一种半导体发光元件的制作方法

1.本实用新型涉及半导体技术领域，具体涉及一种半导体发光元件。


背景技术：

2.发光二极管(led)是一种半导体发光元件,广泛应用于各类家电产品以及各式仪器指示灯或固态照明光源。led利用半导体pn结注入式电致发光原理制成，具有能耗低、体积小、寿命长、稳定性好等优点，已逐渐取代传统光源。
3.其中，如何改善电极的稳定性以及提高出光效率成为目前关注的重点。现有发光二极管结构通常包括衬底，第一类型电性半导体层、发光层，第二类型导电性半导体层以及分别形成于第一导电类型半导体层、第二导电类型半导体层上的第一电极和第二电极，透明导电层覆盖在第一导电类型半导体层上。在led中，由于载流子在p型半导体层中迁移率低，容易在第一电极底部造成电流集中，影响半导体二极管的发光效率以及可靠性。现有技术常见的正装发光二极管中，第一电极焊盘下表面会覆盖电流阻挡层，电流阻挡层与第一电极焊盘中间至少存在部分透明导电层，通过这种结构实现阻挡电流沿第一焊盘的垂直方向传播增加电流的横向传播。
4.但是现有的这种发光二极管结构容易导致可靠性问题，第一电极焊盘与电流阻挡层以及电流扩散层的粘附力通常较低，在后续对芯片封装过程中，极易出现打线不稳甚至焊盘掉落的情况。


