發光二極管及其制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種半導體元件，尤其涉及一種發光二極管及其制造方法。
【背景技術】
[0002] 傳統的發光二極管包括透光基板、設置在透光基板上的N型半導體層、活性層、P型半導體層、P型電極以及N型電極。所述P型電極設置在所述P型半導體層的表面，所述 N型電極設置在所述N型電極的表面。部分自活性層發出的光線自所述透光基板出射的過 程中，由于受到N型電極和P型電極反射而無法出射，從而導致其發光效率降低。
【發明內容】
[0003] 有鑒于此，有必要提供一種出光效率較高的發光二極管及其制造方法。
[0004] 一種發光二極管，包括第一電極、第二電極以及磊晶結構，所述磊晶結構設置在所 述第一電極上且分別與所述第一電極、第二電極電性連接，所述第二電極環繞所述磊晶結 構的周緣側向，以將所述磊晶結構周緣側向的光線反射集中自磊晶結構的頂部出射。
[0005] -種發光二極管的制造方法，其包括： 在透光基板上生長磊晶層，所述磊晶層自上向下至少包括第一型半導體層、活性層以 及第二型半導體層； 在所述磊晶層上形成至少貫穿所述第一型半導體層及所述活性層的環形溝槽； 在所述環形溝槽內填充形成絕緣層； 蝕刻所述環形溝槽周緣外側的磊晶層以形成多個間隔設置的磊晶結構，所述磊晶結構 之間形成間隔設置且貫穿所述磊晶層的溝道； 在所述溝道內形成覆蓋所述磊晶結構周緣側面的導電層； 切割所述透光基板形成多個獨立的磊晶結構； 制作第一電極及第二電極，形成發光二極管。
[0006] 與傳統的發光二極管相比，本發明的發光二極管及制造方法中，由于磊晶結構設 置在所述第一電極上，所述第二電極環繞設置在所述磊晶結構的周緣側向，從而使得磊晶 結構原本被反射而無法出射的光線，經由所述第二電極反射后均集中自發光二極管的頂部 出射，提高了出光效率。
【附圖說明】
[0007] 圖1為本發明第一實施例的發光二極管的剖面示意圖。
[0008] 圖2為本發明第二實施例的發光二極管的剖面示意圖。
[0009] 圖3至圖15為本發明的發光二極管的制造過程示意圖。
[0010] 主要元件符號說明
如下【具體實施方式】將結合上述附圖進一步說明本發明。
【具體實施方式】
[0011] 第一實施例 請參見圖1，本發明第一實施例的發光二極管100包括第一電極10、第二電極20、設置 在所述第一電極10上且與所述第一電極10及第二電極20電性連接的磊晶結構30。所述 第二電極20環繞所述磊晶結構30的周緣側面，以將所述磊晶結構30朝向周緣側向的光線 反射集中自磊晶結構30的頂部出射。
[0012] 所述第一電極10包括上表面11、與所述上表面11相對的下表面12以及連接所述 上表面11及下表面12的側面13。優選地，所述第一電極10的材料包含Cr(鉻)元素或者 Au元素。
[0013] 所述磊晶結構30設置在所述第一電極10的上表面11。所述磊晶結構30的尺寸 大于所述第一電極10的尺寸。所述嘉晶結構30的底部表面與所述第一電極10的上表面 11直接接觸，以使所述磊晶結構30與所述第一電極10電性連接。所述磊晶結構30的周緣 側面超出所述第一電極10的側面13,因此，所述第一電極10與所述磊晶結構30的縱截面 呈"T"字形。
[0014] 所述磊晶結構30包括依序設置在所述第一電極10上表面11的第一型半導體層 31、活性層32以及第二型半導體層33。所述第一型半導體層31與所述第一電極10的上表 面11直接接觸，以使所述磊晶結構30與所述第一電極10電性連接。本實施中，所述第一 型半導體層31為P-GaN層，所述活性層32為多量子阱層，所述第二型半導體層33為N-GaN 層。
[0015] 所述第二電極20包括基部21以及自所述基部21上表面向上延伸的延伸部22。 本實施例中，所述基部21環繞所述第一電極10,所述延伸部22環繞所述磊晶結構30的周 緣側面。
[0016] 所述基部21的寬度大于所述延伸部22的寬度。本實施例中，所述延伸部22的寬 度在高度方向上保持一致。
[0017] 所述基部21的厚度與所述第一電極10的厚度相當。優選地，所述基部21的上表 面與所述第一電極10的上表面11平齊設置，所述基部21的下表面于所述第一電極10的 下表面12平齊設置。
[0018] 所述基部21與所述第一電極10之間間隔設置，以在二者之間形成第一環形槽40。 優選地，所述第一環形槽40內填充有絕緣層41。所述絕緣層41可為Si02，SiNx，或者SU-8 樹脂。優選地，所述絕緣層41采用Si02。
