發光二極管的制作方法

本公開的示例性實施例涉及一種發光二極管。具體地，本公開的示例性實施例涉及一種提高了可靠性的發光二極管。

背景技術：

發光二極管指的是通過電子和空穴的復合而發光的無機半導體裝置，其已被應用到顯示器、車燈、一般照明等各種領域。發光二極管可包括電極、與電極電連接的凸塊以及凸塊周圍的絕緣層。凸塊和絕緣層之間的空間會導致發光二極管的可靠性劣化。而且，電極的橫向布置會引起在高電流驅動時特定區域中電流擁擠。

技術實現要素：

【技術問題】

本公開的示例性實施例提供一種提高了可靠性和結構穩定性的發光二極管。

本公開的示例性實施例提供一種防止在高溫度和/或高濕度條件下發光特性降低的發光二極管。

本公開的示例性實施例提供一種發光二極管，其包括以高耦合強度彼此耦合的凸塊和基板。

本公開的示例性實施例提供一種提高了發光效能且活性層的發光強度偏差較小的發光二極管。

本公開的示例性實施例提供一種發光二極管，其包括能夠提高電流擴散效率的結構，并通過該結構的光反射提高了光提取效率。

【技術方案】

根據本公開的一個示例性實施例，發光二極管包括：基板；發光單元，其設置在基板上并包括下半導體層、設置于下半導體層的一個區域中的上半導體層、以及插置于下半導體層和上半導體層之間的活性層；第一電極，其設置于上半導體層上；第二電極，其設置于下半導體層上；第一絕緣層，包括部分露出第一電極的第一開口區域；第二絕緣層，其設置于第一絕緣層上；第一凸塊，其通過第一開口區域與第一電極形成歐姆接觸，其中，第一凸塊包括在其上表面形成的第一凹部和第一凸部；其中，第一凸塊包括第一區域和第二區域，第一區域設置于第一凸塊的上表面上，并包括第一凹部的底表面；第二區域設置于第一凸塊的上表面上，并包括第一凸部的上表面；其中，第一區域的至少一部分設置在第一開口區域上，第二區域的至少一部分設置在第二絕緣層上。

第一凹部的底表面的面積可與通過第一開口區域露出的第一電極的面積成比例。

第一凹部的深度可與設置在第一電極上的第一絕緣層和第二絕緣層的厚度成比例。

在一些示例性實施例中，第一凸部的上表面和第一凹部的底表面的面積的總和可大于至少通過第一開口區域露出的第一電極的面積。

第一絕緣層和第二絕緣層可部分地插置于第一電極與第一凸塊之間。

圍繞第一開口區域的第一絕緣層和第二絕緣層的側表面可鄰接第一凸塊的下側表面的至少一部分。

第一凸部可圍繞第一凹部。

第一絕緣層可包括露出第二電極的一部分的第二開口區域，并且進一步包括通過該第二開口區域與第二電極形成歐姆接觸的第二凸塊，其中，第二凸塊可包括在其上表面上形成的第二凹部和第二凸部；其中，第二凸塊可包括第三區域和第四區域，第三區域在第二凸塊的上表面上形成，并包括第二凹部的底表面；第四區域在第二凸塊的上表面上形成，并包括第二凸部的上表面；并且其中，第三區域的至少一部分設置在第二開口區域上，第四區域的至少一部分設置在第二絕緣層上。

第二凹部的底表面的面積可與通過第二開口區域露出的第二電極的面積成比例。

第二凹部的深度可與設置在第二電極上的第一絕緣層和第二絕緣層的厚度成比例。

第二凸部的上表面和第二凹部的底表面的面積的總和可大于通過第二開口區域露出的第二電極的面積。

在一些示例性實施例中，第一絕緣層和第二絕緣層可部分地插置于第二電極與第二凸塊之間。

此外，圍繞第二開口區域的第一絕緣層和第二絕緣層的側表面可鄰接第二凸塊的下側表面的至少一部分。

第二凸部可圍繞第二凹部。

第二絕緣層可包括氮化硅層。

發光單元可發出UV波長范圍內的光。

基板可包括發光單元設置于其上的一個表面，以及與該一個表面相對、包括凸凹部的另一個表面。

基板可為透明藍寶石基板。

第一絕緣層可包括分布式布拉格反射器。

根據本公開的另一個示例性實施例，發光二極管包括：基板；下半導體層，其設置在基板上；發光單元，包括設置于下半導體層的一個區域中的第一上半導體層、以及插置于下半導體層和第一上半導體層之間的活性層；第二電流擴散部，包括設置于下半導體層的另一個區域中的第三上半導體層、以及插置于下半導體層和第三上半導體層之間的活性層；第一電極，其設置在發光單元上并與第一上半導體層電連接；第二電極，其與發光單元分離并與下半導體層電連接，其中，第二電極在圍繞發光單元的至少一部分的同時延伸至覆蓋第二電流擴散部的至少一部分；第二電極和第三上半導體層之間的接觸電阻可高于第二電極和下半導體層之間的接觸電阻。

發光二極管可進一步包括第一電流擴散部，第一電流擴散部參照下半導體層的另一區域設置在與下半導體層的一個區域相對的下半導體層的第三區域中，其中，第一電流擴散部包括設置于下半導體層的第三區域中的第二上半導體層，以及插置于下半導體層和第二上半導體層之間的活性層。

