述通孔与第二导电层形成欧姆接触，所述通孔的排列规律：沿所述电流阻挡区边缘向多功能层***的延伸方向上，所述通孔的底面面积逐渐增大或通孔的布设逐渐密集，能有效引导电流的传导；然后、所述第一电极和所述电流阻挡区在垂直于所述衬底的方向上，同心设置，使得第一电极的电流效果达到最佳，获得更高的发光效率。
Description
技术领域
本发明属于半导体照明领域，特别涉及一种发光二极管及其制作方法。
背景技术
发光二极管具有低功耗、尺寸小和可靠性高等优点，作为主要的光源得到较快发展。经过近些年发光二极管的利用领域迅速扩展，而提高发光二极管的亮度及功率成为其关键因素。
然而，传统的倒置芯片结构还是存在一些问题：如从芯片表面逃逸的光的出光角度受限，且倒置芯片结构是基于垂直芯片结构，其顶部中间设置有焊台电极，存在较大的挡光面积。为减少焊台电极的遮光，现有技术中最常见的方法是采用在电极底下区域设置一个电流阻挡区域(介质层)，阻挡焊台电极正下方电流的传输能力，藉此提高非焊台电极区域的电流密度而增加有源层的发光能力，降低焊台电极挡光的问题。但由于采用介质层绝缘，介质层属于氧化物，这些氧化物层的存在，妨碍了半导体和金属层之间均匀的相互作用。
有鉴于此，本发明人专门设计了一种发光二极管及其制作方法，本案由此产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种发光二极管及其制作方法，为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种发光二极管包括：
一导电基板，其具有正、反两表面；
一发光结构，其通过金属键合层倒装焊接于所述导电基板的正面上；所述发光结构包括在衬底表面依次堆叠的第一导电层、有源层、第二导电层、多功能层、金属反射镜；所述多功能层内设有一电流阻挡区及若干具有斜侧壁的通孔，各所述通孔环绕布设于所述电流阻挡区***，且显露所述第二导电层的部分表面；所述多功能层的表面及所述通孔侧壁沉积所述金属反射镜；所述金属键合层用于粘接所述金属反射镜和导电基板；
层叠于所述导电基板反面的第二电极；
层叠于所述第一导电层背离所述有源层一侧的第一电极；所述第一电极和所述电流阻挡区，在垂直于所述衬底的方向上，同心设置。
优选地，沿所述电流阻挡区边缘向多功能层***的延伸方向上，所述通孔的底面面积逐渐增大或所述通孔的布设逐渐密集。
优选地，所述电流阻挡区的面积大于所述第一电极的焊台面积。
优选地，各所述通孔的斜侧壁与所述第二导电层表面的夹角为15-50度，包括端点值。
优选地，所述多功能层的材料体系包括不同于所述第二导电层的材料体系。
优选地，所述第一导电层的材料体系包括掺Si的AlGaInP，所述有源层包括AlGaInP/AlGaInP多量子阱结构，第二导电层的材料体系包括掺Mg的AlGaInP，所述多功能层的材料体系包括未掺杂的砷化物。
优选地，所述多功能层的材料体系包括未掺杂的AlGaAs。
优选地，所述多功能层的厚度为D1，所述第二导电层的厚度为D2，D2≤D1≤3*D2。
一种发光二极管的制作方法，用于制备如上所述的发光二极管，所述制作方法包括以下步骤：
步骤S1、提供一衬底，在该衬底上依次生长缓冲层、第一导电层、有源层、第二导电层，所述缓冲层、第一导电层、有源层、第二导电层构成所述发光二极管的外延层；所述第一导电层的材料体系包括掺Si的AlGaInP，所述有源层包括AlGaInP/AlGaInP多量子阱结构，第二导电层的材料体系包括掺Mg的AlGaInP，所述多功能层的材料体系包括未掺杂的砷化物，如AlGaAs等；
步骤S2、通过标准光刻、掩模、腐蚀工艺，在所述多功能层上形成一电流阻挡区及若干个具有斜侧壁的通孔；各所述通孔显露所述第二导电层的部分表面，且环绕布设于所述电流阻挡区***，并沿电流阻挡区边缘向多功能层***的延伸方向上，通孔的底面面积逐渐增大或通孔的布设逐渐密集；
步骤S3、在所述多功能层表面及第二导电层显露的部分表面沉积金属反射镜，使所述多功能层、金属反射镜与第二导电层形成欧姆接触；
步骤S4、经上述步骤后，形成发光结构；
步骤S5、通过金属键合层将所述发光结构和导电基板的正面形成键合；
步骤S6、对上述结构利用激光剥离或湿法腐蚀或干法蚀刻工艺，去除所述衬底和缓冲层；
步骤S7、在所述第一导电层的表面采用蒸镀或溅镀工艺形成第一电极，所述第一电极和所述电流阻挡区，在垂直于所述衬底的方向上，同心设置；
步骤S8、在所述导电基板的反面采用蒸镀或溅镀工艺形成第二电极。
经由上述的技术方案可知，本发明提供的发光二极管及其制作方法，通过所述多功能层的电流阻挡区、通孔及其排列规律的设置，首先、具有斜侧壁的通孔结合所述金属反射镜使得出光角度明显提高；
