專利名稱：具有電極焊盤的發(fā)光二極管的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明的示例性實施例涉及一種發(fā)光二極管，更具體地講，涉及一種具有電極焊 盤的發(fā)光二極管。
背景技術(shù)：
氮化鎵(GaN)基發(fā)光二極管(LED)已廣泛地用于包括全色LED顯示器、LED交通 信號、白色LED等的應用中。GaN類發(fā)光二極管通常通過在例如藍寶石基底的基底上生長外延層而形成，并包 括N型半導體層、P型半導體層以及設置在N型半導體層和P型半導體層之間的有源層。另 外，N電極焊盤形成在N型半導體層上，P電極焊盤形成在P型半導體層上。發(fā)光二極管通 過這些電極焊盤電連接到外部電源，并通過外部電源進行操作。這里，電流經(jīng)過半導體層從 P電極焊盤流向N電極焊盤。通常，由于P型半導體層的電阻系數(shù)高，所以電流不是均勻地分布在P型半導體層 中，而是集中在P型半導體層的形成有P電極焊盤的部分上，電流集中在半導體層的邊緣上 并流過半導體層的邊緣。電流擁擠導致發(fā)光面積減小，從而使源的發(fā)光效率劣化。為了解 決這樣的問題，在P型半導體層上形成電阻系數(shù)低的透明電極層以提高電流擴散。在該結(jié) 構(gòu)中，當從P電極焊盤提供電流時，電流在進入P型半導體層之前通過透明電極層而分散， 從而增加了 LED的發(fā)光面積。然而，由于透明電極層趨向于吸收光，所以透明電極層的厚度受到限制，從而提供 受限制的電流擴散。具體地講，對于用于高輸出的具有大約Imm2或更大的面積的大型LED， 限制了通過透明電極層的電流擴散。為了便于發(fā)光二極管內(nèi)的電流擴散，使用了從電極焊盤延伸的延伸體。例如，第 6，650，018號美國專利公開的LED包括多個從電極接觸部分117、127 ( S卩，電極焊盤)沿相 反方向延伸的延伸體以提高電流擴散。雖然使用這樣的延伸體可以在發(fā)光二極管的寬的區(qū)域上提高電流擴散，但在發(fā)光 二極管的形成有電極焊盤的部分處仍然發(fā)生電流擁擠。此外，隨著發(fā)光二極管尺寸的增加，發(fā)光二極管中存在缺陷的可能性增加。諸如 穿透位錯(threading dislocation)、針孔(pin-hole)等的缺陷提供了電流快速流過的通 道，從而擾亂了發(fā)光二極管中的電流擴散。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的示例性實施例提供了一種防止電流在電極焊盤附近擁擠的發(fā)光二極管。本發(fā)明的另一個示例性實施例提供了一種允許在寬的區(qū)域上的電流均勻擴散的發(fā)光二極管。本發(fā)明的附加特征將在下面的描述中闡述，部分通過描述將是明顯的或通過本發(fā) 明的實踐可以獲得。本發(fā)明的示例性實施例公開了一種發(fā)光二極管。該發(fā)光二極管包括基底；第一 導電類型半導體層，在基底上；第二導電類型半導體層，在第一導電類型半導體層上；有源 層，設置在第一導電類型半導體層和第二導電類型半導體層之間；第一電極焊盤，電連接到 第一導電類型半導體層；第二電極焊盤，在第一導電類型半導體層上；絕緣層，設置在第一 導電類型半導體層和第二電極焊盤之間，并使第二電極焊盤與第一導電類型半導體層電絕 緣。至少一個上延伸體可以在電連接到第二導電類型半導體層的同時電連接到第二電極焊盤。第一導電類型半導體層可以為η型氮化物半導體層，第二導電類型半導體層可以 為P型氮化物半導體層。因此，能夠防止電流在P電極焊盤周圍擁擠在P型氮化物半導體層 上。另外，透明電極層可以位于P型氮化物半導體層上，上延伸體可以位于透明電極層上。第一導電類型半導體層可以包括至少一個通過臺面蝕刻第二導電類型半導體層 和有源層而暴露的區(qū)域，第二電極焊盤可以位于第一導電類型半導體層的暴露區(qū)域上。連接部分可以將上延伸體連接到第二電極焊盤，第二導電類型半導體層和有源層 的經(jīng)過臺面蝕刻的側(cè)表面可以通過絕緣層與連接部分絕緣。