第二電極和第二上半導體層之間的接觸電阻可高于第二電極和下半導體層之間的接觸電阻。

第二電極可設置于第一電流擴散部上。

第二電流擴散部可設置成距第一電流擴散部比距發光單元更近。

第一電流擴散部可與發光單元具有相同的高度。

第一電流擴散部和第二電流擴散部的上表面的面積的總和可為第二電極的面積的10％至40％。

第二電流擴散部可包括多個以規律間隔相互隔開的擴散結構。

發光二極管可進一步包括絕緣層，其設置在第一電極和第二電極上，并包括露出第一電極的第一開口區域和露出第二電極的第二開口區域。

絕緣層可包括氮化硅層和氧化硅層中的至少一種。

絕緣層可包括分布式布拉格反射器。

發光二極管可進一步包括：第一凸塊，其通過第一開口區域與第一電極電連接；第二凸塊，其通過第二開口區域與第二電極電連接。

第一凸塊可包括在其上表面上形成的第一凹部和第一凸部，且可包括第一區域和第二區域，第一區域在第一凸塊的上表面上形成，并包括第一凹部的底表面；第二區域在第一凸塊的上表面上形成，并包括第一凸部的上表面，其中，第一區域的至少一部分設置于第一開口區域上，第二區域的至少一部分設置于絕緣層上。

第一凹部的底表面的面積可與通過第一開口區域露出的第一電極的面積成比例。

第一凹部的深度可與設置在第一電極上的絕緣層的厚度成比例。

第一凸部的上表面和第一凹部的底表面的面積的總和可大于通過第一開口區域露出的第一電極的面積。

第一凸部可圍繞第一凹部。

絕緣層可部分地插置于第一電極與第一凸塊之間以及第二電極與第二凸塊之間。

圍繞第一開口區域的絕緣層的側表面可鄰接第一凸塊的側表面的至少一部分。

第二電極可包括反射從發光單元的活性層發出的光的反射層。

【有益效果】

根據本公開的示例性實施例，不僅在室溫條件下，而且在高溫度和/或高濕度條件下，發光二極管的穩定性都提高了，從而防止發光特性劣化。此外，發光二極管的基板和凸塊之間具有高耦合強度，以當即使對基板和凸塊之間的耦合區域重復施加負荷時，也能防止發光二極管與基板分離。進一步地，根據示例性實施例的發光二極管包括充當電流擴散機構的電流擴散部。因此，在擴散電流的同時，電流擴散部引導電流主要流過金屬電極，從而進一步地提高發光二極管的電流擴散性能。因此，發光二極管可在降低發光強度偏差的同時提高發光效能。另外，不使用單獨的額外的工藝即可形成電流擴散部，從而降低了制造成本和時間。

附圖說明

圖1是發光二極管的截面圖。

圖2示出了根據本公開的一個示例性實施例的發光二極管的平面圖和橫截面圖。

圖3是根據本公開的一個示例性實施例的發光裝置的側截面圖。

圖4示出了根據本公開另一示例性實施例的發光二極管的平面圖和橫截面圖。

圖5是根據本公開的一個示例性實施例的發光二極管封裝件的透視圖。

圖6示出了描繪本公開的示例性實施例的效果的曲線圖。

圖7是發光二極管的示意性截面圖。

圖8示出了根據本公開的一個示例性實施例的發光二極管的平面圖和橫截面圖。

圖9示出了根據本公開另一示例性實施例的發光二極管的平面圖和橫截面圖。

圖10是根據本公開的一個示例性實施例的發光裝置的側截面圖。

圖11是根據本公開的一個示例性實施例的發光二極管封裝件的透視圖。

具體實施方式

在下文中，將參照附圖詳細描述本公開的示例性實施例。以下實施例通過示例提供，以將本公開的精神充分傳達至本公開所屬領域的技術人員。因此，本公開不限于本文公開的實施例，還能以不同形式來實施。在附圖中，元件的寬度、長度、厚度等會放大以達到清楚和描述的目的。當某一元件稱為在另一元件“上方設置”或“上設置”，該元件能夠直接設置在另一元件“上方”或“上”，或可存在中間元件。在整個說明書中，相同的參考標號指示具有相同或類似功能的相似元件。

圖1是發光二極管的截面圖。

參照圖1，發光二極管包括H形接觸層14。發光二極管可進一步包括在接觸層14上形成的、用于電流施加的凸塊，以及在上層16上形成的、不包括凸塊區域的絕緣層。然而，在凸塊和絕緣層之間有空間形成。盡管存在該空間是用于發光二極管的制造工藝，但該空間會引起發光二極管的可靠性劣化。發光二極管，尤其是UV發光二極管，易受高溫度和/或高濕度的影響，從而引起可靠性方面的問題。發光二極管的空間能被用作外部濕氣和/或空氣流進入發光二極管中的路徑。

另一方面，發光二極管包括n型和p型凸塊，這些凸塊安裝在承載基板上。然而，當重復地向n型和p型凸塊與承載基板之間的耦合區域施加負荷時，凸塊和承載基板之間的耦合強度被減輕，從而引起發光二極管和基板之間分離。因此，有必要通過克服上述問題，研發一種提高了可靠性和結構穩定性的發光二極管。

另一方面，發光二極管根據電極的位置或電極和外部導線之間的連接結構可分為橫向型發光二極管、垂直型發光二極管、和倒裝芯片型發光二極管。

橫向型發光二極管容易制造，從而在本領域中得到最廣泛的應用。這種橫向型發光二極管包括在其下側的生長基板。盡管藍寶石基板是在本領域中最廣泛地用作發光二極管的生長基板，但藍寶石基板的熱導率較低，因此不易將發光二極管的熱量散發出去。因此，發光二極管的結合溫度升高，從而導致內部量子效率劣化。