其次、所述金属反射镜通过所述通孔与第二导电层形成欧姆接触，所述通孔的排列规律：沿所述电流阻挡区边缘向多功能层***的延伸方向上，所述通孔的底面面积逐渐增大或通孔的布设逐渐密集，能有效引导电流的传导；
然后、所述第一电极和所述电流阻挡区在垂直于所述衬底的方向上，同心设置，使得第一电极的电流效果达到最佳，获得更高的发光效率；
再次、所述多功能层的厚度为D1，所述第二导电层的厚度为D2，D2≤D1≤3*D2，在便于通孔的疏密设置及扩大反射面积的同时，能有效防止外延层、多功能层、金属反射镜之间的剥离；
最后、多功能层的材料体系不同于所述第二导电层的材料体系，使多功能层具有一定的防金属扩散功能，且与金属的结合力比传统的介质层高，能有效地提高发光二极管的可靠性。
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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的发光二极管的结构示意图；
图2为图1所示的发光二极管沿AA线的截面示意图；
图3.1-图3.7为制作图1所示的发光二极管的方法所对应的结构示意图；
图中符号说明：1、衬底，2、第一导电层，3、有源层，4、第二导电层，5、多功能层，51、通孔，52、电流阻挡区，6、金属反射镜，7、金属键合层，8、导电基板，9、第一电极，10、第二电极，11、缓冲层。
具体实施方式
为使本发明的内容更加清晰，下面结合附图对本发明的内容作进一步说明。本发明不局限于该具体实施例。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。
本实施例提供了一种发光二极管，如图1、2所示，包括:
一导电基板8，其具有正、反两表面；
一发光结构，其通过金属键合层7倒装焊接于导电基板8的正面上；发光结构包括在衬底1表面依次堆叠的第一导电层2、有源层3、第二导电层4、多功能层5、金属反射镜6；多功能层5内设有一电流阻挡区52及若干具有斜侧壁的通孔51，各通孔51环绕布设于电流阻挡区52***，且显露第二导电层4的部分表面；多功能层5的表面及通孔51侧壁沉积金属反射镜6；金属键合层7用于粘接金属反射镜6和导电基板8；
层叠于导电基板8反面的第二电极10；
层叠于第一导电层2背离有源层3一侧的第一电极9；第一电极9和电流阻挡区52，在垂直于衬底1的方向上，同心设置。
沿电流阻挡区52边缘向多功能层5***的延伸方向上，通孔51的底面面积逐渐增大或通孔51的布设逐渐密集。
电流阻挡区52的面积大于第一电极9的焊台面积。
各通孔51的斜侧壁与第二导电层4表面的夹角α为15-50度，包括端点值。
多功能层5的材料体系包括不同于第二导电层4的材料体系。
第一导电层2的材料体系包括掺Si的AlGaInP，有源层3包括AlGaInP/AlGaInP多量子阱结构，第二导电层4的材料体系包括掺Mg的AlGaInP，多功能层5的材料体系包括未掺杂的AlGaAs。
多功能层5的厚度为D1，第二导电层4的厚度为D2，D2≤D1≤3*D2。
一种发光二极管的制作方法，如图3.1至3.7所示，用于制备如上的发光二极管，制作方法包括以下步骤：
步骤S1、提供一衬底1，在该衬底1上依次生长缓冲层11、第一导电层2、有源层3、第二导电层4，缓冲层11、第一导电层2、有源层3、第二导电层4构成发光二极管的外延层；第一导电层2的材料体系包括掺Si的AlGaInP，有源层3包括AlGaInP/AlGaInP多量子阱结构，第二导电层4的材料体系包括掺Mg的AlGaInP，多功能层5的材料体系包括未掺杂的AlGaAs；
步骤S2、通过标准光刻、掩模、腐蚀工艺，在多功能层5上形成一电流阻挡区52及若干个具有斜侧壁的通孔51；各通孔51显露第二导电层4的部分表面，且环绕布设于电流阻挡区52***，并沿电流阻挡区52边缘向多功能层5***的延伸方向上，通孔51的底面面积逐渐增大或通孔51的布设逐渐密集；
步骤S3、在多功能层5表面及第二导电层4显露的部分表面沉积金属反射镜6，使多功能层5、金属反射镜6与第二导电层4形成欧姆接触；
步骤S4、经上述步骤后，形成发光结构；
步骤S5、通过金属键合层7将发光结构和导电基板8的正面形成键合；
步骤S6、对上述结构利用激光剥离或湿法腐蚀或干法蚀刻工艺，去除衬底1和缓冲层11；
步骤S7、在第一导电层2的表面采用蒸镀或溅镀工艺形成第一电极9，第一电极9和电流阻挡区52，在垂直于衬底1的方向上，同心设置；
步骤S8、在导电基板8的反面采用蒸镀或溅镀工艺形成第二电极10。
