專利名稱：半導(dǎo)體發(fā)光元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體發(fā)光元件，尤其是一種具有較佳發(fā)光效率的半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件。
背景技術(shù)：
采用半導(dǎo)體發(fā)光元件制作的發(fā)光二極管(LED， Light Emitting Diode)以其亮度高、工 作電壓低、功耗小、易與集成電路匹配、驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，從而可作為光源而廣泛 應(yīng)用于照明領(lǐng)域，可參見Jos印h Bielecki等人在23rd IEEE SEMI-THERM Symposium中的 Thermal Considerations for LED Components in an Automotive Lamp^^文。
參見圖1及圖2， 一種典型發(fā)光二極管600包括絕緣基底610、形成在絕緣基底610上的半 導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)620、 N電極(N-electrode)630以及P電極(P-electrode) 640。所述半導(dǎo)體發(fā)光 結(jié)構(gòu)620包括N型半導(dǎo)體層(N-type Semiconductor Layer) 621、 P型半導(dǎo)體層(P-type Semiconductor Layer) 623以及位于N型半導(dǎo)體層621與P型半導(dǎo)體層623之間的活性層(Active layer) 622。所述N型半導(dǎo)體層621具有一未被活性層622和P型半導(dǎo)體層623覆蓋的暴露部分， N電極630為一N接觸墊(N-contact Pad)且設(shè)置在所述暴露部分上。所述P電極640為一P接觸 墊(P-contact Pad),其設(shè)置在P型半導(dǎo)體層623上且與N電極630成對(duì)角設(shè)置。然而，由于P型 半導(dǎo)體層623通常具有相對(duì)較高的阻抗，致使電流橫向擴(kuò)散效果差，電流易集中在P電極640 附近向下通過活性層622，因此降低活性層622的面積使用率，進(jìn)而導(dǎo)致其發(fā)光效率相對(duì)較差 ，尤其是對(duì)大尺寸晶粒的影響更大。
參見圖3及圖4，為改善上述因活性層的面積使用率低而導(dǎo)致的發(fā)光效率差之問題，現(xiàn)有 技術(shù)還揭露一種具有氧化銦錫(Indium Tin 0xide， IT0)層的發(fā)光二極管700。該發(fā)光二極管 700包括絕緣基底710、形成在絕緣基底710上的半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)720、 N電極730、 P電極740以 及氧化銦錫層750。所述半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)包括N型半導(dǎo)體層721、 P型半導(dǎo)體層723以及位于N型 半導(dǎo)體層721和P型半導(dǎo)體層723之間的活性層722。所述氧化銦錫層750設(shè)置在P型半導(dǎo)體層 723上并位于P型半導(dǎo)體層723的遠(yuǎn)離所述活性層722的一側(cè)，所述N電極730設(shè)置在N型半導(dǎo)體 層721的暴露部分；所述P電極740設(shè)置在氧化銦錫層750上。所述發(fā)光二極管700可通過氧化 銦錫層750從一定程度上改善電流分散的特性，但是由于N型半導(dǎo)體層721本身同樣存在內(nèi)電 阻，再加上N電極730本身的面積較小，因此電流不能有效地在N型半導(dǎo)體層721中均勻擴(kuò)散，一定程度上影響了發(fā)光二極管700的發(fā)光效率。
有鑒于此，提供一種具有較佳發(fā)光效率的半導(dǎo)體發(fā)光元件實(shí)為必要。

發(fā)明內(nèi)容