為了解決橫向型發光二極管的這些問題，在本領域中正在研發一種垂直型發光二極管或倒裝芯片型發光二極管。

圖2示出了根據本公開的一個示例性實施例的發光二極管的平面圖和橫截面圖。

圖2(a)是發光二極管的平面圖，圖2(b)是沿圖2(a)的A-A線截取的發光二極管的橫截面圖。

參照圖2，發光二極管包括生長基板100、下半導體層115、活性層113和上半導體層111。接觸層121、襯墊層123和電極層125設置于下半導體層115上。第二電極120b可包括接觸層121、襯墊層123和電極層125。

第二凸塊130b設置于第二電極120b上。反射層127和阻擋層129設置于上半導體層111上，可構成第一電極120a。第一凸塊130a設置于第一電極120a上。發光二極管的整個上表面可由第一絕緣層128和第二絕緣層129覆蓋，但不包括這兩個絕緣層上設置有第一凸塊130a和第二凸塊130b的區域。另一方面，發光單元110可由下半導體層115、活性層113和上半導體層111所組成。

生長基板100是具有六方晶體結構的基板，并且可以為允許氮化鎵外延層在其上生長的生長基板，例如，藍寶石基板、碳化硅基板、或氮化鎵基板。特別地，為了形成深UV發光二極管，生長基板100可為藍寶石基板。生長基板100包括一個表面、與該一個表面相對的另一個表面，以及連接該一個表面和該另一個表面的側表面。生長基板的一個表面是半導體層在其上生長的表面，其另一個表面是從活性層113產生的光通過其發出的表面。生長基板100的側表面可與該一個表面和另一個表面垂直，或可為傾斜表面。在下半導體層115在生長基板100的一個表面上形成之前，可在其上形成包括AIN或GaN的緩沖層(未示出)，以降低與藍寶石基板的晶格失配性。

進一步地，生長基板100可具有大致四邊形的形狀，但不僅限于此。在另一方面，在本示例性實施例中，生長基板100可具有大于100μm的厚度，特別是150μm至400μm。生長基板100越厚使得光提取效率越高。另一方面，生長基板100的側表面可包括破裂面。

下半導體層115設置于生長基板100的一個表面上。下半導體層115可覆蓋生長基板100的該一個表面的整個部分，但不僅限于此。另外，下半導體層115可限制性地設置于生長基板100的上部區域上，使得生長基板的該一個表面沿其邊緣暴露出來。

上半導體層111設置于下半導體層115的一個區域上，活性層113插置于下半導體層115和上半導體層111之間。上半導體層111為H形或具有狹窄腰部的啞鈴形，從而在高電流密度條件下提供良好的光輸出。

下半導體層115和上半導體層111可包括基于第III-V族的化合物半導體，以及，例如，可包括基于氮化物的半導體，比如(Al、Ga、In)N。下半導體層115可包括摻雜有n型摻雜劑(例如，Si)的n型半導體層，上半導體層111可包括摻雜有p型摻雜劑(例如，Mg)的p型半導體層，反之亦然。此外，下半導體層115和/或上半導體層111可由單層或多層組成。例如，下半導體層115和/或上半導體層111可包括覆層和接觸層，且可包括超晶格層。

活性層113可包括多量子阱(MQW)結構和元件，可以調整多量子阱(MQW)結構的組成以發射具有期望的峰值波長的光。例如，活性層113的阱層可為三元半導體層，比如In_xGa_(1-x)N(0＝x＝1)，或四元半導體層，比如Al_xIn_yGa_(1-x-y)N(0＝x＝1，0＝y＝1，0＝x+y＝1)，其中可調整x或y以發射具有期望的峰值波長的光，但不僅限于此。

上述半導體層111、113、115可通過包括金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)、化學氣相沉積(CVD)、等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)、分子束外延(MBE)、氫化物氣相外延(HVPE)等各種沉積和生長工藝來形成。

本文中，將省略本領域技術人員所熟知的包括III-V族化合物半導體的半導體層111、113、115的細節描述。

另一方面，包括接觸層121、襯墊層123和電極層125的第二電極120b可圍繞上半導體層111。盡管在圖2中將第二電極120b示出為圍繞上半導體層111的整個外圍，但應當理解還可以有其他實施方式。第二電極120b可從第二凸塊130b延伸至上半導體層111的兩側以圍繞上半導體層111的大約50％或以上。接觸層121可包括Cr、Ti、Al和Au中的至少一種，或可具有Cr/Ti/Al/Ti/Au層的多層結構。襯墊層123可包括Ti或Au，或可具有Ti/Au層的多層結構。電極層125可包括Ti或Au，或可具有Ti/Au層的多層結構。

第二電極120b可與上半導體層111均勻地隔開。通過該結構，發光二極管能防止電流擁擠。此外，凸凹部(未示出)可形成于下半導體層115的位于第二電極120b和上半導體層111之間的表面上。凸凹部能防止電流沿上半導體層111的表面流動，從而提高電流擴散效率。

另一方面，反射層127和阻擋層129可構成第一電極120a，其設置于上半導體層111上并與上半導體層111電連接。反射層127可包括Ni、Au和Al中的至少一種，或可具有Ni/Au的多層結構。阻擋層129可包括Ti或Au，或可具有Ti/Au的多層結構。第一電極120a具有高反射率并能與上半導體層111形成歐姆接觸。

第二凸塊130b設置于第二電極120b上。第二凸塊130b與上半導體層111分離。第一凸塊130a設置于包括反射層127和阻擋層129的第一電極120a上。

第一凸塊130a可包括第一區域A1和第二區域A2。第一凸塊130a可包括在其上表面上形成的第一凹部和第一凸部。第一區域A1可包括第一凹部，因此第一區域A1的上表面可對應于第一凹部的底表面。第二區域A2可包括第一凸部，因此第二區域A2的上表面可對應于第一凸部的上表面。

