發(fā)光二極管的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種發(fā)光二極管，其包括發(fā)光外延疊層，具有相對的上、下表面，自下而上包含第一半導(dǎo)體層、有源層和第二半導(dǎo)體層；防靜電針，位于所述發(fā)光外延疊層的下表面并向其上表面方向延伸，穿過所述第一半導(dǎo)體層和有源層，與所述第二半導(dǎo)體層接觸，其末端為一尖端，側(cè)壁與所述發(fā)光外延疊層電性隔離；所述第二半導(dǎo)體層具有局部不導(dǎo)電區(qū)域，所述防靜電針末端尖端全部位于不導(dǎo)電區(qū)域內(nèi)；當(dāng)所述發(fā)光二極管內(nèi)電荷積累時，通過所述防靜電針導(dǎo)出。本實用新型針對電擊穿來改善LED的抗靜電能力。
【專利說明】發(fā)光二極管

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于半導(dǎo)體照明領(lǐng)域，具體涉及一種發(fā)光二極管。

【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(英文為Light Emitting D1de,簡稱LED)是利用半導(dǎo)體的第二-第一結(jié)電致發(fā)光原理制成的一種半導(dǎo)體發(fā)光器件。LED具有環(huán)保、亮度高、功耗低、壽命長、工作電壓低、易集成化等優(yōu)點，是繼白熾燈、熒光燈和高強度放電燈之后的第四代新光源。
[0003]LED的抗靜電能力為體現(xiàn)產(chǎn)品品質(zhì)的一個重要參數(shù)，當(dāng)被靜電擊穿后往往會出現(xiàn)漏電、死燈的現(xiàn)象。目前，常用方法是在封裝過程中并聯(lián)一齊納二極管來保護(hù)氮化鎵基發(fā)光二極管，以防止其靜電損傷；不過這會增加封裝的復(fù)雜度和制造成本。中國專利文獻(xiàn)CN102683537A公開了一種發(fā)光二極管,從改變電極的形狀防止尖端放電而產(chǎn)生的靜電擊穿。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的為提供一種具有抗靜電的發(fā)光二極管。靜電擊穿有多種作用機制，如熱擊穿、化學(xué)擊穿、電擊穿等。本專利主要針對電擊穿來改善LED的抗靜電能力，電擊穿為介質(zhì)在強電場作用下被激發(fā)出的自由電子而引起，自由電子隨電場強度的增加而急劇增加，從而破壞介質(zhì)的絕緣性能?？梢婋姄舸┑谋举|(zhì)是電荷積累所致，因而防止電荷積聚可以防止電擊穿。
[0005]根據(jù)本實用新型的第一個方面，發(fā)光二極管，包括:發(fā)光外延疊層，具有相對的上、下表面，自下而上包含第一半導(dǎo)體層、有源層和第二半導(dǎo)體層；防靜電針，位于所述發(fā)光外延疊層的下表面并向其上表面方向延伸，穿過所述第一半導(dǎo)體層和有源層，與所述第二半導(dǎo)體層接觸，其末端為一尖端，側(cè)壁與所述發(fā)光外延疊層電性隔離；所述第二半導(dǎo)體層具有局部不導(dǎo)電區(qū)域，所述防靜電針末端尖端全部位于不導(dǎo)電區(qū)域內(nèi)；當(dāng)所述發(fā)光二極管內(nèi)電荷積累時，通過所述防靜電針導(dǎo)出。
[0006]優(yōu)選地，當(dāng)電荷積累時，所述防靜電針尖端的電荷密度較大，正負(fù)電荷之間在引力作用相互吸引，積累在半導(dǎo)體中的電荷由所述防靜電針導(dǎo)出。
[0007]優(yōu)選地，所述發(fā)光二極管還包括一導(dǎo)電基板，其位于所述發(fā)光外延疊層的下表面，構(gòu)成一垂直結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管。
[0008]優(yōu)選地，所述發(fā)光二極管還包括一電極結(jié)構(gòu)，其位于所述發(fā)光外延疊層的上表面之上，其在發(fā)光外延疊層上的投影與所述防靜電針對應(yīng)。
[0009]優(yōu)選地，所述防靜電針位于發(fā)光外延疊層的外周邊區(qū)域。
[0010]優(yōu)選地，所述第一半導(dǎo)層為η型半導(dǎo)體層，所述第二半導(dǎo)體層為P型半導(dǎo)體層，包括P型限制層和P型覆蓋層，其中P型限制層鄰近有源層，所述防靜電針的尖端位于P型限制層。
[0011 ] 優(yōu)選地，所述防靜電針具有良好的導(dǎo)電性。
[0012]優(yōu)選地,所述防靜電針的材料選自Au、Cu、Al或其合金。
[0013]優(yōu)選地，所述發(fā)光外延疊層還包括一窗口層、一歐姆接觸層，其位于所述第二半導(dǎo)體層之上。
[0014]在本實用新型中，通過在發(fā)光二極管內(nèi)部設(shè)置防靜電針，導(dǎo)出過多累積的電子，防止過多的電子積累而導(dǎo)致的靜電擊穿。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的一種LED外延結(jié)構(gòu)。
[0016]圖2為實施例1之發(fā)光二極管的側(cè)面剖視圖。
[0017]圖3為圖2所示發(fā)光二極管正向?qū)〞r電流流向示意圖。
