CN204424301U - 一种发光二极管 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种发光二极管，包括衬底；依次位于所述衬底上的第一导电类型半导体层、发光层和第二导电类型半导体层；位于所述第二导电类型半导体层上的第二电极；其特征在于：所述第一导电类型半导体层的侧壁为倾斜状，且在所述侧壁上形成第一电极。通过将第一导电类型半导体层的侧壁制作成倾斜状，并在各侧壁形成环绕于第一导电类型半导体层的第一电极，增加有效发光面积，有效地增大了第一电极与第一导电类型半导体层的接触面积，从而降低电阻值，降低发光二极管电压，改善发光均匀性；此外，在倾斜状侧壁与第一电极之间设置金属反射层，如此可以将发光层发出的光线反射回去，从而提升正面的光提取效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体光电器件，更为具体地，涉及一种发光二极管。
背景技术
发光二极管（简称LED）是半导体二极管的一种，它能将电能转化为光能，发出黄、绿、蓝等各种颜色的可见光及红外和紫外不可见光。LED是一种电致发光器件，因而需要在发光材料表面制作电极，从电极注入电流来驱动LED发光。电极所占面积大小对LED光电性能有很大的影响，一方面电极面积越大，电流注入越容易，电流分布能做到更均匀，工作电压也可以随之降低；另一方面电极一般都是吸光材料，其面积越大遮挡光面也就越大，这就导致电光转化效率下降。
传统正装结构的发光二极管，为了制作N型电极，常常需要去除外延层直至N型层，因而牺牲了部分有效发光面积，如此在相同芯片尺寸下减少了光提取效率，降低发光强度。中国专利申请号为200610004656.6公开了发光二极管芯片，包括：衬底及衬底上的发光外延叠层，所述发光外延叠层依次包括：N型界面层；N型界面层上的发光层；发光层上的N型界面层，其中，所述P型界面层与所述发光层、N型界面层的面积相同；所述P型界面层上具有P型电极；所述衬底的背面具有外接电极层；所述N型界面层的侧壁通过导电部与所述外接电极层电连接。由于该专利所述的N型界面层为垂直面，且外接电极层仅位于侧壁单侧，接触面积有限，如此电流扩展性不佳，发光均匀性不佳，从而影响了发光效率。
发明内容
本实用新型的目的即在于改进现有技术的上述局限，提供一种改善电流扩展均匀性，提高发光效率的发光二极管。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种发光二极管，包括：包括衬底；依次位于所述衬底上的第一导电类型半导体层、发光层和第二导电类型半导体层；位于所述第二导电类型半导体层上的第二电极；其特征在于：所述第一导电类型半导体层的侧壁为倾斜状，且在所述侧壁上形成第一电极。
优选地，所述倾斜状侧壁与所述衬底上表面形成一锐角。
优选地，所述第一电极环绕于所述第一导电类型半导体层的侧壁。
优选地，在所述倾斜状侧壁与所述第一电极之间设置金属反射层。
优选地，所述衬底为蓝宝石或碳化硅或氮化镓或氧化锌或氧化镁或硅片。
优选地，在所述衬底与第一导电类型半导体层之间还形成一缓冲层。
优选地，所述缓冲层的侧壁呈倾斜状。
优选地，所述第一、第二导电类型半导体层为AlN、GaN、AlGaN、AlInN、InGaN或AlGaInN单层或多层结构。
优选地，在所述第二导电类型半导体层与所述第二电极之间还形成一电流扩展层。
优选地，所述第一导电类型半导体层与所述第二导电类型半导体层极性相反，所述第一电极与所述第二电极极性相反。
与现有技术相比，本实用新型至少可以取得以下技术效果：
通过将第一导电类型半导体层的侧壁制作成倾斜状，并在各侧壁形成环绕于第一导电类型半导体层的第一电极，增加有效发光面积，有效地增大了第一电极与第一导电类型半导体层的接触面积，从而降低电阻值，降低发光二极管电压，改善发光均匀性；此外，在倾斜状侧壁与第一电极之间设置金属反射层，如此可以将发光层发出的光线反射回去，从而提升正面的光提取效率。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。
图1为本实用新型实施的一种氮化镓基发光二极管的剖面示意图。
图2为本实用新型实施的一种氮化镓基发光二极管的俯视示意图。
图中部件符号说明：101：衬底；102：缓冲层；103：N型GaN层；104：发光层；105：P型AlGaN层；106：P型GaN层；107：电流扩展层；108：P型电极；109：金属反射层；110：N型电极。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本实用新型的实施方式，借此对本实用新型如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
如图1和2所示，本实施例的发光二极管为氮化镓基蓝光二极管，所述发光二极管包括：
提供一衬底101，在本实施例中所述衬底101为蓝宝石，然而应当认识到，所述衬底101的材料还可选碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、氧化锌（ZnO）、氧化镁（MgO）或硅片（Si）；
形成缓冲层102，位于所述衬底101上；
