發(fā)光二極管晶粒的制作方法
【專利摘要】一種發(fā)光二極管晶粒，包括一襯底、依次設(shè)置在該襯底上的N型半導(dǎo)體層、發(fā)光層、P型半導(dǎo)體層及分別與該N型半導(dǎo)體層和P型半導(dǎo)體層電連接的N電極和P電極，該N電極設(shè)置在N型半導(dǎo)體層的上，該P(yáng)電極設(shè)置在P型半導(dǎo)體層上，還包括設(shè)置在P型半導(dǎo)體層和P電極之間的阻擋層，所述阻擋層中包括鉻、鎳、鈦中的至少兩種材料，所述至少兩種材料堆疊設(shè)置。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的發(fā)光二極管晶粒中的阻擋層中包括鉻、鎳、鈦中的至少兩種材料，所述至少兩種材料堆疊設(shè)置，該阻擋層采用成本較低的金屬材料堆疊而成，同時(shí)成型該阻擋層時(shí)無需特殊機(jī)臺進(jìn)行制作，從而降低整個(gè)發(fā)光二極管晶粒的成本。
【專利說明】
發(fā)光二極管晶粒
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種半導(dǎo)體元件，尤其設(shè)及一種發(fā)光二極管（LED)晶粒。
【背景技術(shù)】
[0002] 發(fā)光二極管是一種可將電流轉(zhuǎn)換成特定波長范圍的光電半導(dǎo)體元件。發(fā)光二極管 W其亮度高、工作電壓低、功耗小、易與集成電路匹配、驅(qū)動(dòng)簡單、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，從而可作 為光源而廣泛應(yīng)用于照明領(lǐng)域。
[0003] 在發(fā)光二極管晶粒工作的過程中，電流由P電極流向N電極時(shí)容易匯集在P電 極和N電極之間的最短路徑上，電流的匯集會(huì)造成電流擁擠效應(yīng)，為此業(yè)界通常在P電極 和N電極之間的路徑上設(shè)置阻擋層W使電流均勻分布，該阻擋層的常見材料為錠（化)、鈕 (Pt)、釘（Ru)、錯(cuò)狂r)、鶴（W)等金屬，其中錠、鈕、釘、錯(cuò)等材料為貴金屬，容易導(dǎo)致發(fā)光二 極管晶粒的制作成本較高。而采用鶴材料成型阻擋層時(shí)則需采用特殊的機(jī)臺進(jìn)行制作，導(dǎo) 致發(fā)光二極管晶粒的制程復(fù)雜。故，需進(jìn)一步改進(jìn)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 有鑒于此，有必要提供一種制作成本較低、制程簡單的發(fā)光二極管晶粒。 陽〇化]一種發(fā)光二極管晶粒，包括一襯底、依次設(shè)置在該襯底上的N型半導(dǎo)體層、發(fā)光 層、P型半導(dǎo)體層及分別與該N型半導(dǎo)體層和P型半導(dǎo)體層電連接的N電極和P電極，該N 電極設(shè)置在N型半導(dǎo)體層的上，該P(yáng)電極設(shè)置在P型半導(dǎo)體層上，還包括設(shè)置在P型半導(dǎo)體 層和P電極之間的阻擋層，所述阻擋層中包括銘、儀、鐵中的至少兩種材料，所述至少兩種 材料堆疊設(shè)置。
[0006] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的發(fā)光二極管晶粒中的阻擋層中包括銘、儀、鐵中的 至少兩種材料，所述至少兩種材料堆疊設(shè)置，該阻擋層采用成本較低的金屬材料堆疊而成， 同時(shí)成型該阻擋層時(shí)無需特殊機(jī)臺進(jìn)行制作，從而降低整個(gè)發(fā)光二極管晶粒的成本。
【附圖說明】
[0007] 圖1為本發(fā)明一實(shí)施方式提供的發(fā)光二極管晶粒的剖面示意圖。
[0008] 主要元件符號說明
如下【具體實(shí)施方式】將結(jié)合上述附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。
【具體實(shí)施方式】
