CN110176470A - 一种高压发光二极管及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压发光二极管及其制作方法，在高压发光二极管的结构中，相邻发光结构之间包括有透明绝缘层、透明电流扩展层的部分和透明导电层，由于透明绝缘层、透明电流扩展层的部分和透明导电层均为可透光结构，进而增加了发光结构的侧边出光面积，提高了高压发光二极管的出光效率；以及，本发明提供的透明导电层与透明电流扩展层相接触，且透明导电层为金属材质，进而能够降低透明电流扩展层的电阻，提高电流扩展效果，进一步提高高压发光二极管的出光效率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件技术领域，更为具体地说，涉及一种高压发光二极管及其制作方法。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode，LED)是一种将电能转化为光能的半导体电子器件。当电流流过时，电子与空穴在其内复合而发出光。LED作为一种高效、环保、绿色新型固态照明光源，具有低电压、低功耗、体积小、重量轻、使用寿命长、高可靠性等优点，其正在被广泛应用于各领域中；如交通信号灯、汽车内外灯、城市景观照明、手机背光源、显示屏等等，尤其是在照明领域，大功率芯片是未来LED发展趋势。
在半导体照明领域，如何突破现有技术而进一步简化发光二极管的***电路设计、简化制作工艺，是本领域技术人员急需解决的技术问题，于是高压发光二极管应运而生。高压发光二极管的优势在于通过制作工艺能够以使得封装的***电路设计在制作芯片时完成，达到简化***电路设计和简化制作工艺的目的。但是，现有的高压发光二极管的出光效率较低。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种高压发光二极管及其制作方法，有效解决现有技术中存在的技术问题，提高了高压发光二极管的出光效率。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种高压发光二极管，包括：
外延结构，所述外延结构依次叠加的衬底和外延片，所述外延片包括自所述衬底起依次叠加生长的第一类型半导体层、有源层和第二类型半导体层；其中，所述外延片分割为第一发光结构至第N发光结构，及在每一发光结构上形成有裸露所述第一类型半导体层的台阶区，其中，第i发光结构的台阶区位于所述第i发光结构朝向第i+1发光结构一侧，且所述第i+1发光结构的台阶区位于所述第i+1发光结构背离所述第i发光结构一侧，N为不小于2的整数，i小于N的正整数；
位于所述第i+1发光结构朝向所述第i发光结构侧边的连接通道覆盖有透明绝缘层；
位于所述绝缘透明层的表面形成有透明导电层，所述透明导电层包括至少一层透明金属子层，且所述透明导电层一端延伸与所述第i发光结构的台阶区处接触，及另一端延伸与所述i+1发光结构的第二类型半导体层接触；
位于所述发光结构的第二类型半导体层背离所述衬底一侧形成有透明电流扩展层，且所述第i+1发光结构处相应的透明电流扩展层，还延伸覆盖所述第i+1发光结构朝向所述第i发光结构的侧边处透明导电层的表面；
位于所述第一发光结构处相应的透明电流扩展层背离所述衬底一侧形成有第一电极，及位于所述第N发光结构的台阶区上形成有第二电极。
可选的，所述透明金属子层为镍层或金层。
可选的，所述透明导电层包括依次叠加的第一透明金属子层和第二透明金属子层，其中，所述第一透明金属子层为所述镍层，所述第二透明金属子层为所述金层。
可选的，所述透明导电层包括多个透明金属子层，其中，相邻透明金属子层之间合金化。
可选的，所述透明金属子层的厚度范围为5nm-20nm，包括端点值。
