CN115621393A - 一种发光二极管、发光装置及制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种发光二极管、发光装置及制作方法。发光二极管包括具有第一表面和第二表面的外延结构，外延结构包括第一类半导体层；第一类半导体层包含位于第一表面侧的第一欧姆接触层，其料为AlxGayInP，0≤x≤1或0≤y≤1；第一金属电极位于第一表面上，包括主电极和多个扩展电极；扩展电极位于第一欧姆接触层上；从俯视看，扩展电极在第一表面的投影面积小于等于第一欧姆接触层在第一表面的投影面积。本发明能有效解决传统GaAs作为欧姆接触层大幅吸光的问题，避免传统的金半接触在制程时存在由于片源变形或对位偏差造成的正向电压输出不稳的问题，还可有效提升整个电极结构抗电化学腐蚀能力。

Description

一种发光二极管、发光装置及制作方法
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种发光二极管、发光装置及制作方法。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)为半导体发光元件，通常是由如GaN、GaAs、GaP、AlGaAs、AlxGayInP等二元、三元、四元半导体制成，其核心是具有发光特性的PN结构，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区，电子与空穴复合而使得发光二极管发光。LED具有发光强度大、效率高、体积小、使用寿命长等优点，广泛应用于各个领域。
GaAs晶体质量好，和金属能形成很好的金半欧姆接触，是目前LED广泛应用的欧姆接触层材料。但因其本征波长是860nm，所以在红光、黄光、绿光波段非常吸光。为了减少GaAs吸光，制程端在保障电压的基础上，主电极以及大尺寸产品主扩展电极下方GaAs通常会挖空，扩展电极通常采用金属电极包覆欧姆接触材料的工艺来制作，结构如图1所示。又因金属遮光，故金属电极会在制程窗口允许情况下尽可能做小，所以传统结构存在由于片源变形或是对位偏差而造成的正向电压输出不稳的问题。因此，通过对欧姆接触材料及与其搭配的金属电极的设计优化，以解决发光二极管发光效率不足、工艺效果不佳的问题，是本领域技术人员亟待解决的技术难题之一。
发明内容
本发明一实施例提供一种发光二极管，所述发光二极管至少包括外延结构、第一金属电极。
所述外延结构具有相对的第一表面和第二表面，所述外延结构包括依次层叠的第一类半导体层、发光层和第二类半导体层；所述第一类半导体层包含第一欧姆接触层，所述第一欧姆接触层位于外延结构的第一表面侧；所述第一欧姆接触层的材料为AlxGayInP，其中，0≤x≤1或0≤y≤1；所述第一金属电极位于所述外延结构的第一表面上；所述第一金属电极包括主电极和多个扩展电极；所述扩展电极位于所述第一欧姆接触层上，与所述第一欧姆接触层实现电连接；从俯视上看，所述扩展电极在第一表面上的投影面积小于或者等于所述第一欧姆接触层在第一表面上的投影面积。
在一实施例中，所述扩展电极不覆盖所述第一欧姆接触层的侧面。
在一实施例中，所述主电极位于所述第一欧姆接触层上或位于未覆盖所述第一欧姆接触层的所述第一表面上。
在一实施例中，所述第一金属电极包括至少由金、锗、镍三种元素及其合金组成。
在一实施例中，在沿靠近所述第一表面的所述第一金属电极底表面向上表面方向，镍元素含量先增加后下降。
在一实施例中，所述第一金属电极还包括钛元素和铂元素。
在一实施例中，所述钛元素相较于铂元素在所述第一金属电极上处于更接近第一欧姆接触层的位置，且所述铂元素紧邻钛元素。
在一实施例中，所述钛元素在所述第一金属电极上的厚度大于800埃。
在一实施例中，所述第一欧姆接触层含有镍元素。
在一实施例中，所述第一类半导体层还包含至少一层第一窗口层，所述第一窗口层位于远离第一金属电极的第一欧姆接触层一侧；所述第一窗口层的材料为AlmGanInP,其中，0≤m≤1或0≤n≤1；其中，所述第一欧姆接触层中的Al含量小于所述第一窗口层中的Al含量。
在一实施例中，所述第一欧姆接触层的厚度大于300埃且小于所述第一窗口层的厚度。
在一实施例中，所述第一窗口层厚度为小于5μm。