第二凸塊130b可包括第三區域A3和第四區域A4。第二凸塊130b可包括在其上表面上形成的第二凹部和第二凸部。第三區域A3可包括第二凹部，因此第三區域A3的上表面可對應于第二凹部的底表面。第四區域A4可包括第二凸部，因此第四區域A4的上表面可對應于第二凸部的上表面。

第二凸塊130b和第一凸塊130a可由相同的金屬材料形成。此外，第一和第二凸塊130a、130b可具有多層結構，并可包括，例如，粘合層、抗擴散層和結合層。例如，粘合層可包括Ti、Cr或Ni，抗擴散層可包括Cr、Ni、Ti、W、TiW、Mo、Pt或其組合，以及結合層可包括Au或AuSn。

另一方面，第一絕緣層128覆蓋并保護下半導體層115、活性層113、上半導體層111、第二電極120b、反射層127和阻擋層129，但設置有第一凸塊130a和第二凸塊130b的區域除外。第一絕緣層128可由氧化硅或氮化硅的單個層構成。此外，第一絕緣層128可由分布式布拉格反射器構成，在該分布式布拉格反射器中，具有不同的折射率的氧化層上下堆疊起來。因此，第一絕緣層128能夠反射第一電極121a和上半導體層111之間的區域中的光，從而進一步提高發光二極管的光提取效率。另外，第二絕緣層129可設置在第一絕緣層128上；第二絕緣層129可由氧化硅或氮化硅的單個層構成。特別地，在本示例性實施例中，第二絕緣層129可以是氮化硅層。由于氮化硅層比氧化硅層表現出更好的防潮特性，因此由氮化硅形成的第二絕緣層129可提高發光二極管的防潮特性。

第一絕緣層128和第二絕緣層129中的每一個可以具有至的厚度。如果第一絕緣層128和第二絕緣層129中的每一個具有小于的厚度，則難以提高防潮特性，并且如果第一絕緣層128和第二絕緣層129中的每一個的厚度大于則絕緣層127、129的整個厚度會變得極厚。此外，第一絕緣層128和第二絕緣層129可以具有1μm或更小的總厚度，但不限于此。

在本示例性實施例中，第一凸塊130a和第二凸塊130b可以形成為覆蓋第一絕緣層128和第二絕緣層129的一部分。因此，第一凸塊130a的第二區域A2的至少一部分可設置在第二絕緣層129上。而且，第二凸塊130b的第四區域A4的至少一部分可設置在第二絕緣層129上。也就是說，第一絕緣層128和第二絕緣層129可以部分地插置于第一凸塊130a和第一電極120a之間或者第二凸塊130b和第二電極120b之間。

再次參照圖2，第一開口區域140a和第二開口區域140b是打開的，使得圍繞第一開口區域140a和第二開口區域140b的第一絕緣層128和第二絕緣層129的側表面可以通過其露出，并且第一絕緣層128和第二絕緣層129的露出的側表面可鄰接第一凸塊130a和/或第二凸塊130b。

此外，再次參照圖2(a)，可以看出，第一開口區域140a的面積小于第一凸塊130a的第一凹部的底表面和其第一凸部的上表面的面積的總和。另外，可以看出，第二開口區域140b的面積小于第二凸塊130b的第二凹部的底表面和其第二凸部的上表面的面積的總和。也就是說，在本示例性實施例中，第一凸塊130a和第二凸塊130b可分別完全覆蓋第一開口區域140a和第二開口區域140b。

另外，第一凸塊130b的上表面的長度比通過第二開口區域140b露出的第一電極120b的上表面的長度長14μm至18μm，并且可以與通過第二開口區域140b露出的第一電極120b的上表面的長度重疊。

發光二極管可進一步包括圍繞第一凸塊130a和第二凸塊130b的側表面的樹脂(未示出)。在發光二極管包括樹脂的結構中，第一凸塊130a和第二凸塊130b可以嵌入樹脂中，使得第一凸塊130a和第二凸塊130b的上表面可以露出。

在本示例性實施例中，在第一絕緣層128和第二絕緣層129與第一凸塊130a和第二凸塊130b之間沒有空間。因此，第一電極120a和第二電極120b可以被完全密封。因此，由于可以完全防止濕氣滲入發光二極管，所以發光二極管提高了可靠性。進一步地，在本示例性實施例中，第一絕緣層128和第二絕緣層129的多層結構覆蓋發光二極管的整個上表面，從而更有效地阻擋水分的滲透。

另外，第一凸塊130a和第二凸塊130b中的每一個的凹部的底表面的面積可以與通過第一開口區域140a和第二開口區域140a露出的第一電極120a和第二電極120a中的每個的面積成比例，并且其凹部的深度可以與設置在第一電極120a或第二電極120b上的第一絕緣層128和第二絕緣層129的厚度成比例。

在本示例性實施例中，當將發光二極管安裝在印刷電路板或承載基板上時，第一凸塊130a和第二凸塊130b的凹部和凸部可以向發光二極管提供強耦合強度。

圖3是根據本公開的一個示例性實施例的發光裝置的側截面圖。

參照圖3，發光二極管400為根據上述示例性實施例的發光二極管，且其安裝在承載基板200上。

承載基板200包括基板230和在基板230上形成的電極圖案220。基板230可為從具有良好的導熱性的BeO、SiC、Si、Ge、SiGe、AlN和陶瓷基板中選出的任意一種。然而，應理解的是，其他實施方式也是可能的，且承載基板可包括具有高導熱性的絕緣材料或具有高導熱性和高導電性的金屬材料。

電極圖案220相應于第二凸塊130b和第一凸塊130a的形狀而形成，使得第二凸塊130b和第一凸塊130a結合至電極圖案220。其中，可利用熱、超聲波或其組合來執行該結合操作。或者，可以使用焊膏進行結合。