[0018]圖4為圖2所示發(fā)光二極管電荷積累時電流流向示意圖。
[0019]圖5為圖3的局部放大圖。
[0020]圖6顯示了圖2所示發(fā)光二極管之防靜電針的電荷釋放過程。
[0021]圖7為實施例之發(fā)光二極管的側(cè)面剖視圖。
[0022]圖中各標(biāo)號表示如下:
[0023]110:基板；120:發(fā)光外延疊層；120a:發(fā)光外延疊層的上表面；120b:發(fā)光外延疊層的下表面；121:第一覆蓋層；122:第一限制層；123:有源層；124:第二限制層；125 --第二覆蓋層；126:窗口層；127:歐姆接觸層；130:透明導(dǎo)電層；141:第一電極；142:第二電極；150:高阻區(qū)；160:阻隔層；170:防靜電針。

【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合示意圖對本實用新型的LED結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的描述，借此對本實用新型如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達(dá)成技術(shù)效果的實現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實施。在本實用新型被詳細(xì)描述之前，應(yīng)當(dāng)注意在以下的說明內(nèi)容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
[0025]圖1顯不現(xiàn)有技術(shù)中的一種LED外延結(jié)構(gòu),其包括基板110、第一覆蓋層121、第一限制層122、有源層123、第二限制層124、第二覆蓋層125、窗口層126，其中第一覆蓋層121和第二覆蓋層125為高摻雜半導(dǎo)體層，第一限制層122、有源層123、第二限制層124為低摻雜的半導(dǎo)體層。在本結(jié)構(gòu)中，靜電產(chǎn)生的自由電荷急劇的積聚會導(dǎo)致電擊穿。
[0026]圖2顯示了本實用新型第一實施例的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)剖面圖。
[0027]請參看附圖2，一種具有防靜電針的發(fā)光二極管，包括:基板110、發(fā)光外延疊層120、第一電極141、第二電極142、發(fā)光外延疊層高阻區(qū)150、防靜電針170。
[0028]發(fā)光二極管電性結(jié)構(gòu)為垂直結(jié)構(gòu)，基板110為一導(dǎo)電基板。發(fā)光外延疊層120發(fā)光疊層包含第一半導(dǎo)體層、有源層及第二半導(dǎo)體層，當(dāng)?shù)谝话雽?dǎo)體層為P型半導(dǎo)體，第二半導(dǎo)體層可為相異電性的η型半導(dǎo)體，反之，當(dāng)?shù)谝话雽?dǎo)體層為η型半導(dǎo)體，第二半導(dǎo)體層可為相異電性的P型半導(dǎo)體。有源層位于第一半導(dǎo)體層及第二半導(dǎo)體層之間，可為中性、P型或η型電性的半導(dǎo)體。施以電流通過半導(dǎo)體發(fā)光疊層時，激發(fā)有源層發(fā)光出光線。當(dāng)有源層以氮化物為基礎(chǔ)的材料時，會發(fā)出紫外光、藍(lán)光或綠光；當(dāng)以磷化鋁銦鎵為基礎(chǔ)的材料時，會發(fā)出紅、橙、黃光的琥珀色系的光。本實施例以磷化鋁銦鎵材料為例，具體包括第一覆蓋層121、第一限制層122、有源層123、第二限制層124、第二覆蓋層125、窗口層126和歐姆接觸層127。其中，其中第一覆蓋層121和第二覆蓋層125為高摻雜半導(dǎo)體層，第一限制層122、有源層123、第二限制層124為低摻雜的半導(dǎo)體層，窗口層126為GaP材料層，歐姆接觸層127為高摻GaP材料層，厚度為20~500埃。透明導(dǎo)電層130位于歐姆接觸層127之上，該透明導(dǎo)電層130包含氧化銦錫、氧化鎘錫、氧化銻錫、氧化鋅或氧化鋅錫所構(gòu)成材料群組中的至少一種材料或其他替代性材料。第一電極位于基板110的下方，第二電極位于透明導(dǎo)電層130上方，用于向發(fā)光外延疊層120注入電流。
[0029]在電極的正下方具有一局部高阻區(qū)150，可以利用濕氧化法局部選擇性的將第二限制層124、第二覆蓋層125、窗口層126及歐姆接觸層127等外延材料的部分絕緣化，其一方面可阻擋電流直接流過第二電極下表面使得第二電極正下方的發(fā)光量降低，以減少光被第二電極下表面所吸收，另一方面直接可在電極的下方設(shè)置防靜電針170，防止第二電極的電流直接通過防靜電針170流向第一電極。