在一实施例中，所述第一欧姆接触层为N型掺杂，所述第一窗口层为N型掺杂，所述第一窗口层的掺杂浓度低于所述第一欧姆接触层的掺杂浓度。
在一实施例中，所述第一欧姆接触层的掺杂浓度大于4E±18/cm3，所述第一窗口层的掺杂浓度为4E+17～4E+18/cm3。
在一实施例中，所述AlxGayInP和AlmGanInP中，m-x≥0.2。
在一实施例中，所述AlxGayInP和AlmGanInP中，x的范围为0.2～1，m的范围为0～0.8。
在一实施例中，所述外延结构的第一表面为粗化表面或不粗化表面。
在一实施例中，在所述外延结构的第一表面为粗化表面中，第一金属电极位于未粗化的表面上。
在一实施例中，所述发光二极管辐射出的波长范围为550nm～750nm。
本发明还提供一种发光二极管，所述发光二极管至少包括外延结构、第一金属电极。
所述外延结构具有相对的第一表面和第二表面，所述外延结构包括依次层叠的第一类半导体层、发光层和第二类半导体层；所述第一类半导体层包含第一欧姆接触层，所述第一欧姆接触层位于外延结构的第一表面侧；所述第一欧姆接触层的材料为AlxGayInP，其中，0≤x≤1或0≤y≤1；所述第一金属电极位于所述外延结构的第一表面上；所述第一金属电极包括主电极和多个扩展电极；所述扩展电极位于所述第一欧姆接触层上，与所述第一欧姆接触层实现电连接；所述第一金属电极包括至少由金、锗、镍三种元素及其合金组成；在沿靠近所述第一表面的所述第一金属电极底表面向上表面方向，所述镍元素含量先增加后降低。
在一实施例中，所述第一金属电极还包括钛元素和铂元素。
在一实施例中，所述钛元素相较于铂元素在所述第一金属电极上处于更接近第一欧姆接触层的位置，且所述铂元素紧邻钛元素。
在一实施例中，所述钛元素在所述第一金属电极上的厚度大于800埃。
在一实施例中，所述第一欧姆接触层含有镍元素。
在一实施例中，所述第一类半导体层还包含至少一层第一窗口层，所述第一窗口层位于远离第一金属电极的第一欧姆接触层一侧；所述第一窗口层的材料为AlmGanInP,其中，0≤m≤1或0≤n≤1；其中，所述第一欧姆接触层中的Al含量小于所述第一窗口层中的Al含量。
在一实施例中，所述第一欧姆接触层为N型掺杂，所述第一窗口层为N型掺杂，所述第一窗口层的掺杂浓度低于所述第一欧姆接触层的掺杂浓度。
在一实施例中，所述第一欧姆接触层的掺杂浓度大于4E±18/cm3，所述第一窗口层的掺杂浓度为4E+17～4E+18/cm3。
在一实施例中，所述AlxGayInP和AlmGanInP中，m-x≥0.2。
在一实施例中，所述AlxGayInP和AlmGanInP中，x的范围为0.2～1，m的范围为0～0.8。
本发明还提供一种发光装置，所述发光装置采用如上任一实施例所述的发光二极管。
本发明还提供一种发光二极管的制作方法，包括步骤：
提供一外延结构，所述外延结构具有相对的第一表面和第二表面，且包括有第一表面向第二表面方向依次层叠的第一类半导体层、发光层和第二类半导体层；所述第一类半导体层包含第一欧姆接触层；所述第一欧姆接触层的材料为AlxGayInP，其中，0≤x≤1或0≤y≤1；在外延结构的第一表面上制作第一金属电极，所述第一金属电极包括主电极和多个扩展电极；所述扩展电极制作在第一欧姆接触层上，且从俯视上看，所述扩展电极在第一表面上的投影面积小于或者等于所述第一欧姆接触层在第一表面上的投影面积。
本发明一实施例提供的一种发光二极管，通过将欧姆接触层的材料设置为AlxGayInP材料，使其吸光效果远小于GaAs的吸光效果，因此能够有效解决传统的GaAs作为欧姆接触层大幅吸光问题。通过调整第一金属电极的材料组成，使第一金属电极与第一欧姆接触层形成良好的欧姆接触，从而得到稳定的工作电压。将欧姆接触层的投影面积设置为大于等于对应的金属电极的投影面积，从而避免传统的欧姆接触层小于金属电极的投影面积在加工过程中存在由于片源变形或是对位偏差而造成的正向电压输出不稳的问题。
本发明的其它特征和有益效果将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
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一简单地介绍，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它的附图。
