專(zhuān)利名稱(chēng)：發(fā)光二極管晶粒及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體晶粒結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種發(fā)光二極管晶粒，還涉及一種發(fā)光二極管晶粒的制造方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的水平式發(fā)光二極管(Light Emitting Diode, LED)晶粒包括基板、在基板上生長(zhǎng)的半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)以及兩電極。因?yàn)樗{(lán)寶石基板不具有導(dǎo)電性，所以通常將N極和P極電極鍍?cè)谕粋?cè)，并由此形成水平式結(jié)構(gòu)。然而當(dāng)水平式發(fā)光二極管晶粒的P極至N極注入電流時(shí)，因電流的電性特性，同側(cè)的兩電極間的電流往往走最短的距離，導(dǎo)致這些電流集中在具有較短路徑的通道上。從而 導(dǎo)致發(fā)光二極管晶粒出光不均勻，進(jìn)而導(dǎo)致熱能分布不均勻，影響發(fā)光二極管晶粒的出光效果。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種出光效率高的發(fā)光二極管晶粒及其制造方法?！N發(fā)光二極管晶粒，包括基板、第一半導(dǎo)體層、有源層、第二半導(dǎo)體層，第一電極以及第二電極，第一半導(dǎo)體層、有源層和第二半導(dǎo)體層依次形成于所述基板上，所述第一半導(dǎo)體層遠(yuǎn)離基板的表面包括一裸露的第一區(qū)域和被有源層覆蓋的第二區(qū)域，第一電極形成于第一區(qū)域上，第二電極形成于第二半導(dǎo)體層上，所述第一半導(dǎo)體層的第二區(qū)域上沿遠(yuǎn)離第一電極的方向依次形成有至少兩個(gè)凹槽，該凹槽彼此間隔，且所述凹槽的深度隨著與第一電極之間的距離變大而變淺。一種發(fā)光二極管晶粒的制造方法，包括以下步驟
提供基板，并在基板上生長(zhǎng)第一半導(dǎo)體層，該第一半導(dǎo)體層包括第一區(qū)域和第二區(qū)
域；
在第二區(qū)域上形成至少兩個(gè)凹槽，該凹槽彼此間隔并沿遠(yuǎn)離第一區(qū)域依次設(shè)置，且所述凹槽的深度隨著與第一區(qū)域之間的距離變大而變淺；
在第二區(qū)域上依次生長(zhǎng)有源層和第二半導(dǎo)體層；
分別在第一半導(dǎo)體層的第一區(qū)域和第二半導(dǎo)體層上形成第一電極和第二電極。上述發(fā)光二極管晶粒中，在第一半導(dǎo)體層上形成若干凹槽，該若干凹槽自第一電極向遠(yuǎn)離第一電極的方向由深至淺順次排列。以第一電極為N型電極、第二電極為P型電極為例，當(dāng)注入電流時(shí)，電子自N型電極向P型電極流動(dòng)，由于凹槽的設(shè)置，使電子從N型電極出發(fā)先受到第一個(gè)凹槽的阻擋，當(dāng)此處電子密度飽和之后，再躍至第二個(gè)凹槽，再經(jīng)飽和，躍至第三個(gè)凹槽，依次類(lèi)推，從而避免電子集中于某一個(gè)或幾個(gè)具有較短路徑的通道上，使電流分布均勻，提高發(fā)光二極管晶粒的發(fā)光效率。


圖I是本發(fā)明一實(shí)施方式提供的一種發(fā)光二極管晶粒的剖面示意圖。圖2是本發(fā)明一實(shí)施方式提供的一種發(fā)光二極管晶粒的立體示意圖。圖3是本發(fā)明一實(shí)施方式提供的一種發(fā)光二極管晶粒的制造方法流程圖。主要元件符號(hào)說(shuō)明