絕緣層可以延伸到第二導電類型半導體層的上表面，使得絕緣層的邊緣與第二導 電類型半導體層疊置。在一些示例性實施例中，第二電極焊盤的至少一部分可以位于第二導電類型半導 體層上。第二電極焊盤和第二導電類型半導體層可以通過絕緣層彼此分開。第二導電類型半導體層和有源層可以被分開以限定至少兩個發(fā)光區(qū)域。連接到第 二電極焊盤的上延伸體可以位于所述至少兩個發(fā)光區(qū)域的每個上。所述至少兩個發(fā)光區(qū)域可以以相對于與第一電極焊盤和第二電極焊盤交叉的線 的對稱結(jié)構(gòu)設置。因此，所述兩個發(fā)光區(qū)域可以表現(xiàn)相同的發(fā)光特性。一個或多個下延伸體可以連接到第一電極焊盤，至少一個下延伸體可以位于所述 至少兩個發(fā)光區(qū)域之間。典型地，在傳統(tǒng)的發(fā)光二極管中，第二電極焊盤位于第二導電類型半導體層上并 電連接到第二導電類型半導體層。結(jié)果，電流集中在第二電極焊盤周圍，從而抑制了電流擴 散。相反，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，由于第二電極焊盤位于第一導電類型半導體層上， 所以能夠防止電流擁擠在第二電極焊盤周圍。另外，第二導電類型半導體層分為多個發(fā)光 區(qū)域，從而能夠?qū)崿F(xiàn)在發(fā)光區(qū)域上的均勻的電流擴散。應該理解，上述的概要描述與下面的詳細描述為示例性的和說明性的，并意圖進 一步提供本發(fā)明的如權(quán)利要求的解釋。


所包括的并且包含在本說明書中的附圖提供了對本發(fā)明的進一步的理解并構(gòu)成 了說明書的一部分，附圖示出了本發(fā)明的實施例，并與描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。圖1為根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的發(fā)光二極管的平面圖。
圖2為沿圖1中的線A-A截取的剖視圖。圖3為沿圖1中的線B-B截取的剖視圖。圖4為根據(jù)本發(fā)明另一示例性實施例的發(fā)光二極管的剖視圖。圖5為根據(jù)本發(fā)明又一示例性實施例的發(fā)光二極管的平面圖。圖6為根據(jù)本發(fā)明再一示例性實施例的發(fā)光二極管的平面圖。
具體實施例方式在下文中參照附圖更充分地描述本發(fā)明，在附圖中示出了本發(fā)明的示例性實施 例。然而，本發(fā)明可以以多種不同的形式實施且不應解釋為局限于這里提出的示例性實施 例。另外，提供這些示例性實施例使得本公開是徹底的并將把本發(fā)明的范圍充分地傳達給 本領域的技術(shù)人員。在附圖中，為了清晰起見會放大層和區(qū)域的尺寸和相對尺寸。在附圖 中，相同的標號代表相同的元件。應該理解，當諸如層、膜、區(qū)域或基底的元件被稱作“在”另一個元件“上”時，它可 以直接在另一個元件上或也可以存在中間元件。相反，當元件被稱作“直接在”另一個元件 “上”時，不存在中間元件。圖1為根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的發(fā)光二極管的平面圖，圖2為沿圖1中的線A-A 截取的剖視圖，圖3為沿圖1中的線B-B截取的剖視圖。參照圖1至圖3，發(fā)光二極管包括基底21、第一導電類型半導體層23、有源層25、 第二導電類型半導體層27、絕緣層31、第一電極焊盤35、第二電極焊盤33和上延伸體33a。 發(fā)光二極管還可以包括連接部分33b、透明電極層四和下延伸體35a?；?1可以為藍寶 石基底，但不限于此。第一導電類型半導體層23位于基底21上，第二導電類型半導體層27位于第一 導電類型半導體層23上，有源層25設置在第一導電類型半導體層和第二導電類型半導體 層之間。