第一凸塊130a和第二凸塊130b可以通過如上所述的各種結合方法在結合區域210中結合至電極圖案220。

圖4示出了根據本公開另一示例性實施例的發光二極管的平面圖和橫截面圖。根據圖4的示例性實施例的發光二極管除了第一開口區域和第二開口區域的形狀之外，與圖2中示出的示例性實施例的發光二極管相同。因此，將省略重復的說明。

參照圖4，第一開口區域140a和第二開口區域140b中的每一個可包括多個開口區域。即，如圖4所示，第一開口區域140a包括多個開口區域，其中第一電極120a通過該多個開口區域部分地露出，并且第二開口區域140b包括多個開口區域，其中第二電極120b通過該多個開口區域部分地露出。在本示例性實施例中，可以通過具有這種形狀的開口區域140a、140b減小發光二極管的驅動電壓。

在本示例性實施例中，第一開口區域140a包括五個開口區域，并且第二開口區域140b包括三個開口區域。然而，應當理解，開口區域的數量和布置不限于此。

圖5是根據本公開的一個示例性實施例的發光二極管封裝件的透視圖。

參照圖5，發光二極管封裝件包括基板300、發光二極管400、承載基板200和導線330，其中基板300包括第一框架311、第二框架313和插置于第一框架311與第二框架313之間的絕緣層315，且發光二極管400、承載基板200和導線330安裝在腔體317內，腔體317在基板300的上表面上形成。

發光二極管400為根據上文所述的本公開的示例性實施例的發光二極管。

第一框架311和第二框架313可為金屬框架或陶瓷框架。當第一框架311和第二框架313為金屬框架時，第一框架311和第二框架313可包括金屬，該金屬包括Al、Ag、Cu或Ni，或它們的合金，其在電特性和散熱方面具有良好的性能。

絕緣層315可包括結合部，第一框架311和第二框架313通過該結合部固定至其兩側。導線330將襯墊連接至電源，使得可通過其將電力供應給發光二極管400。

圖6示出了描繪本公開的示例性實施例的效果的曲線圖。

圖6示出了描繪1000小時可靠性測試之后的結果的曲線圖。如圖1所示的發光二極管(比較例)和如圖2所示的發光二極管(實施例)具有相同的尺寸，并且使用TDK倒裝結合機在Si基板上進行超聲波結合。在超聲波結合時，結合臺溫度設定為200℃，且噴嘴溫度設定為150℃。

參照圖6，Y軸表示每個發光二極管的功率保持率。在X軸上，R1、R2和R3中的每一個是實例中的測量結果的平均值，用虛線圖表示。在X軸上，L1、L2和L3中的每一個是比較實例中的測量結果的平均值，用實線圖指示。

R1和L1中的每一個表示在室溫下的測量結果，用圓圈表示。R2和L2中的每一個表示高溫(60℃)下的測量結果，用三角形表示。R3和L3中的每一個表示在高溫度/高濕度(60℃，90％)條件下的測量結果，用矩形表示。在圖6中，可以看出，實例的發光二極管具有更高的功率保持率。

根據示例性實施例的發光二極管具有良好的防潮特性和改進的可靠性，并且允許強倒裝結合，從而提供高結構穩定性。

圖7是倒裝芯片型發光二極管的示意性截面圖。參照圖7，發光二極管包括生長基板11、第一導電型半導體層13、活性層15、第二導電型半導體層17，第一電極19、第二電極20、第一襯墊30a、第二襯墊30b以及絕緣層31。發光單元可由第一導電型半導體層13、活性層15和第二導電型半導體層17組成。第一導電型半導體層13和第二導電型半導體層17可分別與第一襯墊30a和第二襯墊30b電連接。

圖7的發光二極管具有由于電極19、20在其高電流操作時的橫向布置而引起的電流擁擠的問題。結果，發光二極管遇到發光強度偏差和發光效率劣化。因此，需要開發能夠通過電流在發光二極管中的分散來實現電流擴散的發光二極管。

接下來，將參照圖8至圖11來描述根據另一示例性實施例的發光二極管。

圖8示出了根據本公開的一個示例性實施例的發光二極管的平面圖和橫截面圖。

圖8(a)是發光二極管的平面圖，且圖8(b)是沿圖8(a)的A-A線截取的發光二極管的橫截面圖。

參照圖8，根據本示例性實施例的發光二極管包括生長基板500和發光單元510，發光單元510包括下半導體層515、活性層513和第一上半導體層511。包括下半導體層515的一部分的第一電流擴散部520和第二電流擴散部530設置在下半導體層515上。進一步地，第二電極540設置在下半導體層515上，并且包括第二接觸層541和第二襯墊層543。進一步地，第二凸塊570設置在第二電極540上。

第一電極550設置在第一上半導體層511上，并包括第一接觸層551和第一襯墊層553。第一凸塊580設置在第一電極550上。此外，絕緣層560設置在除了設置有第一凸塊580和第二凸塊570的第一開口區域550a和第二開口區域540a之外的發光二極管的整個上表面上。

再次參照圖8，生長基板500是具有六方晶體結構的基板，并且可以是允許氮化鎵外延層在其上生長的生長基板，例如藍寶石基板、碳化硅基板或氮化鎵基板。生長基板500可包括一個表面、與該一個表面相對的另一個表面，以及將該一個表面連接到另一個表面的側表面。生長基板的一個表面是半導體層在其上生長的表面，并且其另一個表面是從活性層513發出的光通過其發出的表面。生長基板500的側表面可以垂直于一個表面和另一個表面，或者可為傾斜表面。在下半導體層515在生長基板100的一個表面上形成之前，可在其上形成包括AIN或GaN的緩沖層(未示出)，以降低與藍寶石基板的晶格失配性。生長基板500可以具有大致上是四邊形的形狀，但不限于此。