图1是现有技术中金属电极包覆欧姆接触材料的结构示意图；
图2是本发明提供的一实施例中发光二极管的结构示意图；
图3是第一欧姆接触层覆盖在第一表面整面的二极管结构示意图；
图4是主电极设置在未覆盖有第一欧姆接触层的第一表面上的二极管结构示意图；
图5是扩展电极的投影面积小于第一欧姆接触层的投影面积的二极管结构示意图；
图6是主电极设置在第一欧姆接触层上的二极管结构示意图；
图7是本发明提供的倒装发光二极管的结构示意图；
图8～图10是本发明实施例示出的发光二极管处于不同制作阶段的结构示意图。
附图标记：
20-外延结构；21-第一类半导体层；22-发光层；23-第二类半导体层；21a-第一欧姆接触层；21b-第一窗口层；30-第一金属电极；31-主电极；32-扩展电极；40-反射镜层；50-电流阻挡层；60-衬底；70-键合层；80-第二金属电极；90-临时衬底；X-扩展电极的投影尺寸；Y-第一欧姆接触层的投影尺寸。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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；下面所描述的本发明不同实施方式中所设计的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
请参阅图2，图2为本发明提供的一实施例中发光二极管的结构示意图。为达所述优点至少其中之一或其他优点，本发明的一实施例提出一种发光二极管，其至少可包括外延结构20及第一金属电极30。
外延结构20通过物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)、化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)、外延生长(Epitaxy Growth Technology)和原子束沉积(Atomic Layer Deposition，ALD)等方式形成在临时衬底90上生长形成。外延结构20具有相对的第一表面和第二表面，所述外延结构20沿所述第一表面到所述第二表面的方向依次包括第一类半导体层21、发光层22和第二类半导体层23。
其中，第一类半导体层21和第二类半导体层23为具有不同的导电型态、电性、极性的半导体，其依掺杂的元素以提供电子或空穴；例如，当第一类半导体层21为n型时，第二类型半导体层为p型，发光层22形成在第一半导体层和第二半导体层之间，电子与空穴于一电流驱动下在发光层22内复合，并将电能转换成光能以发出光线，通过改变外延发光层22的一层或多层的物理及化学组成以调整发光二极管所发出光线的波长；反之亦然。在本实施例中优选为第一类半导体层21为n型，第二类半导体层23为p型的发光二极管。
发光层22为电子和空穴复合提供光辐射的区域，根据发光波长的不同可选择不同的材料，发光层22的材料为磷化铝镓铟(aluminum gallium indium phosphide,AlGaInP)系列，发出的光为红光，可以为单异质结构(single heterostructure,SH)，双异质结构(double heterostructure,DH)，双侧双异质结构(double-sided doubleheterostructure,DDH)，多层量子阱结构(multi quantum well,MQW)。发光层22包含阱层和垒层，其中垒层具有比阱层更大的带隙。通过调整发光层22中半导体材料的组成比，以期望辐射出不同波长的光。本实施例中，优选发光层22辐射550～750nm波段的光，如红、黄、橙光。发光层22为提供电致发光辐射的材料层，如铝镓铟磷或铝镓砷，更优选的为铝镓铟磷，铝镓铟磷为单量子阱或者多量子阱。本实施例中，优选所述外延结构20辐射红光。
请再参阅图2，第一类半导体层21包含第一欧姆接触层21a，第一欧姆接触层21a位于外延结构20的第一表面侧；第一欧姆接触层21a的材料为AlxGayInP，其中，0≤x≤1或0≤y≤1。
