專利名稱：大功率、高光通量發(fā)光二極管及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及采用復(fù)合半導(dǎo)體材料的發(fā)光器件。更特別的是，本發(fā)明涉及大功率、高光通量發(fā)光二極管。
背景技術(shù)：
近年來，發(fā)光二極管(LED)技術(shù)使照明設(shè)備發(fā)生了革命性變化。由于發(fā)光二極管(LED)具有的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在在很多用途上都采用LED替代傳統(tǒng)的白熾光源。這些用途包括但不限于交通信號、電子標(biāo)牌、醫(yī)療設(shè)備、儀器以及普通照明，。LED一般比同等發(fā)光量的白熾燈消耗的功率少得多，而且LED也遠(yuǎn)比傳統(tǒng)的白熾光源更持久耐用，這就導(dǎo)致較少的更換以及較低的維護(hù)費(fèi)用。此外，LED較少的電能消耗又轉(zhuǎn)換成對電源如交流發(fā)電機(jī)或蓄電池的較少負(fù)荷。同大多數(shù)白熾光源相比，LED對振動也不敏感，且具有較短的接通時間。
如上所述，對于應(yīng)用LED替代白熾光源來說，LED在保持可靠性、低功率消耗和低制造成本的同時，必須提供高照明輸出。在許多上述用途中，LED采用的是邊界長度約為300μm的LED芯片的形式。這種類型的單個LED芯片通常具有低功率輸出，并且只能承受低注入電流。因而這些LED芯片需要被裝配成點(diǎn)陣(Clusters)或陣列，以便達(dá)到所要求的光通量水平。
通常是將LED芯片的多個點(diǎn)陣或多個陣列安裝在一個底板上，然后與燈殼、電子電路以及各種透鏡結(jié)合。由于這些LED芯片的尺寸小、單個芯片所能產(chǎn)生的光通量有限，因此為達(dá)到要求的光通量水平所必需的LED芯片數(shù)量往往是相當(dāng)多的。而這對具體用途而言，考慮到時間以及制作成本，便增加了封裝和裝配LED芯片的復(fù)雜性。例如，需要大量時間和制作費(fèi)用用在安裝、聚光、及聚焦來自LED芯片的輻射。為了按特定應(yīng)用要求以特殊排列方式安裝和組合LED芯片，還需要額外的時間和費(fèi)用。
已經(jīng)嘗試制造能夠產(chǎn)生比大約300μm邊界長度的LED芯片更高光通量的LED芯片。一種辦法是增加邊界長度而使得每個LED芯片更大，更大的尺寸允許更高的電流流過和通過LED芯片，結(jié)果是使每個LED芯片產(chǎn)生更高的光通量。盡管因?yàn)樾枰环庋b和裝配的器件減少，因此較大的尺寸會簡化LED芯片的封裝和裝配，但是可靠性及功率消耗又有問題了。尤其是，目前可用的較大尺寸LED芯片在其功率和光通量輸出方面存在局限，例如目前可用的幾種商用器件局限于約350mA的電流消耗。
較大尺寸LED芯片主要的局限因素在于電流不能夠在LED芯片的整個結(jié)構(gòu)上均勻地分散(spread)和流過。相反電流會聚集在LED芯片上的一些特定的點(diǎn)，從而阻礙了可用的發(fā)光半導(dǎo)體材料的有效利用，這種現(xiàn)象通常被稱為“電流擁擠(current crowding)”。電流擁擠易發(fā)生在LED芯片的電接觸件的某些點(diǎn)處，其原因在于載流子趨向于通過具有最小阻力的路徑。電流擁擠也可能發(fā)生在電接觸件的某些區(qū)域，這取決于單個區(qū)域承受和分散電流的能力。電流擁擠導(dǎo)致不穩(wěn)定的光通量輸出，并且LED芯片上帶有亮點(diǎn)和暗點(diǎn)。電流擁擠也迫使更多的電流被注入到LED芯片上，這就導(dǎo)致高功率消耗，并可能在LED芯片引起內(nèi)斷路。結(jié)果是光未被有效發(fā)出，而且功率消耗也沒有減到最少。此外，目前可用的較大尺寸LED芯片包含額外的限制因素，這進(jìn)一步限制其有限的功率和有限的光通量輸出。這些限制因素包括低效的熱耗散、不完善的光增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，以及有限數(shù)量的導(dǎo)致器件結(jié)構(gòu)內(nèi)部強(qiáng)烈的光再吸收的發(fā)光區(qū)域。因此利用傳統(tǒng)的方法，不能得到大功率、高光通量LED芯片。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明從各方面看涉及大功率、高光通量發(fā)光二極管及其制作方法。在一個實(shí)施例中，所述發(fā)光二極管包括一個襯底；一個發(fā)光結(jié)構(gòu)，該發(fā)光結(jié)構(gòu)沿一垂直軸設(shè)置于襯底之上；一個P電極，該P(yáng)電極帶有多條引線，這些引線以一個方向沿垂直于上述垂直軸的一條基本水平的軸延伸；以及一個N電極，該N電極帶有多條引線，這些引線在與P電極引線相反的方向上，基本水平地延伸。上述發(fā)光結(jié)構(gòu)包括一個P覆蓋層、一個激活層和一個N覆蓋層。P電極與發(fā)光結(jié)構(gòu)的P覆蓋層接觸，而N電極與發(fā)光結(jié)構(gòu)的N覆蓋層接觸。N電極被設(shè)置于比P電極低的表面，其中上述低表面是借助臺面刻蝕工藝確定的，它形成一個臺面邊界，將N電極與P電極分隔開。在P電極下面是一個薄金屬層，它與P電極交疊并接觸，且通過臺面邊界而與N電極分隔開。P電極和N電極的設(shè)置方式使得P電極的部分引線散置于N電極的部分引線之間并與之分隔開。


圖1是依照本發(fā)明的一個實(shí)施例構(gòu)造的LED 100的俯視圖；圖2是依照本發(fā)明的一個實(shí)施例構(gòu)造的LED 200的俯視圖；圖3是依照本發(fā)明的一個實(shí)施例構(gòu)造的LED 300的俯視圖；圖4是依照本發(fā)明的一個實(shí)施例構(gòu)造的LED 400的俯視圖；圖5是依照本發(fā)明的一個實(shí)施例構(gòu)造的LED 500的橫截面?zhèn)纫晥D；圖6是依照本發(fā)明的一個實(shí)施例構(gòu)造的LED 600的橫斷面?zhèn)纫晥D，其顯示了通道；圖7a和圖7b顯示的是依照本發(fā)明實(shí)施例的以典型方式排列的多個LED；圖8顯示依照本發(fā)明的一個實(shí)施例的制作圖1所示LED的一種方法；圖9顯示依照本發(fā)明的一個實(shí)施例的制作圖2所示LED的一種方法；以及圖10是依照本發(fā)明的一個實(shí)施例構(gòu)造的LED 1000的俯視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是依照本發(fā)明的一個實(shí)施例構(gòu)造的LED 100的俯視圖。LED100的俯視圖顯示出一個N電極110、一個P電極120以及一個區(qū)域150，區(qū)域150是P電極120和N電極110限定的，它能夠使光通過。一個基本半透明的薄金屬層130被設(shè)置在區(qū)域150上方，而位于N電極110和P電極120之間，與P電極120交疊，并通過臺面邊界160與N電極110分隔開。盡管在圖1的實(shí)施例中LED 100被顯示呈矩形，應(yīng)說明的是任何形狀都可以采用，這取決于具體的用途。在一個實(shí)施例中，LED 100為正方形且邊界長度約為1.20mm～1.26mm。