[0019] 所述延伸部22自所述基部21上表面沿著所述嘉晶結構30的周緣側面延伸。所 述延伸部22覆蓋所述磊晶結構30的整個周緣側面。
[0020] 所述延伸部22底端內緣與所述第一型半導體層31、活性層32間隔設置，以使所述 延伸部22底端內緣表面、第一型半導體層31的周緣外側面311以及活性層32的周緣外側 面321之間形成第二環形槽50。優選地，所述第二環形槽50內填充絕緣層41。
[0021] 所述第二環形槽50自所述第一型半導體層31的下表面朝向所述第二型半導體層 33的方向延伸。優選地，所述第二環形槽50的深度D等于所述第一型半導體層31及活性 層32的厚度。當然，所述第二環形槽50的深度也可以大于所述第一型半導體層31及活性 層32的厚度而小于所述磊晶結構30的整體高度H。
[0022] 所述延伸部22頂端內側周緣與所述第二型半導體層33直接接觸，以使所述第二 電極20與所述磊晶結構30電性連接。優選地，所述延伸部22自所述第二電極20上表面 向上延伸的高度等于所述磊晶結構30的高度H，以使所述延伸部22的頂端表面與所述第二 型半導體層33的外表面331平齊。本實施例中，所述第二型半導體層33的外表面331即 為該發光二極管100的頂部的出光面。
[0023] 上述發光二極管100中，由于所述第一電極10位于所述磊晶結構30的底部，所述 第二電極20環繞所述磊晶結構30的周緣側面，磊晶結構30中部光線毫無阻擋地自發光二 極管100的頂部出射，磊晶結構30發出的朝向周緣側向的光線被位于其周緣側面的第二電 極20反射后集中自其頂部出射，提高了發光效率。
[0024] 再者，由于位于第一環形槽40及第二環形槽50內分別填充有絕緣層41，朝向磊晶 結構30底部的光線經由所述絕緣層41的反射后，朝向發光二極管100的頂部出光面出射， 減小了光線自磊晶結構30底部的第二形槽50之間出射的機率，提高了光線自磊晶結構30 頂部出射的效率。
[0025] 當然，所述發光二極管100還可包括透光層60。本實施例中，所述透光層60覆蓋 設置在所述第二電極20的延伸部22的頂端表面以及所述磊晶結構30的第二型半導體層 33的外表面331上。所述透光層60由透光的材料組成。所述透光層60與所述第二電極 20的延伸部22配合以保護所述磊晶結構30免受外部水、汽侵襲，以及提高其機械強度。本 實施例中，所述透光層60可為藍寶石基體。
[0026] 進一步地，所述發光二極管100還可包括一保護層70。所述保護層70自所述第二 電極20的基部21的上表面沿著所述延伸部22的周緣外側表面延伸并包覆所述延伸部22 以及所述透光層60。
[0027] 所述保護層70可由A1N等導熱性佳且透光性好的的材料制成。所述保護層70 的設置較好地保護了所述透光層60以及第二電極20的延伸部22,提升了整個發光二極管 100的整體的機械強度。同時，所述磊晶結構30產生的熱量可通過位于其周緣的第二電極 20的延伸部22向外傳遞至所述保護層70,而所述保護層70由導熱性佳的材料制成，因此， 所述保護層70也能夠起到加強發光二極管100散熱的作用。
[0028] 第二實施例 請參見圖2,與第一實施例不同，本實施例中的發光二極管200中，所述磊晶結構30還 進一步包括設置在所述透光層60與所述第二型半導體層33之間的緩沖層34。所述緩沖層 34進一步包括層疊設置的低溫未摻雜GaN層341以及高溫未摻雜GaN層342。
[0029] 除了上述發光二極管100, 200外，本發明還涉及一種發光二極管的制造方法。
[0030] 請參見圖3至圖15,所述制造方法包括：在透光基板10b上生長一磊晶層20b，所 述磊晶層20b至少包括自上向下設置的第一型半導體層21b、活性層22b以及第二型半導體 層 23b。
[0031] 請參見圖3,本實施例中，所述磊晶層20b還可包括緩沖層24b。所述緩沖層24b 生長在所述透光基板l〇b與所述第二型半導體層23b之間，以提高磊晶層20b的生長質量。 優選地，所述緩沖層24b包括設置在所述透光基板10b上的低溫未摻雜GaN層241b以及設 置在所述低溫未摻雜GaN層241b上的高溫未摻雜GaN層242b。本實施例中，所述第一型 半導體層21b為P-GaN層，所述活性層22b為量子阱層，所述第二型半導體層23b為N-GaN 層。
[0032] 所述制造方法還包括：在所述磊晶層20b上形成至少貫穿所述第一型半導體層 21b及所述