可选的，所述透明电流扩展层为氧化铟锡层。
可选的，所述透明绝缘层为二氧化硅层。
可选的，所述第一类型半导体层为N型半导体层，及所述第二类型半导体层为P型半导体层。
相应的，本发明还提供了一种高压发光二极管的制作方法，包括：
提供一外延结构，所述外延结构依次叠加的衬底和外延片，所述外延片包括自所述衬底起依次叠加生长的第一类型半导体层、有源层和第二类型半导体层；
将所述外延片分割为第一发光结构至第N发光结构，及在每一发光结构上形成裸露所述第一类型半导体层的台阶区，其中，第i发光结构的台阶区位于所述第i发光结构朝向第i+1发光结构一侧，且所述第i+1发光结构的台阶区位于所述第i+1发光结构背离所述第i发光结构一侧，N为不小于2的整数，i小于N的正整数；
在所述第i+1发光结构朝向所述第i发光结构侧边的连接通道覆盖透明绝缘层；
在所述绝缘透明层的表面形成透明导电层，所述透明导电层包括至少一层透明金属子层，且所述透明导电层一端延伸与所述第i发光结构的台阶区处接触，及另一端延伸与所述i+1发光结构的第二类型半导体层接触；
在所述发光结构的第二类型半导体层背离所述衬底一侧形成透明电流扩展层，且所述第i+1发光结构处相应的透明电流扩展层，还延伸覆盖所述第i+1发光结构朝向所述第i发光结构的侧边处透明导电层的表面；
在所述第一发光结构处相应的透明电流扩展层背离所述衬底一侧形成第一电极，及在所述第N发光结构的台阶区上形成第二电极。
可选的，将所述外延片分割为第一发光结构至第N发光结构为：
通过光刻和刻蚀工艺将所述外延片分割为第一发光结构至第N发光结构。
相较于现有技术，本发明提供的技术方案至少具有以下优点：
本发明提供了一种高压发光二极管及其制作方法，在高压发光二极管的结构中，相邻发光结构之间包括有透明绝缘层、透明电流扩展层的部分和透明导电层，由于透明绝缘层、透明电流扩展层的部分和透明导电层均为可透光结构，进而增加了发光结构的侧边出光面积，提高了高压发光二极管的出光效率；以及，本发明提供的透明导电层与透明电流扩展层相接触，且透明导电层为金属材质，进而能够降低透明电流扩展层的电阻，提高电流扩展效果，进一步提高高压发光二极管的出光效率。
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为本申请实施例提供的一种高压发光二极管的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种高压发光二极管的制作方法的流程图；
图3至图8为图2中各步骤向的结构示意图。
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。
正如背景技术所述，在半导体照明领域，如何突破现有技术而进一步简化发光二极管的***电路设计、简化制作工艺，是本领域技术人员急需解决的技术问题，于是高压发光二极管应运而生。高压发光二极管的优势在于通过制作工艺能够以使得封装的***电路设计在制作芯片时完成，达到简化***电路设计和简化制作工艺的目的。但是，现有的高压发光二极管的出光效率较低。
基于此，本申请实施例提供了一种高压发光二极管及其制作方法，有效解决现有技术中存在的技术问题，提高了高压发光二极管的出光效率。为实现上述目的，本申请实施例提供的技术方案如下，具体结合图1至图8对本申请实施例提供的技术方案进行详细的描述。
参考图1所示，为本申请实施例提供的一种高压发光二极管的结构示意图，其中，高压发光二极管包括：
外延结构，所述外延结构依次叠加的衬底100和外延片，所述外延片包括自所述衬底起依次叠加生长的第一类型半导体层210、有源层220和第二类型半导体层230；其中，所述外延片分割为第一发光结构至第N发光结构，及在每一发光结构上形成有裸露所述第一类型半导体层210的台阶区211，其中，第i发光结构的台阶区211位于所述第i发光结构朝向第i+1发光结构一侧，且所述第i+1发光结构的台阶区位于所述第i+1发光结构背离所述第i发光结构一侧，N为不小于2的整数，i小于N的正整数；