以下將以具體實(shí)施例說明一種具有較佳發(fā)光效率的半導(dǎo)體發(fā)光元件。 一種半導(dǎo)體發(fā)光元件，其包括基底、形成在基底上的半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)、以及極性相反的 第一電極和第二電極，所述半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)包括一第一型半導(dǎo)體層、 一第二型半導(dǎo)體層、以 及一位于第一型半導(dǎo)體層與一第二型半導(dǎo)體層之間的活性層，所述第一電極和第二電極分別 與第一型半導(dǎo)體層和第二型半導(dǎo)體層形成電連接，所述第二電極包括一透光導(dǎo)電層和一與透 光導(dǎo)電層電接觸的圖案化金屬導(dǎo)電層，所述第一電極包括相互分離的一感應(yīng)電極以及一第一 接觸墊。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，所述半導(dǎo)體發(fā)光元件被通入電流后，其相互分離的感應(yīng)電極和第一接 觸墊可感應(yīng)形成低電阻的等電位通道，從而有助于電子在第一型半導(dǎo)體層內(nèi)部橫向擴(kuò)散并均 勻地流至活性層，該半導(dǎo)體發(fā)光元件充分利用了活性層的最大面積，從而具有更佳的發(fā)光效
沖< 。


圖l是一種典型的發(fā)光二極管的主視示意圖。
圖2是圖1所示發(fā)光二極管的俯視示意圖。
圖3是另一種典型的發(fā)光二極管俯視示意圖。
圖4是圖3所示發(fā)光二極管的主視示意圖。
圖5是本發(fā)明實(shí)施例半導(dǎo)體發(fā)光元件的俯視示意圖。
圖6是圖5所示半導(dǎo)體發(fā)光元件沿剖線VI-VI的剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
參見圖5及圖6，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種半導(dǎo)體發(fā)光元件IO，其為一種發(fā)光二極管。所 述半導(dǎo)體發(fā)光元件10包括 一基底ll， 一位于基底11上的半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)12，以及極性相反 的第一電極13和第二電極14。
所述基底ll為絕緣基底，其材質(zhì)可為藍(lán)寶石(Sapphire)、碳化硅(SiC)等絕緣材料。 所述半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)12包括一N型半導(dǎo)體層121、 一P型半導(dǎo)體層123、位于N型半導(dǎo)體層 121與P型半導(dǎo)體層123之間的活性層122。所述N型半導(dǎo)體層121、活性層122及P型半導(dǎo)體層 123的基材可為III-V族化合物或II-VI族化合物。所述N型半導(dǎo)體層121形成在基底11上并具有一未被活性層122、 P型半導(dǎo)體層123及第二電極14覆蓋且環(huán)繞活性層122及P型半導(dǎo)體層 123的暴露部分。可以理解的是，所述半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)12也可為一雙層磊晶結(jié)構(gòu)，該雙層磊 晶結(jié)構(gòu)由一N型半導(dǎo)體層和一P型半導(dǎo)體層構(gòu)成。
所述第一電極13形成(例如沉積)在N型半導(dǎo)體層121的暴露部分以與N型半導(dǎo)體層121形成 電接觸。所述第一電極13包括感應(yīng)電極131以及位于該感應(yīng)電極131—側(cè)的接觸墊(Contact Pad) 133。所述感應(yīng)電極131的形狀可為直條形、梯形、圓形、橢圓形等。所述接觸墊133與 感應(yīng)電極131相互分離而互不接觸，該接觸墊133用于與外部電路形成電連接，如打線連接。 如圖5所示，本實(shí)施例中所述感應(yīng)電極131為直條形電極，所述接觸墊133位于所述感應(yīng)電極 131的縱向延長(zhǎng)線上。
所述第二電極14與P型半導(dǎo)體層123形成電接觸，其包括一透光導(dǎo)電層142及一與透光導(dǎo) 電層142電接觸的圖案化金屬導(dǎo)電層144 。
所述透光導(dǎo)電層142形成(例如沉積)在P型半導(dǎo)體層123上，其與P型半導(dǎo)體層123形成歐 姆接觸(0hmic Contact)。所述透光導(dǎo)電層142的材料可為透明的金屬摻雜之金屬氧化物，如 銦摻雜一氧化錫(Sn0: In)、錫摻雜三氧化二鎵(Ga203: Sn)、錫摻雜銀銦氧化物(Agln02: Sn) 、銦錫氧化物(In203:Sn)、鋅摻雜三氧化二銦(In203:Zn)、銻摻雜二氧化錫(Sn02 :Sb)、或 鋁摻雜氧化鋅(Zn0:Al)等。