發(fā)光二極管晶粒 j ο
基板__11_· 蛋二￥"導(dǎo)體層 Ti
表面_121_
第一區(qū)域~L211
第二區(qū)域_1212
凹槽~L213
第一凹槽1213a —
第二凹槽1213b —
第三凹槽1213c 一
軍￥1薄膜
有源層_13_
第二半導(dǎo)體層 14_
第一電極__
焊墊—151、161
連接電極152、16^~
第二電極
_延伸電極163 —
S沖層—17
歐姆接觸層18_
透明導(dǎo)電層F區(qū)A
第二區(qū)_B_
第三區(qū)_C_
麗區(qū)Id
如下具體實(shí)施方式
將結(jié)合上述附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施方式提供的發(fā)光二極管晶粒10包括基板11、第一半導(dǎo)體層12、有源層13、第二半導(dǎo)體層14、第一電極15和第二電極16。所述基板11的材料可以為藍(lán)寶石(A1203)、碳化硅(SiC)、硅(Si)、氮化鎵(GaN)或氧化鋅(ZnO)中的一種，根據(jù)所需要達(dá)到的物理性能和光學(xué)特性以及成本預(yù)算而定。所述第一半導(dǎo)體層12、有源層13、第二半導(dǎo)體層14依次形成于基板11上。所述第一半導(dǎo)體層12與第二半導(dǎo)體層14為不同摻雜型半導(dǎo)體層，本實(shí)施方式中，第一半導(dǎo)體層12為N型半導(dǎo)體層，第二半導(dǎo)體層14為P型半導(dǎo)體層。在其他實(shí)施方式中，第一半導(dǎo)體層12也可以為P型半導(dǎo)體層，第二半導(dǎo)體層14為N型半導(dǎo)體層。所述第一半導(dǎo)體層12遠(yuǎn)離基板11的表面121包括一個(gè)裸露的第一區(qū)域1211和一個(gè)被有源層13覆蓋的第二區(qū)域1212。所述有源層13和第二半導(dǎo)體層14依次形成于第一半導(dǎo)體層12的表面121的第二區(qū)域1212上?？梢岳斫?，為提高成長(zhǎng)在基板11上的第一半導(dǎo)體層12、有源層13、第二半導(dǎo)體層14品質(zhì)，在成長(zhǎng)所述第一半導(dǎo)體層12前，可先在基板11上成長(zhǎng)一個(gè)緩沖層17。該緩沖層17可采用氮化鎵(GaN)或氮化鋁(AlN)等中的一種。在本實(shí)施方式中，該第一區(qū)域1211為位于第一半導(dǎo)體層12 —側(cè)的直條狀區(qū)域。可以理解，所述第一區(qū)域1211的形狀并不限于本實(shí)施方式，例如，所述第一區(qū)域1211還可以為一個(gè)環(huán)繞第二區(qū)域1212的環(huán)狀區(qū)域。所述有源層13可為雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)、單量子阱結(jié)構(gòu)或多量子阱結(jié)構(gòu)等。請(qǐng)同時(shí)參閱圖2，所述第一電極15形成于第一半導(dǎo)體層12的表面121的第一區(qū)域1211上，第二電極16形成在第二半導(dǎo)體層14上。為提高第二電極16與第二半導(dǎo)體層14之間的歐姆接觸性能以及提高第二電極16的電流擴(kuò)散性能，所述第二電極16與第二半導(dǎo)體層14之間可進(jìn)一步形成一個(gè)歐姆接觸層18和透明導(dǎo)電層19。該歐姆接觸層18所用材料可以為摻雜鎂(Mg)的氮化鎵銦鋁(InAlGaN)或者摻雜鎂(Mg)的氮化鎵(GaN)。透明導(dǎo)電層19的材料可以是氧化銦錫(ΙΤ0)。本實(shí)施方式中，所述第一電極15和第二電極16分別為N型電極和P型電極。