位于所述第i+1发光结构朝向所述第i发光结构侧边的连接通道覆盖有透明绝缘层300；
位于所述绝缘透明层300的表面形成有透明导电层400，所述透明导电层400包括至少一层透明金属子层，且所述透明导电层一端延伸与所述第i发光结构的台阶区211处接触，及另一端延伸与所述i+1发光结构的第二类型半导体层230接触；
位于所述发光结构的第二类型半导体层230背离所述衬底100一侧形成有透明电流扩展层500，且所述第i+1发光结构处相应的透明电流扩展层500，还延伸覆盖所述第i+1发光结构朝向所述第i发光结构的侧边处透明导电层400的表面；
位于所述第一发光结构处相应的透明电流扩展层500背离所述衬底一侧形成有第一电极610，及位于所述第N发光结构的台阶区211上形成有第二电极620。
由上述内容可知，本申请实施例提供的技术方案，在高压发光二极管的结构中，相邻发光结构之间包括有透明绝缘层、透明电流扩展层的部分和透明导电层，由于透明绝缘层、透明电流扩展层的部分和透明导电层均为可透光结构，进而增加了发光结构的侧边出光面积，提高了高压发光二极管的出光效率；以及，本申请实施例提供的透明导电层与透明电流扩展层相接触，且透明导电层为金属材质，进而能够降低透明电流扩展层的电阻，提高电流扩展效果，进一步提高高压发光二极管的出光效率。
参考图2所示，为本申请实施例提供的一种高压发光二极管的制作方法的流程图，其中，本申请实施例提供的高压发光二极管的制作方法，包括：
S1、提供一外延结构，所述外延结构依次叠加的衬底和外延片，所述外延片包括自所述衬底起依次叠加生长的第一类型半导体层、有源层和第二类型半导体层；
S2、将所述外延片分割为第一发光结构至第N发光结构，及在每一发光结构上形成裸露所述第一类型半导体层的台阶区，其中，第i发光结构的台阶区位于所述第i发光结构朝向第i+1发光结构一侧，且所述第i+1发光结构的台阶区位于所述第i+1发光结构背离所述第i发光结构一侧，N为不小于2的整数，i小于N的正整数；
S3、在所述第i+1发光结构朝向所述第i发光结构侧边的连接通道覆盖透明绝缘层；
S4、在所述绝缘透明层的表面形成透明导电层，所述透明导电层包括至少一层透明金属子层，且所述透明导电层一端延伸与所述第i发光结构的台阶区处接触，及另一端延伸与所述i+1发光结构的第二类型半导体层接触；
S5、在所述发光结构的第二类型半导体层背离所述衬底一侧形成透明电流扩展层，且所述第i+1发光结构处相应的透明电流扩展层，还延伸覆盖所述第i+1发光结构朝向所述第i发光结构的侧边处透明导电层的表面；
S6、在所述第一发光结构处相应的透明电流扩展层背离所述衬底一侧形成第一电极，及在所述第N发光结构的台阶区上形成第二电极。
下面结合高压发光二极管的制作方法各步骤相应的具体结构对本申请实施例提供的技术方案进行更详细的描述。其中，图3至图8为图2中各步骤相应的结构示意图，需要说明的是，本申请下面以N为3为例进行说明。
如图3所示，对应步骤S1，提供一外延结构，所述外延结构依次叠加的衬底100和外延片200，所述外延片200包括自所述衬底100起依次叠加生长的第一类型半导体层210、有源层220和第二类型半导体层230。
在本申请一实施例中，本申请提供的所述衬底可以为蓝宝石衬底，对此本申请不做具体限制。
以及，本申请实施例提供的所述第一类型半导体层可以为N型半导体层，及所述第二类型半导体层为P型半导体层。其中，本申请实施例提供的第一类型半导体层和第二类型半导体层的材质均可以为GaN。
