一种发光二极管制造技术

本申请公开了一种发光二极管，该发光二极管包括衬底、发光外延层、第一电极和第二电极。发光外延层包括依次层叠设置于衬底上的第一半导体层、有源发光层以及第二半导体层。第一电极和第二电极分别与第一半导体层和第二半导体层电连接。发光外延层的至少部分发光区域内的任意一发光点在衬底上的投影与第一电极在衬底上的投影和第二电极在衬底上的投影的最短间隔距离之和不大于横向临界电极间距。通过上述方式，本申请能够有效改善电流分布的均匀性，进而提升发光二极管的流明密度和流明效率，降低流明成本。降低流明成本。降低流明成本。

【技术实现步骤摘要】
一种发光二极管


[0001]本申请涉及半导体领域，特别是一种发光二极管。

技术介绍

[0002]发光二极管是将电能转换为光的固态元件，发光二极管具有体积 小、效率高和寿命长等优点，在交通指示、户外全色显示等领域有着广 泛的应用。尤其是利用大功率发光二极管可以实现半导体固态照明，引 起人类照明史的革命，从而逐渐成为目前电子学领域的研究热点。
[0003]目前，发光二极管的电流一般采用横向扩散方式注入至有源发光 层，而这种横向扩散方式具有天然的电流非均匀分布的特性，导致局部 区域的电流密度过大。局部区域的电流密度过大容易引起两方面问题：
[0004]1.局部电流过大容易引起电光转换效率下降，导致流明效率和流明 密度的下降；
[0005]2.局部电流过大容易引起局部过热，导致发光二极管的使用寿命和 可靠性的下降，并需要通过复杂的封装设计来实现散热，提高了流明成 本。

