發(fā)光器件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一光電器件。該光電器件至少包括：發(fā)光外延疊層，至少包括：第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體層、第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體層及夾在兩者之間的有源層；第一電極，位于第一半導(dǎo)體層表面上方，包括焊盤和擴(kuò)展電極，所述擴(kuò)展電極由所述焊盤向外延伸而成；電流阻擋層，位于所述擴(kuò)展電極的下方，其延伸方向與所述擴(kuò)展電極一致，但邊緣與所述擴(kuò)展電極的邊緣非平行排列，使得電流傾向于繞過而非穿過電流阻擋層從電極向器件擴(kuò)散。
【專利說明】發(fā)光器件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，屬于半導(dǎo)體器件制造【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(LED)的核心基本結(jié)構(gòu)包括P型半導(dǎo)體層(P區(qū))、有源層(發(fā)光層或發(fā)光部)和η型半導(dǎo)體層(η區(qū))。當(dāng)LED受到正向偏壓的作用時(shí)，P區(qū)中的空穴向η區(qū)移動(dòng)，η區(qū)中的電子向P區(qū)移動(dòng)，電子和空穴在有源層復(fù)合。從理論上講，電子和空穴復(fù)合釋放出的能量絕大部分以光(輻射躍遷)的形式釋放出來。由于LED具有低能耗、環(huán)保、小型化、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，其具有廣闊的市場發(fā)展前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明公開了 一種發(fā)光器件結(jié)構(gòu),在這種結(jié)構(gòu)中至少包括一個(gè)電極結(jié)構(gòu)和與該電極結(jié)構(gòu)配合使用的電流阻擋層。所述發(fā)光器件，具體包括:發(fā)光外延疊層，至少包括:第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體層、第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體層及夾在兩者之間的有源層；第一電極，位于第一半導(dǎo)體層表面上方，包括焊盤和擴(kuò)展電極，所述擴(kuò)展電極由所述焊盤向外延伸而成；電流阻擋層，位于所述擴(kuò)展電極的下方，其邊緣與所述擴(kuò)展電極的邊緣非平行排列，電流傾向于繞過而非穿過電流阻擋層從電極向器件擴(kuò)散。
[0004]在一些實(shí)施例中，所述發(fā)光器件至少包括層疊的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)以及電極結(jié)構(gòu)和電流阻擋層。電極結(jié)構(gòu)至少包括一個(gè)焊盤和一個(gè)擴(kuò)展電極，其中焊盤可以用來與外電路做電連接，擴(kuò)展電極用來促進(jìn)電流在器件上的擴(kuò)散。同時(shí)，在整個(gè)擴(kuò)展電極上，與焊盤相連的部分在與擴(kuò)展電極延伸方向正交方向上擁有最大的寬度，且擴(kuò)展電極在與其延伸方向正交的方向上的寬度從鄰近焊盤的位置向擴(kuò)展電極的末端減小，使得在整個(gè)擴(kuò)展電極的與延伸方向正交的橫截面上的電流密度近似相等。同時(shí)，至少在擴(kuò)展電極的下方存在電流阻擋層，電流傾向于繞過而非穿過電流阻擋層從電極向器件擴(kuò)散。電流阻擋層的延伸方向與擴(kuò)展電極一致，并且電流阻擋層在與其延伸方向正交方向上的寬度從鄰近焊盤的位置向擴(kuò)展電極的末端減小。
[0005]在一些實(shí)施例中，所述發(fā)光器件至少包括第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體層、第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體層以及位于兩類半導(dǎo)體層之間的發(fā)光層。至少在第一半導(dǎo)體層上方有一電極，該電極與第一半導(dǎo)體層直接接觸。
[0006]在一些實(shí)施例中，所述發(fā)光器件至少包括第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體層、第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體層以及位于兩類半導(dǎo)體層之間的發(fā)光層。至少在第一半導(dǎo)體層上方有一電極，該電極與第一半導(dǎo)體層之間至少還存在一種透明導(dǎo)電材料。
