发光二极管及其制作方法技术

一种发光二极管及其制作方法，其中在P电极（71）和/或N电极（72）下方设置第一金属结构（51）和/或第二金属结构（52），并且第一金属结构（51）和P电极（71）之间绝缘，第二金属结构（52）和N电极（72）之间绝缘，因此P电极（71）和N电极（72）之间可以形成第一电场，P电极（71）与第一金属结构（51）之间形成第二电场，N电极（72）与第二金属结构（52）之间形成第三电场，其中第一电场受第二电场和/或第三电场的分流而得到削弱，进一步减低P、N电极中的金属迁移，从而改善金属迁移导致的短路“死灯”异常。异常。异常。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】发光二极管及其制作方法


[0001]本专利技术属于半导体领域，尤其涉及改善金属迁移的发光二极管及其制作方法。

技术介绍

[0002]LED芯片因其高亮度、低电压、低能耗、寿命长等优点广泛的应用在照明、户内外显示屏、背光源、显示灯等各个领域。所面临的使用条件和环境各种各样，尤其是在户内外显示屏使用环境更加严苛。在显示屏终端应用过程中受到高温、水汽、化学腐蚀等环境影响。芯片通电点亮（正向电流）及关闭（负向电压）的状态下，金属元素被电解成离子状态，在正向电流及负向电压的电场作用下发生迁移的现象,导致死灯异常。
[0003]参看附图1，传统的发光二极管（Light-Emitting diode, LED）芯片结构通常包括衬底10
’
、N型层21
’
、发光层22
’
、P型层23
’
、透明导电层30
’
、金属电极，金属电极包括N电极41
’
和P电极42
’
，其中N型层21
’
提供的电子和P型层23
’
提供的空穴在发光层22
’
中复合发光。
[0004]由于P/N 电极41
’
、42
’
之间形成电场，LED 芯粒在使用过程中，电极下的金属受电场作用发生金属迁移现象。当金属不断迁移后，P/N 电极之间直接导通形成短路，出现“死灯”的异常现象。

