本實用新型涉及電子領域，具體地，涉及一種發光二極管。
背景技術：
發光二極管（LED）是一種能將電信號轉換成光信號的結型電致發光半導體器件，氮化鎵（GaN）基發光二極管作為固態光源一經出現便以其高效率、長壽命、節能環保、體積小等優點，成為國際半導體和照明領域研發與產業關注的焦點。以氮化鎵(GaN)、氮化銦鎵(InGaN)、氮化鋁鎵(AlGaN)和氮化銦鋁鎵(AlGaInN)為主的III-Ⅴ族氮化物材料，由于具有連續可調的直接帶寬（0.7～6.2eV），覆蓋了從紫外光到紅外光的光譜范圍，成為制造藍光、綠光和白光LED器件的理想材料。
然而，目前的發光二極管及其制備方法仍有待改進。
技術實現要素：
本實用新型是基于發明人的以下發現而完成的：
目前水平結構的LED芯片普遍存在良品率不理想，芯片側面保護層失效造成器件漏電的情況。發明人經過深入研究以及大量實驗發現，這主要是由于水平結構的LED芯片的正負電極位于芯片的同一側，并且需要在具有芯片電極的一側的器件表面（器件的上表面以及側壁）覆蓋鈍化保護層，保護芯片表面免受導電雜質和微粒影響，避免芯片出現漏電現象。而目前的保護層在芯片側面的附著效果不理想，極易在后續的生產加工過程中或者是人為因素造成芯片側面的保護層脫落或者受損。這樣就造成了芯片側面保護失效，側面沒有鈍化保護層的芯片很容易在后期生產加工中或者認為操作失誤的情況下出現漏電的現象，最終使芯片因為漏電而無法正常工作，導致產品的良品率下降。
本實用新型旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。有鑒于此，在本實用新型的第一方面，本實用新型提出了一種發光二極管。該發光二級管包括：襯底；緩沖層，所述緩沖層設置在所述襯底上；第一類型半導體層，所述第一類型半導體層設置在所述緩沖層上，所述第一類型半導體層的側壁自下而上依次包括電極臺階以及保護層臺階，所述電極臺階上設置有第一類型電極；多量子阱發光層，所述多量子阱發光層設置在所述第一類型半導體層的上表面；第二類型半導體層，所述第二類型半導體層設置在所述多量子阱發光層上，所述第二類型半導體層上設置有第二類型電極；保護層，所述保護層覆蓋所述第二類型半導體層上表面除所述第二類型電極以外區域，并且所述保護層覆蓋所述第二類型半導體層的側壁、所述多量子阱發光層的側壁以及所述保護層臺階的側壁。
具有上述結構的發光二極管可緩解器件側壁處保護層易脫落破損的問題，從而可以降低由于側壁處保護層失效而造成的器件漏電。
進一步的，所述第二類型半導體層進一步包括：電流擴散層，所述電流擴散層設置在所述第二類型半導體層的上表面上。
進一步的，所述多量子阱發光層和所述第二類型半導體層高度之和，與所述保護層臺階側壁的高度的比值為3~1。
進一步的，所述保護層臺階的寬度與所述保護層臺階的高度的比值為10~30。
進一步的，所述保護層臺階側壁的高度為0.1~0.2微米。
進一步的，所述電極臺階的側壁高度為0.5~1.2微米。
進一步的，所述保護層臺階的寬度為1~3微米。
進一步的，所述第二類型半導體層上表面上的所述保護層厚度為50~100微米。
附圖說明
圖1顯示了根據本實用新型一個實施例的發光二極管的結構示意圖；
圖2顯示了根據本實用新型另一個實施例的發光二極管的結構示意圖；
圖3顯示了根據本實用新型一個實施例的第一類型半導體層的結構示意圖；
圖4顯示了根據本實用新型一個實施例的制備發光二極管的方法的流程示意圖；以及
圖5A以及圖5B顯示了根據本實用新型一個實施例的制備發光二極管的方法的流程示意圖。
附圖標記說明：
100：襯底；200：第一類型半導體層；300：多量子阱發光層；400：第二類型半導體層；500：第一類型電極；600：第二類型電極；700：保護層；10：緩沖層；20：電子阻擋層；