经由上述的技术方案可知，本实施例提供的发光二极管及其制作方法，通过多功能层5的电流阻挡区52、通孔51及其排列规律的设置，首先、具有斜侧壁的通孔51结合金属反射镜6使得出光角度明显提高；其次、金属反射镜6通过通孔51与第二导电层4形成欧姆接触，通孔51的排列规律：沿电流阻挡区52边缘向多功能层5***的延伸方向上，通孔51的底面面积逐渐增大或通孔51的布设逐渐密集，能有效引导电流的传导；然后、第一电极9和电流阻挡区52在垂直于衬底1的方向上，同心设置，使得第一电极9的电流效果达到最佳，获得更高的发光效率；再次、多功能5层的厚度为D1，第二导电层4的厚度为D2，D2≤D1≤3*D2，在便于通孔51的疏密设置及扩大反射面积的同时，能有效防止外延层、多功能层5、金属反射镜6之间的剥离；最后、多功能层5的材料体系不同于第二导电层4的材料体系，使多功能层5具有一定的防金属扩散功能，且与金属的结合力比传统的介质层高，能有效地提高发光二极管的可靠性。
上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。
Claims (9)
1.一种发光二极管，其特征在于,包括:
一导电基板，其具有正、反两表面；
一发光结构，其通过金属键合层倒装焊接于所述导电基板的正面上；所述发光结构包括在衬底表面依次堆叠的第一导电层、有源层、第二导电层、多功能层、金属反射镜；所述多功能层内设有一电流阻挡区及若干具有斜侧壁的通孔，各所述通孔环绕布设于所述电流阻挡区***，且显露所述第二导电层的部分表面；所述多功能层的表面及所述通孔侧壁沉积所述金属反射镜；所述金属键合层用于粘接所述金属反射镜和导电基板；
层叠于所述导电基板反面的第二电极；
层叠于所述第一导电层背离所述有源层一侧的第一电极；所述第一电极和所述电流阻挡区，在垂直于所述衬底的方向上，同心设置。
2.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：沿所述电流阻挡区边缘向多功能层***的延伸方向上，所述通孔的底面面积逐渐增大。
3.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：沿所述电流阻挡区边缘向多功能层***的延伸方向上，所述通孔的布设逐渐密集。
4.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述电流阻挡区的面积大于所述第一电极的焊台面积。
5.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：各所述通孔的斜侧壁与所述第二导电层表面的夹角为15-50度，包括端点值。
6.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述多功能层的材料体系包括不同于所述第二导电层的材料体系。
7.根据权利要求6所述的发光二极管，其特征在于：所述第一导电层的材料体系包括掺Si的AlGaInP，所述有源层包括AlGaInP/AlGaInP多量子阱结构，第二导电层的材料体系包括掺Mg的AlGaInP，所述多功能层的材料体系包括未掺杂的砷化物。
8.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述多功能层的厚度为D1，所述第二导电层的厚度为D2，D2≤D1≤3*D2。
9.一种发光二极管的制作方法，用于制备如权利要求1-8任一项所述的发光二极管，特征在于，所述制作方法包括以下步骤：
步骤S1、提供一衬底，在该衬底上依次生长缓冲层、第一导电层、有源层、第二导电层，所述缓冲层、第一导电层、有源层、第二导电层构成所述发光二极管的外延层；所述第一导电层的材料体系包括掺Si的AlGaInP，所述有源层包括AlGaInP/AlGaInP多量子阱结构，第二导电层的材料体系包括掺Mg的AlGaInP，所述多功能层的材料体系包括未掺杂的砷化物；
步骤S2、通过标准光刻、掩模、腐蚀工艺，在所述多功能层上形成一电流阻挡区及若干个具有斜侧壁的通孔；各所述通孔显露所述第二导电层的部分表面，且环绕布设于所述电流阻挡区***，并沿电流阻挡区边缘向多功能层***的延伸方向上，通孔的底面面积逐渐增大或通孔的布设逐渐密集；
步骤S3、在所述多功能层表面及第二导电层显露的部分表面沉积金属反射镜；
步骤S4、经上述步骤后，形成发光结构；
步骤S5、通过金属键合层将所述发光结构和导电基板的正面形成键合；
步骤S6、对上述结构利用激光剥离或湿法腐蚀或干法蚀刻工艺，去除所述衬底和缓冲层；
步骤S7、在所述第一导电层的表面采用蒸镀或溅镀工艺形成第一电极，所述第一电极和所述电流阻挡区，在垂直于所述衬底的方向上，同心设置；
步骤S8、在所述导电基板的反面采用蒸镀或溅镀工艺形成第二电极。
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