盡管未在圖1中顯示，在薄金屬層130和區(qū)域150下方，沿著一個垂直軸，有一個發(fā)光結(jié)構(gòu)，該發(fā)光結(jié)構(gòu)帶有一個N覆蓋層和一個P覆蓋層。N電極110與N覆蓋層在臺面邊界160的外部相接觸，而P電極120與P覆蓋層接觸，并與薄金屬電流傳導(dǎo)層130相交疊。在操作中，在P電極110和N電極120之間施加一個電壓差以激活LED 100的發(fā)光結(jié)構(gòu)，電流從P電極110流向N電極120，從P電極110傳導(dǎo)到薄金屬層130的電流通過LED 100的層擴(kuò)散。從P電極110到N電極120的電流傳導(dǎo)借助于P電極110和N電極120以及薄金屬層130的布局設(shè)計(jì)和/或特定特征而得到加強(qiáng)。隨著電流傳導(dǎo)和流過LED的活性區(qū)域，發(fā)生電荷載流子的重新組合，導(dǎo)致光能通過區(qū)域150而釋放并向外進(jìn)入外部環(huán)境。
在這個實(shí)施例中，N電極110有一個接觸部分117和三條沿著水平軸向左延伸的大致筆直的逐漸變窄的引線112、114、116，P電極有一個接觸部分127和沿著水平軸向右延伸的兩條筆直的逐漸變窄的引線122、124。P電極120的兩條引線122、124是與N電極110的三條引線112、114、116散置的并與其分隔開。俯視看來，引線112、114、116、112、124顯得彼此平行。在這個結(jié)構(gòu)中，P電極120的引線122被置于N電極110的引線112、114之間，而P電極120的引線124被置于N電極110的引線114、116之間。另一方面，N電極110的引線114被置于P電極的引線122、124之間。盡管P電極120被顯示具有兩條引線，N電極110被顯示具有三條引線，但是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，P電極120和N電極110的位置可以相互交換。也就是說，P電極可以是右邊的電極，有三條引線和較大的總表面積，而N電極可以是左邊的電極，有兩條引線和較小的總表面積。
圖1中的實(shí)施例的一個特點(diǎn)是N電極110和P電極120的引線是逐漸變窄的，其寬邊分別靠N電極110和P電極120的電極接觸部分117、127更近，而窄邊則分別離N電極110和P電極120的電極接觸部分117、127更遠(yuǎn)。圖1中，P電極120的引線122、124向右逐漸變窄，而N電極110的引線112、114、116向左逐漸變窄。因?yàn)镹電極110引線112、114、116的變窄方向與P電極120引線122、124的變窄方向相反，所以P電極120的引線122、124向右逐漸變窄，寬度減小，而N電極110的引線112、114、116向右擴(kuò)展，寬度增加。
在一個實(shí)施例中，P電極引線122、124在一個方向沿著上述引線的長度在寬度上的減少與N電極引線112、114、116在同一方向沿著上述引線的長度在寬度上的增加是成比例的。因此，沿著P電極引線122、124各自的和與其相鄰的N電極引線的方向，P電極引線122、124各自與其相鄰的N電極引線以大致相同的距離分隔開。例如，在察看P電極120的引線122和N電極110的引線114時，P電極引線122變窄的方向與N電極引線114變窄的方向相反。這種逐漸變窄的結(jié)構(gòu)使得P電極引線122在一個方向上的變窄被N電極引線114在同一方向上的變寬所補(bǔ)償。這使得P電極引線122和N電極引線114之間的距離沿著兩條引線114、122的長度方向大致相等，在該距離上的變化被最小化。因此，當(dāng)電流從P電極引線122流過薄層130而到達(dá)N電極引線114時，電流沿著這兩條引線的長度方向穿過大致相同的距離，因而經(jīng)過電阻大致相等的路徑。這就有利于均勻的電流沿著兩條引線122、114的長度方向而分散在由兩條引線122、114限定的矩形區(qū)域中。
P電極120和N電極110的布局設(shè)計(jì)限定了區(qū)域150，依據(jù)圖1所示所示實(shí)施例，該區(qū)域大致呈M形。在這一結(jié)構(gòu)中，上述M形順時針旋轉(zhuǎn)了90°。區(qū)域150能夠透過由LED 100所產(chǎn)生的光。薄金屬層130形成于區(qū)域150上方，并且被置于P電極120和N電極110之間。在一個實(shí)施例中，薄金屬層130與P電極120交疊，并通過臺面邊界160而與N電極110分隔開。薄金屬層130包含鎳和金(Ni/Au)。另外，也可以使用具有電流傳導(dǎo)特性，并且不會嚴(yán)重阻礙由LED 100產(chǎn)生的光的其他材料。
薄金屬層130有利于電流分散而由此通過，以及電流向下面各層擴(kuò)散。透過薄金屬層130，電流初始從P電極引線122的寬端流向鄰近該寬端的那部分區(qū)域150。上述寬端為最初的強(qiáng)電流提供了開始分散的更大面積，避免了電流擁擠于電極接觸部分127和薄金屬層130附近。當(dāng)電流向P電極引線122的窄端傳導(dǎo)時，電流向外分散到鄰近電極引線122的那部分區(qū)域150。因?yàn)殡S著電流沿P電極引線122而分散到區(qū)域150且朝向上述窄端傳導(dǎo)，電流越來越弱，因此P電極引線122被做得越來越窄。隨著電極引線逐漸變窄，導(dǎo)體中的電阻便增加，且流過的電流減少。結(jié)果，從電極流出的電流便大致均勻地沿著電極邊界而不是從一點(diǎn)流入到導(dǎo)體層內(nèi)，這還具有促使電流沿著P電極和N電極引線的長度均勻分散的優(yōu)點(diǎn)。類似地，P電極引線122和N電極引線112以和上述的P電極引線122和N電極引線114同樣的方式工作。將引線做成逐漸變窄的其他益處是擴(kuò)大了區(qū)域150，為從LED 100發(fā)射出光創(chuàng)造了額外的空間，這又進(jìn)一步提高了發(fā)光效率。
在一個實(shí)施例中，N電極110的引線114在其末端包括一個增大部分115，而N電極110的外側(cè)引線112包含一個朝向外側(cè)引線112的末端的增大部分113。類似地，P電極引線122也包括一個增大部分125和朝向引線122的末端的延伸部分126。在一個實(shí)施例中，增大部分113、115、125促使電流沿著它們各自引線的長度并向著這些引線各自的窄端方向分散。這又促使電流分散并避免了在LED 100中的電流擁擠。在另一個實(shí)施例中，增大部分113、115、125和/或延伸部分126，通過增加引線和其下面的層之間的接觸面積，而為其各自的引線提供了更好的連接。這有利于降低接觸電阻和提高器件的可靠性。盡管增大部分113、115、125被顯示呈半圓形或圓形，要說明的是增大部分113、115、125可采用另外的形狀，比如正方形、矩形、三角形以及橢圓形。在其他實(shí)施例中，不同尺寸和不同形狀的增大部分在單個LED或多個LED陣列中的不同LED中也都可以使用。
圖2顯示根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例構(gòu)造的LED 200的俯視圖。LED 200具有與LED 100大致相同的結(jié)構(gòu)。LED 200的俯視圖顯示出一個N電極210；一個P電極220；一個能夠透光的區(qū)域250，該區(qū)域?yàn)镻電極220和N電極210所限定；以及多個置于區(qū)域250中的通道264。N電極210有三條筆直的逐漸變窄的引線212、214、216伸向左方，P電極220有兩條筆直的逐漸變窄的引線222、224伸向右方。僅為了說明的目的，區(qū)域250被顯示成黑色，而P電極220和N電極210以及通道264被顯示成白色。P電極220的兩條引線222、224是與N電極210的三條引線212、214、216散置的并與之分隔開。