1：電極臺階；2：保護層臺階
具體實施方式
下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。
在本實用新型的一個方面，本實用新型提出了一種發光二極管。根據本實用新型的實施例，參考圖1，該發光二極管包括：襯底100、第一類型半導體層200、多量子阱發光層300、第二類型半導體層400以及保護層700。其中，第一類型半導體層200設置在襯底100上，參考圖3，第一類型半導體層的側壁自下而上依次包括電極臺階1以及保護層臺階2，電極臺階1上設置有第一類型電極500，第二類型半導體層上設置有第二類型電極600。保護層700覆蓋第二類型半導體層400的上表面上除去第二類型電極600以外區域，并且覆蓋第二類型半導體層400的側壁、多量子阱發光層300的側壁以及保護層臺階2的側壁。由此，保護層700可以充分起到保護蓋發光二極管表面免受導電雜質以及微粒的影響，同時該保護層只覆蓋了第一類型半導體層側壁的一部分，從而可以避免側壁處的保護層破損而導致的器件漏電等情況。
下面根據本實用新型的實施例，對該發光二極管的具體結構進行詳細說明。
需要說明的是，在本實用新型中，襯底100的具體類型不受特別限制，例如，可以為藍寶石襯底。上述第一類型半導體層、第一類型電極、第二類型半導體層以及第二類型電極的具體種類以及組成材料也不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際情況進行選擇。例如，根據本實用新型的具體實施例，上述第一類型半導體層200可以是由N型氮化鎵形成的，第二類型半導體層可以是由P型氮化鎵形成的。第一類型半導體層200的厚度可以為3~5微米，多量子阱發光層300的厚度可以為0.1~0.2微米；第二類型半導體層的厚度可以為0.1~0.3微米。上述外延層（第一類型半導體層200、多量子阱發光層300、第二類型半導體層400）的總厚度可以為3.5~6微米，本領域技術人員可以根據實際情況進行調節。第一類型電極500以及第二類型電極600可以是由只含有一種金屬元素的金屬形成的，也可以是由合金形成的。例如，可以由Cr/Ti/Au或者Ti/ Al/Ti/Au形成。保護層700的具體組成也不受特別限制，只要是由絕緣物質形成，能夠滿足保護該發光二極管的相應結構不受導電雜質影響即可。例如，可以采用二氧化硅、Si3N4等絕緣材料形成保護層700。
發明人經過深入研究以及大量實驗發現，當保護層的厚度過后時，不僅在側面的附著效果不佳，易脫落，并且會吸收發光，降低器件的發光效率；而當保護層厚度過薄時，則很容易在后續的生產加工過程中或者是人為因素造成保護層脫落或者受損。為至少在一定程度上解決或是緩解上述問題，在根據本實用新型實施例的發光二極管中，第一類型半導體層設置有保護層臺階2。由此，可以采用分步沉積的方法形成保護層700，將發光二極管上表面的保護層700的厚度設置的較薄，而沉積在側壁處的保護層700的厚度稍厚。由此，可以在保證期間發光效率的前提下，較好的保護該發光二極管的側壁。并且，由于保護層700在該發光二極管的側壁方向上，僅僅覆蓋第二類型半導體層400的側壁、多量子阱發光層300的側壁以及第一類型半導體層200一小部分（保護層臺階2）的側壁，因此側壁處的保護層700的高度較低，從而可以緩解由于保護層與側壁附著力度不佳而造成的脫落等情況。