第一導電類型半導體層23、有源層25和第二導電類型半導體層27可以由諸如 AlxIny(iai_x_yN(其中0彡χ彡1，0彡y彡1，0彡x+y彡1)的GaN基化合物半導體材料形成， 但不限于此。確定有源層25的組成元件和組分以發(fā)射具有需要波長的光，例如，發(fā)射紫外 線或藍光。第一導電類型半導體層23可以為η型氮化物半導體層，第二導電類型半導體層 27可以為ρ型氮化物半導體層，反之亦然。如圖中所示，第一導電類型半導體層23和/或第二導電類型半導體層27可以具 有單層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)。另外，有源層25可以具有單量子阱結(jié)構(gòu)或多量子阱結(jié)構(gòu)。發(fā)光二 極管還可以包括在基底21和第一導電類型半導體層23之間的緩沖層(未示出)。這些半 導體層23、25和27可以通過金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)技術(shù)或分子束外延(MBE)技 術(shù)而形成。透明電極層四可以形成在第二導電類型半導體層27上。透明電極層四可以由 氧化銦錫(ITO)或Ni/Au形成，并與第二導電類型半導體層形成歐姆接觸。第二導電類型半導體層27和有源層25可以經(jīng)受通過光刻和蝕刻暴露第一導電類 型半導體層23的區(qū)域的工藝。這樣的工藝通常被認為是臺面蝕刻(mesa-etching)。臺面 蝕刻可以提供如圖1和圖2中所示的分開的發(fā)光區(qū)域。雖然在本實施例中發(fā)光二極管具有 兩個彼此分開的發(fā)光區(qū)域，但發(fā)光二極管可以具有多于兩個的分開的發(fā)光區(qū)域。另外，臺面蝕刻可以執(zhí)行為形成具有30 70度范圍內(nèi)的傾斜角度的傾斜的側(cè)表面。第一電極焊盤35和第二電極焊盤33位于通過臺面蝕刻暴露的第一導電類型半導 體層上。第一電極焊盤35電連接到第一導電類型半導體層23。相反，第二電極焊盤33通 過絕緣層31與第一導電類型半導體層23絕緣。第一電極焊盤35和第二電極焊盤33為用 于鍵合引線的鍵合焊盤，并具有相對寬的用于引線鍵合的區(qū)域。第一電極焊盤35和第二電 極焊盤33可以形成在第一導電類型半導體層23的暴露區(qū)域上，但不限于此。絕緣層31設置在第二電極焊盤33和第一導電類型半導體層23之間，以使第二電 極焊盤33與第一導電類型半導體層23絕緣。另外，絕緣層31可以覆蓋第二導電類型半導 體層27和有源層25的通過臺面蝕刻而暴露的側(cè)表面。絕緣層31可以延伸到第二導電類 型半導體層27的上表面，使得絕緣層31的邊緣與第二導電類型半導體層27疊置。上延伸體33a位于第二導電類型半導體層27 (或透明電極層29)上。上延伸體 33a可以分別通過連接部分3 連接到第二電極焊盤33，并可以電連接到第二導電類型半 導體層27。上延伸體33a設置為允許電流在第二導電類型半導體層27上均勻擴散。連接 部分3 通過絕緣層31與第二導電類型半導體層27和有源層25的側(cè)表面分開。至少一個下延伸體3 可以從第一電極焊盤35延伸。下延伸體3 位于第一導 電類型半導體層23上并電連接到第一導電類型半導體層23。如附圖中所示，下延伸體3 可以位于分開的發(fā)光區(qū)域之間，但不限于此?？蛇x擇地，下延伸體3 可以位于發(fā)光區(qū)域的 外側(cè)。電極焊盤33和35、上延伸體33a、連接部分33b和下延伸體3 可以通過同一工 藝由相同的材料(例如Cr/Au)形成，但不限于此?？蛇x擇地，上延伸體33a和第二電極焊 盤33可以通過不同的工藝由不同的材料形成。在本實施例中，分開的發(fā)光區(qū)域具有相對于位于第一電極焊盤35和第二電極焊 盤33之間的線(例如，切割線B-B)的對稱結(jié)構(gòu)。上延伸體33a也以對稱性結(jié)構(gòu)設置，從而 發(fā)光區(qū)域可以表現(xiàn)相同的發(fā)光特性。