具体地，第一欧姆接触层21a采用铝镓铟磷(本征波长介于490～650nm)或铝铟磷(本征波长为490nm)或镓铟磷(本征波长为650nm)等短波材料，其吸光性远小于GaAs(本征波长为860nm)。应用于如红光、近红外光等发光二极管中，欧姆接触层吸光大幅降低，可有效提升二极管的发光亮度。特别是应用于LED植物灯中，可优选为铝镓铟磷或铝铟磷作为欧姆接触层。并且，为了不同的目的，例如匹配临时衬底90的晶格常数或调节主波长，可以按照需求调节元素的含量，在此不做限定。
在本实施中，如图2所示，第一金属电极30位于外延结构20的第一表面上；第一金属电极30包括主电极31和多个扩展电极32；扩展电极32位于第一欧姆接触层21a上，且与第一欧姆接触层21a实现电连接。较佳地，请参阅图4及图6，主电极31位于第一欧姆接触层21a上或位于未覆盖第一欧姆接触层21a的第一表面上。
主电极31可设置在第一欧姆接触层21a的第一表面上，以实现主电极31与第一欧姆接触层21a形成欧姆接触。由于实现第一欧姆接触层21a与第一金属电极30的欧姆接触，第一欧姆接触层21a的n型掺杂浓度高，会存在一定的吸光效应，因此在一些可选的实施例中，可通过蚀刻方法去除主电极31下方的欧姆接触层，以减少主电极31下方的吸光，进一步提升亮度。
进一步地，从俯视上看，扩展电极32在第一表面上的投影面积小于或者等于所述第一欧姆接触层21a在第一表面上的投影面积。具体实施时，扩展电极32在第一表面上的投影面积等于第一欧姆接触层21a在第一表面上的投影面积，如图2、图4所示，在剖视图中可表示为扩展电极32的投影尺寸X等于第一欧姆接触层21a的投影尺寸Y；如图3所示，第一欧姆接触层21a可覆盖在第一表面的整面上，即在剖视图中可表示为第一欧姆接触层21a的投影尺寸Y远大于扩展电极32的投影尺寸X；第一欧姆接触层21a在第一表面上的投影面积大于扩展电极32在第一表面上的投影面积，且不覆盖第一表面的整面，如图5所示，在剖视图中可表示为第一欧姆接触层21a的投影尺寸Y略大于扩展电极32的投影尺寸X。即，通过图2～图5的实施例可知，由于第一欧姆接触层21a使用AlxGayInP材料，减少了第一欧姆接触层21a的吸光，因此可以扩大第一欧姆接触层21a的面积，使得第一欧姆接触层21a的面积大于等于扩展电极32的面积，从而增加电流扩展作用。同时，也可以使得第一欧姆接触层21a的投影面积小于扩展电极32的投影面积，如图1所示，在剖视图中可表示为第一欧姆接触层21a的投影尺寸Y小于扩展电极32的投影尺寸X，此处根据具体设计灵活调整。但由于减少了第一欧姆接触层21a的吸光，不再担心第一欧姆接触层21a由于面积过大造成的吸光问题，因此使得扩大第一欧姆接触层21a的面积成为了可能。
通过上述对扩展电极32与第一欧姆接触层21a的投影关系的设置，一方面，在第一金属电极30的遮光面积相同情况下，第一欧姆接触层21a的投影与第一金属电极30的投影相同，能够使得金属面积得到有效利用。另一方面，其工艺制程更为简单，不仅能够降低相应的加工成本，同时还不存在传统的金属电极包覆欧姆接触层工艺由于片源变形或对位偏差造成正向电压输处不稳的问题。
当第一表面为出光面时，为增加出光效率，所述外延结构20的第一表面可以为粗化表面或不粗化表面。如图2、图3所示是第一表面为不粗化表面，如图4、图5、图6所示是第一表面为粗化表面。其粗化表面可以为随机粗化或规则图形化的表面纹理。在外延结构20的第一表面为粗化表面中，第一金属电极30位于未粗化的表面上。
传统的金属电极材料的主要元素为金及少量的锗、镍，其能够与GaAs材料之间形成良好的欧姆接触。然而，在本发明中，由于第一欧姆接触层21a由传统的GaAs材料替换成了AlxGayInP的短波材料，经过实验发现，传统的金属电极材料与AlxGayInP材料形成欧姆接触的效果相对较差。因此，在本实施例中，所述第一金属电极30包括至少由金、锗、镍三种元素及其合金组成。其中，在沿靠近所述第一表面的所述第一金属电极30底表面向上表面方向，镍元素含量先增加后下降。以对第一金属电极30进行EDS测试为例，所述镍元素位于靠近所述第一表面的所述第一金属电极30底表面，并且在图像上呈先增加后下降的波形线。通过提高镍元素含量的设置方式，使得第一金属电极30与具有AlxGayInP欧姆接触材料的外延结构20之间更易形成欧姆接触。优选地，所述第一欧姆接触层21a含有镍元素，所述镍元素在第一金属电极30熔合过程中扩散进入第一欧姆接触层21a，以用于调节势垒高度，改善材料的整体欧姆接触特性。