具體的，根據本實用新型的實施例，參考圖3，保護層臺階2的寬度D與保護層臺階的高度H2的比值可以為10~30。本領域技術人員能夠理解的是，在實際的制備過程中，通常采用沉積的方法形成絕緣的保護層700，因此，在形成覆蓋側壁的保護層700時，出于簡化沉積步驟考慮，通常在沉積過程中通過控制保護層臺階2的寬度來控制側壁處的保護層700的厚度。因此，保護層臺階2的寬度、高度等參數，關系到該處保護層700的尺寸。發明人經過大量實驗驗證發現，當保護層臺階具有上述寬高比時，側壁處的保護層700厚度適中，高度合理，既能夠有效實現保護芯片發光層的功能，又可以防止由于側壁過厚、附著力不強而造成保護層700的脫落。根據本實用新型的具體實施例，保護層臺階2側壁的高度H2可以為0.1~0.2微米。保護層臺階2的高度較小，是由于發明人考慮到保護層700在垂直方向（圖中所示上下方向）上的高度為第二類型半導體層400、多量子阱發光層300以及保護層臺階2的高度之和。根據本實用新型的具體實施例，第二類型半導體層400以及多量子阱發光層300的總厚度可以為0.2~0.3微米。保護層臺階2僅需要具有較小的高度，保證形成在其上（覆蓋其上表面以及側壁）的保護層700能夠完全覆蓋多量子阱發光層300以及第二類型半導體層400即可。因此，設置在側壁處的保護層700的總高度較小，而保護層臺階2的寬度可以為1~3微米。較大的寬度以及較小的高度，有利于防止側壁上的保護層700發生脫落。根據本實用新型的另一些實施例，第二類型半導體層400上表面上處的保護層700的厚度可以為50~100微米。由此，可以降低位于第二類型半導體層400上表面上的保護層700的厚度，保證該發光二極管的發光效率。
根據本實用新型的實施例，電極臺階1的上表面用于設置第一類型電極500。電極臺階1的側壁高度H1可以為0.5~1.2微米。由此，便于設置高度適當的第一類型電極。
根據本實用新型的實施例，參考圖2，為了進一步提高該發光二極管的性能，該發光二極管還可以進一步包括緩沖層10。根據本實用新型的實施例，緩沖層10可以設置在襯底100以及第一類型半導體層200之間。緩沖層10可以是由低溫生長的GaN形成的。緩沖層10的厚度可以為0.3~0.5微米。根據本實用新型的另一些實施例，第二類型半導體層400還可以進一步包括電流擴散層20。電流擴散層20設置在第二類型半導體層400的上表面上，電流擴散層20可以是由ITO形成的，厚度可以為100~300nm。
綜上所述，本實用新型提出的發光二極管具有以下優點的至少之一：
（1）采用保護層臺階結構，加強側壁處保護層的附著力度，增強了保護層的整體穩定性；
（2）有效緩解保護層脫落隱患，且側壁處保護層厚度適中，不易破損失效；
（3）杜絕保護層覆蓋整個第一類型半導體層的側壁，防止保護層吸光導致器件發光性能下降；
（4）可利用現有加工技術制備，生產成本低，有利于大規模推廣。
在本實用新型的另一方面，本實用新型提出了一種制備前面描述的發光二極管的方法。根據本實用新型的實施例，參考圖4，該方法包括：
S100：形成半導體結構
根據本實用新型的實施例，在該步驟中，在襯底的上表面上依次形成第一類型半導體層、多量子阱發光層以及第二類型半導體層。關于上述結構的具體組成以及位置關系，前面已經進行了詳細的描述，在此不再贅述。
為了進一步提高該發光二極管的使用性能，參考圖5A，還可以在襯底100以及第一類型半導體層200之間設置緩沖層10。
需要說明的是，形成上述半導體結構的具體方法不受特別限制，例如，根據本實用新型的具體實施例，可以采用外延生長，例如金屬有機化學氣相沉積等方法，在襯底100上形成上述半導體結構。
S200：第一刻蝕處理
根據本實用新型的實施例，在該步驟中，對第二類型半導體層上表面的一部分進行第一刻蝕處理，除去第一刻蝕區域的第二類型半導體層、多量子阱發光層以及一部分第一類型半導體層，以便形成電極臺階。