因此，當發(fā)光區(qū)域在單個發(fā)光二極管中分成兩個發(fā)光 區(qū)域時，封裝發(fā)光二極管的工藝還可以比在使用彼此平行地連接的兩個發(fā)光二極管的情況 簡單。另外，提供分開的發(fā)光區(qū)域可以緩解由缺陷導致的電流擁擠并可以通過由臺面蝕刻 形成的傾斜的側(cè)表面提高光提取效率。圖4為根據(jù)本發(fā)明另一示例性實施例的發(fā)光二極管的剖視圖。參照圖4，本實施例的發(fā)光二極管總體上與參照圖1至圖3描述的發(fā)光二極管相 似。然而，在本實施例的發(fā)光二極管中，第二電極焊盤43的一部分位于第二導電類型半導 體層27上。具體地講，第二電極焊盤43位于通過臺面蝕刻暴露的第一導電類型半導體層23 上，第二電極焊盤43的一部分位于第二導電類型半導體層27上。第二電極焊盤43通過絕 緣層31不僅與第一導電類型半導體層23絕緣還與第二導電類型半導體層27和有源層25 絕緣。延伸體33a從第二電極焊盤43延伸。在本實施例中，第二電極焊盤43通過絕緣層31與半導體層分開，從而防止電流擁 擠在第二電極焊盤43的周圍。另外，在本實施例中，可以相對減小進行臺面蝕刻的區(qū)域，從 而增大發(fā)光區(qū)域。圖5為根據(jù)本發(fā)明又一示例性實施例的發(fā)光二極管的平面圖。
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在圖1中示出的實施例中，第一電極焊盤35和第二電極焊盤33沿發(fā)光二極管的 主軸設置，發(fā)光區(qū)域沿發(fā)光二極管的主軸彼此分開。相反，根據(jù)本實施例的發(fā)光二極管包括 沿發(fā)光二極管的短軸設置的第一電極焊盤53和第二電極焊盤55以及沿發(fā)光二極管的短軸 彼此分開的發(fā)光區(qū)域。另外，分開的發(fā)光區(qū)域以對稱結(jié)構(gòu)設置，上延伸體53a和下延伸體 55a也以對稱結(jié)構(gòu)設置。在本實施例中，上延伸體53a沿發(fā)光二極管的外圍延伸以圍繞發(fā)光二極管，每個 上延伸體53a具有從發(fā)光二極管的外圍向內(nèi)延伸的延伸體53b。下延伸體5 從發(fā)光二極 管的內(nèi)側(cè)向發(fā)光二極管的外側(cè)延伸。每個下延伸體5 可以分叉以圍繞每個發(fā)光區(qū)域內(nèi)的 延伸體5北。圖6為根據(jù)本發(fā)明再一示例性實施例的發(fā)光二極管的平面圖。參照圖6，本實施例的發(fā)光二極管總體上與參照圖5描述的發(fā)光二極管相似。然 而，在本實施例的發(fā)光二極管中，下延伸體6 和上延伸體63a具有不同的布置。具體地講，下延伸體65a首先沿發(fā)光二極管的外圍延伸，然后延伸到發(fā)光區(qū)域中， 每個上延伸體63a包括兩個設置在每個發(fā)光區(qū)域上的延伸體，這兩個延伸體圍繞延伸到發(fā) 光區(qū)域中的下延伸體65a。雖然描述了一些示例性實施例來示出本發(fā)明，但應該理解，可以進行各種對與電 極焊盤和延伸體的布置相關的修改和改變。另外，在上面的實施例中，發(fā)光二極管分為兩個 發(fā)光區(qū)域。但可以分為多于兩個的發(fā)光區(qū)域。在一些實施例中，發(fā)光區(qū)域可以彼此徹底地 分開。換句話說，一部分發(fā)光區(qū)域可以彼此連接。雖然已結(jié)合附圖參照一些示例性實施例示出了本發(fā)明，對本領域的技術(shù)人員明顯 的是，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對本發(fā)明做各種修改和改變。因此，應 該理解，實施例僅以示出方式提供，用于向本領域的技術(shù)人員提供本發(fā)明的徹底公開和完 全理解。因此，本發(fā)明意圖覆蓋在權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)的本發(fā)明的修改和改變。