本实施例应用在垂直结构式的二极管制程中，由于金属电极在熔合前已完成了反射***和键合结构，若对金属电极高温熔合会破坏反射***和键合结构。因此，在垂直结构式的二极管中，所述第一金属电极30需通过低温熔合的方式进行制作，从而避免高温熔合破坏反射***和键合结构。
在低温熔合过程中，第一金属电极30还包括钛元素和铂元素。其中，铂元素的加入能够降低第一金属电极30的熔合温度，有利于针对已完成反射***和键合结构的发光二极管进行低温熔合，并且低温熔合更易形成欧姆接触。
较佳地，钛元素相较于铂元素在第一金属电极30上处于更接近第一欧姆接触层21a的位置，且铂元素紧邻钛元素。其中钛元素能够阻挡锗元素、镍元素向所述第一金属电极30的上表面扩散，从而使得锗元素和镍元素集中分布在第一金属电极30的底部并与具有铝元素、铟元素、磷元素和镓元素的外延结构20之间形成良好的欧姆接触。为保证钛元素的阻挡效果，更优选地，所述钛元素在所述第一金属电极30上的厚度大于800埃，小于2000埃。
通过上述对第一金属电极30中各元素组成调整，能够保证第一欧姆接触层21a在采用铝镓铟磷或铝铟磷或镓铟磷等短波材料时与第一金属电极30之间的连接稳定性较好且欧姆接触效果良好，从而得到稳定的工作电压。
优选地，如图2所示，第一类半导体层21还包含至少一层第一窗口层21b，第一窗口层21b位于远离第一金属电极30的第一欧姆接触层21a一侧；第一窗口层21b的材料为AlmGanInP,其中，0≤m≤1或0≤n≤1；其中，所述第一欧姆接触层21a中的Al含量小于所述第一窗口层21b中的Al含量。当然，第一欧姆接触层21a的Al含量可等于第一窗口层21b的Al含量，具体可根据实际需求灵活调整，在此不做限定。此外，第一欧姆接触层21a的材料配比与第一窗口层的21b的材料配比也可完全相同，均为AlxGayInP材料，同样可根据实际需求灵活调整。
通过上述设置，一方面，第一欧姆接触层21a采用铝镓铟磷或铝铟磷能够与第一窗口层21b采用的铝镓铟磷或铝铟磷形成同系材料，二者之间具有较小的势垒高度，能够减少发光二极管内第一欧姆接触层21a和第一窗口层21b的本征波长，减少对发光二极管的光的吸收，增强外量子效应；另一方面，第一欧姆接触层21a中Al含量低于第一窗口层21b的Al含量，其设置可降低电势差，使得金半接触的阻抗更低，欧姆接触性能更好。
进一步地，第一欧姆接触层21a的厚度大于300埃且小于第一窗口层21b的厚度。其中，优选地，第一窗口层21b厚度为小于5μm。
在一些实施例中，优选的，第一欧姆接触层21a为N型掺杂，第一窗口层21b为N型掺杂，第一窗口层21b的掺杂浓度低于第一欧姆接触层21a的掺杂浓度。欧姆接触层浓度越高，电压越低；窗口层掺杂浓度越低，材料的吸光越少，亮度越高；因此，第一欧姆接触层21a的高掺杂更容易实现欧姆接触，第一窗口层21b的低掺杂使得发光二极管的亮度更高。更佳的，所述第一欧姆接触层21a的掺杂浓度大于4E±18/cm3，所述第一窗口层21b的掺杂浓度为4E+17～4E+18/cm3。
在一些较佳的实施例中，在AlxGayInP和AlmGanInP中，m-x≥0.2。更佳地，在AlxGayInP和AlmGanInP中，x的范围为0.2～1，m的范围为0～0.8。
在上述实施例提供的发光二极管基础上，请继续参阅图2～图6，发光二极管还包括反射镜层40、电流阻挡层50、衬底60以及第二金属电极80。
其中，反射镜层40位于所述外延结构20的第二表面上；优选地，反射镜层40可以为分布式布拉格反射镜(DBR)其包括交替堆叠的第一层和第二层，其中第一层的折射率不同于第二层的折射率。第一层和第二层的材料包括含有TiOX、SiOX或AlOX的介电氧化物。反射镜层40还可以为全角反射镜(ODR)；其包括选择Al、Ag、Au等金属材料与DBR或者介电氧化物层结合起来形成全角反射镜。当然，反射镜层40上还可增加电流扩展层、透明导电层等结构来提高整个发光二极管的性能。
