一种发光二极管的制作方法

1.本实用新型属于半导体领域，尤其涉及一种背面具有与电极位置对应的沟槽的发光二极管，减少电极吸光。


背景技术：

2.近些年来，发光二极管(light emitting diode，led)半导体技术的发展由于技术的提升，使得芯片发光效率大幅提升，也因此增加在各方面的应用性，例如从投影笔到照明应用等，大幅增加了应用的范围。此外，led也具有体积小、寿命长、低污染以及低成本等优点，在光学特性上更具有色彩饱和度佳以及动态色彩控制等特点，因此使得led相关技术成为目前最受瞩目的技术。
3.常规的发光二极管包括基板以及依次位于基板上的n型层、有源层、p型层，p电极位于p型层上，n电极位于n型层上。其中为了促进电流扩展，p电极通常包括焊盘和延伸部，延伸部一端与焊盘连接，另一端向p型层的边缘延伸。p电极通常为金属电极，而金属电极会在一定程度吸光，导致产品亮度下降。因此，减少电极吸光是提高产品亮度的手段之一。


技术实现要素：

4.为了改善电极吸光的问题，本实用新型提供了一种发光二极管，具体为在基板的背面设置与电极位置对应且宽度大于电极的沟槽，并且在沟槽表面镀反射层，通过反射层改变光的传播方向，减少电极的吸光。
5.根据本实用新型的第一方面，一种发光二极管至少包括：基板，具有相对的第一表面和第二表面；第一半导体层，位于所述第一表面上；第二半导体层，位于所述第一半导体层上；有源层，位于所述第一半导体层和第二半导体层之间；第一电极，与第一半导体层电性连接；第二电极，与第二半导体层电性连接，具有焊盘部和延伸部；其特征在于：所述第二表面具有与第二电极位置对应的第一沟槽，所述第一沟槽的侧壁为倾斜状并且开口宽度大于第二电极的宽度。
6.优选的，所述第一沟槽的开口宽度与第二电极的宽度差值为3~20微米。更优选的，所述第一沟槽侧壁的倾斜角度范围为10~60度。更优选的，所述第一沟槽深度与基板厚度比值不大于1/3。
7.优选的，所述第一电极包括焊盘和与焊盘连接的延伸部，所述第一沟槽包括与焊盘对应的第一部分和与延伸部对应的第二部分，第一部分的开口宽度大于焊盘的直径，第二部分的开口宽度大于延伸部的宽度。
8.优选的，所述第一沟槽呈倒v型或者梯形或者拱形。
9.优选的，所述第一沟槽的表面还设有反射层。更优选的，所述反射层包括金属反射层或者分布布拉格反射层。
10.根据本实用新型的第二方面，一种发光二极管少包括：基板，具有相对的第一表面和第二表面；第一半导体层，位于所述第一表面上；第二半导体层，位于所述第一半导体层
上；有源层，位于所述第一半导体层和第二半导体层之间；第一电极，与第一半导体层电性连接；第二电极，与第二半导体层电性连接，具有焊盘部和延伸部；其特征在于：所述第二表面具有与第二电极位置对应的第一沟槽，所述第一沟槽的侧壁为倾斜状并且开口宽度大于第二电极的宽度。
11.优选的，所述基板的第二表面上还设有至少1个第二沟槽，所述第二沟槽与第一沟槽平行。更优选的，所述第一沟槽与第二沟槽的形状和开口大小相同或者不同。
12.优选的，所述第一沟槽的表面以及第一沟槽外周的基板的第二表面上均设有反射层。
13.本实用新型在基板的背面设置与第二电极位置对应的沟槽，并且沟槽的开口宽度大于第二电极的宽度，沟槽的侧壁为倾斜形，使得射入基板背面的光经沟槽侧壁反射后，从发光二极管的第二电极以外的区域射出，从而减少第二电极的吸光，提高发光二极管的出光效率。
附图说明
14.图1为本实用新型之某一实施例发光二极管结构示意图。
15.图2为图1中发光二极管的俯视结构示意图。
16.图3为本实用新型之有源层的结构示意图。
17.图4为本实用新型之另一实施例发光二极管结构示意图。
18.图5为本实用新型之另一实施例发光二极管结构示意图。
19.图6为本实用新型之另一实施例发光二极管结构示意图。