按照圖2顯示的實(shí)施例，區(qū)域250大致保持順時針旋轉(zhuǎn)了90°的M形。區(qū)域250能夠透過由位于LED 200的表面下方的發(fā)光結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的光。在區(qū)域250內(nèi)部布置了多個通道264，它們進(jìn)一步將區(qū)域250分割成子區(qū)域。例如，就為N電極引線212、214和P電極引線222所限定的區(qū)域250的上部區(qū)域而言，通道264將該區(qū)域劃分成六個大致呈矩形的子區(qū)域251～256。在其他實(shí)施例中，子區(qū)域可以采用不同的形狀。通道264是區(qū)域250內(nèi)的通路或溝槽，而且它們對于區(qū)域250提供了額外的表面積供光出射。通道264沒有處于其上方的吸收材料來限制光從發(fā)光結(jié)構(gòu)出射。吸收材料的例子包括薄金屬層230和上述的發(fā)光結(jié)構(gòu)以及P電極和N電極。因此，光以更高效的方式從通道264出射，這樣就提高了LED 200的發(fā)光效率。通道264進(jìn)一步使得各子區(qū)域間的接觸減至最少，使電流傳導(dǎo)能夠集中于子區(qū)域內(nèi)部，而處于該子區(qū)域的P電極220的引線的相應(yīng)部分和N電極210的引線的相應(yīng)部分之間。
在圖2所示的示例性結(jié)構(gòu)中，電流從P電極引線222流出，向子區(qū)域251-256分散，到達(dá)N電極引線212或是N電極引線214。P電極引線222、224沿著這些引線的長度方向逐漸變窄，與N電極引線212、214、216沿著N電極引線212、214、216長度逐漸變窄的方向相反。子區(qū)域251、254靠近P電極引線222的寬端，而子區(qū)域253靠近N電極引線214的寬端，并且子區(qū)域256靠近N電極引線212的寬端。當(dāng)電流從P電極引線222的寬端流過來時，電流開始分散到最靠近這個寬端的區(qū)域中，即子區(qū)域251、254中，并流向N電極引線212、214的窄端。電流沿著P電極引線222的長度傳導(dǎo)，而且此后在子區(qū)域252、255中發(fā)生電流的分散。當(dāng)電流傳至P電極引線222的窄端時，就以同樣的方式在子區(qū)域253、256中發(fā)生電流的分散。
盡管不容易在LED 200的俯視圖上顯示，但是依照本發(fā)明的不同實(shí)施例，通道可具有垂直側(cè)壁或有角度的側(cè)壁。盡管在圖2中俯視看來，通道264被顯示為平直的，和水平或垂直的，但要說明的是，在其他實(shí)施例中，當(dāng)從上方俯視時，通道可呈不同的直線形狀，或者還可以是傾斜的或彎曲的。通道的數(shù)量也可以改變，而將區(qū)域250劃分成比圖2中顯示的12個子區(qū)域更多或更少的子區(qū)域。按照其他實(shí)施例，在單個LED或多個LED陣列中的不同LED中，也可以使用具有不同長度和不同寬度的通道。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例構(gòu)造的LED 300的俯視圖。LED300所具有的N電極和P電極的電極設(shè)計(jì)與圖1和圖2中所描繪的不同。在這個實(shí)施例中，LED 300的某些引線或引線的某些部分是彎曲的，產(chǎn)生了圖3所示的帶有圓形部分的區(qū)域350。LED 300的俯視圖出顯示N電極310、P電極320以及區(qū)域350，其中區(qū)域350為P電極320和N電極310所限定，能夠透光。N電極310有一條筆直的引線314和兩條彎曲的引線312、316伸向東北角，而P電極320有兩條彎曲段322、324伸向西南角。特別的是，P電極320包含一條筆直的臂325，該臂分叉而成彎曲段322、324。只是為了說明的目的，區(qū)域350是以白色顯示的，而P和N電極320、310是以黑色顯示的。P電極320的上述兩段322、324是與N電極310的三條引線312、314、316散置而且與它們分隔開的。
在該實(shí)施例中，N電極310的引線314在其末端包含一個增大部分315，該部分具有與圖1中顯示的增大部分115相似的特征。盡管所示增大部分315呈圓形，要指明的是在其他實(shí)施例中可采用其他形狀。雖然在LED 300中P電極320和N電極310的引線/段不是逐漸變窄的，而且沒有設(shè)置通道，但是依據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施例，與LED 300具有相似電極設(shè)計(jì)的LED的引線/段可以是逐漸變窄的，并且/或者可以設(shè)置有通道。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例構(gòu)造的LED 400的俯視圖。LED400展示了N和P電極的另一種電極設(shè)計(jì)。在該實(shí)施例中，LED 400的某些引線或引線段是帶有角度的，產(chǎn)生了一個帶有三角形部分的區(qū)域450，如圖4所示。LED 400的俯視圖顯示出N電極410、P電極420以及區(qū)域450，其中區(qū)域450被P電極420和N電極410所限定，能夠透光。N電極410有一條筆直的引線414和兩條有角度的引線412、416伸向西南角，而P電極420有兩條有角度的段422、424伸向東北角。特別的是，P電極420包含一條筆直的臂425，該臂分叉而成為有角度的段422、424。只是為了說明的目的，區(qū)域450是以白色顯示的，而P電極420和N電極410是以黑色顯示的。P電極420的兩段422、424是與N電極410的三條引線412、414、416散置且與之分隔開的。
在該實(shí)施例中，N電極410的引線414在其末端包含一個增大部分415，該部分具有與圖1中顯示的增大部分115相似的特征。盡管增大部分415被顯示呈正方形，要指明的是在其他實(shí)施例中可以采用其他形狀。雖然在LED 400中，P電極420和N電極410的引線/段不是逐漸變窄的，并且沒有設(shè)置通道，但是依據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施例，與LED 400具有相似電極設(shè)計(jì)的LED的引線/段可以是逐漸變窄的，并且/或者可以設(shè)置有通道。
圖5顯示的是按照本發(fā)明的一個實(shí)施例構(gòu)造的LED 500的橫截面?zhèn)纫晥D。如果LED 500代表的是圖2所示的LED 200，或者是一個從俯視看與LED 200相似的實(shí)施例，則本橫截面?zhèn)纫晥D就表示沿著圖2所示的A-A線剖開而得到的視圖。LED 500的橫截面?zhèn)纫晥D顯示了一個襯底20、一個反射層10、一個發(fā)光結(jié)構(gòu)60、一個下凹部分80、一個薄金屬層230′、一個P電極220′和一個N電極210′。在一個實(shí)施例中，LED 500是氮化鎵(GaN)基的，而襯底20則由藍(lán)寶石(sapphire)、碳化硅(silicon carbide)或另一種合適的晶體材料制成。反射層10沿著垂直軸被置于襯底20下方。反射層10將光反射回LED 500的上表面，或者是發(fā)射表面。在一個實(shí)施例中，反射層10起到鏡子的作用，且由鋁制成。在其他實(shí)施例中，可以使用能夠提供類似反射效果的其他類型的金屬或材料。按照本發(fā)明的一個實(shí)施例，反射層10是由這樣的材料制成的其通過提高LED 500的熱耗散能力，而進(jìn)一步為LED500提供熱學(xué)上的優(yōu)點(diǎn)。在該實(shí)施例中，反射層10有助于在工作中吸收LED 500內(nèi)產(chǎn)生的熱量，并以高效的方式將其輻射到周圍環(huán)境中。