在本示例性實施例中，生長基板500可以具有大于100μm，特別是150μm至400μm的厚度。生長基板500越厚使得光提取效率越高。另一方面，生長基板500的側表面可包括斷裂面。

下半導體層515設置在生長基板500的一個表面上。下半導體層515覆蓋生長基板500的整一個表面，但不限于此。或者，下半導體層515可限制性地設置在生長基板500的上部區域上，使得生長基板的該一個表面沿著其邊緣暴露出來。

第一上半導體層511設置在下半導體層515的一個區域上，并且活性層513插置于下半導體層515和第一上半導體層511之間。此外，第二上半導體層521和第三上半導體層531可設置在下半導體層515的不同區域上，并且活性層513可以插置于第二上半導體層521和第三上半導體層531中的每一個和下半導體層515之間。

第一上半導體層511可以具有H形狀或狹窄腰部的啞鈴形狀，從而在高電流密度條件下提供良好的光輸出。

下半導體層515和上半導體層511、521、531可包括基于第III-V族的化合物半導體，以及，例如，可包括基于氮化物的半導體，比如(Al、Ga、In)N。下半導體層515可包括摻雜有n型摻雜劑(例如，Si)的n型半導體層，并且上半導體層511、521、531可包括摻雜有p型摻雜劑(例如Mg)的p型半導體層，反之亦然。另外，下半導體層515和/或上半導體層511、521、531可以由單層或多層構成。例如，下半導體層515和/或上半導體層511、521、531可包括覆層和接觸層，并且可包括超晶格層。

活性層513可以包括多量子阱(MQW)結構和元素，并且可以調整多量子阱(MQW)結構的組成以發射具有期望的峰值波長的光。例如，活性層113的阱層可為三元半導體層，比如In_xGa_(1-x)N(0≤x≤1)，或四元半導體層，比如Al_xIn_yGa_(1-x-y)N(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)，其中可調整x或y以發射具有期望的峰值波長的光，但不僅限于此。

上述半導體層511、513、515、521、531可通過包括金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)、化學氣相沉積(CVD)、等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)、分子束外延(MBE)、氫化物氣相外延(HVPE)等各種沉積和生長工藝來形成。

這里，將省略對本領域技術人員公知的包括第III-V族化合物半導體的半導體層511、513、515、521、531的細節的描述。

另一方面，第一電流擴散部520和第二電流擴散部530可設置在下半導體層515的一個區域上。第一電流擴散部520可設置在將形成第二凸塊570的區域中。第一電流擴散部520可包括半導體層515、523、521，該半導體層515、523、521包括下半導體層515的一部分。也就是說，第一電流擴散部520可包括設置在下半導體層515的不同區域上的第二上半導體層521和插置于下半導體層515和第二上半導體層521之間的活性層523。當電流注入通過第二凸塊570時，第一電流擴散部520可用于擴散電流。也就是說，第一電流擴散部520阻止電流朝向下半導體層515線性地流動，并且使電流通過其擴散，從而改進電流擴散。第一電流擴散部520可與發光單元510齊平。也就是說，由于第一電流擴散部520具有與發光單元510相同的高度，所以可以克服設置在第一電流擴散部520上的第二凸塊570和設置在發光單元510上的第一凸塊580之間的臺階。

第二電流擴散部530可插置于第一電流擴散部520和發光單元510之間。第二電流擴散部530可包括半導體層531、533、515，該半導體層531、533、515包括下半導體層515的一部分。也就是說，第二電流擴散部530可包括設置在下半導體層515的不同區域上的第三上半導體層531和插置于下半導體層515和第三上半導體層531之間的活性層533。

當電流注入通過第二凸塊570時，第二電流擴散部530可用于擴散電流，從而提高發光二極管的電流擴散性能。第二電流擴散部530可與發光單元510齊平。在本示例性實施例中，第二電流擴散部530的形狀和位置不限于圖中所示的那些。因此，根據需要，第二電流擴散部530可以以各種方式設置。進一步地，第二電流擴散部530可設置為比第一電流擴散部更接近或遠離發光單元510。可以通過第二電流擴散部530調整第二電極540和下半導體層515之間的接觸面積和區域。

第一電流擴散部520和第二電流擴散部530的半導體層可以通過與發光單元510的半導體層相同的工藝形成。此外，盡管在本示例性實施例中第一電流擴散部520和第二電流擴散部530被示出為包括傾斜側表面，但是應當理解，第一電流擴散部520和第二電流擴散部530的形狀不限于此。在本示例性實施例中，第一電流擴散部520和第二電流擴散部530可以包括平坦的上表面。

另一方面，第二電極540可以設置在除了設置有發光單元510的區域之外的下半導體層515以及第一電流擴散部520和第二電流擴散部530上。第二電極540可包括第二接觸層541和第二襯墊層543。第二電極540可圍繞發光單元510的第一上半導體層511。盡管第二電極540被示出為圍繞圖8中的第一上半導體層511的整個外圍，但是應當理解，其他實施方式也是可能的。第二電極540可從第二凸塊570延伸至第一上半導體層511的兩側，以便圍繞第一上半導體層511的約50％或更多。第二接觸層541可包括Cr、Ti、Al和Au中的至少一種，或者可以具有Cr/Ti/Al/Ti/Au層的多層結構。在第二接觸層541的多層結構中，Cr層可具有約的厚度、Ti層可具有約的厚度、Al層可具有約的厚度、Ti層可具有約的厚度、Au層可具有約的厚度，但不限于此。第二襯墊層543可包括Ti或Au，或者可具有Ti/Au層的多層結構。