技术实现思路

[0005]为了改善金属迁移的问题，本专利技术提供了一种利用位于P电极和/或N电极下方的金属结构通过分流而削弱P电极和N电极之间的电场强度，从而改善电极中金属迁移的问题。具体的技术方案如下：根据本专利技术的第一方面，发光二极管，至少包括：衬底；层叠于所述衬底上的外延层，所述外延层包括依次层叠的N型半导体层、发光层和P型半导体层,刻蚀外延层露出N型半导体层形成第一凹槽；P电极，与P型半导体层电性连接；N电极，位于第一凹槽内，与N型半导体层电性连接；其特征在于：所述P电极下方设置与N型半导体层电性连接的第一金属结构，第一金属结构与P电极之间具有第一绝缘隔离层，所述N电极下方设置与P型半导体层电性连接的第二金属结构，第二金属结构与N电极之间具有第二绝缘隔离层。
[0006]在本专利技术的一些实施例中，刻蚀所述P型半导体层至N型半导体层形成第二凹槽，第一金属结构设置于第二凹槽内，第一金属结构与N型半导体层电性导通；所述第一绝缘隔离层包裹第一金属结构表面，所述P电极包裹第一绝缘隔离层表面。
[0007]所述第二金属结构位于第一凹槽侧壁的P型半导体层表面，第二金属结构与P型半导体层电性导通。所述第二绝缘隔离层包裹第二金属结构，并延伸至第一凹槽的侧壁。所述N电极沿第二绝缘隔离层表面延伸至第二金属结构的上方。
[0008]所述P电极与N电极和第一金属结构分别形成第一电场和第二电场，第二电场削弱第一电场的强度，降低P电极和N电极之间的金属迁移。所述N电极与P电极和第二金属结构之间分别形成第一电场和第三电场，第三电场削弱第一电场的强度，降低P电极和N电极之
间的金属迁移。
[0009]其中，所述第二凹槽的开口直径小于P电极的直径；所述第一金属结构的顶部高于或齐平于或低于P型半导体层的表面；第二凹槽的形状为圆柱形或者V形。所述第一金属结构和第二金属结构相同或者不同。所述第一金属结构和第二金属结构均为单层结构或者多层结构。所述第一金属结构和第二金属结构均选自镍、铬、铝、铂、银、金、钛中的一种或者几种的组合。所述第一绝缘隔离层和第二绝缘隔离层均选自二氧化硅、氮化硅、氧化铝中的一种或者几种的组合。
[0010]进一步地，所述P型半导体层表面还设置有透明导电层。
[0011]根据本专利技术的第二方面，上述发光二极管的制作方法，包括如下步骤：1）提供一衬底，于所述衬底上依次生长N型半导体层、发光层和P半导体层，形成外延层；2）于所述外延层内制作形成第一凹槽和第二凹槽, 所述第一凹槽和第二凹槽的底部均位于N型半导体层内；3）于所述第二凹槽内制作第一金属结构，于所述P型半导体层表面制作第二金属结构；4）于所述第一金属结构表面制作第一绝缘隔离层，第一绝缘隔离层包裹第一金属结构；于所述第二金属结构表面制作第二绝缘隔离层，第二绝缘隔离层包裹第二金属结构；5）于所述第一绝缘隔离层表面制作P电极，P电极与P型半导体层电性连接；于所述第二凹槽内制作N电极，N电极沿第二绝缘隔离层表面延伸至第二金属结构的上方，N电极与N型半导体层电性连接。
[0012]在本专利技术的一些实施例中，所述第一凹槽和第二凹槽为同一刻蚀工艺步骤制成。所述的刻蚀方法包括干法刻蚀、湿法刻蚀或者两者的组合。所述第一金属结构和第二金属结构为同一蒸镀工艺步骤制成。所述第一绝缘隔离层和第二绝缘隔离层为同一CVD工艺步骤制成。
[0013]根据本专利技术的第三个方面，发光二极管，至少包括：衬底；依次层叠于所述衬底上的N型半导体层、发光层、P型半导体层和透明导电层，刻蚀透明导电层至N型半导体层形成第一凹槽；P电极，位于透明导电层表面，与P型半导体层电性接触；N电极，位于第一凹槽内，与N型半导体层电性接触；其特征在于：所述P电极下方设置与N型半导体层电性连接的第一金属结构，第一金属结构与P电极之间具有第一绝缘隔离层。
[0014]在本专利技术的一些实施例中，刻蚀所述透明导电层至N型半导体层形成第二凹槽，第一金属结构设置于第二凹槽内，第一金属结构与N型半导体层电性导通；所述第一绝缘隔离层包裹于第一金属结构表面，所述P电极包裹于第一绝缘隔离层表面。所述P电极与N电极和第一金属结构分别形成第一电场和第二电场，第二电场削弱第一电场的强度，降低P电极和N电极之间的金属迁移。
[0015]根据本专利技术的第四个方面，上述发光二极管的制作方法，包括如下步骤：1）提供一衬底，于所述衬底上依次生长N型半导体层、发光层和P半导体层,形成外延层；2）于所述外延层内制作第一凹槽和第二凹槽, 所述第一凹槽和第二凹槽的底部均位于N型半导体层内；3）于所述第二凹槽内制作第一金属结构；