當(dāng)然第一電極15和第二電極16可根據(jù)第一半導(dǎo)體層12和第二半導(dǎo)體層14的不同而對(duì)應(yīng)設(shè)置。本實(shí)施方式中，該第一電極15包括兩個(gè)焊墊151及連接于該兩個(gè)焊墊151之間的連接電極152，所述兩個(gè)焊墊151分別形成于第一區(qū)域1211長(zhǎng)度方向的兩端。所述第二電 極16包括兩個(gè)焊墊161、連接于該兩個(gè)焊墊161之間的連接電極162及多個(gè)延伸電極163。所述連接電極162的延伸方向與連接電極152的延伸方向大致平行，所述多個(gè)延伸電極163從焊墊161或連接電極162向第一電極15方向延伸以使得第二電極16的電流能夠更均勻的分散到第二半導(dǎo)體層14上。所述焊墊151、161可以采用鈦(Ti)或鉻(Cr)等材料，利用蒸鍍等方式形成。所述第一半導(dǎo)體層12的表面121的第二區(qū)域1212上形成有至少兩個(gè)凹槽1213，該至少兩個(gè)凹槽1213彼此間隔設(shè)置，該至少兩個(gè)凹槽1213沿遠(yuǎn)離第一電極15的方向依次設(shè)置，且所述凹槽1213的深度隨著與第一電極15之間的距離變大而變淺。在本實(shí)施方式中，所述凹槽1213的數(shù)量為三個(gè)，其分別為第一凹槽1213a、第二凹槽1213b和第三凹槽1213c。該三個(gè)凹槽1213將第一半導(dǎo)體層12自靠近第一區(qū)域1211向遠(yuǎn)離該第一區(qū)域1211的方向大致分成四個(gè)區(qū)域，第一區(qū)A，第二區(qū)B，第三區(qū)C和第四區(qū)D。在其他實(shí)施方式方式中，凹槽1213的數(shù)量可根據(jù)該發(fā)光二極管晶粒10的尺寸和需要而設(shè)定。所述三個(gè)凹槽1213的寬度根據(jù)發(fā)光二極管晶粒10的尺寸設(shè)定，三個(gè)凹槽1213的寬度可以相同或不同。本實(shí)施方式中，所述三個(gè)凹槽1213的寬度均為O. 2 μ m，沿遠(yuǎn)離第一電極15的方向，所述三個(gè)凹槽1213的深度依次為0. 5μηι、0. 4μηι和O. 3 μ m。利用所述凹槽1213內(nèi)的氣體可使向下光線形成折射，增加正向光之出光率。為避免上述凹槽1213影響后續(xù)有源層13平整的生長(zhǎng)，優(yōu)選地，在形成上述凹槽1213后，形成有源層13之前，可進(jìn)一步在第一半導(dǎo)體層12上繼續(xù)生長(zhǎng)一半導(dǎo)體薄膜122用以覆蓋這些凹槽1213，所述半導(dǎo)體薄膜122的摻雜型與第一半導(dǎo)體相同，本實(shí)施方式中，該半導(dǎo)體薄膜122也是N型半導(dǎo)體層。當(dāng)?shù)诙姌O16到第一電極15通入電流時(shí)，第一半導(dǎo)體層12內(nèi)的電子開(kāi)始向第二半導(dǎo)體層14移動(dòng)。由于第一半導(dǎo)體層12內(nèi)的凹槽1213將第一半導(dǎo)體層12分成第一區(qū)A、第二區(qū)B、第三區(qū)C和第四區(qū)D，且第一凹槽1213a到第三凹槽1213c的深度依次減小，故電子移動(dòng)的優(yōu)先順序?yàn)樽钕纫苿?dòng)到距第一電極15最近的第一區(qū)A，并被第一凹槽1213a阻擋，使第一區(qū)A內(nèi)的電子濃度逐漸提高；待第一區(qū)A內(nèi)電子飽和后，越過(guò)第一凹槽1213a，移動(dòng)至第二區(qū)B ;待第二區(qū)B內(nèi)電子飽和后，越過(guò)第二凹槽1213b，移動(dòng)至第三區(qū)C ;待第三區(qū)C內(nèi)電子飽和后，越過(guò)第三凹槽1213c，移動(dòng)至第四區(qū)D。