依次形成位于所述缓冲层102上的第一导电类型半导体层、发光层和第二导电类型半导体层，其中第一、第二导电类型半导体层为AlN、GaN、AlGaN、AlInN、InGaN或AlGaInN单层或多层结构，第一导电类型半导体层为N 型半导体层，第二导电类型半导体层为P型半导体层，在本实施例优选第一导电类型半导体层由N型GaN层103单层结构组成，第二导电类型半导体层由P型AlGaN层105和P型GaN层106双层结构组成，发光层104包括多量子阱发光层，所述多量子阱发光层的材料为铟氮化镓（InGaN）；
如此获得发光二极管的外延结构之后，通过斜射的ICP或其它物理方法，将位于衬底之上的缓冲层102及N型GaN层103各侧壁切成倾斜状，且倾斜状侧壁与衬底的上表面形成一锐角，该锐角可以为20~70°，优选为60°。
接着在倾斜状侧壁上形成金属反射层109，所述金属反射层材料可以选用Al或Ag或其组合，在本实施例优选Al作为金属反射层109；
形成电流扩展层107，位于所述P型GaN层106之上，其材料为氧化铟锡（ITO）、氧化锌（ZnO）或氧化镍（NiO），本实施例优选氧化铟锡（ITO）；
形成P型电极（第二电极）108，位于所述电流扩展层107上；形成N型电极（第一电极）110，位于所述倾斜的金属反射层109上。
其中，P型电极108和N型电极110可以分别先后形成，也可以同时形成，在本实施例优选在一步工艺中同时形成，其材料均为铬铂金合金（Cr/Pt/Au）、镍金合金（Ni/Au）、钛金合金（Ti/Au）或钛铝合金（Ti/Al）。
在本实施例中，通过将缓冲层及N型GaN层的各侧壁切成倾斜状，并在各侧壁形成环绕于N型GaN层的闭合环状N型电极，增加有效发光面积，有效地增大了N型电极与N型GaN层的接触面积，从而降低电阻值，降低发光二极管电压，改善发光均匀性；此外，在倾斜状侧壁与N型电极之间还设置Al金属反射层，如此可以将发光层发出的光线反射回去，从而提升正面的光提取效率。
当然，需要指出的是，如不设置金属反射层，也可以将第一电极直接制作成高反射金属电极，亦可以达到将发光层发出的光线反射回去，提升正面出光的功效。上述的发光二极管仅以蓝光发光二极管的工艺举例，其中各层材料也考虑到发光颜色而定。本领域技术人员应能够根据发光二极管芯片所需发光颜色的不同而调整各层材料，例如需发光颜色为红色，相应缓冲层、发光外延层材料就可以调整为AlInGaP 等可以产生红光的材料。
很明显地，本实用新型的说明不应理解为仅仅限制在上述实施例，而是包括利用本实用新型构思的全部实施方式。
Claims (10)
1.一种发光二极管，包括衬底；依次位于所述衬底上的第一导电类型半导体层、发光层和第二导电类型半导体层；位于所述第二导电类型半导体层上的第二电极；其特征在于：所述第一导电类型半导体层的侧壁为倾斜状，且在所述侧壁上形成第一电极。
2.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述倾斜状侧壁与所述衬底的上表面形成一锐角。
3.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述第一电极环绕于所述第一导电类型半导体层的侧壁。
4.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：在所述倾斜状侧壁与所述第一电极之间设置金属反射层。
5.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述衬底为蓝宝石或碳化硅或氮化镓或氧化锌或氧化镁或硅片。
6.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：在所述衬底与第一导电类型半导体层之间还形成一缓冲层。
7.根据权利要求6所述的一种发光二极管，其特征在于：所述缓冲层的侧壁呈倾斜状。
8.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述第一、第二导电类型半导体层为AlN、GaN、AlGaN、AlInN、InGaN或AlGaInN单层或多层结构。
9.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：在所述第二导电类型半导体层与所述第二电极之间还形成一电流扩展层。
10.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述第一导电类型半导体层与所述第二导电类型半导体层极性相反，所述第一电极与所述第二电极极性相反。
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|---|---|---|---|---|
| CN108847419A (zh) * | 2018-07-10 | 2018-11-20 | 南方科技大学 | 一种单片集成半导体阵列器件及其制备方法 |
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| CN113871519B (zh) * | 2021-09-30 | 2024-03-08 | 安徽三安光电有限公司 | 一种发光二极管及其制作方法 |
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