第二電極540可進一步包括反射層。反射層可包括Ni、Pt、Pd、Rh、W、Ti、Al、Ag和Au中的至少一種，并且可具有這些元素層的多層結構。然而，應當理解，其他實施方式也是可能的。

第二電極540可以通過反射層反射從發光單元510的活性層513發出的光。具體地，根據本示例性實施例的發光二極管包括電流擴散部520、530，并且從活性層513行進到第二電極540的臨界入射角光線可以由電流擴散部520、530改變。因此，發光二極管可能受到進入第二電極540的光的嚴重散射。由于第二電極540可包括反射層，所以反射層可將進入第二電極的光反射到光提取面，從而改進發光二極管的光提取效率。

第二電極540與包含在第一電流擴散部520中的第二上半導體層521之間的接觸電阻可高于第二電極540與下半導體層515之間的接觸電阻。第二電極540與包含在第二電流擴散部530中的第三上半導體層531之間的接觸電阻可高于第二電極540與下半導體層515之間的接觸電阻。在本示例性實施例中，下半導體層515可為摻雜有n型摻雜劑的半導體層，且上半導體層511、521、531可為摻雜有p型摻雜劑的半導體層。因此，包括金屬的第二電極540與下半導體層515之間的接觸電阻可低于第二電極540與上半導體層511、521、531之間的接觸電阻。因此，上半導體層511、521、531可在發光二極管中用作為電阻器。

當通過金屬電極施加電流至圖7的發光二極管時，由于接觸金屬電極的半導體層具有導電性，因此電流流過金屬電極和半導體層。在本示例性實施例中，由于第一電流擴散部520的上半導體層521和第二電流擴散部530的上半導體層531用作為如上所述的電阻器，因此可調整下半導體層515與第二電極540之間的接觸區域的面積。因此，根據本示例性實施例的發光二極管可引導電流使其主要流動至圍繞發光單元510的至少一部分的第二電極540，由此改善電流擴散。

在本示例性實施例中，由于第二電極540不在設置有第二電流擴散部530和第一電流擴散部520的區域中與下半導體層515相接觸，因此可減少第二電極540與下半導體層515之間的接觸面積。由于接觸面積的減少會導致發光二極管的驅動電壓增大，因此第二電流擴散部530和第一電流擴散部520的上表面的總面積可為第二電極540的總面積的10％至40％，以保持合適的驅動電壓。如果第一電流擴散部520和第二電流擴散部530的上表面的總面積小于第二電極540的總面積的10％，則會難以實現本公開的實施例的效果，例如，電流擴散的改善等。而且，如果第一電流擴散部520和第二電流擴散部530的上表面的總面積超過40％，則發光二極管的驅動電壓會增大。因此，在根據本示例性實施例的發光二極管中，第一和第二電流擴散部520、530在上述范圍內設置，由此在滿足期望驅動電壓的同時改善發光二極管的電流擴散性能。

進一步地，盡管第二電極540在本示例性實施例中被示出為覆蓋第二電流擴散部530，但應理解的是，其他實施方式也是可能的。或者，第二電極540可覆蓋第二電流擴散部的一部分。

另一方面，第一電極550可設置在發光單元510上。第一電極550可包括第一接觸層551和第一襯墊層553。第一電極550可設置在第一上半導體層511上，以與第一上半導體層511電連接。第一接觸層551可包括Ni、Au和Al中的至少一種，或可具有Ni/Au層的多層結構。在第一接觸層551的多層結構中，Ni層的厚度可約為Au層的厚度可約為第二襯墊層553可包括Ti、Au和Cr中的至少一種，或可具有Ti/Au/Cr/Au層的多層結構。在第二襯墊層553的多層結構中，Ti層的厚度可約為Au層的厚度可約為2μm，Cr層的厚度可約為且Au層的厚度可約為2.5μm。第一電極550可在具有高反射率的同時與第一上半導體層511形成歐姆接觸。

第一凸塊580設置在第一電極550上。第二凸塊570設置在第二電極540上。第一凸塊580可包括第一區域A1和第二區域A2。第一凸塊580可包括在其上表面上形成的第一凹部和第一凸部。第一區域A1可包括第一凹部，因此第一區域A1的上表面可對應于第一凹部的底表面。第二區域A2可包括第一凸部，因此第二區域A2的上表面可對應于第一凸部的上表面。

第二凸塊570可包括第三區域A3和第四區域A4。第二凸塊570可包括在其上表面上形成的第二凹部和第二凸部。第三區域A3可包括第二凹部，因此第三區域A3的上表面可對應于第二凹部的底表面。第四區域A4可包括第二凸部，因此第四區域A4的上表面可對應于第二凸部的上表面。

第二凸塊570和第一凸塊580可由相同的金屬材料形成。此外，第一和第二凸塊580、570可具有多層結構，并可包括，例如，粘合層、抗擴散層和結合層。例如，粘合層可包括Ti、Cr或Ni，抗擴散層可包括Cr、Ni、Ti、W、TiW、Mo、Pt或其組合，且結合層可包括Au或AuSn。第一和第二凸塊580、570可具有Ti/Au/Cr/Au層的多層結構，在該多層結構中，Ti層的厚度可約為Au層的厚度可約為2μm，Cr層的厚度可約為且Au層的厚度可約為2.5μm。