發(fā)光結(jié)構(gòu)60被置于襯底20上方。在一個實(shí)施例中，發(fā)光結(jié)構(gòu)60包含一個被夾在N覆蓋層30和P覆蓋層40之間的激活層50。在工作中，LED 500的正向偏壓導(dǎo)致光5從激活層50發(fā)射出來。光沿圖5中箭頭所示的各個方向發(fā)射。向著襯底20傳播的光將被反射層10反射回來。在發(fā)光結(jié)構(gòu)60內(nèi)部，N覆蓋層30沿垂直軸被置于襯底20上方，而P覆蓋層40則沿垂直軸被置于N覆蓋層30上方。在一個實(shí)施例中，P覆蓋層40包含氮化鎵鋁(AlGaN)，而N覆蓋層30則包含摻硅的氮化鎵(Si:GaN)。P覆蓋層40和N覆蓋層30部分地構(gòu)成LED 500發(fā)光結(jié)構(gòu)。薄金屬層230′沿垂直軸被置于發(fā)光結(jié)構(gòu)的P覆蓋層40的上方，并與P覆蓋層40相接觸。雖然P覆蓋層40被顯示成在LED 500中位于N覆蓋層30上方，但在其他實(shí)施例中，它們的位置可以顛倒。
在圖5所示的實(shí)施例中，P電極220′沿垂直軸被置于發(fā)光結(jié)構(gòu)中的P覆蓋層40的上方。P電極220′一端與P覆蓋層40接觸，另一端則沿垂直軸延伸而穿過薄金屬層230′。另一方面，N電極210′被置于下凹部分80之內(nèi)，該下凹部分有一個N覆蓋層30的裸露表面35。N電極210′在下凹部分80內(nèi)與N覆蓋層30的上述表面35相接觸。由于N電極210′被置于下凹部分80內(nèi)，而該下凹部分的高度低于LED 500的頂部，因此N電極210′的高度低于P電極220′。在另一實(shí)施例中，P覆蓋層40和P電極220′的位置可分別與N覆蓋層30和N電極210′的位置調(diào)換，而使得N電極210′的高度高于P電極220′。在又一個實(shí)施例中，下凹部分80不出現(xiàn)，這樣在P電極220′和N電極210′之間就不存在高度差。
在一個實(shí)施例中，LED 500可進(jìn)一步包括其他層，這些層被置于發(fā)光結(jié)構(gòu)60的上方和/或下方。這些層以及目前在圖5中所顯示的層，可以是在金屬有機(jī)物化學(xué)汽相淀積(MOCVD)反應(yīng)器中生長的。比如，可以在襯底20和發(fā)光結(jié)構(gòu)60之間某處插入一個緩沖層，以補(bǔ)償層間的晶格失配，并且/或者使高質(zhì)量材料能夠在LED 500的晶體生長初期就形成。在一個實(shí)施例中，可以在發(fā)光結(jié)構(gòu)60和P電極220′之間形成一個窗式結(jié)構(gòu)，該窗式結(jié)構(gòu)是用不同濃度的鎂摻雜的氮化鎵(GaN)層來形成的。在這種情況下，即使P電極220′不與P覆蓋層40直接接觸，它們彼此仍是電性連接的。這些額外的層，以及目前在圖5中所顯示的層，其精確的結(jié)構(gòu)、成分和摻雜，都取決于所要產(chǎn)生的發(fā)射光的波長要求，且需要針對各個情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。
圖6顯示的是依照本發(fā)明的一個實(shí)施例構(gòu)造的LED 600的橫截面?zhèn)纫晥D。特別的是，在此橫截面?zhèn)纫晥D中顯示了通道264″。如果LED 600代表的是圖2所示的LED 200，或者當(dāng)俯視時與LED 200相似的一個實(shí)施例，則這一橫截面?zhèn)纫晥D就表示沿著圖2所示的B-B線切開而得到的視圖。LED 600的橫截面?zhèn)纫晥D顯示一個襯底20″、一個反射層10″、一個N覆蓋層30″、一個P覆蓋層40″、一個臺面80″、多個通道264″、一個薄金屬層230″、一個P電極220″和一個N電極210″。在該實(shí)施例中，反射層10″沿著垂直軸被置于襯底20″下方。反射層10″將光反射回LED 600的上表面，或者是側(cè)發(fā)射表面。N覆蓋層30″被置于襯底20″上方，而P覆蓋層40″被置于N覆蓋層30″的上方。在工作中，LED 600的正向偏壓導(dǎo)致光5″由此發(fā)射。在一個實(shí)施例中，P覆蓋層40″包含氮化鎵鋁(AlGaN)，而N覆蓋層30″包含氮化鎵銦(InGaN)。薄金屬層230″沿著垂直軸方向被置于P覆蓋層40″上方，并且與P覆蓋層40″相接觸。雖然LED 600中展示的P覆蓋層40″位于N覆蓋層30″的上方，但在其他實(shí)施例中，它們的位置可以顛倒。
在圖6所示實(shí)施例中，P電極220″沿著垂直軸被置于發(fā)光結(jié)構(gòu)的P覆蓋層40″上方。P電極220″一端與P覆蓋層40″接觸，另一端沿垂直軸延伸穿過薄金屬層230″。另一方面，N電極210″置于臺面80a″外部，該臺面有N覆蓋層30″的一個裸露表面35″。N電極210″與臺面80a″外部的N覆蓋層30″的表面35″相接觸，該臺面的高度低于LED 600的頂部，N電極210″的高度低于P電極220″。在該實(shí)施例中，靠近P電極220″也設(shè)置一個下凹部分80b″，其為LED 600的側(cè)面提供了額外的通路。
在一個實(shí)施例中，通道264″穿過薄金屬層230″和P覆蓋層40″而到達(dá)N覆蓋層30″，其中還移去了N覆蓋層40″的一小部分。例如，通道264″可以具有與下凹部分80a″、80b″相同的深度。這使得通道264″和下凹部分80a″、80b″能夠在相同的工藝步驟中一起同時形成。形狀類似于溝槽的通道264″是開放的通路，為光從LED 600出射提供了額外的表面區(qū)域。同必須穿過P覆蓋層40″和薄金屬層230″、而從LED 600的上表面發(fā)出的光相比，從通道264″發(fā)出的光不必穿過這樣的吸收材料。下凹部分80a″、80b″也為發(fā)射的光提供了非吸收區(qū)。下凹部分80a″、80b″使光能夠從側(cè)面發(fā)出，而不需要通過P覆蓋層40″或薄金屬層230″以及激活層?？傊?，通道264″和下凹部分80a″、80b″進(jìn)一步提高了LED600的發(fā)光效率。
圖7a和圖7b說明了依照本發(fā)明實(shí)施例的以典型方式排列的多個LED芯片。在這些實(shí)施例中，多個LED芯片被組裝成多個點(diǎn)陣或陣列，接著它們被裝配到一個底板上，爾后再與燈罩、電子電路、和/或各種透鏡集成而形成一個產(chǎn)品。LED芯片可用各種方式排列，圖7a和圖7b展示了其中的兩個示例。圖7a中，LED芯片710～740是邊靠邊放置的，基本上形成了一個更大的正方形/矩形。導(dǎo)線745為LED芯片710～740提供了必需的電連接。圖7b中，LED芯片750～790大致按十字型排列。導(dǎo)線795為LED芯片750～790提供了必需的電連接。LED芯片的排列方式取決于，舉例來說，所要產(chǎn)生的光發(fā)射或者是外罩的形狀，且要依據(jù)個別情況適當(dāng)調(diào)整。
圖8說明依照本發(fā)明的一個實(shí)施例來制作圖1所示LED 100的一種方法。在步驟P800中，提供一個襯底。在一個實(shí)施例中，襯底包括藍(lán)寶石。方框P810中，在襯底上方形成一個發(fā)光結(jié)構(gòu)。這包括形成一個第一覆蓋層和一個第二覆蓋層，最好分別是一個N覆蓋層和一個P覆蓋層。在一個實(shí)施例中，P覆蓋層在N覆蓋層的上方形成。方框P820中，在發(fā)光結(jié)構(gòu)的上方形成一個薄金屬層，并將其連接到發(fā)光結(jié)構(gòu)上。