电流阻挡层50设置在反射镜层40与外延结构20之间。电流阻挡层50具有多个贯通的开口，反射镜层40通过电流阻挡层50的开口与第二类半导体层23接触。具体的，电流阻挡层50可以由氟化物、氮化物或氧化物等至少之一组成，具体如ZnO、SiOX、SiNX、SiOXNY、Al2O3、TiOX、MgF或GaF中的至少一种材料形成。电流阻挡层50可以为至少一层组成或多层不同折射率的电介质层材料组合而成，所述电流阻挡层50更优选为透光电介质层，至少50％的光线能够通过该电流阻挡层50。更优选地，所述电流阻挡层50的折射率低于外延结构20的折射率。其中，电流阻挡层50可与反射镜层40形成全反射***，将外延结构20朝向衬底60一侧辐射的光线返回至外延结构20，并从第一表面辐射出去，从而提高出光效率。
衬底60位于远离外延结构20的反射镜层40的一侧上；衬底60可以是导电衬底或非导电衬底，也可以是透明或非透明的。优选地，可以选用具有导电性能的GaP、SiC、Si、GaAs作为导电衬底。
进一步地，衬底60和反射镜层40之间还形成有键合层70，键合层70包括透明导电氧化物、金属材料、绝缘氧化物或聚合物。透明导电氧化物包括氧化铟锡(ITO)，氧化铟(INO)、氧化锡(SnO)、氧化镉锡(CTO)、氧化锑锡(ATO)、氧化铝锌(AZO)、氧化锌锡(ZTO)、镓掺杂氧化锌(GZO)、钨掺杂氧化铟(IWO)、氧化锌(ZnO)或铟氧化锌(IZO)。金属材料包括In，Sn，Au，Ti，Ni，Pt，W或其合金。绝缘氧化物包括氧化铝(AlOX)、氧化硅(SiOX)或氮氧化硅(SiOXNY)。该聚合物包括环氧树脂、聚酰亚胺、全氟环丁烷、苯并环丁烯(BCB)或硅氧烷。
第二金属电极80位于衬底60上，用于与第一金属电极30之间传导电流。第二金属电极80的材料包括透明导电材料或金属材料，其中透明导电材料包括透明导电氧化物，其中金属材料包括Au，Pt，GeAlNi，Ti，BeAu，GeAu，Al或ZnAu。
除本实施例上述所述的发光二极管结构特征外，本领域技术人员可以在该实施例的基础上，增加其它发光二极管的结构特征，以达到相应的目的。
本实施例还提供一种发光装置，该发光装置采用如上述任意实施例或者实施例中的优选方案及其组合中的发光二极管结构，且利用该发光二极管提供的红光或红外光辐射进行相应的显示或者照明或者其它光学设备的使用。
图8～图10是本发明实施例示出的发光二极管处于不同制作阶段的结构示意图，本发明还提供一种发光二极管的制作方法，所述方法至少包括步骤：
请参考图8，制备一外延结构20，所述外延结构20生长在临时衬底90上，其具有相对的第一表面和第二表面，且包括由第一表面向第二表面方向依次层叠在临时衬底90上的第一类半导体层21、发光层22和第二类半导体层23。外延结构20可利用现有已知的方法生长在临时衬底90上，例如物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、外延生长(EGT)和原子束沉积(ALD)等技术。
其中，所述第一类半导体21上包含第一欧姆接触层21a、第一窗口层21b；第一欧姆接触层21a的材料为AlxGayInP，其中，0≤x≤1或0≤y≤1。
进一步地，在制备垂直结构式二极管中，还包括以下步骤：请参考图9，在第二类半导体层23远离发光层22的一侧制备电流阻挡层50，本实施例中优选电流阻挡层50为SiO2；通过掩膜和蚀刻工艺，在电流阻挡层50形成开口，然后在电流阻挡层50远离第二类半导体层23的一侧制作反射镜层40；在反射镜层40一侧设置键合层70，并通过键合工艺键合在衬底60上；接着采用湿法蚀刻工艺将临时衬底90移除并显露出第一欧姆接触层21a，以获得如图10所示的发光二极管结构。
接着，在外延结构20的第一表面上制作第一金属电极30，所述第一金属电极30包括主电极31和多个扩展电极32；主电极31蒸镀在第一欧姆接触层21a或未覆盖第一欧姆接触层21a的第一表面上。扩展电极32蒸镀在第一欧姆接触层21a上，且从俯视上看，扩展电极32在第一表面上的投影面积小于或者等于第一欧姆接触层21a在第一表面上的投影面积。
同时，在衬底60远离反射镜层40的一侧制备第二金属电极80，以得到如图2、图3所示的发光二极管结构。
可选地，还可通过掩膜和蚀刻工艺对第一表面进行粗化，本实施例中，优选湿法蚀刻方式，使用硫酸、磷酸、硝酸、醋酸、草酸、氢氟酸等一种或者几种融合的混合液进行粗化，从而得到如图4、图5、图6所示的发光二极管结构。
在一优选实施例中，制作第一金属电极包括步骤：通过高温熔合至少包含有金、锗、镍三种元素及其合金材料以形成第一金属电极30；或，通过低温熔合至少包含有金、锗、镍、钛、铂五种元素及其合金材料以形成第一金属电极30。