[0009] 請參閱圖1，為本發(fā)明發(fā)光二極管晶粒100的一較佳實(shí)施例。該發(fā)光二極管晶粒 100包括襯底10、依次形成在該襯底10上的N型半導(dǎo)體層20、發(fā)光層30、P型半導(dǎo)體層40、 反射層50、阻擋層60、第一絕緣層70、電連接層80、第二絕緣層90及N電極A、P電極B。該 N電極A、P電極B分別與所述N型半導(dǎo)體層20和P型半導(dǎo)體層40對應(yīng)電連接。
[0010] 具體的，所述襯底10呈規(guī)則的平板狀，其可由藍(lán)寶石（sap地ire)、碳化娃（SiC)、 娃（Si)或氮化嫁（GaN)等材料制成，本實(shí)施例中優(yōu)選為藍(lán)寶石，W控制發(fā)光忍片的制造成 本。
[0011] 所述N型半導(dǎo)體層20覆蓋該襯底10的整個(gè)頂面11，也即該N型半導(dǎo)體層20的面 積與該襯底10的面積相等。本實(shí)施例中，該N型半導(dǎo)體層20優(yōu)選為一 N型氮化嫁層。
[0012] 所述發(fā)光層30設(shè)置在該N型半導(dǎo)體層20的一端。該發(fā)光層30的最大面積小于 該N型半導(dǎo)體層20的面積使得該N型半導(dǎo)體層20的部分表面外露。該發(fā)光層30的水平 面積沿遠(yuǎn)離所述襯底10的方向逐漸減小，也即該發(fā)光層30靠近N型半導(dǎo)體層20外露部分 的一端的側(cè)面31為一斜面。本實(shí)施例中，該發(fā)光層30優(yōu)選為多重量子阱（muti-quantum well)層。
[0013] 所述P型半導(dǎo)體層40堆疊設(shè)置在該發(fā)光層30。該P(yáng)型半導(dǎo)體層40的底面42面 積等于該發(fā)光層30的頂面32面積。該P(yáng)型半導(dǎo)體層40的水平面積沿遠(yuǎn)離該N型半導(dǎo)體 層20的方向逐漸減小，也即該P(yáng)型半導(dǎo)體層40靠近N型半導(dǎo)體層20外露部分的一端的側(cè) 面41為一斜面。該P(yáng)型半導(dǎo)體層40的側(cè)面41與該發(fā)光層30的側(cè)面31斜率相等。本實(shí) 施例中，該P(yáng)型半導(dǎo)體層40優(yōu)選為P型氮化嫁層。
[0014] 所述反射層50設(shè)置在該P(yáng)型半導(dǎo)體層40頂面43的中部。該反射層50的面積小 于該P(yáng)型半導(dǎo)體層40頂面43的面積。該反射層50的制作材料可為侶（A1)、銀（Ag)、金 (Au)、銅（化）、儀（Ni)、釘（Ru)、錠巧h)、鋼（Mo)、錯(cuò)狂r)、鈕（Pt)中的任意之一者或其合 金。該反射層50可增強(qiáng)所述發(fā)光二極管晶粒100的出光效率。
[0015] 所述阻擋層60包括設(shè)置在所述N型半導(dǎo)體層20上的第一阻擋部61和設(shè)置在所述 P型半導(dǎo)體層40上的第二阻擋部62。該阻擋層60的材料中包括銘（Cr)、儀（Ni)、鐵們） 中的至少兩種材料。本實(shí)施例中，該阻擋層由銘（化)、儀（化）、鐵（Ti) Ξ種材料制成。該 Ξ種材料堆疊設(shè)置，優(yōu)選的，該Ξ種材料交錯(cuò)堆疊設(shè)置。該阻擋層60的厚度小于10微米。
[0016] 具體的，該第一阻擋部61置在該N型半導(dǎo)體層20外露部分的表面上。該第一阻 擋部61呈規(guī)則的平板狀，其用于承載與該N型半導(dǎo)體層20電連接的N電極A。
[0017] 該第二阻擋部62設(shè)置在所述反射層50的外圍。該第二阻擋部62呈"η"型。該 第二阻擋部62包覆該反射層50的頂面51和側(cè)面52。具體的，該第二阻擋部62包括主體 621及自該主體621外緣垂直向下延伸的側(cè)壁622。該主體621抵接該反射層50的頂面 51。該主體621的水平面積小于該Ρ型半導(dǎo)體層40頂面43的面積，使得該Ρ型半導(dǎo)體層 40頂面43的邊緣外露。該側(cè)壁622與該Ρ型半導(dǎo)體層40外露的邊緣配合形成一第一臺階 部63。該側(cè)壁622呈環(huán)狀。該側(cè)壁622的底端抵接所述Ρ型半導(dǎo)體層40的頂面43并環(huán)繞 抵接該反射層50的側(cè)面52。