具體的，參考圖5A，對第二類型半導體層400上表面靠近側壁的部分（即第一刻蝕區域），進行自上而下的刻蝕處理。第一刻蝕的目的在于在第一類型半導體層200上形成電極臺階1，因此，本領域技術人員能夠理解的是，第一課時處理的刻蝕深度應當能夠除去第一刻蝕區域以下的全部第二類型半導體層400以及多量子阱發光層300，并且除去一部分的第一類型半導體層200。第一刻蝕處理的刻蝕深度可以為1~1.5微米，形成的電極臺階1的高度可以為0.5~1.2微米。
需要說明的是，第一刻蝕處理的具體刻蝕方法以及刻蝕參數不受特別限制，只要能夠形成上述結構即可。例如，可以預先采用光刻技術，在第二類型半導體層400的上表面制備模板，以便保護第二類型半導體層400上表面除去第一刻蝕區域以外的部分。然后，可以采用諸如電感耦合等離子刻蝕（ICP）等刻蝕技術，實現第一刻蝕處理。采用ICP進行刻蝕的時間可以為15分鐘，刻蝕深度可以為1~1.5微米。隨后，除去殘留的光刻膠，即可完成第一刻蝕處理。
S300：第二刻蝕處理
根據本實用新型的實施例，在該步驟中，對經過第一刻蝕處理的第二類型半導體層上表面的一部分進行第二刻蝕處理，除去第二刻蝕區域的第二類型半導體層、多量子阱發光層以及一部分所述第一類型半導體層，以便形成保護層臺階。
具體的，在該步驟中，參考圖5A中（c）步驟，采用與第一刻蝕處理相似的刻蝕方法，對第二類型半導體層400的上表面進行第二刻蝕處理。第二刻蝕處理的目的在于形成保護層臺階2，而如前所述，保護層臺階2是為了設置保護層700而設計的。因此，本領域技術人員能夠理解的是，在第一類型半導體結構200的4個側壁上，均可以具有保護層臺階2。根據本實用新型的具體實施例，第二刻蝕處理的刻蝕除去第一類型半導體層200的深度可以為100~200nm。保護層臺階的寬度可以為2~3微米。
S400：設置電極
根據本實用新型的實施例，在該步驟中，利用真空蒸鍍技術，在第二類型半導體層上形成第二類型電極，在電極臺階上形成第一類型電極。關于第一類型電極以及第二類型電極的具體結構，前面已經進行了詳細的描述，在此不再贅述。
具體的，電極材料可以選用Cr/Ti/Au或者Ti/ Al/Ti/Au等金屬，電極厚度可以為1.5-2 微米。蒸鍍完成后在N2氛圍下對電極進行退火合金處理。退火時間可以為16分鐘，溫度可以為300-350攝氏度。本領域技術人員能夠理解的是，為了防止真空蒸鍍電極的過程中，污染不需要形成電極的第二類型半導體層或是電極臺階表面，在進行真空蒸鍍之前，可以采用光刻膠預先在第二類型半導體層以及電極臺階表面形成模板，然后暴露出需要蒸鍍電極的區域，再進行制作電極的步驟。
S500：設置保護層
根據本實用新型的實施例，在該步驟中，沉積形成保護層。保護層位于第二類型半導體層上表面除所述第二類型電極以外區域、第二類型半導體層的側壁、多量子阱發光層的側壁以及保護層臺階的側壁。
需要說明的是，在該步驟中，形成保護層的具體方法以及沉積參數不受特別限制。例如，根據本實用新型的具體實施例，可以采用PECVD（等離子體增強化學氣相沉積）技術實現保護層的沉積。具體的，可以控制腔體溫度為300攝氏度左右，首先在設置了電極的半導體結構的整個外表面沉積一層由SiO2等絕緣材料形成的預保護層，預保護層的厚度可以為80微米左右。隨后，采用濕法刻蝕掉覆蓋在第一類型電極表面的預保護層，以及該半導體結構側面的部分預保護層，僅僅保留該半導體結構側面位于保護層臺階的上表面、側壁、多量子阱發光層的側壁以及第二類型半導體層的側壁處的預保護層，即可完成保護層的設置。上述濕法刻蝕除去預保護層的步驟可以采用光刻膠作為刻蝕模板，完成除去預保護層的操作后，除去光刻膠模板即可。