方框P830中，在上述薄金屬層內(nèi)產(chǎn)生一個通路，露出發(fā)光結(jié)構(gòu)的第一覆蓋層的一部分。在一個實(shí)施例中，從上面俯視，該通路類似于在圖1中展示的P電極的U形狀，有兩條筆直的逐漸變窄的通路段向右延伸，且靠近該段的末端有增大區(qū)域。在此實(shí)施例中，通路是以常規(guī)的掩模和刻蝕技術(shù)產(chǎn)生的。方框P840中，產(chǎn)生另一個從LED 100側(cè)面看呈現(xiàn)下凹部分形狀的通路。該下凹部分露出了發(fā)光結(jié)構(gòu)的一部分第二覆蓋層。下凹部分的表面低于上述在方框P830中形成的通路的表面。在一個實(shí)施例中，俯視看來，上述下凹部分類似于在圖1中展示的N電極的M形狀，有三條筆直的逐漸變窄的通路段向左延伸，靠近該段的末端有增大的區(qū)域。在該實(shí)施例中，通路/下凹部分是用常規(guī)的掩模技術(shù)和刻蝕技術(shù)形成的。方框P850中，將P電極通過方框P830中刻蝕的通路連接到第一覆蓋層，并在連接區(qū)域與薄金屬層交疊。方框P860中，將N電極通過方框P840中刻蝕的通路或者下凹部分連接到第二覆蓋層。
方框P870中，將一個反射層設(shè)置在襯底下方。該反射層將光反射回LED 100的上表面或者發(fā)射表面。在一個實(shí)施例中，反射層也是由這樣的材料制成的其通過提高LED 100的散熱能力，進(jìn)一步為LED100提供熱學(xué)上的優(yōu)點(diǎn)。
圖9說明了依照本發(fā)明的一個實(shí)施例制作圖2所示LED 200的一種方法。在步驟P900中，提供一個襯底。方框P910中，在該襯底上方形成一個發(fā)光結(jié)構(gòu)，包括形成一個P覆蓋層、一個激活層和一個N覆蓋層。方框P920中，一個薄金屬層在所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的上方形成，并連接到所述發(fā)光結(jié)構(gòu)上。方框P930中，在上述薄金屬層內(nèi)形成一個第一通路，露出一部分P覆蓋層。一個實(shí)施例中，俯視看來，所述通路類似于在圖2中顯示的P電極的U形狀，有兩條筆直的逐漸變窄的通路段向右延伸，靠近該段的末端有增大的區(qū)域。
方框P940中，產(chǎn)生一個從LED 200的側(cè)面看呈下凹部分形狀的第二通路。第二通路露出發(fā)光結(jié)構(gòu)的一部分N覆蓋層。下凹部分的表面低于在方框P930中形成的通路的表面。在一個實(shí)施例中，俯視看來，所述下凹部分類似于在圖1中顯示的N電極的M形狀，有三條筆直的逐漸變窄的通路段向左延伸，靠近該段的末端有增大的區(qū)域。
方框950中，產(chǎn)生多個直線形通路，從LED 200側(cè)面看，每個通路都呈現(xiàn)下凹部分的形式。一個實(shí)施例中，直線形通路露出了發(fā)光結(jié)構(gòu)的一部分N覆蓋層。俯視看來，直線形通路可以呈現(xiàn)出是垂直或水平的，它們用作LED 200的通道，將被P電極和N電極所限定的區(qū)域劃分成子區(qū)域。直線形通路的上表面的高于在方框P930中形成的通路的表面。
方框P960中，沿著LED 200的邊界形成一個邊界通路。從LED 200的側(cè)面觀看，這第四通路也像下凹部分。俯視看來，邊界通路像一個空的矩形。該邊界通路的上表面低于方框P930中形成的通路的表面。在一個實(shí)施例中，方框P950和P960中形成的通路與方框P940中形成的通路具有相同的深度，使得在方框P940～P960中形成的三個通路能夠在同一刻蝕過程中同時形成。
方框P970中，將P電極通過在P930中刻蝕的第一通路連接到第一個覆蓋層。方框P980中，使N電極通過在P940中刻蝕的第二通路或者下凹部分而連接到第二覆蓋層。第三通路不變化。方框P990中，將一個反射層設(shè)置于襯底下方，該反射層將傳播給它的光反射回LED200的上表面，或者是發(fā)射表面。
圖10是依照本發(fā)明的一個實(shí)施例構(gòu)造的LED 1000的俯視圖。LED1000的俯視圖顯示出一個N電極1100、一個P電極1200和一個區(qū)域1500，其中區(qū)域1500能夠透光，是由P電極1200和N電極1100所限定的。一個薄的、大致半透明的金屬層1300被置于區(qū)域1500的上方，并位于N電極1100和P電極1200之間，而與P電極1200交疊，并通過臺面邊界1600與N電極1100分隔開。盡管在圖10的實(shí)施例中，LED1000被展示呈正方形，要指明的是根據(jù)具體應(yīng)用可以采用任何形狀。
盡管未在圖10中顯示，沿垂直方向被置于薄金屬層1300和區(qū)域1500下方的是一個帶有一個N覆蓋層和一個P覆蓋層的發(fā)光結(jié)構(gòu)。N電極1100與N覆蓋層接觸，而P電極1200與P覆蓋層接觸并與薄金屬電流分布層1300相交疊。LED 1000的工作方式在本文前面就相似實(shí)施例已詳細(xì)地闡述過，這里就不再進(jìn)一步論述了。
從P電極1100到N電極1200的電流分布，通過P和N電極1100、1200以及薄金屬層1300的布局設(shè)計(jì)和相對位置而得到改善。
圖10描述的實(shí)施例中，N電極1100有一個接觸部分1170，以及和沿著水平軸從接觸部分1170延伸的多條引線1120、1140、1160。P電極1200有一個接觸部分1270和至少兩條引線1220、1240，上述至少兩條引線沿著水平軸從接觸部分1270向著多條引線1120、1140、1160的反方向延伸。
P電極1200的至少兩條引線1220、1240與N電極1100的三條引線1120、1140、1160相互交叉并分隔開。當(dāng)俯視看時，引線1120、1140、1160、1120、1240顯得彼此平行。P電極1200和N電極1100可以互換，且電流反向流動，而LED 100仍正常工作。
引線1120、1140、1160、1220、1240各自有一個由其周邊確定的外邊界。如圖10中所示，對于在各條引線1120、1140、1160、1220、1240的外邊界上的所有點(diǎn)來說，從N電極1100的任一條引線的外邊界到P電極1200的至少一條引線的外邊界的最小距離實(shí)際上是相同的。在確定最小行進(jìn)距離時，沒有考慮位于LED 1000的周邊上的N電極引線1120、1140、1160的外邊界1180。
通過分別在N電極和P電極引線的各個外邊界之間保持相同的最小距離，由于電阻距離不同而造成的電流擁擠便被減至最小，并可能被完全消除。
此外，通過確保在N電極1100的各條引線1120、1140、1160的外邊界上的點(diǎn)與P電極1200的各條引線1220、1240的外邊界上的點(diǎn)之間存在一種一一對應(yīng)的關(guān)系，而使得電流流過全部區(qū)域1500，便能夠最大程度地使電流分散流過激活區(qū)。
由于本發(fā)明的電極設(shè)計(jì)以及獨(dú)特特性，光輸出效率或發(fā)光效率得到了提高。在使電流擁擠最小化的同時，LED仍然能在其電流水平可靠地工作。LED中元件的獨(dú)特結(jié)構(gòu)也允許光從LED內(nèi)部的多個額外位置發(fā)射出來。借助于反射層，LED還能夠增加照明，提高熱耗散能力。舉例來說，本發(fā)明的實(shí)施例適合應(yīng)用在尺寸為0.5mm×0.5mm至5mm×5mm的大面積氮化鎵LED上。本發(fā)明的實(shí)施例也適合用在諸如那些和交通信號燈、電子標(biāo)牌、高功率顯示器、醫(yī)療及牙科設(shè)備相關(guān)的應(yīng)用上。