[0030]具體的，該防靜電針170位于發(fā)光外延疊層120的下表面120b并向其上表面120a方向延伸，穿過第一覆蓋層121、第一限制層122、有源層123，與第二限制層124接觸，側(cè)壁由[wl]阻隔層160包裹以使其與第一覆蓋層121、第一限制層122和有源層123電性隔離，僅尖端170a露出并且裸露的尖端170a全部位于局部高阻區(qū)(即不導(dǎo)電區(qū))150內(nèi)。防靜電針170的材料具有良好的導(dǎo)電性，包含選自Cr/Au、Ni/Au、Cr/Al、Ti/Al或Ti/Au所構(gòu)成材料群組中的至少一種材料或其他替代性材料所構(gòu)成的族群，阻隔層160的材料選用氧化鋁(Al2O3)、氮化硅(SiNx)、氧化硅(S12)、氧化鈦(T12),或上述材料的組合。在本實施例中，取第一覆蓋層121、第一限制層122為η型導(dǎo)電材料，第二限制層124、第二覆蓋層125為ρ型導(dǎo)電材料，靜電產(chǎn)生的電荷積累容易積累在P型覆蓋層或者P限制層與P型覆蓋層的界面，故較佳的將防靜電針尖端170a設(shè)于第二限制層124內(nèi)。
[0031]請參看附圖3，當(dāng)圖2所示發(fā)光二極管正向電流導(dǎo)通時，電流沿第二電極142導(dǎo)入到透明導(dǎo)電層130，由透明導(dǎo)電層130向整個器件表面擴展，在沒有進(jìn)行高阻化的區(qū)域，透明導(dǎo)電層與歐姆接觸層127形成歐姆接觸。由于防靜電針170全部由高阻值甚至是絕緣的材料包裹著，因此電流不會流入防靜電針。
[0032]請參看附圖4~6，當(dāng)圖2所示發(fā)光二極管電荷積累時，例如在第二限制層124積累了大量正電荷，防靜電針170的尖端170a由于靜電感應(yīng)而感應(yīng)上相反的電荷即負(fù)電荷，由于尖端的特定形狀，防靜電針尖端的電荷密度較大，正負(fù)電荷之間由于引力作用相互吸引，積累在半導(dǎo)體中的電荷由尖端導(dǎo)入到防靜電針中并由第一電極導(dǎo)出。如此通過防靜電針可導(dǎo)出過多累積的電子，防止過多的電子積累而導(dǎo)致靜電擊穿。
[0033]圖7顯示了本實用新型第二個較佳實施例的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，區(qū)別于第一個實施例，在本實施例中，在發(fā)光二極管器件的外周邊(芯片切割道附近)設(shè)置多個防靜電針170。
[0034]惟以上所述者，僅為本實用新型之較佳實施例而已，當(dāng)不能以此限定本實用新型實施之范圍，即大凡依本實用新型申請專利范圍及專利說明書內(nèi)容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本實用新型專利涵蓋之范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.發(fā)光二極管，包括發(fā)光外延疊層，具有相對的上、下表面，自下而上包含第一半導(dǎo)體層、有源層和第二半導(dǎo)體層；其特征在于:還包括防靜電針，位于所述發(fā)光外延疊層的下表面并向其上表面方向延伸，穿過所述第一半導(dǎo)體層和有源層，與所述第二半導(dǎo)體層接觸，其末端為一尖端，側(cè)壁與所述發(fā)光外延疊層電性隔離；所述第二半導(dǎo)體層具有局部不導(dǎo)電區(qū)域，所述防靜電針末端尖端全部位于不導(dǎo)電區(qū)域內(nèi)；當(dāng)所述發(fā)光二極管內(nèi)電荷積累時，通過所述防靜電針導(dǎo)出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于:靜電產(chǎn)生電荷積累時，由于靜電感應(yīng)效應(yīng)，防靜電針上產(chǎn)生感應(yīng)與之電性相反的感應(yīng)電荷，在防靜電針的尖端電荷密度較大，利用感應(yīng)電荷與靜電積累電荷之間的引力作用將靜電積累的電荷沿防靜電針導(dǎo)出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于:還包括一導(dǎo)電基板，其位于所述發(fā)光外延疊層的下表面，構(gòu)成一垂直結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于:所述第一半導(dǎo)層為η型半導(dǎo)體層，所述第二半導(dǎo)體層為Ρ型半導(dǎo)體層，包括Ρ型限制層和Ρ型覆蓋層，其中Ρ型限制層鄰近有源層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光二極管，其特征在于:所述防靜電針的尖端位于ρ型限制層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于:還包括一電極結(jié)構(gòu)，其位于所述發(fā)光外延疊層的上表面之上，其在發(fā)光外延疊層上的投影與所述防靜電針對應(yīng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于:所述防靜電針位于發(fā)光外延疊層的外周邊區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于:所述防靜電針具有導(dǎo)電性。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于:所述發(fā)光外延疊層還包括一窗口層、一歐姆接觸層，其位于所述第二半導(dǎo)體層之上。
【文檔編號】H01L33/36GK204230285SQ201420781007
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月12日
【發(fā)明者】王晶, 吳俊毅, 陶青山 申請人:天津三安光電有限公司