具体而言，针对金属电极熔合前未完成反射***和键合结构的发光二极管中，例如图7所示的水平结构式的发光二极管，可采用高温熔合至少包含有金、锗、镍三种元素及其合金的材料以形成第一金属电极30。可选地，高温熔合温度范围在380℃～520℃之间。针对金属电极熔合前已完成反射***和键合结构的发光二极管中，例如图2～图6所示的垂直结构式的发光二极管，可采用低温熔合至少包含有金、锗、镍、钛、铂五种元素及其合金的材料以形成第一金属电极30。可选地，低温熔合温度范围在280℃～380℃之间。
综上所述，与现有技术相比，本发明提供的发光二极管通过将欧姆接触层的材料设置为AlxGayInP材料，使其吸光效果远小于GaAs的吸光效果，因此能够有效解决传统的GaAs作为欧姆接触层的吸光强导致发光二极管出光率不佳的问题，大幅提升发光二极管的亮度。其中，第一金属电极在外延结构上的投影面积小于等于第一欧姆接触层在外延结构上的投影面积，该设置能够避免传统的欧姆接触层位于金属电极内部在制作过程中由于片源变形或对位偏差造成的正向电压不稳定的问题，进一步提高整个二极管的可靠性，还可有效提升整个电极结构抗电化学腐蚀能力。同时，通过调整第一金属电极的材料组成，使第一金属电极与第一欧姆接触层形成良好的欧姆接触，从而得到稳定的工作电压。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (31)

1.一种发光二极管，其特征在于，所述发光二极管包括：
外延结构，具有相对的第一表面和第二表面，所述外延结构包括依次层叠的第一类半导体层、发光层和第二类半导体层；所述第一类半导体层包含第一欧姆接触层，所述第一欧姆接触层位于外延结构的第一表面侧；所述第一欧姆接触层的材料为AlxGayInP，其中，0≤x≤1或0≤y≤1；
第一金属电极，位于所述外延结构的第一表面上；所述第一金属电极包括主电极和多个扩展电极；所述扩展电极位于所述第一欧姆接触层上，与所述第一欧姆接触层实现电连接；从俯视上看，所述扩展电极在第一表面上的投影面积小于或者等于所述第一欧姆接触层在第一表面上的投影面积。
2.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述扩展电极不覆盖所述第一欧姆接触层的侧面。
3.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述主电极位于所述第一欧姆接触层上或位于未覆盖所述第一欧姆接触层的所述第一表面上。
4.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述第一金属电极包括至少由金、锗、镍三种元素及其合金组成。
5.根据权利要求4所述的发光二极管，其特征在于：在沿靠近所述第一表面的所述第一金属电极底表面向上表面方向，所述镍元素含量先增加后降低。
6.根据权利要求4所述的发光二极管，其特征在于：所述第一金属电极还包括钛元素和铂元素。
7.根据权利要求6所述的发光二极管，其特征在于：所述钛元素相较于铂元素在所述第一金属电极上处于更接近第一欧姆接触层的位置，且所述铂元素紧邻钛元素。
8.根据权利要求6所述的发光二极管，其特征在于：所述钛元素在所述第一金属电极上的厚度大于800埃。
9.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述第一欧姆接触层含有镍元素。
10.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述第一类半导体层还包含至少一层第一窗口层，所述第一窗口层位于远离第一金属电极的第一欧姆接触层一侧；所述第一窗口层的材料为AlmGanInP,其中，0≤m≤1或0≤n≤1；其中，所述第一欧姆接触层中的Al含量小于所述第一窗口层中的Al含量。
11.根据权利要求10所述的发光二极管，其特征在于：所述第一欧姆接触层的厚度大于300埃且小于所述第一窗口层的厚度。
12.根据权利要求10所述的发光二极管，其特征在于：所述第一窗口层厚度为小于5μm。
13.根据权利要求10所述的发光二极管，其特征在于：所述第一欧姆接触层为N型掺杂，所述第一窗口层为N型掺杂，所述第一窗口层的掺杂浓度低于所述第一欧姆接触层的掺杂浓度。