應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)，以上所述的本發(fā)明的各個實(shí)施例只是為了清楚理解本發(fā)明原理起見而闡述的可能的實(shí)現(xiàn)范例。這些示例不是毫無遺漏的，或者是將本發(fā)明局限于已揭示的確切形式。在不偏離本發(fā)明精神和原則的前提下，可以對本發(fā)明的上述實(shí)施例進(jìn)行修改和調(diào)整。所有這些調(diào)整和修改都應(yīng)包含在本發(fā)明范圍之內(nèi)并受到所述權(quán)利要求的保護(hù)。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管，包括一襯底；一發(fā)光結(jié)構(gòu)，其沿著一垂直軸而被置于所述襯底之上，該發(fā)光結(jié)構(gòu)包括一第一覆蓋層和一第二覆蓋層；一第一電極，其與所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的第一覆蓋層接觸，該第一電極有一條引線在第一方向上沿著一水平軸延伸，該水平軸垂直于所述垂直軸；以及一第二電極，其與所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的第二覆蓋層接觸，該第二電極有至少兩條引線在第二方向上沿著所述水平軸延伸，該第二方向與所述第一方向相反，所述第一電極的引線的一部分散置于所述第二電極的兩條引線的相應(yīng)部分之間并與其分隔開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，進(jìn)一步包括一薄金屬層，其沿所述垂直軸而被置于所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的上方，并與所述發(fā)光結(jié)構(gòu)接觸；所述第一電極沿所述垂直軸延伸而穿過所述薄金屬層，與所述第一覆蓋層接觸；所述第一電極沿所述垂直軸而限定了第一高度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管，其中所述第二電極在一下凹部分中與所述第二覆蓋層的表面接觸，形成所述下凹部分是為了露出所述表面，所述第二電極沿所述垂直軸而限定了比所述第一高度低的第二高度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其中所述第一覆蓋層是P覆蓋層，而所述第二覆蓋層是N覆蓋層，并且所述第一電極是P電極，而所述第二電極是N電極。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其中所述第一覆蓋層是N覆蓋層，而所述第二覆蓋層是P覆蓋層，并且所述第一電極是N電極，而所述第二電極是P電極。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其中所述第一電極的引線的所述部分與所述第二電極的兩條引線的所述部分之一，沿著所述第一電極的引線的所述部分和所述第二電極的引線的該部分，以基本相等的距離分隔開。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其中所述第一和第二電極的引線的所述部分是基本筆直的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其中所述第一電極的引線的所述部分是直的，而所述第二電極的引線的所述部分是彎曲的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其中所述第一電極的引線的所述部分是直的，而所述第二電極的引線的所述部分是有角度的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其中所述第二電極包含一直臂，該直臂分叉而成為彎曲段，所述彎曲段包含所述第二電極的兩條引線的所述部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其中所述第二電極包含一直臂，該直臂分叉而成為帶有角度的段，所述帶有角度的段包含所述第二電極的兩條引線的所述部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其中所述第一電極的引線在所述第一方向是逐漸變窄的。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其中所述第二電極的引線在所述第二方向是逐漸變窄的。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其中所述第一電極的引線在該引線的末端有一增大部分。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)光二極管，其中所述增大部分呈圓形。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)光二極管，其中所述增大部分呈方形。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)光二極管，其中所述第一電極的引線進(jìn)一步從所述增大部分包括一延伸部分。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其中所述第二電極的引線在引線各自的末端有增大部分。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的發(fā)光二極管，其中所述增大部分呈圓形。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的發(fā)光二極管，其中所述第二電極的引線進(jìn)一步從所述增大部分包括一延伸部分。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其中所述第一電極包括在所述第一方向延伸的兩條額外的外側(cè)引線，所述第二電極的兩條引線置于所述第一電極的這兩條外側(cè)引線之間。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的發(fā)光二極管，其中所述兩條外側(cè)引線是基本筆直的。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的發(fā)光二極管，其中所述兩條外側(cè)引線每一條沿著引線都有各自的增大部分。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的發(fā)光二極管，其中所述增大部分呈半圓形。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的發(fā)光二極管，其中所述兩條外側(cè)引線是彎曲的。
26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的發(fā)光二極管，其中所述兩條外側(cè)引線是帶有角度的。
27.根據(jù)權(quán)利要求21所述的發(fā)光二極管，其中所述兩條外側(cè)引線在所述第一方向是逐漸變窄的。
28.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，進(jìn)一步包括一反射層，其被置于所述襯底的下方，并與所述襯底的底邊相連。