另一方面，絕緣層560覆蓋并保護下半導體層515、第一電流擴散部520和第二電流擴散部530以及第一和第二電極550、540，但設置有第一凸塊580和第二凸塊570的區域除外。絕緣層560可由氧化硅或氮化硅的單個層構成。此外，絕緣層560可由分布式布拉格反射器(DBR)構成，在該分布式布拉格反射器中，具有不同的折射率的氧化層上下堆疊起來。通過該結構，絕緣層560可反射透過上半導體層511與下半導體層515之間的傾斜表面和下半導體層515的露出部分發射出的光，由此進一步改善發光二極管的光提取效率。在本示例性實施例中，絕緣層560可由氧化硅和氮化硅的多個層或氧化硅的單個層構成。在絕緣層560由多層構成的結構中，氧化硅層的厚度可約為且氮化硅層的厚度可約為而且，在絕緣層560由氧化硅的單個層構成的結構中，氧化硅層的厚度可約為然而，應理解的是，其他實施方式也是可能的。

由于氮化硅層比氧化硅層具有更好的防潮特性，因此絕緣層560的多層結構可進一步改善發光二極管的防潮特性。

在本示例性實施例中，第一凸塊580和第二凸塊570可形成以覆蓋絕緣層560的一部分，如附圖所示。因此，第一凸塊580的第二區域A2的至少一部分可設置在絕緣層560上。此外，第二凸塊570的第四區域A4的至少一部分可設置在絕緣層560上。也就是說，絕緣層560的一部分可插置于第一凸塊580與第一電極550之間和/或第二凸塊570與第二電極540之間。

再次參照圖8，絕緣層560可包括露出第一電極550的第一開口區域550a和露出第二電極540的第二開口區域540a。圍繞第一開口區域550a和第二開口區域540a中的每一個的絕緣層560的側表面可露出，并可鄰接第一凸塊580和/或第二凸塊570。

再次參照圖8(a)，可以看出，第一開口區域550a的面積小于第一凸塊580的第一凹部的底表面和其第一凸部的上表面的面積的總和。此外，可以看出，第二開口區域540b的面積小于第二凸塊530b的第二凹部的底表面和其第二凸部的上表面的面積的總和。也就是說，在本示例性實施例中，第一凸塊580和第二凸塊570可分別完全覆蓋第一開口區域550a和第二開口區域540a。

根據本示例性實施例，第一凸塊580和第二凸塊570可與絕緣層560一起圍繞著第一電極550和第二電極550。通過該結構，發光二極管可防止外部濕氣滲入發光二極管，由此改善發光二極管的可靠性。進一步地，根據本示例性實施例，第一和第二凸塊580、570的凹部和凸部使得發光二極管可安裝在印刷電路板或具有較強的耦合強度的承載基板上。

圖9示出了根據本公開的另一示例性實施例的發光二極管的平面圖和橫截面圖。根據本實施例的發光二極管除了第二電流擴散部530的形狀和位置以外，與根據上述實施例的發光二極管相同。因此，將不會重復描述相同的元件。

參照圖9，第二電流擴散部530包括一個或多個擴散結構，該一個或多個擴散結構具有矩形形狀，該矩形形狀在垂直方向上的一側較長。因此，發光二極管允許電流在形成第二電流擴散部530的區域中進行擴散，由此改善電流擴散性能。

如圖9所示，第二電流擴散部530的擴散結構可具有相同的形狀，并可以規律間隔進行布置，或可具有不同的形狀，并可以不規律間隔進行布置。第二電流擴散部530的擴散結構可被設置成距第一電流擴散部分520比距發光單元510更近。也就是說，發光單元510與第二電流擴散部530的最接近發光單元510的擴散結構之間的距離可大于第一電流擴散部520與第二電流擴散部530的最接近第一電流擴散部520的擴散結構之間的距離。

圖10是根據本公開的一個示例性實施例的發光裝置的側截面圖。

參照圖10，發光二極管為根據上述示例性實施例的發光二極管，且其安裝在承載基板200上。

承載基板200包括基板230和設置在基板230上的電極圖案220。基板230可為從具有良好的導熱性的BeO、SiC、Si、Ge、SiGe、AlN和陶瓷基板中選出的任意一種。然而，應理解的是，其他實施方式也是可能的，且承載基板可包括具有高導熱性的絕緣材料或具有高導熱性和高導電性的金屬材料。

電極圖案220對應于第二凸塊570和第一凸塊580的形狀而形成，使得第二凸塊570和第一凸塊580結合至電極圖案220。其中，可利用熱、超聲波或其組合來執行該結合操作。或者，第二凸塊570和第一凸塊580經由焊膏結合至電極圖案220。

然而，應理解的是，其他實施方式也是可能的，且第一凸塊580和第二凸塊570可在結合區域210中通過各種結合方法(包括上述方法)結合至電極圖案220。

圖11是根據本公開的一個示例性實施例的發光二極管封裝件的透視圖。

參照圖11，發光二極管封裝件包括基板300、發光二極管600、承載基板200和導線330，其中基板300包括第一框架311、第二框架313和插置于第一框架311與第二框架313之間的絕緣層315，且腔體317在基板300的上表面上形成，發光二極管600、承載基板200和導線330安裝在腔體317內。發光二極管600為根據上文所述的本公開的示例性實施例的發光二極管。

第一框架311和第二框架313可為金屬框架或陶瓷框架。當第一框架311和第二框架313為金屬框架時，第一框架311和第二框架313可包括金屬，該金屬包括Al、Ag、Cu或Ni，或它們的合金，其在電特性和散熱方面具有良好的性能。

絕緣層315可包括結合部，第一框架311和第二框架313通過該結合部固定至其兩側。導線330將襯墊連接至電源，使得可通過其將電力供應給發光二極管600。

雖然已在本文中對一些示例性實施例進行了描述，但應理解的是，這些實施例僅通過舉例說明給出，且本領域技術人員可在不偏離本發明的精神和范圍的情況下作出各種修改、變形和改變。因此，應理解的是，這些實施例和附圖僅通過舉例說明給出，且其并不限制本公開的范圍。本公開的范圍應根據所附權利要求書及其等同物進行解釋。