具体实施方式
20.下面将结合示意图对本实用新型进行更详细的描述，其中表示了本实用新型的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本实用新型，而仍然实现本实用新型的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本实用新型的限制。
21.图1为本实用新型之某一实施例发光二极管结构示意图。图2为图1中发光二极管的俯视结构示意图。
22.该发光二极管，至少包括：基板10，具有相对的第一表面101和第二表面102；第一半导体层20，位于第一表面101上；第二半导体层40，位于第一半导体层20表面上；有源层30，位于第一半导体层20和第二半导体层40之间；第一电极71，与第一半导体层20电性连接；第二电极72，与第二半导体层40电性连接。
23.基板10具有一足够厚的厚度用于支撑位于其上的层以及结构，基板10可以由导电材料或者绝缘材料制成，其制作材料可以选自al2o3单晶、sic、si、gaas、gan以及晶格常数接近于氮化物半导体的单晶氧化物中的任意之一。为了提高基板10的出光效率，还可以对其进行图形化处理，在其表面形成一系列凹凸结构。
24.在基板10和第一半导体层20之间可以预先生长缓冲层11，以减小基板10和第一半导体层20两者之间的晶格失配，因此缓冲层11的晶格常数介于基板10和第一半导体层20之间，可以由包括alpinqga1
‑
p
‑
qn的材料制成，其中0≤p≤1，0≤q≤1，具体可以为aln层、gan
层、algan层、alingan层、inn层和ingan层。缓冲层11的形成方式可以为mocvd法或者pvd法。
25.第一半导体层20，本发明定义缓冲层11和有源层30之间的半导体层均为第一半导体层20，目的是提供电子。第一半导体层20中掺入n型杂质提供电子，n型杂质例如si，但不限于si。
26.第一半导体层20和有源层30之间可以生长应力释放层21，以释放第一半导体层20生长过程中产生的应力，还可以调节v型坑的大小，提高发光亮度。应力释放层21可以是超晶格结构，例如由ingan和gan交替层叠形成的超晶格结构，也可以是单层结构。
27.图3为本实用新型之有源层的结构示意图。
28.有源层30具有阱层31和量子垒层32，量子垒层32的能级大于阱层31的能级，使得电子和空穴在阱层31内复合发光。最靠近第一半导体层20一侧的有源层30可以是阱层31或者量子垒层32，最靠近第二半导体层40一侧的有源层30可以是量子垒层32或者阱层31。量子垒层32可以是含铝或者不含铝的氮化物层，具有较高的能级，阱层31通常为含铟的氮化物层，具有较低的能级。量子垒层32可以是n型掺杂层或者实质上不含任何杂质的非掺杂层。在本实施例中，所有量子垒层32的厚度大致相同；所有阱层31的厚度大致相同。最后一个量子垒层32可以为未掺杂层，可以是单层结构或者为多层结构，例如可以是未掺杂的algan层或者未掺杂的alingan层，或者u
‑
gan/u
‑
algan多层结构，或者u
‑
ingan/u
‑
alingan/u
‑
algan多层结构或者u
‑
gan/aln多层结构。
29.本实用新型定义有源层30和第二电极72之间的半导体层均为第二半导体层40，目的是提供空穴。第二半导体层40中掺入p型杂质提供电子，p型杂质例如mg，但不限于mg。
30.本实施例发光二极管还可以包括电流阻挡层50和电流扩展层60，电流阻挡层50位于第二半导体层40和第二电极72，用于阻挡电流垂直进入第二半导体层40，改善电流拥挤效应。同样地，在第一电极的下方也可以设置电流阻挡层50，阻挡电流垂直地进入第一半导体层20，改善电流拥挤效应。电流阻挡层50例如选自二氧化硅、碳化硅、氮化硅或者氧化铝中的一种或者几种组合，优选是二氧化硅。