[0007]在一些實(shí)施例中，所述電流阻擋層在與其延伸方向正交的方向上的寬度，大于相應(yīng)位置的擴(kuò)展電極的寬度，并且兩者的寬度差距從鄰近焊盤的位置向擴(kuò)展電極的末端減小。
[0008]在一些實(shí)施例中，所述電流阻擋層在與其延伸方向正交的方向上的寬度，小于相應(yīng)位置上擴(kuò)展電極的寬度，并且兩者的寬度差距從鄰近焊盤的位置向擴(kuò)展電極的末端增大。
[0009]在一些實(shí)施例中，所述擴(kuò)展電極包括若干分支，其不與焊盤直接相連接。所述分支在與其延伸方向正交的方向上的寬度從起始端向末端減小。并且，至少在主擴(kuò)展電極的下方存在電流阻擋層，電流傾向于繞過而非穿過電流阻擋層從電極向器件擴(kuò)散，電流阻擋層的延伸方向與電極主擴(kuò)展電極一致，并且電流阻擋層在與其延伸方向正交方向上的寬度從鄰近焊盤的位置向擴(kuò)展電極的末端減小。
[0010]更優(yōu)的，在擴(kuò)展電極分支的下方也存在電流阻擋層，且電流阻擋層在與其延伸方向正交的方向上的寬度從所述分支起始端的位置向所述分支的末端減小，所述電流阻擋層在與其延伸方向的正交方向上的寬度可以大于或小于相應(yīng)位置上的所述擴(kuò)展電極分支的覽度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是一種公知的發(fā)光器件結(jié)構(gòu)圖。
[0012]圖2是圖1沿AA’線的剖面圖。
[0013]圖3是另一種公知的發(fā)光器件結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖4是圖3沿BB’的剖面圖。
[0015]圖5是依據(jù)本發(fā)明 的一實(shí)施例的發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖6是圖5沿CC’線的剖面圖。
[0017]圖7是圖5沿DD’線的剖面圖。
[0018]圖8是依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)圖。
[0019]圖9是依據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例的發(fā)光器件結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖10是圖9沿EE’線的剖面圖。
[0021]圖11是依據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的發(fā)光器件結(jié)構(gòu)圖。
[0022]符號(hào)說明:
第一半導(dǎo)體層 141、241、341、441、541、641 ；
焊盤 121、221、321、421、521、621 ；
擴(kuò)展電極 122、222、322、422、522、622、623 ；
發(fā)光部 142、242、342、542 ；
第二半導(dǎo)體層 143、243、343、543 ；
電流阻擋層 231、232、331、332、431、432、531、532、631、632、633 ；
透明導(dǎo)電層551。
【具體實(shí)施方式】
[0023]發(fā)光二極管可以將外部注入的電流轉(zhuǎn)換成特定波長的光發(fā)射出來。因此，通過合適的電極設(shè)計(jì)來優(yōu)化電流注入的方式，對(duì)于提高器件的能量利用效率和長期工作穩(wěn)定性具有重要的意義。
[0024]圖1是一種公知的發(fā)光器件結(jié)構(gòu)101的俯視圖。該發(fā)光器件包含第一半導(dǎo)體層141、發(fā)光部142、第二半導(dǎo)體層143以及與第一半導(dǎo)體層141直接接觸的電極。該電極包括焊盤121和擴(kuò)展電極122。其中焊盤可以通過導(dǎo)線或者其他導(dǎo)體與外電路相連接，擴(kuò)展電極促進(jìn)外電路注入的電流在第一半導(dǎo)體層141上的擴(kuò)散。
[0025]圖2是圖1沿AA’線的剖面圖。當(dāng)器件101與外電路接通時(shí)，電流經(jīng)由焊盤121、擴(kuò)展電極122擴(kuò)散到第一半導(dǎo)體層141,然后從第一半導(dǎo)體層141注入發(fā)光部142,該發(fā)光部142將部分電能轉(zhuǎn)換成光能并發(fā)射出去，最終電流流入第二半導(dǎo)體層143中(143可以直接與外電路接通)，這樣就形成了一完整回路。