29.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其中所述第一電極的引線和所述第二電極的引線限定了一個能夠透光的區(qū)域。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的發(fā)光二極管，其中所述區(qū)域基本呈M形。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的發(fā)光二極管，其中所述區(qū)域內(nèi)有多條通道置于其中，所述通道進(jìn)一步將所述區(qū)域劃分成子區(qū)域。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的發(fā)光二極管，其中所述子區(qū)域基本呈矩形。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的發(fā)光二極管，其中至少一條所述通道有垂直的壁。
34.根據(jù)權(quán)利要求31所述的發(fā)光二極管，其中至少一條所述通道具有帶有角度的壁。
35.一種發(fā)光二極管，其包括一襯底；一反射層，其被置于所述襯底的下方，而與所述襯底的底邊連接；一發(fā)光結(jié)構(gòu)，其沿著一垂直軸而被置于所述襯底之上，該發(fā)光結(jié)構(gòu)包括一第一覆蓋層和一第二覆蓋層；一薄金屬層，其沿著所述垂直軸而被置于所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的上方并與所述發(fā)光結(jié)構(gòu)接觸；一第一電極，其沿所述垂直軸而被置于所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的上方，沿所述垂直軸延伸而穿過所述薄金屬層，并與所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的第一覆蓋層接觸，所述第一電極有多條引線，所述引線在第一方向上沿著一水平軸延伸，該水平軸垂直于所述垂直軸，所述引線在第一方向上是逐漸變窄的；以及一第二電極，其沿所述垂直軸而被置于所述第二覆蓋層的一裸露表面的上方，并與該裸露表面接觸，所述第二電極有多條引線在第二方向上沿著所述水平軸延伸，該第二方向與所述第一方向相反，所述第二電極的引線在所述第二方向上是逐漸變窄的，所述第一電極的引線與所述第二電極的引線相散置并與之分隔開。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的發(fā)光二極管，其中所述第一覆蓋層是P覆蓋層，而所述第二覆蓋層是N覆蓋層，并且所述第一電極是P電極，而所述第二電極是N電極。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的發(fā)光二極管，其中所述第一覆蓋層是N覆蓋層，而所述第二覆蓋層是P覆蓋層，并且所述第一電極是N電極，而所述第二電極是P電極。
38.根據(jù)權(quán)利要求35所述的發(fā)光二極管，其中所述第一電極限定了第一高度，并且所述第二電極被置于一下凹部分中，所述第二電極沿所述垂直軸而限定了比第一高度低的第二高度。
39.根據(jù)權(quán)利要求35所述的發(fā)光二極管，其中所述的第一和第二電極的引線是直的。
40.根據(jù)權(quán)利要求35所述的發(fā)光二極管，其中所述第一電極的引線在各自引線的末端有增大部分。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的發(fā)光二極管，其中所述增大部分基本呈圓形。
42.根據(jù)權(quán)利要求40所述的發(fā)光二極管，其中至少一條所述第一電極引線進(jìn)一步包含從所述增大部分延伸的一較小延長部分。
43.根據(jù)權(quán)利要求35所述的發(fā)光二極管，其中所述第二電極的引線在各自引線的末端有增大部分。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的發(fā)光二極管，其中所述增大部分基本呈圓形。
45.根據(jù)權(quán)利要求43所述的發(fā)光二極管，其中至少一條所述第二電極引線進(jìn)一步包含從所述增大部分延伸的一較小延長部分。
46.根據(jù)權(quán)利要求35所述的發(fā)光二極管，其中所述第一電極的引線和所述第二電極的引線限定了一個能夠透光的表面區(qū)域。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的發(fā)光二極管，其中所述表面區(qū)域呈M形。
48.根據(jù)權(quán)利要求46所述的發(fā)光二極管，其中所述區(qū)域有多條通道置于其中，所述通道將所述區(qū)域進(jìn)一步劃分成子區(qū)域。
49.一種發(fā)光二極管，其包括一襯底；一發(fā)光結(jié)構(gòu)，其沿著一垂直軸而被置于所述襯底之上，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)包括一第一覆蓋層和一第二覆蓋層；一薄金屬層，其沿著所述垂直軸而被置于所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的上方并與所述發(fā)光結(jié)構(gòu)接觸；一第一電極，其沿所述垂直軸而被置于所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的上方，沿所述垂直軸延伸而穿過所述薄金屬層，并與所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的第一覆蓋層接觸，所述第一電極有多條引線，所述引線在第一方向上沿著一水平軸延伸，該水平軸垂直于所述垂直軸，至少有一條所述引線在其末端有增大部分；以及一第二電極，其沿所述垂直軸而被置于所述第二覆蓋層的一裸露表面的上方，并與該裸露表面接觸，所述第二電極有多條引線在第二方向上沿著所述水平軸延伸，該第二方向與所述第一方向相反，所述第一電極的引線與所述第二電極的引線相散置并與其分隔開，以限定一個能夠透光的區(qū)域。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的發(fā)光二極管，其中所述第一覆蓋層是P覆蓋層，而所述第二覆蓋層是N覆蓋層，并且所述第一電極是P電極，而所述第二電極是N電極。
51.根據(jù)權(quán)利要求49所述的發(fā)光二極管，其中所述第一覆蓋層是N覆蓋層，而所述第二覆蓋層是P覆蓋層，并且所述第一電極是N電極，而所述第二電極是P電極。
52.根據(jù)權(quán)利要求49所述的發(fā)光二極管，其中每條所述第一電極的引線均與各自相鄰的所述第二電極的引線沿所述水平軸、以基本相等的距離分隔開。
53.根據(jù)權(quán)利要求49所述的發(fā)光二極管，其中至少一條所述第一電極的引線在所述第一方向上是逐漸變窄的。
54.根據(jù)權(quán)利要求49所述的發(fā)光二極管，其中至少一條所述第二電極的引線在所述第二方向上是逐漸變窄的。
55.根據(jù)權(quán)利要求49所述的發(fā)光二極管，其中所述增大部分基本呈圓形。
56.根據(jù)權(quán)利要求49所述的發(fā)光二極管，其中所述增大部分有一個由此延伸的較小延長部分。
