一种发光二极管及其制作方法技术

本发明专利技术提供了一种发光二极管，包含：与发光二极管的第一半导体层电连接的第一电极，与第二半导体层电连接的第二电极，第一电极和/或第二电极依次包括第一反射层、接垫层和至少部分包覆接垫层的第二反射层，第一反射层和/或第二反射层包括的材料莫氏硬度不小于6，通过高硬度材料防止接垫层受外力挤压而变形压伤，提高发光二极管的可靠性。

A kind of light-emitting diode and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
一种发光二极管及其制作方法
本专利技术是有关于一种半导体制造领域，特别是指一种具有高可靠性电极的发光二极管。
技术介绍
参看图1，现有LED芯片电极结构设计因考虑到其光萃取效率,在电极结构中增加高反射率之材料作为反射层200以提高光效,但大多高反射材料：例如银、铝等，其特性易受环境、温度、湿度、酸碱度等影响而降低产品稳定性,故在其后覆盖迁移率低的金属保护层230加以保护,但此设计仅能延长此反射层材料与环境反应之时间,无法完全避免其金属材料迁移或析出及电极脱落等重大异常,导致终端产品模块无法正常运作;且因此电极结构设计会限制产品设计及应用领域，如高电流高电压驱动,极端环境等。
技术实现思路
本专利技术就是针对
技术介绍
的问题提出一种可行的解决方案，借由稳定金属铑、钌或者铂采用双反射层结构，构建可靠性强的电极设计。本专利技术提供的第一个实施例中，公开了一种发光二极管，包含：基板，以正装产品为例，包括表面具有一系列凸起的基板，包括例如采用干法蚀刻制作的没有固定斜率的凸起，又或者采用湿法蚀刻的具有一定斜率的凸起，和位于衬底上通过金属化学气相沉积制作的外延发光层，例如氮化镓基的外延材料组成，外延发光层包括覆盖在衬底上的第一半导体层、第二半导体层和位于两者之间的有源层，衬底在工艺中可被减薄或者去除。与第一半导体层连接有第一电极，与第二半导体层连接有第二电极，可以设定为第一半导体层为N极性的，第二半导体层为P极性的，通过不同掺杂成分实现极性变化。第一电极和/或第二电极包括可以直接作为与外延发光层接触的第一反射层、用于打线或者键合的接垫层和至少部分包覆接垫层的第二反射层，以出光波长为250纳米至850纳米为例，第一反射层和/或第二反射层的反射率不小于20%，优选不小于45%，第一反射层的材料和/或第二反射层的材料可以包括铑、铂、钌，或者至少上述一种金属的合金，或者至少上述一种金属的共镀材料，合金中上述金属的比例超过50%，该些材料组成的第二反射层具有高机械强度、稳定性，可提高电极抗刮伤压伤的能力，特别是钌具有较高的莫氏硬度值，第二反射层表面可以镀附氧化硅、氮化硅、氧化铝、氮化铝、氧化铌、氧化钛或者氮化钛等绝缘保护层，以接垫层通常采用的金材料为例，第二反射层对二氧化硅或者氧化铝的粘附性更好，有利于提升绝缘保护层的防护性能，第一反射层和第二反射层的兼顾提高电极结构光萃取效率。该材料的第一反射层和/或第二反射层均具有不小于150Gpa的杨氏模量和不小于200Gpa的体积模量，例如第一反射层和/或第二反射层的材料包括铑、铂或者钌，两层反射层从接垫层上下两侧贴附，电极结构具有较强的应力特性，可增大电极结构的坡角；通常芯片制程中采用黄光工艺制作电极，本专利技术利用结构材料的应力特性在镀完膜层，第一电极和/或第二电极的截面为梯形，梯形侧壁与水平面的夹角为60°至75°，或者为75°至80°，或者80°以上，现有的电极设计为了防止变大侧壁夹角降低包覆性，导致金属更容易析出，通常设计为45°至60°，较大的镀附角度利于提升电极的截面积在竖直方向上的均匀性，提高电极的截面积，借此降低电流密度，降低金属扩散能力、增加结构散热、降低热效应以及降低驱动电压，借此提高产品特性和寿命，或者可结合调整电极厚度节省成本。根据本专利技术，优选的，第一反射层优选采用莫氏硬度为6.5的金属钌，提升电极结构的抗压伤。基于抗压伤的问题，也可以选用莫氏硬度为6的铑。如果考虑仅镀附角度问题，则还可选择铂作为第一反射层材料。在本专利技术的一些实施例中，采用铂作为第一反射层材料，其生长应力较大，容易出现翘起及电极脱离的情况，因此在铂上制作一层应力调整层，应力调整层的成膜应力方向与第一反射层相反，在该些实施例中，应力调整层的材料为钌，为了进行应力匹配，应力调整层的厚度为第一反射层厚度的65%至75%。接触层、第一反射层、应力调整层的电阻率小于130nΩm。第一反射层、应力调整层和/或第二反射层在250纳米至850纳米波段平均具有20%以上的反射率，优选的，具有45%以上的反射率，在一些情况下，应力调整层可以与第一反射层作为复合反射层，而统称为第一反射层。在本专利技术的一些实施例中，第一反射层为复合结构，第一反射层包括反射材料和应力调整材料的周期性叠层，应力调整材料的成膜应力方向与反射材料相反，例如第一反射层为应力调整材料钛、反射材料铂的多周期叠层。在本专利技术的一些实施例中，提供了一种紫外发光二极管，其出光波长不大于350纳米，铑、铂和钌特别适用于紫外发光二极管，特别是深紫外发光二极管，紫外光特别是深紫外光对常规反射电极采用的铝或者银具有促进氧化作用，且对作为常规电极作为接触层的ITO材料具有吸光作用，ITO、Al的粘附性不佳，大电流操作功函数低，老化特性电压会上升。根据本专利技术，优选的，发光二极管的芯片尺寸不大于250微米*250微米，例如发光二极管具有从2微米到100微米或从100微米到250微米的长度，且/或发光二极管具有从2微米到100微米或从100微米到250微米的宽度，本专利技术的设计适合于mini-led或者micro-led等小尺寸电极反射损失可以忽略不计的尺寸，同理也适合用在倒装发光二极管中。根据本专利技术，在一些实施例中，第二反射层远离接垫层的一侧至少覆盖有绝缘保护层，第二反射层对绝缘保护层的粘附性大于接垫层对绝缘保护层的粘附性。在该些实施例中，绝缘保护层的材料包括氧化硅、氮化硅、氧化铝、氮化铝、氧化钛或者氮化钛。根据本专利技术，优选的，第一反射层与接垫层接触，这里的接触指的是直接连接。根据本专利技术，在一些实施例中，在外延发光层与第一反射层之间具有接触层，第一反射层至少部分包覆接触层，接触层的材料包括铬或者铬与过渡金属的合金，接触层上包覆着的第一反射层具有较强的抗接触层金属迁移的作用，第一反射层具有不小于6.5的莫氏硬度，且最好为低迁移率的金属，相对钛或者铑，钌的价格优势明显，电阻率小于100nΩm。根据本专利技术，优选的，第一反射层与第二反射层的间距为200埃至250埃，或者为250埃以上，这里的间距指的是最小间距，或者指的是在外延发光层表面第一反射层和第二反射层的间距。根据本专利技术，优选的，第一反射层的厚度为不小于500埃，该厚度下的第一反射层具有较强的抗压伤能力，第二反射层的厚度不小于200埃，一定厚度的第一反射层和第二反射层除了提供强度保证外，还起到了调整电极角度的作用。根据本专利技术，在一些实施例中，发光二极管出光波长为350纳米至400纳米，或者为400纳米至500纳米，或者为500纳米以上。根据本专利技术，优选的，发光二极管为正装发光二极管、倒装发光二极管或者垂直发光二极管。本专利技术还提供了一种发光二极管的制作方法，包括步骤：（1）提供生长衬底，生长衬底包括不限于蓝宝石、硅、氮化硅、玻璃、氮化镓或者砷化镓，（2）在生长衬底上制作发光外延层，发光外延层可以是氮化镓基的材料，（3）在发光外延层上制作具有开口的光阻，在光阻开口内，制作第一电极和/或第二电极；...

