專利名稱：具有擴(kuò)展電極的發(fā)光二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有擴(kuò)展電極的發(fā)光二極管，特別是一種具有提高出光效率和改善出光均勻性的電極結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，已經(jīng)廣泛用于顯示、指示、背光、照明等不同領(lǐng)域。目前很多發(fā)光二極管采用金屬電極指形結(jié)構(gòu)進(jìn)行電流擴(kuò)展，從而提高器件的發(fā)光效率。如圖I所示，為美國(guó)專利US5698865公開(kāi)的一種電極結(jié)構(gòu)圖，發(fā)光二極管出光面上 分布有金屬指形電極7。為了達(dá)到良好的電流擴(kuò)展效果，其寬度一般都在Ium以上。但是金屬不透明，指形電極結(jié)構(gòu)帶來(lái)了減小發(fā)我面種的缺點(diǎn)，因此大大影響了出光效率，并且由于電極的擋光造成了出光的不均勻分布。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種提高出光效率和改善均勻性的發(fā)光二極管設(shè)計(jì)方案。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種具有擴(kuò)展電極的發(fā)光二極管，包括半導(dǎo)體發(fā)光疊層、電極，其特征在于所述電極位于發(fā)光二極管出光面，包含接觸電極和指形電極，所述部分或全部指形電極的寬度為亞微米級(jí)。進(jìn)一步地，所述半導(dǎo)體發(fā)光疊層發(fā)光有光通過(guò)所述指形電極時(shí)產(chǎn)生光的衍射或者干涉。優(yōu)選地，所述指形電極部分的寬度與發(fā)光波長(zhǎng)接近，不超過(guò)發(fā)光主波長(zhǎng)的兩倍，其厚度也不能超過(guò)發(fā)光逢值波長(zhǎng)的兩倍，這樣可以利用光的衍射和干涉提高出光效率。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述指形電極的寬度為小于或等于800nm。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述指形電極的寬度接近或等于所述發(fā)光二極管發(fā)光峰值波長(zhǎng)。優(yōu)選地，所述指形電極包圍的面積大于等于發(fā)光二極管出光面面積的一半。優(yōu)選地，所述接觸電極包括兩個(gè)接觸點(diǎn)，所述指形電極由第一接觸點(diǎn)向第二個(gè)接觸點(diǎn)延伸。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，為更好的電流擴(kuò)展，所有的指形電極都由接觸點(diǎn)引出，并有多個(gè)指形電極部分來(lái)提高電流擴(kuò)展能力。對(duì)于P面為出光面的發(fā)光二極管，可在外延層和金屬電極之間加入透明電極層以提升電流擴(kuò)展能力。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述指形電極在距離接觸點(diǎn)最遠(yuǎn)處的寬度可大于接近接觸點(diǎn)處的寬度，以使電流可以擴(kuò)展到遠(yuǎn)離接觸點(diǎn)的部分。優(yōu)選地，所述出光面電極為金屬電極或氧化物電極，其材料可選自Au，Pt, Cu,Al, Ti, Ni, Cr,金屬氧化物或者上述材料的任意組合。本發(fā)明考慮了光的干涉、衍射特性，指形電極部分采用了亞微米寬度的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。由于光的衍射特性，在此結(jié)構(gòu)中光可以繞過(guò)指形電極部分出射，不被其所阻擋，從而提到了發(fā)光二極管的出光效率。同時(shí)，為了有效地?cái)U(kuò)展電流，采用了多個(gè)亞微米級(jí)指形電極部分，從而可以改善出光均勻性。


附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。此外，附圖數(shù)據(jù)是描述概要，不是按比例繪制。圖I為現(xiàn)有的典型發(fā)光二極管的電極俯視圖(US5698865)。圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施的一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)。圖3為圖2所示的發(fā)光二極管中所涉及的出光面電極結(jié)構(gòu)俯視圖。·
圖4為圖3所示電極結(jié)構(gòu)的局部放大圖。圖5為現(xiàn)有方案的出光效果模擬圖。圖6為圖3所示方案的出光效果模擬圖。
具體實(shí)施例方式下面實(shí)施例公開(kāi)了一種具有擴(kuò)展電極的發(fā)光二極管，包括半導(dǎo)體發(fā)光疊層和電極結(jié)構(gòu)。其中位于出光面的電極結(jié)構(gòu)包括一些系列寬度為亞微米級(jí)的擴(kuò)展電極和用于注入電流的球狀接觸電極。所有的指形電極都由接觸點(diǎn)引出，當(dāng)光從發(fā)光二極管的出光面射出時(shí)，在亞微米級(jí)的擴(kuò)展電極處產(chǎn)生光的衍射或者干涉，繞過(guò)指形電極部分出射，從而不被其所阻擋，提到了發(fā)光二極管的出光效率。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施做進(jìn)一步說(shuō)明。在該實(shí)施例中以垂直結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管為例進(jìn)行說(shuō)明。如圖2所不,一種發(fā)光二極管,包含導(dǎo)電基板21,基板上方沉積有半導(dǎo)體發(fā)光疊層，依次為P型半導(dǎo)體層22、MWQ發(fā)光層23和η型半導(dǎo)體層24，η型半導(dǎo)體層上表面為出光面25。在其上制作電極圖形，發(fā)光二極管的對(duì)角分布有兩個(gè)球狀接觸電極26，從接觸點(diǎn)延伸出指形電極部分27，其寬度約等于發(fā)光主波長(zhǎng)。圖3為出光面的俯視圖，從圖中可看出由指形電極27圍成的面積占據(jù)了發(fā)光二極管發(fā)光面的大部分區(qū)域。圖4是為了清楚地表示電極結(jié)構(gòu)而進(jìn)行的放大，指形電極27的寬度接近出光主波長(zhǎng)，且接近球狀接觸電極26處的寬度略小于遠(yuǎn)離球狀接觸電極26處的寬度。下表列出了各色LED對(duì)應(yīng)的指形電極的優(yōu)選寬度
