一种发光二极管结构制造技术

本发明专利技术提出了一种发光二极管结构，包括：由第一半导体层、第二半导体层及夹在两层之间的活性层构成的发光外延层，其厚度为T，露出台面的第一半导体层，连接至第二半导体层的第二电极，以及绝缘保护层，其特征在于：于所述台面上形成有一突起结构，其宽度为D0，高度为H0，且第一电极包裹所述突起结构并连接至所述第一半导体层，所述第一电极外表面具有一台阶，定义位于所述台阶之上的第一电极为上电极部，其宽度为D1，高度为H1，位于所述台阶之下的第一电极为下电极部，其宽度为D2，高度为H2，所述绝缘保护层附着于所述下电极部的侧壁及台阶的上表面。

A Light Emitting Diode Structure

The invention provides a structure of light-emitting diode, which includes: a light-emitting epitaxy layer consisting of a first semiconductor layer, a second semiconductor layer and an active layer sandwiched between the two layers, whose thickness is T, a first semiconductor layer exposed to the mesa, a second electrode connected to the second semiconductor layer, and an insulating protective layer. The structure is characterized by: a protuberant structure is formed on the mesa and its width is wide. The first electrode has a step on its outer surface. The first electrode is defined as the upper electrode, whose width is D1 and height is H1. The first electrode under the step is the lower electrode, whose width is D2 and height is H2. The insulation protection is described. The layer is attached to the side wall of the lower electrode part and the upper surface of the step.

【技术实现步骤摘要】
一种发光二极管结构
本专利技术涉及半导体
，尤其是一种增加可靠性的发光二极管结构。
技术介绍
发光二极管（英文为LightEmittingDiode，简称LED）是半导体二极管的一种，它能将电能转化为光能，发出黄、绿、蓝等各种颜色的可见光及红外和紫外不可见光。如图1所示，在常规正装发光二极管结构中，包括衬底100，由下往上堆叠的N型层201、发光区202、P型层203、电流扩展层300，P电极402以及设置在裸露的N型层201表面上的N电极401。最后，为了保护电极结构，一般以二氧化硅（SiO2）作为表面绝缘保护层500，目前一般以铬/铂/金（从下至上Cr/Pt/Au）金属叠层作为电极结构，或是插入铝（Al）反射率层形成Cr/Al/Pt/Au作为反射电极结构。因LED芯片应用环境多种多样，对可靠性要求越来越严格。如显屏芯片在水汽、高温高湿环境中需避免金属迁移（如Cr迁移）异常，电极包覆性，尤其是N电极的包覆性至关重要，如包覆性不良易失效，以Cr/Al/Pt/Au电极为例，位于N电极表面边缘的绝缘保护层500容易被封装打线拉扯脱落，水汽即可进入电极结构层，在水汽作用下发生水解：Cr-2e→Cr2+，Cr2+在反向电场作用下发生迁移，向芯片表面迁移，导致电极和N型层结合处产生空洞，结合力减弱，造电极结构脱落。因此，如何解决电极结构与绝缘保护层的附着性问题极为重要。
技术实现思路
为解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术提出一种发光二极管结构。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种发光二极管结构，包括：由第一半导体层、第二半导体层及夹在两层之间的活性层构成的发光外延层，露出台面的第一半导体层，连接至第二半导体层的第二电极，以及绝缘保护层，其特征在于：于所述台面上形成有一突起结构，其宽度为D0，高度为H0，且第一电极包裹所述突起结构并连接至所述第一半导体层，所述第一电极外表面具有一台阶，定义位于所述台阶之上的第一电极为上电极部，其宽度为D1，高度为H1，位于所述台阶之下的第一电极为下电极部，其宽度为D2，高度为H2，所述绝缘保护层附着于所述下电极部的侧壁及台阶的上表面。优选地，所述上电极部、下电极部与突起结构的宽度大小关系为：D2>D1>D0。优选地，所述上电极部的宽度D2与突起结构的宽度D0符合关系式：D2≥1.25D0。优选地，所述下电极部的宽度D1与突起结构的宽度D0符合关系式：D1≥1.05D0。优选地，所述上电极部的宽度D2、下电极部的宽度D1与突起结构的宽度D0符合关系式：D2-D1≤0.2D0。优选地，所述上电极部的宽度D2与下电极部的宽度D1符合关系式：2μm≤D2-D1≤10μm。优选地，所述上电极部的宽度D2与突起结构的宽度D0符合关系式：10μm≤D2-D0≤40μm。优选地，所述上电极部的高度H1与突起结构高度H0的大小关系为：H0=H1。优选地，所述突起结构高度H0与所述发光外延层的厚度T符合关系式：1/3T≤H0≤T。优选地，所述突起结构的高度H0≥1μm。优选地，所述突起结构为部分保留的发光外延层。优选地，所述突起结构为介质层或者金属层。优选地，所述绝缘保护层材料选用SiO2或Si3N4或Al2O3或TiO2。优选地，所述第一电极的表层金属包括Ti或TiN或Cr或Ni粘附金属层。目前传统的正装LED结构，在家电/显屏产品上，常常在电源的设计上会有负向偏压的产生，导致N电极的金属逐渐被析出，最后导致电极下方的金属和发光外延层的附著力变小，电流密度变大，最终导致电极脱落。与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括且不局限于：本专利技术通过在第一半导体层形成台面结构，并于台面上形成突起结构，第一电极包裹该突起结构，且第一电极外表面具有一台阶，位于台阶之上的第一电极为上电极部，位于台阶之下的第一电极为下电极部，绝缘保护层附着于下电极部的侧壁及台阶的上表面，但不附着于上电极的上表面。该结构保证了在封装打线过程焊线与绝缘保护层不接触或作用力减小确保绝缘保护层不被破坏，此结构改善整个器件结构的气密性，避免高温高湿、负向老化时水汽进入导致异常，提高器件可靠性。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。图1为常规正装的发光二极管结构的剖视示意图。图2为本专利技术实施例的发光二极管结构的剖视示意图。图3为图2的N电极区域局部放大示意图。图中各标号表示：100：衬底；201：N型层；202：量子阱层；203：P型层；401：N电极；4011：上电极；4012：下电极；402：P电极；500：绝缘保护层；600：突起结构。具体实施方式以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本专利技术中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。具体实施例如图2和3所示，一种正装的发光二极管结构，包括衬底100、由第一半导体层（N型层）201、第二半导体层（P型层）203及夹在两层之间的量子阱层（活性层）202组成的发光外延层，位于P型层203上的电流扩展层300，位于电流扩展层300上的P电极（第二电极）402和位于露出部分台面的N型层201上的N电极（第一电极）401，以及绝缘保护层500。上述发光外延层可以通过采用金属有机化合物化学气相沉淀（英文缩写为MOCVD）在生长衬底100上或通过覆晶技术粘结在散热性基板100上。上述发光二极管为蓝光系发光二极管，发光外延层材料为GaN基化合物，厚度记为T。电极一般可直接形成于发光外延层上，用于连通外部电源，激发量子阱层（活性层）发光。在本实施例，衬底100优选蓝宝石材料；在所述蓝宝石衬底100与N型层201之间还可以形成现有技术习知的缓冲层以及不掺杂氮化镓层等；在所述P型层203与电流扩展层300之间还可以形成现有技术常用的SiO2电流阻挡层等。电流扩展层可以选用氧化铟锡（ITO）或氧化锌（ZnO）或氧化镉锡（CTO）或氧化铟（InO）或铟（In）掺杂氧化锌（ZnO）或铝（Al）掺杂氧化锌（ZnO）或镓（Ga）掺杂氧化锌（ZnO）或前述任意组合之一，本实施例优选ITO作为电流扩展层。在本实施例，N型层201的部分台面上形成有一突起结构600，其宽度为D0，高度为H0，且N电极401包裹该突起结构600并电连接至N型层201，N电极外表面具有一台阶，N电极外形大致呈“凸”字型，定义位于所述台阶之上的N电极为上电极部4011，其宽度为D1，高度为H1，位于所述台阶之下的N电极为下电极部4012，其宽度为D2，高度为H2，绝缘保护层500附着本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发光二极管结构，包括：由第一半导体层、第二半导体层及夹在两层之间的活性层构成的发光外延层，其厚度为T，露出台面的第一半导体层，连接至第二半导体层的第二电极，以及绝缘保护层，其特征在于：于所述台面上形成有一突起结构，其宽度为D0，高度为H0，且第一电极包裹所述突起结构并连接至所述第一半导体层，所述第一电极外表面具有一台阶，定义位于所述台阶之上的第一电极为上电极部，其宽度为D1，高度为H1，位于所述台阶之下的第一电极为下电极部，其宽度为D2，高度为H2，所述绝缘保护层附着于所述下电极部的侧壁及台阶的上表面。