以此，使電子從第一電極15出發(fā)，均勻的分布于第一半導(dǎo)體層12的各個(gè)區(qū)域，到達(dá)第二電極16。避免電流過(guò)于集中于某一個(gè)或幾個(gè)具有較短路徑的通道上，使電流分布均勻，提高發(fā)光二極管晶粒10的發(fā)光效率，并防止熱量分布不均勻的缺失。進(jìn)一步而言，上述的發(fā)光二極管晶粒10中的第一電極15無(wú)須設(shè)置延伸電極，使第一電極15不必過(guò)多的遮擋第一半導(dǎo)體層12，更多的光線可以射出發(fā)光二極管晶粒10，從而提高發(fā)光二極管晶粒10的出光效率。請(qǐng)一并參閱圖3，本發(fā)明實(shí)施方式提供的一種發(fā)光二極管晶粒10的制造方法包括以下幾個(gè)步驟
提供基板11，并在基板11上生長(zhǎng)第一半導(dǎo)體層12，該第一半導(dǎo)體層12包括第一區(qū)域1211和第二區(qū)域1212 ； 在第二區(qū)域1212上形成至少兩個(gè)凹槽1213，該凹槽1213彼此間隔并沿遠(yuǎn)離第一區(qū)域1211依次設(shè)置，且所述凹槽1213的深度隨著與第一區(qū)域1211之間的距離變大而變淺；在第二區(qū)域1212上依次生長(zhǎng)有源層13和第二半導(dǎo)體層14 ；
分別在第一半導(dǎo)體層12的第一區(qū)域1211和第二半導(dǎo)體層14上形成第一電極15和第二電極16。在本實(shí)施方式中，第一半導(dǎo)體層12和第二半導(dǎo)體層14可分別為N型半導(dǎo)體層和P型半導(dǎo)體層，當(dāng)然在其他實(shí)施方式中，兩者可以調(diào)換。在前述制作步驟中，在基板11上生長(zhǎng)第一半導(dǎo)體層12之前可以先生長(zhǎng)一層緩沖層17，以使保證后續(xù)第一半導(dǎo)體層12及其他物質(zhì)生長(zhǎng)的品質(zhì)。在形成第二電極16以前，可依次在第二半導(dǎo)體層14上形成歐姆接觸層18和透明導(dǎo)電層19，而第二電極16形成在透明導(dǎo)電層19上。所述凹槽1213可采用蝕刻或機(jī)械切割等方法制成，例如ICP蝕刻等。在第一半導(dǎo)體層12上形成有源層13的步驟前，還可以再形成一層半導(dǎo)體薄膜122，用于覆蓋所述凹槽1213，以使有源層13能夠平整的生長(zhǎng)，且由于半導(dǎo)體薄膜122的厚度很薄，無(wú)法讓大量電子通過(guò)，所以也不會(huì)影響電流的分布路徑?？梢岳斫獾氖?，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(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，而所有這些改變與變形都應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管晶粒，包括基板、第一半導(dǎo)體層、有源層、第二半導(dǎo)體層，第一電極以及第二電極，第一半導(dǎo)體層、有源層和第二半導(dǎo)體層依次形成于所述基板上，所述第一半導(dǎo)體層遠(yuǎn)離基板的表面包括一裸露的第一區(qū)域和被有源層覆蓋的第二區(qū)域，第一電極形成于第一區(qū)域上，第二電極形成于第二半導(dǎo)體層上，其特征在于所述第一半導(dǎo)體層的第二區(qū)域上沿遠(yuǎn)離第一電極的方向依次形成有至少兩個(gè)凹槽，該凹槽彼此間隔，且所述凹槽的深度隨著與第一電極之間的距離變大而變淺。
2.如權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管晶粒，其特征在于所述第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層分別為N型半導(dǎo)體層和P型半導(dǎo)體層。