所述圖案化金屬導(dǎo)電層144形成(例如沉積)在透光導(dǎo)電層142的遠(yuǎn)離P型半導(dǎo)體層123的一 側(cè)。所述圖案化金屬導(dǎo)電層144通常是由非透光的金屬或金屬合金材料制成的，其包括與外 部電路形成電連接的接觸墊1442以及從接觸墊1442延伸出來的延長(zhǎng)臂1444。如圖5所示，所 述梳狀的圖案化金屬導(dǎo)電層144包括兩個(gè)接觸墊1442和三個(gè)直條形延長(zhǎng)臂1444;其中，該兩 個(gè)接觸墊1442由一延長(zhǎng)臂1444相連通，另外兩個(gè)延長(zhǎng)臂1444沿一與位于相鄰兩個(gè)接觸墊 1442之間的延長(zhǎng)臂1444的延伸方向基本垂直的方向延伸且位于第一電極13的感應(yīng)電極131的 兩側(cè)。所述接觸墊1442用于與外部電路形成電連接，如打線連接。
圖5中示出所述透光導(dǎo)電層142的一區(qū)域元1422到圖案化金屬導(dǎo)電層144的最小橫向(也即 ，與透光導(dǎo)電層142的厚度方向基本垂直的方向)距離d。所述透光導(dǎo)電層142是由大量的區(qū)域 元1422構(gòu)成的，該區(qū)域元1422在透光導(dǎo)電層142的立體結(jié)構(gòu)中則為一微小的立體結(jié)構(gòu)。
由于透光導(dǎo)電層142的微觀結(jié)構(gòu)通常為柱狀晶域，長(zhǎng)距離的電流沿所述柱狀晶域的徑向 擴(kuò)散會(huì)因其內(nèi)大量的晶界及缺陷的存在而可能被截?cái)?，因而該最小橫向距離d設(shè)定為小于等 于300微米可以大大降低橫向電流遭截?cái)嗟目赡苄浴Ａ硗猓?jīng)實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)所述透光導(dǎo)電層 142的到圖案化金屬導(dǎo)電層144的最小橫向距離d小于等于300微米的所有區(qū)域元142之面積總
6和達(dá)到透光導(dǎo)電層142所在區(qū)域之面積的80%，即可使所述半導(dǎo)體發(fā)光元件10獲得較佳的發(fā)光 效率?？梢岳斫獾氖?，該具有最小橫向距離d小于等于300微米的所有區(qū)域元142之面積總和 與透光導(dǎo)電層142所在區(qū)域之面積的比值越大，所述半導(dǎo)體發(fā)光元件10的發(fā)光效率就會(huì)相對(duì)更佳。
當(dāng)然，在保證半導(dǎo)體發(fā)光元件10的發(fā)光效率的前提下，還可適當(dāng)變更第二電極14的直條 形延長(zhǎng)臂1444的寬度。例如，在半導(dǎo)體發(fā)光元件10的晶粒尺寸較大時(shí)，可適當(dāng)增加直條形延 長(zhǎng)臂1444的寬度以保證最小橫向距離d小于等于300微米以達(dá)到較佳的發(fā)光效率。
由于N型半導(dǎo)體層^i的內(nèi)電阻遠(yuǎn)低于P型半導(dǎo)體層U3，且N型半導(dǎo)體層121的內(nèi)電阻與透 光導(dǎo)電層142相近，因此當(dāng)半導(dǎo)體發(fā)光元件10被通入電流后，電子可由接觸墊132流入N型半 導(dǎo)體層121，此時(shí)在N型半導(dǎo)體層121的表面因?yàn)橛懈袘?yīng)電極131的存在，而在接觸墊133與感 應(yīng)電極131之間感應(yīng)形成一條電阻更低的等電位通道，從而有助于電子從接觸墊133流向感應(yīng) 電極131，進(jìn)而在N型半導(dǎo)體層121內(nèi)橫向擴(kuò)散，從而電子可均勻流入活性層122，使得該半導(dǎo) 體發(fā)光元件10充分利用了活性層122的最大面積，而具有更佳的發(fā)光效率。
另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可于本發(fā)明精神內(nèi)做其它變化，如變更感應(yīng)電極131、圖案化 金屬導(dǎo)電層144、透光導(dǎo)電層142、第一電極13的材料及形狀，適當(dāng)變更直條形延長(zhǎng)臂1444的 寬度、調(diào)換N型半導(dǎo)體層121與P型半導(dǎo)體層123的位置等以用于本發(fā)明等設(shè)計(jì)，只要其不偏離 本發(fā)明的技術(shù)效果均可。這些依據(jù)本發(fā)明精神所做的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的 范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