57.一種發(fā)光二極管，其包括一襯底；一反射層，其被置于所述襯底的下方，并與所述襯底的底邊相連；一發(fā)光結(jié)構(gòu)，其沿著一垂直軸而被置于所述襯底之上，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)包括一P覆蓋層和一N覆蓋層，該P(yáng)覆蓋層沿著所述垂直軸而位于該N覆蓋層的上方；一薄金屬層，其沿著所述垂直軸而被置于所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的P覆蓋層的上方并與所述P覆蓋層接觸；一P電極，其沿所述垂直軸被置于所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的P覆蓋層的上方而限定一第一高度，沿所述垂直軸延伸而穿過所述薄金屬層，并與所述P覆蓋層接觸，所述P電極有多條引線在第一方向上沿著一水平軸延伸，該水平軸垂直于所述垂直軸，所述引線在所述第一方向上是逐漸變窄的，且在各自引線的末端有增大部分；以及一N電極，其沿所述垂直軸而被置于所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的N覆蓋層的上方，該N電極在一下凹部分中與所述N覆蓋層的一表面接觸，形成所述下凹部分是為了露出所述表面，所述N電極限定了一第二高度，該第二高度沿所述垂直軸偏離所述第一高度，所述N電極有多條引線在第二方向上沿著所述水平軸延伸，該第二方向與所述第一方向相反，所述N電極的引線在所述第二方向上是逐漸變窄的且在各自引線的末端有增大部分，所述P電極的引線與所述N電極的引線相散置并與其分隔開。
58.根據(jù)權(quán)利要求57所述的發(fā)光二極管，其中所述第二高度比所述第一高度低。
59.根據(jù)權(quán)利要求57所述的發(fā)光二極管，其中所述第一電極的引線和所述第二電極的引線限定了一個能夠透光的表面區(qū)域。
60.根據(jù)權(quán)利要求59所述的發(fā)光二極管，其中所述表面區(qū)域基本呈M形。
61.根據(jù)權(quán)利要求59所述的發(fā)光二極管，其中所述表面區(qū)域有多條通道置于其中，所述通道將所述表面區(qū)域進(jìn)一步劃分成子區(qū)域。
62.根據(jù)權(quán)利要求61所述的發(fā)光二極管，其中所述子區(qū)域基本呈矩形。
63.一種制作發(fā)光二極管的方法，該方法包括提供襯底；形成沿一垂直軸位于所述襯底上方的發(fā)光結(jié)構(gòu)，該發(fā)光結(jié)構(gòu)包括第一覆蓋層和第二覆蓋層；形成沿所述垂直軸位于所述發(fā)光結(jié)構(gòu)上方的第一電極，該第一電極與所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的第一覆蓋層連接，所述第一電極有一條引線在第一方向上沿一水平軸延伸，該水平軸垂直于所述垂直軸；以及在所述第二覆蓋層的裸露表面上形成第二電極，該第二電極有兩條引線在第二方向上沿著所述水平軸延伸，該第二方向與所述第一方向相反，其中所述第一電極的引線的一部分被置于所述第二電極的兩條引線的相應(yīng)部分之間并與其分隔開。
64.根據(jù)權(quán)利要求63所述的方法，進(jìn)一步包括形成薄金屬層，該薄金屬層沿所述垂直軸位于所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的上方，并與所述發(fā)光結(jié)構(gòu)接觸。
65.根據(jù)權(quán)利要求64所述的方法，其中所述第一電極沿所述垂直軸延伸穿過所述薄金屬層而限定了第一高度，且所述第二電極限定了比所述第一高度低的第二高度。
66.根據(jù)權(quán)利要求63所述的方法，其中所述第一電極的引線的所述部分是直的，所述第二電極的兩條引線的所述部分至少是下列情況之一直的、彎曲的、帶有角度的。
67.根據(jù)權(quán)利要求63所述的方法，其中所述第一電極的引線的所述部分在所述第一方向上是逐漸變窄的。
68.根據(jù)權(quán)利要求63所述的方法，其中所述第二電極的引線的所述部分在所述第二方向上是逐漸變窄的。
69.根據(jù)權(quán)利要求63所述的方法，其中；所述第一電極的引線在該引線的末端有增大部分。
70.根據(jù)權(quán)利要求63所述的方法，其中所述第二電極的引線在該引線的末端有增大部分。
71.根據(jù)權(quán)利要求63所述的方法，進(jìn)一步包括形成多條通道，其在由所述第一電極的引線和所述第二電極的引線限定的表面區(qū)域內(nèi)，該表面區(qū)域被所述通道分成子區(qū)域。
72.一種制作發(fā)光二極管方法，該方法包括提供襯底；形成位于所述襯底下方的反射層；形成沿一垂直軸位于所述襯底上方的發(fā)光結(jié)構(gòu)，該發(fā)光結(jié)構(gòu)包括第一覆蓋層和第二覆蓋層；形成薄金屬層，該薄金屬層沿所述垂直軸位于所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的上方，并連接到所述發(fā)光結(jié)構(gòu)；蝕刻所述薄金屬層以在該薄金屬層內(nèi)形成第一通路，該第一通路露出所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的第一覆蓋層的一部分；將第一電極通過所述第一通路連接到所述第一覆蓋層，所述第一電極包含在第一方向上沿著一水平軸延伸的多條引線，該水平軸垂直于所述垂直軸；蝕刻所述發(fā)光二極管以形成第二通路，該第二通路露出所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的第二覆蓋層的一部分；以及將第二電極通過所述第二通路連接到所述第二覆蓋層，所述第二電極包含在第二方向上沿所述水平軸延伸的多條引線，該第二方向與所述第一方向相反，所述第一電極引線與所述第二電極引線相散置并與其分隔開。
73.根據(jù)權(quán)利要求72所述的方法，其中所述第一電極沿所述垂直軸限定了第一高度，并且所述第二電極限定了第二高度，該第二高度低于該第一高度。
74.根據(jù)權(quán)利要求72所述的方法，其中所述第一電極的引線至少是下列情況之一直的、彎曲的和帶有角度的，所述第二電極的引線至少是下列情況之一直的、彎曲的和帶有角度的。
75.根據(jù)權(quán)利要求72所述的方法，其中所述第一電極引線在所述第一方向是逐漸變窄的。
76.根據(jù)權(quán)利要求72所述的方法，其中所述第二電極的引線在所述第二方向上是逐漸變窄的。
77.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多個發(fā)光二極管，其中所述多個發(fā)光二極管中的每一個的位置與所述多個發(fā)光二極管中的至少另一個的關(guān)系是緊密而間隔開的。
78.根據(jù)權(quán)利要求35所述的多個發(fā)光二極管，其中所述多個發(fā)光二極管中的每一個的位置與所述多個發(fā)光二極管中的至少另一個的關(guān)系是緊密而間隔開的。
79.根據(jù)權(quán)利要求57所述的多個發(fā)光二極管，其中所述多個發(fā)光二極管中的每一個的位置與所述多個發(fā)光二極管中的至少另一個的關(guān)系是緊密而間隔開的。
全文摘要
一種大功率、高光通量的發(fā)光二極管(LED)(100)，其包括一襯底、一發(fā)光結(jié)構(gòu)、第一電極(110)和第二電極(120)。LED(100)具有上表面布局設(shè)計(jì)，其中第一電極(110)有多條引線(112、114、116)沿一個方向延伸，而第二電極(120)則有多條引線(122、124)沿相反方向延伸。第一電極的引線的至少一部分是與第二電極的部分引線相散置的并且與之分隔開。這樣來提供一種結(jié)構(gòu)其增強(qiáng)了電流沿著兩個電極的引線的長度方向的分散。
文檔編號H01L33/38GK1666351SQ03815816
公開日2005年9月7日 申請日期2003年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月24日
發(fā)明者Y·趙, W·W·蘇, K·Y·馬, C·S·陳, H·劉, E·J·魯?shù)?申請人:路美光電公司