顏色紫外紫色藍(lán)色綠色黃色紅色
,寬 I 100 390 390-455 455-490 515-570 570-600 625-720(nm) I_I_^_I_I_I_
前述電極的材料可選自Au, Pt, Cu, Al, Ti, Ni, Cr,金屬氧化物或者上述材料的任意組合，其具體制作方式為用光刻形成電極圖案，然后用離子濺射、電子束濺射或者電鍍的方法生長(zhǎng)電極，然后剝離掉光刻膠上的電極材料層，并去膠形成電極。本發(fā)明中電極圖形的形成不限于該方式。也可以在η型外延層上生長(zhǎng)絕緣層，然后光罩并刻蝕得到電極圖形，去除光刻膠。通過(guò)電鍍，或者濺射的方式生長(zhǎng)電極，然后用化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)的手段使電極的厚度小于lum。在本實(shí)施例中，通過(guò)減小指形電極部分的寬度到接近于波長(zhǎng)，由于光的衍射，光可以繞過(guò)該部分實(shí)現(xiàn)出射，避免了其對(duì)光線的遮擋，提高了出光效率，并且消除了指形電極部分圖形擋光造成的出光不均勻。另外，使指形結(jié)構(gòu)全部從接觸點(diǎn)延伸出來(lái)可以達(dá)到使電流均勻擴(kuò)展的目的。從而有效地提高了光效和均勻性。圖5和圖6分別為現(xiàn)有技術(shù)和本實(shí)施例中所采用電極結(jié)構(gòu)的出光模擬圖。具體為圖5模擬了圖I中虛線長(zhǎng)方形框14的出光效果，(a)圖表示了出光強(qiáng)度沿長(zhǎng)方形框14的長(zhǎng)邊各個(gè)位置的歸一化的光強(qiáng)，(b)圖表示了整個(gè)長(zhǎng)方形14平面的出光光強(qiáng)，黑色表示光強(qiáng)小。圖6模擬了圖3中的虛線長(zhǎng)方形框31的出光效果，(a)和(b)與圖5兩圖含義相同，從圖中可以看出各個(gè)位置的相對(duì)光強(qiáng)都約為1，沒(méi)有檔光部分。通過(guò)模擬的出光效果可以直觀的看到本發(fā)明所采用的電極結(jié)構(gòu)指形電極部分基 本上沒(méi)有擋光，光線可以通過(guò)衍射和干涉均勻出射。而現(xiàn)有技術(shù)的指形電極部分存在明顯的擋光。因此，本實(shí)施例的電極結(jié)構(gòu)可以明顯地提高出光效率，并且改善出光均勻性。以上實(shí)施例僅為直觀說(shuō)明本發(fā)明只用，并非對(duì)本發(fā)明的限制。具體的圖形方案可以做各種變化，只要在各權(quán)利要求所限定的范圍，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范疇。
權(quán)利要求
1.具有擴(kuò)展電極的發(fā)光二極管，包括半導(dǎo)體發(fā)光疊層、電極，其特征在于所述電極位于發(fā)光二極管出光面，包含接觸電極和指形電極，所述部分或全部指形電極的寬度為亞微米級(jí)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有擴(kuò)展電極的發(fā)光二極管，其特征在于所述半導(dǎo)體發(fā)光疊層發(fā)光時(shí)有光通過(guò)所述指形電極時(shí)產(chǎn)生衍射或者干涉的現(xiàn)象。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有擴(kuò)展電極的發(fā)光二極管，其特征在于所述指形電極的寬度小于或者等于發(fā)光二極管發(fā)光峰值波長(zhǎng)的2倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有擴(kuò)展電極的發(fā)光二極管，其特征在于所述指形電極的寬度小于或等于800nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有擴(kuò)展電極的發(fā)光二極管，其特征在于所述指形電極的寬度接近或等于所述發(fā)光二極管發(fā)光峰值波長(zhǎng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有擴(kuò)展電極的發(fā)光二極管，其特征在于所述指形電極的厚度不超過(guò)發(fā)光峰值波長(zhǎng)的兩倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有擴(kuò)展電極的發(fā)光二極管，其特征在于所述指形電極包圍的面積大于等于發(fā)光二極管出光面面積的一半。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有擴(kuò)展電極的發(fā)光二極管，其特征在于所述電極接觸電極包括兩個(gè)接觸點(diǎn)，所述指形電極由第一接觸點(diǎn)向第二個(gè)接觸點(diǎn)延伸。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有擴(kuò)展電極的發(fā)光二極管，其特征在于所述指形電極在距離接觸電極最遠(yuǎn)處的寬度大于接近接觸電極處的寬度。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有擴(kuò)展電極的發(fā)光二極管，其特征在于所述出光面電極為金屬電極或氧化物電極。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)的一種具有提高出光效率和改善出光均勻性的電極結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，通過(guò)減小單個(gè)指形電極的寬度和電極厚度到接近光的波長(zhǎng)，利用光的衍射和干涉特性，使光繞過(guò)電極而出射，從而增加出光效率。所述電極結(jié)構(gòu)包含兩個(gè)或兩個(gè)以上接觸點(diǎn)和指形電極部分。該結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于正裝或者垂直結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管芯片。
文檔編號(hào)H01L33/38GK102903819SQ20121042334
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月30日
發(fā)明者時(shí)軍朋, 李水清, 楊力勛, 梁興華, 鄭高林, 鐘志白 申請(qǐng)人:安徽三安光電有限公司