根據本實用新型的實施例，為了進一步提高利用該方法制備的發光二極管的性能，第二類型半導體層還可以進一步包括電流擴散層。關于電流擴散層的具體位置、材料以及尺寸，前面已經進行了詳細的描述，在此不再贅述。下面說明當該第二類型半導體層包括電流擴散層時，制備保護層的具體步驟：
根據本實用新型的實施例，當第二類型半導體層包括電流擴散層時，參考圖5B，在設置電流擴散層之前，預先在保護層臺階、多量子阱發光層300以及第二類型半導體層400的側壁形成第一亞保護層710。形成第一亞保護層710的具體方法以及沉積參數可以與前面描述的形成保護層700的沉積參數相同。具體的，可以預先在整個半導體結構的外表面均沉積一層絕緣材料，然后通過濕法刻蝕，保留需要形成第一亞保護層710處的絕緣材料，即可完成第一亞保護層710的設置。
隨后，參考圖5B中（e），在第二類型半導體層400上表面設置電流擴散層20。需要說明的是，電流擴散層20僅僅需要覆蓋第二類型半導體層400的上表面。因此，在設置電流擴散層20時，可以首先在第二類型半導體層的上表面制備厚度為100-300 nm的ITO膜。隨后，對ITO膜進行黃光光刻，制備濕法刻蝕的保護膜，使保護膜覆蓋該ITO膜保留需要的區域。例如，在第二類型半導體層400上表面的邊界處，可以留有3-5微米的距離不需設置電流擴散層20。光刻完成后利用ITO刻蝕液對ITO進行濕法刻蝕，時間10-20分鐘，除去邊界處的ITO膜。刻蝕完成后，去除殘余保護膜，再對該半導體結構進行退火，退火溫度可以為450-540攝氏度，時間30分鐘。由此，可以完成電流擴散層20的設置。
本領域技術人員能夠理解的是，當第二類型半導體層400進一步包括電流擴散層20時，第二類電極600即設置在電流擴散層20的上表面。因此，參考圖5B中（f），此時設置電極的步驟在形成電流擴散層20之后進行。
根據本實用新型的實施例，完成電極的設置之后，在第一類型半導體層、多量子阱發光層、第二類型半導體層以及第二類型電極的外表面沉積形成第二保護亞層。隨后，刻蝕第二保護亞層，暴露出第二類型電極600，并除去第二類型半導體層、多量子阱發光層以及第一類型半導體層側壁的第二保護亞層，剩余的第二保護亞層以及前面制備的第一保護亞層710即構成根據本實用新型實施例的保護層700。
在本實用新型的描述中，術語“內”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型而不是要求本實用新型必須以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。
在本實用新型中，除非另有明確的規定和限定，術語“相連”、“連接”、“結合”、“貼合”等術語應做廣義理解，例如，可以是直接相連，也可以通過中間部件間接相連。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義，只要滿足根據本實用新型實施例的各個部件之間的連接關系即可。
在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“另一個實施例”等的描述意指結合該實施例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本實用新型的至少一個實施例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結合和組合。
盡管上面已經示出和描述了本實用新型的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本實用新型的限制，本領域的普通技術人員在本實用新型的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。