31.电流扩展层60位于电流阻挡层50和第二电极72之间，用于促进电流扩展，使电流分布更均匀。电流扩展层60可以选自氧化铟锡层、氧化锌层、氧化锌铟锡层、氧化铟锌层、氧化锌锡层、氧化镓铟锡层、氧化镓铟层、氧化镓锌层、掺杂铝的氧化锌层或掺杂氟的氧化锡层中的一种或者几种的组合。本实施例优选为氧化铟锡层，其具有良好的导电性和透过率，能有效的降低电压并提高出光的效果。
32.在另一实施例中，电流扩展层60或者电流扩展层60和电流阻挡层50还可以开设开口，使得第二电极72插入开口内，增加第二电极72的牢固性。
33.第二电极72包括焊盘721和与焊盘721连接的延伸部722，使得电流沿延伸部722进行扩展。在一些实施例中，第一电极71也可以包括焊盘和延伸部，进一步促进电流扩展。第二电极72和第一电极71均可以是导电性较好的金属电极，其中焊盘721和延伸部722均可以是金属材料。
34.然而金属电极会吸收一定的光，造成光损失，降低出光效率，因此在基板10的第二表面102设置与第二电极72位置对应的第一沟槽81，第一沟槽81的侧壁为倾斜状并且开口宽度大于第二电极72的宽度。进一步地，第一沟槽81包括与焊盘721部对应的第一部分和与延伸部722对应的第二部分，第一部分的开口宽度大于焊盘721部的直径，第二部分的开口
宽度大于延伸部722的宽度。第一沟槽81呈倒v型或者梯形（如图4所示）或者拱形。第一沟槽81侧壁的倾斜角度范围为10~60度，第一沟槽81的开口宽度与第二电极72的宽度差值d为3~20微米。第一沟槽81深度与基板10厚度比值不大于1/3。在基板10的背面设置与第二电极72位置对应的沟槽81，并且沟槽81的开口宽度大于第二电极72的宽度，沟槽81的侧壁为倾斜形，使得射入基板10背面的光经沟槽81侧壁反射后，从发光二极管的第二电极72以外的区域射出，从而减少第二电极72的吸光，提高发光二极管的出光效率。
35.图5为本实用新型之另一实施例发光二极管结构示意图。
36.为了进一步提高基板10背面对光的反射，在第一沟槽80的表面还覆盖反射层90，还可以在未设有第一沟槽81的基板10的第二表面102上覆盖反射层90，用于反射射入基板10背面的光线。反射层90可以包括金属反射层或者分布布拉格反射层。金属反射层90的材料包括银、铝等反射率高的金属，分布布拉格反射层90可以为由二氧化硅和二氧化钛交替层叠形成的结构。反射层90的反射率越高越好，最好能达到镜面反射的效果。
37.图6为本实用新型之另一实施例发光二极管结构示意图。
38.为了进一步提高基板10背面对光的反射，基板10的第二表面102上还可以设有至少1个第二沟槽82，第二沟槽82与第一沟槽81位置不同并且第二沟槽82与第一沟槽81平行。第一沟槽81与第二沟槽82的形状和开口大小相同或者不同。本实施例中，第一沟槽81的形状和开口大小与第二沟槽82相同。即在基板10的背面，除了在与第二电极72对应位置设置沟槽外，还可以在基板10背面设置多个平行的沟槽，进一步提高基板10背面对光的反射。
39.同样地，还可以在第一沟槽81的表面、第二沟槽82的表面以及未设有沟槽的基板10的第二表面102上均覆盖反射层90，用于反射射入基板10背面的光线，提高发光二极管的出光效率。
40.本实用新型在基板10的背面设置与第二电极72位置对应的沟槽，并且沟槽的开口宽度大于第二电极72的宽度，沟槽的侧壁为倾斜形，使得射入基板10背面的光经沟槽侧壁反射后，从发光二极管的第二电极72以外的区域射出，从而减少第二电极72的吸光，提高发光二极管的出光效率。
41.应当理解的是，上述具体实施方案为本实用新型的优选实施例，本实用新型的范围不限于该实施例，凡依本实用新型所做的任何变更，皆属本实用新型的保护范围之内。