[0018] 所述第一絕緣層70包覆所述阻擋層60并延伸至覆蓋所述Ν型半導(dǎo)體層20外露 部分的表面。
[0019] 具體的，該第一絕緣層70包括設(shè)置在Ν型半導(dǎo)體層20露表面的第一絕緣部71、設(shè) 置在Ρ型半導(dǎo)體層40上的第二絕緣部72、及連接該第一絕緣部71和第二絕緣部72之間的 連接部73。
[0020] 該第一絕緣部71覆蓋所述Ν型半導(dǎo)體層20外露部分除第一阻擋部61之外的所 有表面。該第一絕緣部71具有一通孔711 W收容所述第一阻擋部61，也即該第一絕緣部 71呈圓環(huán)狀并環(huán)繞該第一阻擋部61。該第一絕緣部71的頂面和該第一阻擋部61的頂面 齊平。
[0021] 該第二絕緣部72包括設(shè)置在第二阻擋部62主體621頂面的本體721及自該本體 721的外緣垂直向下延伸的限位部722。該本體721對應(yīng)所述第二阻擋部62的主體621開 設(shè)若干通孔723 W外露部分第二阻擋部62。該第二絕緣部72形成的通孔723的數(shù)量大于 該第一絕緣部71形成的通孔711的數(shù)量。本實(shí)施例中，該若干通孔723均勻分布W使電流 均勻分布。所述限位部722填充設(shè)置在所述第一臺階部63中并環(huán)繞抵接側(cè)壁622的外表 面。該第二絕緣部72的本體721的頂面與該第一絕緣部71的頂面相互平平行。
[0022] 該連接部73傾斜設(shè)置在該發(fā)光層30的側(cè)面和Ρ型半導(dǎo)體層40的側(cè)面上。該連 接部73與該第一絕緣部71形成的夾角為一純角。本實(shí)施例中，該第一絕緣部71、第二絕緣 部72及連接部73-體成型。
[0023] 所述電連接層80包括設(shè)置在Ν型半導(dǎo)體層20上的第一電連接部81及設(shè)置在Ρ 型半導(dǎo)體層40上的第二電連接部82。該第一電連接部81和該第二電連接部82相互間隔 設(shè)置。該電連接層80的制作材料可為侶（Al)、銀（Ag)、金（Au)、銅（化）、儀（Ni)、釘（Ru)、 錠巧h)、鋼（Mo)、錯(cuò)狂r)、鈕（Pt)中的任意之一者或其合金。
[0024] 具體的，該第一電連接部81設(shè)置在該第一阻擋部61的頂面上。該第一電連接部 81的尺寸小于該第一阻擋部61的尺寸。本實(shí)施例中該第一電連接部81呈規(guī)則的矩形塊 狀。 陽0巧]該第二電連接部82包括一電連接板821及自該電連接板821的底面朝向襯底10 方向延伸的若干電連接柱822。該電連接板821呈規(guī)則的平板狀。該電連接板821設(shè)置在 第二絕緣部72的本體721上。該電連接板821的水平面積小于該本體721的水平面積，使 得該本體721頂面的邊緣外露。該電連接板821的側(cè)面與該本體721外露的頂面配合形成 第二臺階部823。所述若干電連接柱822相互間隔設(shè)置并對應(yīng)嵌設(shè)收容在所述若干通孔723 中。該電連接柱822的高度與該通孔723的深度相等，使得該每一電連接柱822的底面均 抵接所述第二阻擋部62的頂面W實(shí)現(xiàn)電性連接。本實(shí)施例中，所述電連接板821和該若干 電連接柱822 -體成型。
[00%] 所W第二絕緣層90設(shè)置在該第一絕緣層70上。該第二絕緣層90與所述N型半 導(dǎo)體層20、發(fā)光層30及P型半導(dǎo)體層40均間隔設(shè)置。具體的，該第二絕緣層90包括位于 第一絕緣部71上的第Ξ絕緣部91、位于第二絕緣部72上的第四絕緣部92、及連接該第Ξ 絕緣部91和第四絕緣部92的中間部93。該第二絕緣層90可由二氧化娃（Si02)、二氧化 鐵燈i02)、氮化娃（Si3M)、氧化侶（A1203)、氮化侶（A1N)、碳似氧做化合物等具有良 好熱傳導(dǎo)性能的材料制作而成。該第二絕緣層90的厚度小于20微米。
[0027] 該第Ξ絕緣部91呈規(guī)則的平板狀，其對應(yīng)所述第一電連接部81開設(shè)一定位孔 911。該第Ξ絕緣部91的厚度大于該第一電連接部81的厚度，也即該第Ξ絕緣部91的上 表面高于該第一電連接部81的上表面。