【技术保护点】
1.一种发光二极管，包含：/n外延发光层，外延发光层包括第一半导体层、第二半导体层和位于两者之间的有源层，与第一半导体层连接有第一电极，与第二半导体层连接有第二电极，/n其特征在于，第一电极和/或第二电极依次包括第一反射层、接垫层和至少部分包覆接垫层的第二反射层，第一反射层和/或第二反射层包括莫氏硬度不小于6的材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管，包含：
外延发光层，外延发光层包括第一半导体层、第二半导体层和位于两者之间的有源层，与第一半导体层连接有第一电极，与第二半导体层连接有第二电极，
其特征在于，第一电极和/或第二电极依次包括第一反射层、接垫层和至少部分包覆接垫层的第二反射层，第一反射层和/或第二反射层包括莫氏硬度不小于6的材料。


2.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于，第一电极和/或第二电极的截面为梯形，梯形侧壁与水平面的夹角为60°至75°，或者为75°至80°，或者80°以上。


3.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于，发光二极管的芯片尺寸不大于250微米*250微米。


4.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于，发光二极管具有从2微米到100微米或从100微米到250微米的长度。


5.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于，发光二极管具有从2微米到100微米或从100微米到250微米的宽度。


6.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于，第二反射层远离接垫层的一侧至少覆盖有绝缘保护层。


7.根据权利要求6所述的一种发光二极管，其特征在于，绝缘保护层的材料包括氧化硅、氮化硅、氧化铝、氮化铝、氧化钛、氧化铌或者氮化钛。


8.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于，接垫层的材料包括金。


9.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于，第一反射层与接垫层接触。


10.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于，在外延发光层与第一反射层之间具有接触层，第一反射层至少部分包覆接触层。


11.根据权利要求10所述的一种发光二极管，其特征在于，接触层的材料包括铬或者铬与过渡金属的合金。


12.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于，第一反射层上包覆有应力调整层，应力调整层的成膜应力方向与第一反...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈柏羽，邓有财，张中英，
申请(专利权)人：厦门三安光电有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35