14.根据权利要求13所述的发光二极管，其特征在于：所述第一欧姆接触层的掺杂浓度大于4E±18/cm3，所述第一窗口层的掺杂浓度为4E+17～4E+18/cm3。
15.根据权利要求10所述的发光二极管，其特征在于：所述AlxGayInP和AlmGanInP中，m-x≥0.2。
16.根据权利要求10所述的发光二极管，其特征在于：所述AlxGayInP和AlmGanInP中，x的范围为0.2～1，m的范围为0～0.8。
17.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述外延结构的第一表面为粗化表面或不粗化表面。
18.根据权利要求17所述的发光二极管，其特征在于：在所述外延结构的第一表面为粗化表面中，第一金属电极位于未粗化的表面上。
19.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述发光二极管辐射出的波长范围为550～750nm。
20.一种发光二极管，其特征在于，所述发光二极管包括：
外延结构，具有相对的第一表面和第二表面，所述外延结构包括依次层叠的第一类半导体层、发光层和第二类半导体层；所述第一类半导体层包含第一欧姆接触层，所述第一欧姆接触层位于外延结构的第一表面侧；所述第一欧姆接触层的材料为AlxGayInP，其中，0≤x≤1或0≤y≤1；
第一金属电极，位于所述外延结构的第一表面上；所述第一金属电极包括主电极和多个扩展电极；所述扩展电极位于所述第一欧姆接触层上，与所述第一欧姆接触层实现电连接；
所述第一金属电极包括至少由金、锗、镍三种元素及其合金组成；在沿靠近所述第一表面的所述第一金属电极底表面向上表面方向，所述镍元素含量先增加后降低。
21.根据权利要求20所述的发光二极管，其特征在于：所述第一金属电极还包括钛元素和铂元素。
22.根据权利要求21所述的发光二极管，其特征在于：所述钛元素相较于铂元素在所述第一金属电极上处于更接近第一欧姆接触层的位置，且所述铂元素紧邻钛元素。
23.根据权利要求22所述的发光二极管，其特征在于：所述钛元素在所述第一金属电极上的厚度大于800埃。
24.根据权利要求20所述的发光二极管，其特征在于：所述第一欧姆接触层含有镍元素。
25.根据权利要求20所述的发光二极管，其特征在于：所述第一类半导体层还包含至少一层第一窗口层，所述第一窗口层位于远离第一金属电极的第一欧姆接触层一侧；所述第一窗口层的材料为AlmGanInP,其中，0≤m≤1或0≤n≤1；其中，所述第一欧姆接触层中的Al含量小于所述第一窗口层中的Al含量。
26.根据权利要求25所述的发光二极管，其特征在于：所述第一欧姆接触层为N型掺杂，所述第一窗口层为N型掺杂，所述第一窗口层的掺杂浓度低于所述第一欧姆接触层的掺杂浓度。
27.根据权利要求26所述的发光二极管，其特征在于：所述第一欧姆接触层的掺杂浓度大于4E±18/cm3，所述第一窗口层的掺杂浓度为4E+17～4E+18/cm3。
28.根据权利要求25所述的发光二极管，其特征在于：所述AlxGayInP和AlmGanInP中，m-x≥0.2。
29.根据权利要求25所述的发光二极管，其特征在于：所述AlxGayInP和AlmGanInP中，x的范围为0.2～1，m的范围为0～0.8。
30.一种发光装置，其特征在于：所述发光装置采用如权利要求1-29任一项所述的发光二极管。
31.一种发光二极管的制作方法，其特征在于，包括步骤：
制备一外延结构，所述外延结构具有相对的第一表面和第二表面，且包括由第一表面向第二表面方向依次层叠的第一类半导体层、发光层和第二类半导体层；
所述第一类半导体层包含第一欧姆接触层；所述第一欧姆接触层的材料为AlxGayInP，其中，0≤x≤1或0≤y≤1；
在外延结构的第一表面上制作第一金属电极，所述第一金属电极包括主电极和多个扩展电极；所述主电极蒸镀在第一欧姆接触层上或未覆盖第一欧姆接触层的第一表面上；
所述扩展电极蒸镀在第一欧姆接触层上，且从俯视上看，所述扩展电极在第一表面上的投影面积小于或者等于所述第一欧姆接触层在第一表面上的投影面积。
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