4）于所述第一金属结构表面制作第一绝缘隔离层，第一绝缘隔离层包裹第一金属结构；5）分别于所述第一绝缘隔离层表面和第二凹槽内制作P电极和N电极，所述P电极与P型半导体层电性连接，N电极与N型半导体层电性连接。
[0016]根据本专利技术的第五个方面，发光二极管，至少包括：衬底；依次层叠于所述衬底上的N型半导体层、发光层、P型半导体层和透明导电层，刻蚀透明导电层至N型半导体层形成第一凹槽；P电极，位于透明导电层表面，与P型半导体层电性接触；N电极，位于第一凹槽内，与N型半导体层电性接触；其特征在于：所述N电极下方设置与P型半导体层电性连接的第二金属结构，第二金属结构与N电极之间具有第二绝缘隔离层。
[0017]在本专利技术的一些实施例中，所述第二金属结构位于第一凹槽侧壁的P型半导体层表面，第二金属结构与P型半导体层电性导通。所述第二绝缘隔离层包裹本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.发光二极管，至少包括：衬底；层叠于所述衬底上的外延层，所述外延层包括依次层叠的N型半导体层、发光层和P型半导体层,刻蚀外延层露出N型半导体层形成第一凹槽；P电极，与P型半导体层电性连接；N电极，位于第一凹槽内，与N型半导体层电性连接；其特征在于：所述P电极下方设置与N型半导体层电性连接的第一金属结构，第一金属结构与P电极之间具有第一绝缘隔离层，所述N电极下方设置与P型半导体层电性连接的第二金属结构，第二金属结构与N电极之间具有第二绝缘隔离层。2.发光二极管，至少包括：衬底；层叠于所述衬底上的外延层，所述外延层包括依次层叠的N型半导体层、发光层和P型半导体层，刻蚀外延层露出N型半导体层形成第一凹槽；P电极，与P型半导体层电性接触；N电极，位于第一凹槽内，与N型半导体层电性接触；其特征在于：所述P电极下方设置与N型半导体层电性连接的第一金属结构，第一金属结构与P电极之间具有第一绝缘隔离层。3.发光二极管，至少包括：衬底；层叠于所述衬底上的外延层，所述外延层包括依次层叠的N型半导体层、发光层和P型半导体层，刻蚀外延层露出N型半导体层形成第一凹槽；P电极，与P型半导体层电性接触；N电极，位于第一凹槽内，与N型半导体层电性接触；其特征在于：所述N电极下方设置与P型半导体层电性连接的第二金属结构，第二金属结构与N电极之间具有第二绝缘隔离层。4.根据权利要求1或2所述的发光二极管，其特征在于：刻蚀所述P型半导体层至N型半导体层形成第二凹槽，第一金属结构设置于第二凹槽内，第一金属结构与N型半导体层电性导通。5.根据权利要求4所述的发光二极管，其特征在于：所述第一绝缘隔离层包裹第一金属结构表面，所述P电极包裹第一绝缘隔离层表面。6.根据权利要求5所述的发光二极管，其特征在于：所述P电极与N电极和第一金属结构分别形成第一电场和第二电场，第二电场削弱第一电场的强度，降低P电极和N电极之间的金属迁移。7.根据权利要求4所述的发光二极管，其特征在于：所述第二凹槽的开口直径小于P电极的直径。8.根据权利要求1或3所述的发光二极管，其特征在于：所述第二金属结构位于第一凹槽侧壁的P型半导体层表面，第二金属结构与P型半导体层电性导通。9.根据权利要求8所述的发光二极管，其特征在于：所述N电极与P电极和第二金属结构之间分别形成第一电场和第三电场，第三电场削弱第一电场的强度，降低P电极和N电极之间的金属迁移。10.根据权利要求8所述的发光二极管，其特征在于：所述第二绝缘隔离层包裹第二金属结构，并延伸至第一凹槽的侧壁。11.根据权利要求10所述的发光二极管，其特征在于：所述N电极沿第二绝缘隔离层表面延伸至第二金属结构的上方。12.根据权利要求1或2所述的发光二极管，其特征在于：所述第一金属结构的顶部高于或齐平于或低于P型半导体层的表面。
13.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述第一金属结构和第二金属结构相同或者不同。14.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述第一金属结构和第二金属结构均为单层结构或者多层结构。...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕东升，徐凯，徐胜娟，蔡家豪，黄照明，张家豪，
申请(专利权)人：安徽三安光电有限公司，
类型：发明
国别省市：