如图4所示，对应步骤S2，将所述外延片200分割为第一发光结构至第N发光结构(如图示中第一发光结构S1至第三发光结构S3)，及在每一发光结构上形成裸露所述第一类型半导体层210的台阶区211，其中，第i发光结构的台阶区211位于所述第i发光结构朝向第i+1发光结构一侧，且所述第i+1发光结构的台阶区211域位于所述第i+1发光结构背离所述第i发光结构一侧，N为不小于2的整数，i小于N的正整数。
具体的，以第二发光结构S2和第三发光结构S3为例，第二发光结构和第三发光结构上均形成有裸露第一类型半导体层210的台阶区211，其中，第二发光结构S2的台阶区211位于第二发光结构S2朝向第三发光结构S3一侧，及第三发光结构S3的台阶区211位于第三发光结构S3背离第二发光结构S2一侧。
在本申请一实施例中，本申请将所述外延片分割为第一发光结构至第N发光结构可以为：通过光刻和刻蚀工艺将所述外延片分割为第一发光结构至第N发光结构。其中，具体可以为两次光刻和刻蚀工艺将外延片分割为第一发光结构至第N发光结构，即，通过第一次光刻和刻蚀工艺形成裸露第一类型半导体层的隔离沟槽；而后，对该隔离沟槽进行第二次光刻和刻蚀工艺将隔离沟槽形成裸露衬底的分割槽，以将外延片分割为第一发光结构至第N发光结构，且隔离沟槽处剩余裸露第一类型半导体层的部分为台阶区。
可选的，本申请实施例提供的光刻和刻蚀工艺中刻蚀部分采用干法刻蚀工艺，具体可以为等离子体刻蚀工艺。
如图5所示，对应步骤S3，在所述第i+1发光结构朝向所述第i发光结构侧边的连接通道覆盖透明绝缘300。
在本申请一实施例中，本申请提供的所述透明绝缘层为二氧化硅层，其中，通过透明绝缘层覆盖连接通道，进而避免出现漏电情况。
如图6所示，对应步骤S4，在所述绝缘透明层300的表面形成透明导电层400，所述透明导电层400包括至少一层透明金属子层，且所述透明导电层400一端延伸与所述第i发光结构的台阶区211处接触，及另一端延伸与所述i+1发光结构的第二类型半导体层230接触。
在本申请一实施例中，本申请提供的所述透明金属子层为镍层或金层。
可选的，本申请实施例提供的所述透明导电层包括依次叠加的第一透明金属子层和第二透明金属子层，其中，所述第一透明金属子层为所述镍层，所述第二透明金属子层为所述金层。由于先形成镍层后形成金层，保证透明导电层与接触结构的粘附性更强。
进一步的，本申请实施例提供的所述透明导电层包括多个透明金属子层，其中，相邻透明金属子层之间合金化。
在本申请一实施例中，本申请提供的所述透明金属子层的厚度范围为5nm-20nm，包括端点值。
如图7所示，对应步骤S5，在所述发光结构的第二类型半导体层230背离所述衬底100一侧形成透明电流扩展层500，且所述第i+1发光结构处相应的透明电流扩展层500，还延伸覆盖所述第i+1发光结构朝向所述第i发光结构的侧边处透明导电层400的表面；
在本申请一实施例中，本申请提供的所述透明电流扩展层为氧化铟锡层。
如图8所示，对应步骤S6，在所述第一发光结构S1处相应的透明电流扩展层500背离所述衬底100一侧形成第一电极610，及在所述第N发光结构(如第三发光结构S3)的台阶区211上形成第二电极620。
本申请实施例提供了一种高压发光二极管及其制作方法，在高压发光二极管的结构中，相邻发光结构之间包括有透明绝缘层、透明电流扩展层的部分和透明导电层，由于透明绝缘层、透明电流扩展层的部分和透明导电层均为可透光结构，进而增加了发光结构的侧边出光面积，提高了高压发光二极管的出光效率；以及，本申请实施例提供的透明导电层与透明电流扩展层相接触，且透明导电层为金属材质，进而能够降低透明电流扩展层的电阻，提高电流扩展效果，进一步提高高压发光二极管的出光效率。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种高压发光二极管，其特征在于，包括：