權(quán)利要求1一種半導(dǎo)體發(fā)光元件，其包括基底、形成在基底上的半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)、以及極性相反的第一電極和第二電極，所述半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)包括一第一型半導(dǎo)體層、一第二型半導(dǎo)體層、以及一位于第一型半導(dǎo)體層與一第二型半導(dǎo)體層之間的活性層，所述第一電極和第二電極分別與第一型半導(dǎo)體層和第二型半導(dǎo)體層形成電連接，所述第二電極包括一透光導(dǎo)電層和一與透光導(dǎo)電層電接觸的圖案化金屬導(dǎo)電層，其特征在于所述第一電極包括相互分離的一感應(yīng)電極以及一第一接觸墊。
2. 如權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，所述基底為絕 緣基底，所述第一型半導(dǎo)體層形成在所述基底上，所述第二型半導(dǎo)體層及活性層局部覆蓋所 述第一型半導(dǎo)體層，所述第一型半導(dǎo)體層具有一未被第二型半導(dǎo)體層及活性層覆蓋的暴露部 分，所述第一電極位于該暴露部分且與第一型半導(dǎo)體層形成歐姆接觸，所述第二電極的透光 導(dǎo)電層形成在第二型半導(dǎo)體層上，所述圖案化金屬導(dǎo)電層位于透光導(dǎo)電層的遠(yuǎn)離第二型半導(dǎo) 體層的一側(cè)。
3. 如權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，所述感應(yīng)電極 的形狀為直條形、梯形、圓形或橢圓形。
4. 如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，所述感應(yīng)電極 的形狀為直條形，所述第一接觸墊位于感應(yīng)電極的縱向延長(zhǎng)線上。
5. 如權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，所述透光導(dǎo)電 層與第二型半導(dǎo)體層形成歐姆接觸。
6. 如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，所述圖案化金 屬導(dǎo)電層包括第二接觸墊以及從該第二接觸墊延伸出來的延長(zhǎng)臂。
7. 如權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，所述透光導(dǎo)電 層的到圖案化金屬導(dǎo)電層的最小橫向距離小于等于300微米的區(qū)域之面積總和為透光導(dǎo)電層 所在區(qū)域之面積的80%及以上。
8. 如權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，所述第一型半導(dǎo)體層為N型半導(dǎo)體層，所述第二型半導(dǎo)體層為P型半導(dǎo)體層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體發(fā)光元件，其包括基底、形成在基底上的半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)、以及極性相反的第一電極和第二電極，所述半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)包括一第一型半導(dǎo)體層、一第二型半導(dǎo)體層、以及一位于第一型半導(dǎo)體層與一第二型半導(dǎo)體層之間的活性層，所述第一電極和第二電極分別與第一型半導(dǎo)體層和第二型半導(dǎo)體層形成電連接，所述第二電極包括一透光導(dǎo)電層和一與透光導(dǎo)電層電接觸的圖案化金屬導(dǎo)電層，所述第一電極包括相互分離的一感應(yīng)電極以及一第一接觸墊。
文檔編號(hào)H01L33/42GK101499510SQ20081030026
公開日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2008年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月30日
發(fā)明者徐智鵬, 江文章, 馬志邦 申請(qǐng)人:富士邁半導(dǎo)體精密工業(yè)(上海)有限公司;沛鑫半導(dǎo)體工業(yè)股份有限公司