[0026]在器件101中，擴(kuò)展電極121為寬度均一的條狀結(jié)構(gòu)，因此隨著電流擴(kuò)散到第一半導(dǎo)體層141上，擴(kuò)展電極在與其延伸方向正交的橫截面上的電流密度從鄰近焊盤位置向擴(kuò)展電極的末端會(huì)不斷的減小。如此，當(dāng)操作電流較小時(shí)該擴(kuò)展電極(特別是擴(kuò)展電極的末端位置)電流密度很低，導(dǎo)致電極的利用效率很低；當(dāng)操作電流較大時(shí)，擴(kuò)展電極與焊盤相鄰的區(qū)域電流密度過大，容易由于電流過載導(dǎo)致材料損耗，導(dǎo)致器件的使用壽命縮短。進(jìn)一步地，如圖2中虛線箭頭所示，電流傾向于從電極正下方的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)中流回外電路，因?yàn)檫@樣的電流路徑最短。在這種情況下，一方面，在遠(yuǎn)離電極的位置電流過小，對(duì)于發(fā)光部的利用效率過低；另一方面，電極正下方的發(fā)光部會(huì)產(chǎn)生較多的光，而這些光向外發(fā)射時(shí)較容易被電極所遮擋，導(dǎo)致光損失。
[0027]圖3和圖4是另一種公知的發(fā)光器件結(jié)構(gòu)102，且圖4是沿圖3沿BB’的剖面圖。與圖1不同的是，至少在擴(kuò)展電極222的下方存在一電流阻擋層232。較優(yōu)的，在電極焊盤221的下方也存在電流阻擋層231。
[0028]由于電流傾向于繞過而非穿過電流阻擋層，因此電流阻擋層可以更好地避免電流直接注入電極正下方的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)，使得電極的電流更好的擴(kuò)散到整個(gè)第一半導(dǎo)體層上。
[0029]在圖3中，可以看出，擴(kuò)展電極222和電流阻擋層232的邊沿互相平行。當(dāng)電流注入時(shí)，在鄰近焊盤的電極位置具有最大的電流密度，擴(kuò)展電極上的電流密度從鄰近焊盤位置向末端不斷減小，使得從擴(kuò)展電極222擴(kuò)散到第一半導(dǎo)體241的電流密度從鄰近焊盤向[zl]末端也不斷減小。因此，器件102依然存在當(dāng)操作電流較小時(shí)，擴(kuò)展電極(特別是擴(kuò)展電極的末端位置)電流密度很低，導(dǎo)致電極的利用效率很低；當(dāng)操作電流較大時(shí)，擴(kuò)展電極與焊盤相鄰的區(qū)域電流密度過大，容易因?yàn)殡娏鬟^載導(dǎo)致材料損耗，導(dǎo)致器件的使用壽命縮短的問題。
[0030]圖5、圖6和圖7是依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例103的結(jié)構(gòu)示意圖。該發(fā)光器件至少包括:第一半導(dǎo)體層341、發(fā)光部342、第二半導(dǎo)體層344及直接位于其上的電極結(jié)構(gòu)。其中電極結(jié)構(gòu)包括焊盤321和擴(kuò)展電極322。至少在擴(kuò)展電極322的下方存在一電流阻擋層332。較佳的，在焊盤的下方同樣存在電流阻擋層331。在本實(shí)施例中，電流阻擋層332的延伸方向與擴(kuò)展電極322 —致，但電流阻擋層邊緣332a與擴(kuò)展電極的邊緣331a非平行排列。擴(kuò)展電極322在與其延伸方向正交的方向上的寬度保持不變，而電流阻擋層332在鄰近焊盤的位置(即起始端a)的寬度最大，并向延伸方向(即未端b)縮小幅度。通過此種設(shè)計(jì)，盡管擴(kuò)展電極322在鄰近焊墊的部分具有較高的電勢(shì)，但是電流阻擋層332所引起的阻值也相應(yīng)地升高，從而提高整個(gè)擴(kuò)展電極322向第一半導(dǎo)體層341擴(kuò)散電流的均勻性。
[0031]圖8是依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例104的結(jié)構(gòu)示意圖。器件104與器件103不同的地方在于，在鄰近焊盤421的位置，擴(kuò)展電極422具有最大的寬度，并且寬度隨著與焊盤距離的增大而減小。通過這種設(shè)計(jì)，可以使得擴(kuò)展電極422的寬度與相應(yīng)位置處的電流強(qiáng)度盡量匹配，使得在整個(gè)擴(kuò)展電極422與延伸方向正交方向的橫截面上的電流密度保持基本一致，從而提高電極材料的利用效率并且提高器件的整體穩(wěn)定性。在圖8中，電流阻擋層432在與其延伸方向正交的方向上的寬度，從鄰近焊盤的位置向延伸方向的末端的縮小幅度大于相對(duì)應(yīng)的擴(kuò)展電極的寬度的縮小幅度。即，在位置a處，擴(kuò)展電極寬度與電流阻擋層寬度的差值，小于在位置b處，擴(kuò)展電極寬度與電流阻擋層寬度的差值。