技术实现思路

[0006]本申请提供一种发光二极管，能够改善电流分布均匀性，以使发光 二极管能够承受更高的工作电流，进而提升发光二极管的流明效率和流 明密度，并降低流明成本。
[0007]一方面，本申请提供了一种发光二极管，包括衬底、发光外延层、 第一电极和第二电极。发光外延层包括依次层叠设置于衬底上的第一半 导体层、有源发光层以及第二半导体层。第一电极和第二电极分别与第 一半导体层和第二半导体层电连接。发光外延层的至少部分发光区域内 的任意一发光点在衬底上的投影与第一电极在衬底上的投影和第二电 极在衬底上的投影的最短间隔距离之和不大于横向临界电极间距，横向 临界电极间距是指确保发光二极管的工作电压随平均电流密度的变化 曲线在平均电流密度大于0.4A/mm2的工作电流区段内的动态斜率不大 于0.55Ω
·
mm2时最短间隔距离之和的最大容许值。发光二极管工作于上 述工作电流区段，且第一半导体层和第二半导体层均是采用基于三族氮 化物体系的材料。
[0008]另一方面，本申请提供了一种发光二极管，包括衬底、发光外延层、 第一电极和第二电极。发光外延层包括依次层叠设置于衬底上的第一半 导体层、有源发光层以及第二半导体层。第一电极和第二电极分别与第 一半导体层和第二半导体层电连接。第一电极和第二电极在衬底上的投 影彼此间隔设置，且最短间隔距离不大于横向临界电极间距，横向临界 电极间距是指确保发光二极管的工作电压随平均电流密度的变化曲线 在平均电流密度大于0.4A/mm2的工作电流区段内的动态斜率不大于 0.55Ω
·
mm2时最短间隔距离的最大容许值。发光二极管工作于上述工 作电流区段，且第一半导体层和第二半导体层均是采用基于三族氮化物 体系的材料。
[0009]本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请通过工作电 压随平均电流
密度的变化斜率设置一横向临界电极间距，并将发光外延 层的至少部分发光区域内的任意一发光点在衬底上的投影与第一电极 在衬底上的投影和第二电极在衬底上的投影的最短间隔距离之和设置 成不大于该横向临界电极间距，有效改善电流分布的均匀性，以使发光 二极管能够承受更高的工作电流，进而提升发光二极管的流明效率和流 明密度。同时，发光二极管的寿命和可靠性高，不需要复杂的封装设计 来进行散热，降低了发光二极管的流明成本。
附图说明
[0010]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描 述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图 仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出 创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：
[0011]图1是根据本申请第一实施例的发光二极管的俯视图；
[0012]图2是沿图1的A1-A1方向的局部截面示意图；
[0013]图3是用于描述在不同的L1+L2长度下蓝光发光二极管的工作电压 随平均电流密度变化的曲线示意图；
[0014]图4是用于描述图3所示的各变化曲线的动态斜率随平均电流密度 变化的曲线示意图；
[0015]图5是用于描述在不同的L1+L2长度下绿光发光二极管的工作电压 随平均电流密度变化的曲线示意图；
[0016]图6是用于描述图5所示的各变化曲线的动态斜率随平均电流密度 变化的曲线示意图；
[0017]图7是根据本申请第二实施例的发光二极管的俯视图；
[0018]图8是沿图7的A2-A2方向的局部截面示意图；
[0019]图9是根据本申请第三实施例的发光二极管的俯视图。
具体实施方式
[0020]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案 进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实 施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人 员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本 申请保护的范围。
[0021]如图1和图2所示，根据本申请第一实施例的发光二极管包括衬底 11、发光外延层12、第一电极13和第二电极14。发光外延层12进一 步依次层叠设置于衬底11上的第一半导体层121、有源发光层122以及 第二半导体层123。在本实施例中，衬底11可以采用例如蓝宝石、SiC、 GaN、AlN、硅或其他适当材料。第一半导体层121为N型半导体层(例 如N型GaN)，对应的第一电极13也称为N型电极。第二半导体层123 为P型半导体层(例如P型GaN)，对应的第二电极14也称为P型电极。 在其他实施例中，第一半导体层121和第二半导体层123可以是具有不 同导电类型的其他任意适当材料的单层或多层结构。
[0022]进一步，如图1和图2所示，第一电极13在衬底11上的投影和第 二电极14在衬底11
上的投影彼此间隔设置。具体而言，在本实施例中， 第一电极13和第二电极14分别为沿第一方向D1延伸且沿垂直于第一 方向D1的第二方向D2彼此间隔设置的指状电极，进而使得二者在衬底 11上的投影彼此间隔设置。第一电极13和第二电极14进一步连接第一 焊盘15和第二焊盘16，进而通过第一焊盘15和第二焊盘16与外部电 路进行连接。
[0023]进一步，第二半导体层123和有源发光层122上设置有沟槽124， 沟槽124将第二半导体层123和有源发光层122划分成第一方向D1和 第二方向D2彼此间隔的多个阵列排布的台面结构(Mesa)125，并暴露 部分第一半导体层121。
[0024]在本实施例中，第一电极13和第二电极14分别设置在台面结构125 两侧的沟槽124内。第一电极13设置在第一半导体层121上，并与第 一半导体层121电连接，例如在本实施例中，第一电极13与第一半导 体层121通过直接接触的方式形成电连接。
[0025]台面结构125和第一电极13所外露的第一半导体层121上进一步 覆盖绝缘层17，绝缘层17沿台面结构125的侧壁延伸至台面结构125 的顶部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管，其特征在于，所述发光二极管包括：衬底；发光外延层，包括依次层叠设置于所述衬底上的第一半导体层、有源发光层以及第二半导体层；第一电极和第二电极，分别与所述第一半导体层和第二半导体层电连接；其中，所述发光外延层的至少部分发光区域内的任意一发光点在所述衬底上的投影与所述第一电极在所述衬底上的投影和所述第二电极在所述衬底上的投影的最短间隔距离之和不大于横向临界电极间距，所述横向临界电极间距是指确保所述发光二极管的工作电压随平均电流密度的变化曲线在所述平均电流密度大于0.4A/mm2的工作电流区段内的动态斜率不大于0.55Ω
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mm2时所述最短间隔距离之和的最大容许值,所述发光二极管工作于所述工作电流区段，且所述第一半导体层和所述第二半导体层均是采用基于三族氮化物体系的材料。2.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述发光二极管在工作时的峰值波长介于365nm-400nm、400nm-440nm、440nm-480nm、480nm-540nm、540nm-560nm、560nm-600nm或600nm-700nm。3.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述横向临界电极间距是指确保所述工作电流区段内的动态斜率不大于0.5Ω
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mm2时所述最短间隔距离之和的最大容许值。4.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述横向临界电极间距是指确保所述工作电流区段内的动态斜率不大于0.4Ω
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mm2时所述最短间隔距离之和的最大容许值。5.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述横向临界电极间距是指确保所述工作电流区段内的动态斜率不大于0.3Ω
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mm2时所述最短间隔距离之和的最大容许值。6.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述横向临界电极间距是指确保所述工作电流区段内的动态斜率不大于0.2Ω
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mm2时所述最短间隔距离之和的最大容许值。7.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述横向临界电极间距是指确保所述工作电流区段内的动态斜率不大于0.1Ω
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mm2时所述最短间隔距离之和的最大容许值。8.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述第二半导体层和所述有源发光层上设置有沟槽，所述沟槽将所述第二半导体层和所述有源发光层划分成彼此间隔的至少两个台面结构，并暴露部分所述第一半导体层，其中所述至少部分发光区域包括至少一台面结构。9.根据权利要求8所述的发光二极管，其特征在于，所述第一电极在所述衬底上的投影和所述第二电极在所述衬底上的投影彼此间隔设置。10.根据权利要求8所述的发光二极管，其特征在于，所述第一电极设置于所述沟槽内并电连接至所述第一半导体层，所述第二电极设置于所述第二半导体层上并电连接至第二半导体层，或者所述第二电极至少部分设置于所述沟槽内并通过分支电极或电流扩散层电连接至所述第二半导体层。11.根据权利要求10所述的发光二极管，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极分别为沿第一方向延伸且...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫春辉，蒋振宇，
申请(专利权)人：深圳第三代半导体研究院，
类型：发明
国别省市：