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管，包括基底；第一導電類型半導體層，在基底上；第二導電類型半導體層，在第一導電類型半導體層上；有源層，設置在第一導電類型半導體層和第二導電類型半導體層之間；第一電極焊盤，電連接到第一導電類型半導體層；第二電極焊盤，在第一導電類型半導體層上；絕緣層，設置在第一導電類型半導體層和第二電極焊盤之間，并使第二電極焊盤與第 一導電類型半導體層電絕緣；至少一個上延伸體，在電連接到第二導電類型半導體層的同時連接到第二電極焊盤。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其中，第一導電類型半導體層為η型氮化物半導體 層，第二導電類型半導體層為P型氮化物半導體層。
3.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管還包括在ρ型氮化物半導體層上 的透明電極層，其中，上延伸體位于透明電極層上。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其中，第一導電類型半導體層包括至少一個通過 臺面蝕刻第二導電類型半導體層和有源層而暴露的區(qū)域，第二電極焊盤位于第一導電類型 半導體層的暴露區(qū)域上。
5.如權(quán)利要求4所述的發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管還包括將上延伸體連接到第二電 極焊盤的連接部分，其中，第二導電類型半導體層和有源層的經(jīng)過臺面蝕刻的側(cè)表面通過 絕緣層與所述連接部分絕緣。
6.如權(quán)利要求4所述的發(fā)光二極管，其中，絕緣層延伸到第二導電類型半導體層的上 表面，使得絕緣層的邊緣與第二導電類型半導體層疊置。
7.如權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管，其中，第二電極焊盤的至少一部分位于第二導電 類型半導體層上，第二電極焊盤和第二導電類型半導體層通過絕緣層彼此分開。
8.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其中，第二導電類型半導體層和有源層被分開以 限定至少兩個發(fā)光區(qū)域，連接到第二電極焊盤的上延伸體位于所述至少兩個發(fā)光區(qū)域的每 個上。
9.如權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管，其中，所述至少兩個發(fā)光區(qū)域以相對于與第一電 極焊盤和第二電極焊盤交叉的線的對稱結(jié)構(gòu)設置。
10.如權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管還包括連接到第一電極焊盤的 一個或多個下延伸體，其中，至少一個下延伸體位于所述至少兩個發(fā)光區(qū)域之間。
全文摘要
本發(fā)明的實施例涉及發(fā)光二極管。發(fā)光二極管包括基底；第一導電類型半導體層，在基底上；第二導電類型半導體層，在第一導電類型半導體層上；有源層，設置在第一導電類型半導體層和第二導電類型半導體層之間；第一電極焊盤，電連接到第一導電類型半導體層；第二電極焊盤，在第一導電類型半導體層上；絕緣層，設置在第一導電類型半導體層和第二電極焊盤之間，并使第二電極焊盤與第一導電類型半導體層電絕緣。至少一個上延伸體可以在電連接到第二導電類型半導體層的同時電連接到第二電極焊盤。第二電極焊盤形成在第一導電類型半導體層上，從而防止由電極焊盤導致的電流擁擠和光學損失。
文檔編號H01L33/36GK102097566SQ201010551678
公開日2011年6月15日 申請日期2010年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月14日
發(fā)明者尹余鎮(zhèn), 梁貞姬, 金京完 申請人:首爾Opto儀器股份有限公司