[0032]圖9和圖10是依據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，器件105的電流阻擋層532的面積大于擴(kuò)展電極522。如圖9所示，在鄰近焊盤521的位置，擴(kuò)展電極522和電流阻擋層532具有最大的寬度，并且寬度隨著與焊盤距離的增大而減小，但是電流阻擋層532的縮小幅度大于相對(duì)應(yīng)的擴(kuò)展電極的縮小幅度。即在位置a處，擴(kuò)展電極寬度與電流阻擋層寬度的差值，大于在位置b處，擴(kuò)展電極寬度與電流阻擋層寬度的差值。如圖10所示，電流阻擋層532與擴(kuò)展電極522之間還存在一透明導(dǎo)電層551，551存在于整個(gè)第一半導(dǎo)體層541上方。
[0033]圖11是依據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。器件106與104的區(qū)別在于:擴(kuò)展電極622還包括若干個(gè)分支623。分支623的起始端a具有最大的寬度，并向末端b減小。進(jìn)一步地，可在分支擴(kuò)展電極的下方設(shè)置電流阻擋層633，且電流阻擋層在與其延伸方向正交方向上的寬度從鄰近主擴(kuò)展電極632的位置向分支的末端減小。
[0034]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)光器件，包括: 發(fā)光外延疊層，至少包括:第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體層、第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體層及夾在兩者之間的有源層； 第一電極，位于第一半導(dǎo)體層表面上方，包括焊盤和擴(kuò)展電極，所述擴(kuò)展電極由所述焊盤向外延伸而成； 電流阻擋層，位于所述擴(kuò)展電極的下方，其延伸方向與所述擴(kuò)展電極一致，但邊緣與所述擴(kuò)展電極的邊緣非平行排列，使得電流傾向于繞過而非穿過電流阻擋層從電極向器件擴(kuò)散。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種發(fā)光器件，其特征在于:所述電流阻擋層在鄰近焊盤的位置具有最大的寬度，并且寬度隨著與焊盤距離的增大而減小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種發(fā)光器件，其特征在于:在鄰近焊盤的位置，所述擴(kuò)展電極和電流阻擋層具有最大的寬度，并且寬度隨著與焊盤距離的增大而減小，但是所述電流阻擋層的縮小幅度大于相對(duì)應(yīng)的擴(kuò)展電極的縮小幅度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種發(fā)光器件，其特征在于:所述電流阻擋層在與其延伸方向正交的方向上的寬度，大于相應(yīng)位置上擴(kuò)展電極在與其延伸方向正交方向上的寬度，二者的寬度差距從鄰近焊盤的位置向擴(kuò)展電極的末端減小。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種發(fā)光器件，其特征在于:所述電流阻擋層在與其延伸方向正交的方向上的寬度，小于相應(yīng)位置上擴(kuò)展電極在與其延伸方向正交方向上的寬度，二者的寬度差距從鄰近焊盤的位置向擴(kuò)展電極的末端增大。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種發(fā)光器件，其特征在于:所述擴(kuò)展電極包括若干分支，其不與所述焊盤直接相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種發(fā)光器件,其特征在于:所述分支在其延伸方向上的寬度從起始端向末端減小。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種發(fā)光器件，其特征在于:在所述分支下方存在電流阻擋層，在與其延伸方向的正交方向上的寬度小于相應(yīng)位置上的所述擴(kuò)展電極分支的寬度。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種發(fā)光器件，其特征在于:在所述分支下方存在電流阻擋層，在與其延伸方向的正交方向上的寬度大于相應(yīng)位置上的所述擴(kuò)展電極分支的寬度。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的一種發(fā)光器件，其特征在于:所述電流阻擋層在與其延伸方向正交的方向上的寬度從所述分支起始端的位置向所述分支的末端減小。
【文檔編號(hào)】H01L33/14GK103700744SQ201310716962
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月23日
【發(fā)明者】楊力勛, 蔡培崧, 徐宸科, 林素慧, 趙志偉, 黃少華 申請(qǐng)人:安徽三安光電有限公司