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管结构，包括：由第一半导体层、第二半导体层及夹在两层之间的活性层构成的发光外延层，其厚度为T，露出台面的第一半导体层，连接至第二半导体层的第二电极，以及绝缘保护层，其特征在于：于所述台面上形成有一突起结构，其宽度为D0，高度为H0，且第一电极包裹所述突起结构并连接至所述第一半导体层，所述第一电极外表面具有一台阶，定义位于所述台阶之上的第一电极为上电极部，其宽度为D1，高度为H1，位于所述台阶之下的第一电极为下电极部，其宽度为D2，高度为H2，所述绝缘保护层附着于所述下电极部的侧壁及台阶的上表面。2.根据权利要求1所述的一种发光二极管结构，其特征在于：所述上电极部、下电极部与突起结构的宽度大小关系为：D2>D1>D0。3.根据权利要求1所述的一种发光二极管结构，其特征在于：所述上电极部的宽度D2与突起结构的宽度D0符合关系式：D2≥1.25D0。4.根据权利要求1所述的一种发光二极管结构，其特征在于：所述下电极部的宽度D1与突起结构的宽度D0符合关系式：D1≥1.05D0。5.根据权利要求1所述的一种发光二极管结构，其特征在于：所述上电极部的宽度D2、下电极部的宽度D1与突起结构的宽度D0符合关系式：D2-D1≤0.2...

【专利技术属性】
技术研发人员：何安和，林素慧，彭康伟，黄禹杰，王锋，张家宏，
申请(专利权)人：厦门市三安光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35