外延结构，所述外延结构依次叠加的衬底和外延片，所述外延片包括自所述衬底起依次叠加生长的第一类型半导体层、有源层和第二类型半导体层；其中，所述外延片分割为第一发光结构至第N发光结构，及在每一发光结构上形成有裸露所述第一类型半导体层的台阶区，其中，第i发光结构的台阶区位于所述第i发光结构朝向第i+1发光结构一侧，且所述第i+1发光结构的台阶区位于所述第i+1发光结构背离所述第i发光结构一侧，N为不小于2的整数，i小于N的正整数；
位于所述第i+1发光结构朝向所述第i发光结构侧边的连接通道覆盖有透明绝缘层；
位于所述绝缘透明层的表面形成有透明导电层，所述透明导电层包括至少一层透明金属子层，且所述透明导电层一端延伸与所述第i发光结构的台阶区处接触，及另一端延伸与所述i+1发光结构的第二类型半导体层接触；
位于所述发光结构的第二类型半导体层背离所述衬底一侧形成有透明电流扩展层，且所述第i+1发光结构处相应的透明电流扩展层，还延伸覆盖所述第i+1发光结构朝向所述第i发光结构的侧边处透明导电层的表面；
位于所述第一发光结构处相应的透明电流扩展层背离所述衬底一侧形成有第一电极，及位于所述第N发光结构的台阶区上形成有第二电极。
2.根据权利要求1所述的高压发光二极管，其特征在于，所述透明金属子层为镍层或金层。
3.根据权利要求2所述的高压发光二极管，其特征在于，所述透明导电层包括依次叠加的第一透明金属子层和第二透明金属子层，其中，所述第一透明金属子层为所述镍层，所述第二透明金属子层为所述金层。
4.根据权利要求1所述的高压发光二极管，其特征在于，所述透明导电层包括多个透明金属子层，其中，相邻透明金属子层之间合金化。
5.根据权利要求1所述的高压发光二极管，其特征在于，所述透明金属子层的厚度范围为5nm-20nm，包括端点值。
6.根据权利要求1所述的高压发光二极管，其特征在于，所述透明电流扩展层为氧化铟锡层。
7.根据权利要求1所述的高压发光二极管，其特征在于，所述透明绝缘层为二氧化硅层。
8.根据权利要求1所述的高压发光二极管，其特征在于，所述第一类型半导体层为N型半导体层，及所述第二类型半导体层为P型半导体层。
9.一种高压发光二极管的制作方法，其特征在于，包括：
提供一外延结构，所述外延结构依次叠加的衬底和外延片，所述外延片包括自所述衬底起依次叠加生长的第一类型半导体层、有源层和第二类型半导体层；
将所述外延片分割为第一发光结构至第N发光结构，及在每一发光结构上形成裸露所述第一类型半导体层的台阶区，其中，第i发光结构的台阶区位于所述第i发光结构朝向第i+1发光结构一侧，且所述第i+1发光结构的台阶区位于所述第i+1发光结构背离所述第i发光结构一侧，N为不小于2的整数，i小于N的正整数；
在所述第i+1发光结构朝向所述第i发光结构侧边的连接通道覆盖透明绝缘层；
在所述绝缘透明层的表面形成透明导电层，所述透明导电层包括至少一层透明金属子层，且所述透明导电层一端延伸与所述第i发光结构的台阶区处接触，及另一端延伸与所述i+1发光结构的第二类型半导体层接触；
在所述发光结构的第二类型半导体层背离所述衬底一侧形成透明电流扩展层，且所述第i+1发光结构处相应的透明电流扩展层，还延伸覆盖所述第i+1发光结构朝向所述第i发光结构的侧边处透明导电层的表面；
在所述第一发光结构处相应的透明电流扩展层背离所述衬底一侧形成第一电极，及在所述第N发光结构的台阶区上形成第二电极。
10.根据权利要求9所述的高压发光二极管的制作方法，其特征在于，将所述外延片分割为第一发光结构至第N发光结构为：
通过光刻和刻蚀工艺将所述外延片分割为第一发光结构至第N发光结构。
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