[0028] 該第四絕緣部92包括設(shè)置在該第二電連接部82上的絕緣板921及自該絕緣板 921外緣垂直向下延伸的側(cè)壁922。該絕緣板921對應(yīng)該電連接板821的中部開設(shè)另一定 位孔923。該側(cè)壁922填充設(shè)置在該第二臺階部823中。該絕緣板921上的定位孔923的 寬度大于該第Ξ絕緣部91上定位孔911的寬度。
[0029] 該中間部93設(shè)置在連接部73上方并貼設(shè)該連接部73,也即該中間部93與該連接 部73的形狀相同。該中間部93與該第Ξ絕緣部91形成的夾角為一純角。本實(shí)施例中，該 第Ξ絕緣部91、第四絕緣部92及中間部93 -體成型。
[0030] 所述N電極A、P電極B分別對應(yīng)嵌設(shè)在所述兩定位孔911和923中。具體的，該 N電極A嵌設(shè)在該第Ξ絕緣部91的定位孔911中，該P(yáng)電極B嵌設(shè)在該第四絕緣部92的定 位孔923中。也即該N電極與該N型半導(dǎo)體層20間隔設(shè)置而通過第一電連接部81及第一 阻擋部61與該N型半導(dǎo)體層20形成電性連接。
[0031] 工作時(shí)，在P電極B和N電極A兩端施加正向電壓時(shí)，P型半導(dǎo)體層40中的空穴 和N型半導(dǎo)體層20中的電子將在電場的作用下在發(fā)光層中復(fù)合，能量W光纖的形式釋放。
[0032] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于第一絕緣層70設(shè)置在P電極B和P型半導(dǎo)體層40之間并 覆蓋N型半導(dǎo)體層外露部分除第一阻擋部61的其他表面，電流通過所述若干電連接柱822 均勻分布并傳導(dǎo)，從而保證發(fā)光二極管晶粒100整體發(fā)光的均勻性。而由于阻擋層60中包 括銘、儀、鐵中的至少兩種材料，所述至少兩種材料堆疊設(shè)置，該阻擋層60采用成本較低的 金屬材料堆疊而成，從而降低整個(gè)發(fā)光二極管晶粒的成本。此外，P型半導(dǎo)體層40上表面 邊緣和第一絕緣層70上表面邊緣均形成第一臺階部63、第二臺階部823并對應(yīng)形成側(cè)壁 622、922進(jìn)行填充，延長并曲線化相鄰材料層之間的接合路徑，從而增強(qiáng)所述發(fā)光二極管晶 粒100整體的氣密性。
[0033] 可W理解的，該發(fā)光二極管晶粒100也可不具有所述反射層50。此時(shí)所述N型半 導(dǎo)體層20上的N電極A直接與所述第一阻擋部61接觸。
[0034] 可W理解的，該第一絕緣層70也可不包括連接部73,此時(shí)該第一絕緣部71和該第 二絕緣部72相互間隔，而第二絕緣層90的中間部93位于該第一絕緣部71和該第二絕緣 部72之間，也即該中間部93與P型半導(dǎo)體層40的側(cè)面41和發(fā)光層的側(cè)面31直接接觸。
[0035] 可W理解的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，可W根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思做 出其它各種相應(yīng)的改變與變形，而所有運(yùn)些改變與變形都應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范 圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種發(fā)光二極管晶粒，包括一襯底、依次設(shè)置在該襯底上的N型半導(dǎo)體層、發(fā)光層、 P型半導(dǎo)體層及分別與該N型半導(dǎo)體層和P型半導(dǎo)體層電連接的N電極和P電極，該N電 極設(shè)置在N型半導(dǎo)體層的上，該P(yáng)電極設(shè)置在P型半導(dǎo)體層上，其特征在于：還包括設(shè)置在 P型半導(dǎo)體層和P電極之間的阻擋層，所述阻擋層中包括鉻、鎳、鈦中的至少兩種材料，所述 至少兩種材料堆疊設(shè)置。2. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管晶粒，其特征在于：所述阻擋層的厚度小于10微 米，該阻擋層由鉻（Cr)、鎳（Ni)、鈦（Ti)三種材料制成，該三種材料交錯(cuò)堆疊設(shè)置。3. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管晶粒，其特征在于：該發(fā)光層及P型半導(dǎo)體層的水 平面積沿遠(yuǎn)離該N型半導(dǎo)體層的方向逐漸減小，該發(fā)光層及P型半導(dǎo)體層靠近該N電極一 側(cè)的側(cè)面均為斜面，該P(yáng)型半導(dǎo)體層的所述側(cè)面與該發(fā)光層的所述側(cè)面斜率相等。4. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管晶粒，其特征在于：還包括一第一絕緣層，該第一絕 緣層包括位于該N型半導(dǎo)體層上的第一絕緣部及位于該P(yáng)型半導(dǎo)體層上的第二絕緣部，該 第一絕緣部和該第二絕緣部均形成通孔，該第二絕緣部上形成的通孔的數(shù)量大于該第一絕 緣部上形成的通孔的數(shù)量，該N電極與該N型半導(dǎo)體層間隔設(shè)置。5. 如權(quán)利要求4所述的發(fā)光二極管晶粒，其特征在于：該阻擋層包括設(shè)置在N型半導(dǎo) 體層上的第一阻擋部和設(shè)置在P型半導(dǎo)體層上的第二阻擋部，該第一阻擋部和第二阻擋部 相互間隔，該第一阻擋部嵌設(shè)收容在該第一絕緣部的通孔中，該第二阻擋部包括一主體，該 主體的水平面積小于該P(yáng)型半導(dǎo)體層頂面的面積，該第二絕緣部形成的若干通孔位于該第 二阻擋部的主體上。6. 如權(quán)利要求5所述的發(fā)光二極管晶粒，其特征在于：該第二阻擋部還包括自該主體 邊緣向下延伸的側(cè)壁，該側(cè)壁與該P(yáng)型半導(dǎo)體層的頂面邊緣配合形成一第一臺階部，該第 二絕緣部對應(yīng)該第一臺階部形成限位部填充設(shè)置在該第一臺階部中。7. 如權(quán)利要求5所述的發(fā)光二極管晶粒，其特征在于：還包括一電連接層，該電連接層 與該N型半導(dǎo)體層和該P(yáng)型半導(dǎo)體層間隔設(shè)置，該電連接層包括設(shè)置在第一阻擋部上的第 一電連接部和設(shè)置在第二阻擋部上的第二電連接部，該N電極設(shè)置在該第一電連接部上， 該P(yáng)電極設(shè)置在該第二電連接部上。8. 如權(quán)利要求7所述的發(fā)光二極管晶粒，其特征在于：該第二電連接層包括一電連接 板及自該本體下表面向下延伸的若干電連接柱，該電連接板貼設(shè)在該第二絕緣部的頂面 上，該若干電連接柱嵌設(shè)收容于該第二絕緣部的若干通孔中，該若干電連接柱的底端抵接 該第二阻擋部的本體，該電連接柱的數(shù)量與該第二絕緣部形成的通孔的數(shù)量相等。9. 如權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管晶粒，其特征在于：還包括設(shè)置在該第一絕緣層上 的一第二絕緣層，該第二絕緣層與該N型半導(dǎo)體層、發(fā)光層及P型半導(dǎo)體層間隔設(shè)置，該第 二絕緣層包括設(shè)置在第一絕緣部上的第三絕緣部及設(shè)置在第二絕緣部上的第四絕緣部，該 第三絕緣部形成一定位孔收容所述第一電連接部，該第三絕緣部的頂面高于該第一電連接 部的頂面，該第四絕緣部形成另一定位孔而外露該第二電連接部的部分頂面，該N電極嵌 設(shè)在該第三絕緣部的定位孔中，該P(yáng)電極嵌設(shè)在該第四絕緣部的定位孔中。10. 如權(quán)利要求9所述的發(fā)光二極管晶粒，其特征在于：該電連接板的水平面積小于該 第二絕緣部的水平面積，該電連接板與該第二絕緣部頂面的邊緣形成一第二臺階部，該第 四絕緣部對應(yīng)該第二臺階部形成一側(cè)壁填充設(shè)置在該第二臺階部中。
【文檔編號】H01L33/14GK105870280SQ201510029268
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2015年1月21日
【發(fā)明人】黃建翔, 洪梓健
【申請人】展晶科技(深圳)有限公司, 榮創(chuàng)能源科技股份有限公司