3.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管晶粒，其特征在于所述凹槽上還覆蓋一層半導(dǎo)體薄膜，有源層生長(zhǎng)于該半導(dǎo)體薄膜上，該半導(dǎo)體薄膜為N型半導(dǎo)體薄膜。
4.如權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管晶粒，其特征在于還包括緩沖層、和透明導(dǎo)電層，緩沖層、第一半導(dǎo)體層、有源層、第二半導(dǎo)體層和透明導(dǎo)電層依次層疊在所述基板上。
5.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管晶粒，其特征在于所述第一電極為N型電極，第二電極為P型電極。
6.如權(quán)利要求5所述的發(fā)光二極管晶粒，其特征在于所述第一電極包括兩焊墊和連接于該兩焊墊之間的連接電極，該焊墊分別形成于第一區(qū)域長(zhǎng)度方向的兩端。
7.如權(quán)利要求5所述的發(fā)光二極管晶粒，其特征在于所述第二電極包括兩焊墊、連接于該兩焊墊之間的連接電極和多個(gè)延伸電極，該連接電極遠(yuǎn)離第一電極設(shè)置并與第一區(qū)域的長(zhǎng)度方向平行，該延伸電極自焊墊或連接電極相第一電極方向延伸。
8.一種發(fā)光二極管晶粒的制造方法，包括以下步驟 提供基板，并在基板上生長(zhǎng)第一半導(dǎo)體層，該第一半導(dǎo)體層包括第一區(qū)域和第二區(qū)域； 在第二區(qū)域上形成至少兩個(gè)凹槽，該凹槽彼此間隔并沿遠(yuǎn)離第一區(qū)域依次設(shè)置，且所述凹槽的深度隨著與第一區(qū)域之間的距離變大而變淺； 在第二區(qū)域上依次生長(zhǎng)有源層和第二半導(dǎo)體層； 分別在第一半導(dǎo)體層的第一區(qū)域和第二半導(dǎo)體層上形成第一電極和第二電極。
9.如權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管晶粒的制造方法，其特征在于所述凹槽上還覆蓋一層半導(dǎo)體薄膜，有源層生長(zhǎng)于該半導(dǎo)體薄膜上。
10.如權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管晶粒的制造方法，其特征在于所述第一電極包括兩焊墊和連接于該兩焊墊之間的連接電極，該焊墊分別形成于第一區(qū)域長(zhǎng)度方向的兩端。
全文摘要
一種發(fā)光二極管晶粒，包括基板、第一半導(dǎo)體層、有源層、第二半導(dǎo)體層，第一電極以及第二電極，第一半導(dǎo)體層、有源層和第二半導(dǎo)體層依次形成于所述基板上，所述第一半導(dǎo)體層遠(yuǎn)離基板的表面包括一裸露的第一區(qū)域和被有源層覆蓋的第二區(qū)域，第一電極形成于第一區(qū)域上，第二電極形成于第二半導(dǎo)體層上，所述第一半導(dǎo)體層的第二區(qū)域上沿遠(yuǎn)離第一電極的方向依次形成有至少兩個(gè)凹槽，該凹槽彼此間隔，且所述凹槽的深度隨著與第一電極之間的距離變大而變淺。能夠使電流均勻分布，改善出光效率。本發(fā)明還涉及一種發(fā)光二極管晶粒的制造方法。
文檔編號(hào)H01L33/14GK102760810SQ201110108528
公開(kāi)日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月28日
發(fā)明者凃博閔, 楊順貴, 黃世晟, 黃嘉宏 申請(qǐng)人:展晶科技(深圳)有限公司, 榮創(chuàng)能源科技股份有限公司