技术实现要素：

5.解决的技术问题
6.针对现有技术所存在的上述缺点，本实用新型提供了一种半导体发光元件，能够改善芯片中电流分布的同时有效地解决现有技术发光二极管结构在后续对芯片封装过程中，极易出现打线不稳甚至焊盘掉落的问题。
7.技术方案
8.为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：
9.本实用新型提供一种半导体发光元件，由下至上依次包括衬底、第二半导体层、发光层、第一半导体层和透明导电层，所述第一半导体层与第一电极电性相接，所述透明导电层上设有开孔，位于所述开孔处的所述第一半导体层的上表面设有第一阻流层，所述第一阻流层包括中心部和外环部，所述中心部与外环部之间形成有第一间隙，所述透明导电层仅与外环部相接触；其中，所述第一电极的焊盘部完全覆盖所述中心部，并通过所述第一间隙与所述第一半导体层电性相接
10.进一步地，所述外环部内轮廓与中心部的形状相似，所述第一间隙为中心部的外表面与外环部的内表面形成的环形槽，用于将外环部与中心部完全分割。
11.进一步地，所述外环部的外侧形成有多个的加大部，所述加大部相对于外环部的中心呈凸起状。
12.进一步地，所述外环部的最小宽度大于5μm，最大宽度小于20μm。
13.进一步地，所述开孔的形状与所述中心部的形状相似，所述透明导电层仅与加大部相接触。
14.进一步地，所述外环部的四周均设有沟槽，所述沟槽设于所述加大部之间宽度较小的区域，所述沟槽延伸线相交于所述中心部的中心。
15.进一步地，所述中心部的形状为圆形或多边形。
16.进一步地，所述第一电极还包括至少一条电流拓展条，所述电流拓展条一端与加大部相接，另一端向远离中心部的一侧延伸。
17.进一步地，还包括第二阻流层，所述第二阻流层设置于电流拓展条与所述第一半导体层之间，电流拓展条的一端与所述外环部相连或不相连。
18.进一步地，还包括绝缘保护层，所述绝缘保护层包裹在第一半导体层和第二半导体层的外部，用于防止其暴露于空气中。
19.有益效果
20.本实用新型提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下有益效果：
21.本实用新型通过在设计将第一阻流层的中心部和外环部之间形成第一间隙，第一电极的焊盘部通过第一间隙直接连接第一半导体层，使得第一电极与第一半导体层间具有更大的粘附力，降低了后续封装打线焊盘脱落的风险，保证发光二极管的工作可靠性；同时通过透明导电层的开孔及开孔与第一阻流层的配合设计，使得通电时，第一电极的焊盘部不与透明导电层接触，电流在焊盘附近的横向和纵向电流扩散受到限制，大量电流通过电极扩展条以及透明导电层向远离焊盘部的方向扩散，增加了电流扩散效率，提高了芯片亮度。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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。
23.图1为本实用新型实施例1的半导体发光元件的俯视结构示意图；
24.图2为本实用新型图1线a-a’的剖视图；
25.图3为本实用新型的实施例2的半导体发光元件的俯视结构示意图；
26.图4为本实用新型的实施例3的半导体发光元件的俯视结构示意图；
27.图中的标号分别代表：10-衬底；20-第二半导体层；30-发光层；40-第一半导体层；50-第一电极；60-第二电极；70-第一阻流层；80-透明导电层；90-绝缘保护层；100-第二阻流层；51-焊盘部；52-电流拓展条；71-中心部；72-外环部；73-第一间隙；74-加大部；75-沟槽；81-开孔。
具体实施方式
28.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描
述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
29.下面结合实施例对本实用新型作进一步的描述。
30.实施例1：
31.本实施例提供一种半导体发光元件，参照图1-2，由下至上依次包括衬底10、第二半导体层20、发光层30、第一半导体层40和透明导电层80，第一半导体层40与第一电极50电性相接，第二电极60与第二半导体层20电性相接，具体地，本实施中衬底10的材料包括但不限于蓝宝石、氮化铝、氮化镓、硅、碳化硅中的一种或组合，其表面结构可为平面结构或团花结构。第一半导体层40与第二半导体层20分别为n或p型掺杂，n型掺杂物有诸如硅、锗、锡及其他的元素等效替代的掺杂；p型掺杂物有诸如镁、锌、钙及其他的元素等效替代的掺杂。
32.其中，透明导电层80覆盖在所述第一半导体层40表面，透明导电层80上设有开孔81(图示中虚线部分)，位于开孔81处的第一半导体层40的上表面设有第一阻流层70；具体地设计第一阻流层70包括中心部71和外环部72，中心部71与外环部72之间形成有第一间隙73，透明导电层80仅与外环部72相接触；其中，第一电极50的焊盘部51完全覆盖中心部71，配合时焊盘部51的中心与中心部71的中心重合，并通过第一间隙73与第一半导体层40电性相接。第一电极50的焊盘部51通过第一间隙73直接连接第一半导体层40，使得第一电极50与第一半导体层40间具有更大的粘附力，降低了后续封装打线焊盘脱落的风险，保证发光二极管的工作可靠性。
33.其中，参照图1，设计外环部72内轮廓与中心部71的形状相似，第一间隙73为中心部71的外表面与外环部72的内表面形成的环形槽，用于将外环部72与中心部71完全分割。外环部72的外侧形成有多个的加大部74，加大部74相对于外环部72的中心呈凸起状。设置外环部72的最小宽度大于5μm，最大宽度小于20μm。本实例中优选地中心部71的形状为圆形，中心部71与外环部72之间的第一间隙73呈圆环状，且透明导电层80的开孔81也为圆形孔，开孔81的内径大于外环部72的内径。其中，利用中心部71和外环部72的阻隔能力，使得电流在焊盘部51附近的横向和纵向电流扩散受到限制，大量电流通过电流拓展条52以及透明导电层80向远离焊盘部51的方向扩散，增加了电流扩散效率。
34.同时加大部74的设计，一方面使得在焊盘部51的除去设有电流拓展条52一侧的周向，有效地限制电流沿焊盘部51的垂直方向扩散，在加大部74的阻隔和透明导电层80导引下向第一半导体层40的边缘处扩散，增加电流扩散效率；另一方面，为焊盘部51与电流拓展条52之间的连接处提供电流阻隔，使得电流更大量流至电流拓展条52，并经电流拓展条52进行扩散，进一步改善了电流分布，提升电流扩展效率。
35.第一电极50还包括至少一条电流拓展条52，电流拓展条52一端与加大部74相接，另一端向远离中心部71的一侧延伸；同时在电流拓展条52与第一半导体层40之间设有第二阻流层100，本实施例中设计电流拓展条52的一端与外环部72不相连。第一电极50的电流拓展条52与焊盘部51连接处覆盖加大部74，进一步改善了电流分布，减小受阻，提升了第一电极50的电流拓展条52的电流扩展效率。
36.还包括绝缘保护层90，绝缘保护层90包裹在第一半导体层40和第二半导体层20的外部，用于防止其暴露于空气中；绝缘保护层90的材质可以是二氧化硅、碳化硅、氮化硅等，
保护层90可以阻挡空气中的脏污，防止暴露于空气造成元件氧化
37.实施例2
38.参照图3，本实施例中与上述实施例1中不同的是，优选采用中心部71的形状为正方形，同时外环部72的内轮廓为正方形，外轮廓为圆形，圆形的4个象限点所在的位置，自然在外环部72的外侧构成均匀分布的加大部74；中心部71与外环部72之间的第一间隙73呈方形环状，且透明导电层80的开孔81也为为正方形，开孔81大于外环部72的内轮廓，其在粘附力和实现的发光效率与实施例一种的测试结果相似。
39.实施例3
40.参照图4，本实施例中与上述实施例1、3中不同的是：在第一阻流层70的外环部72的四周均设有沟槽75，沟槽75设于加大部74之间宽度较小的区域，且沟槽75延伸线相交于中心部71的中心；同时设计第二阻流层100与外环部72的加大部74相接，沟槽75的设计目的：由于外环部的电流阻挡层是为了抑制纵向电流，使电流向更远处扩散，但同时外环除区域会有部分损失。增加少量沟槽，可以确保少量电流依旧可从在此部分区域纵向传播，避免了电流阻挡层下面部分发光较弱的问题。从而实现进一步改善焊盘部51附近的电流分布，提升二极管的发光效率。
41.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的保护范围。