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發(fā)光二極管的制作方法

文檔序號:7052550閱讀:225來源:國知局
發(fā)光二極管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種發(fā)光二極管,包括:基板;半導(dǎo)體發(fā)光疊層,位于所述基板上,自下而上包含一第一半導(dǎo)體層、有源層及一第二半導(dǎo)體層與該第一半導(dǎo)體層的電性相異;透明導(dǎo)電層,位于所述半導(dǎo)體發(fā)光疊層上,具有開口部,第一電極與該第一半導(dǎo)體層電性相連;及第二電極與該第二半導(dǎo)體層電性相連;其中,所述第二電極填充所述開口部,其與所述透明導(dǎo)電層接觸的位置具有一凹陷部,并鑲嵌在所述透明導(dǎo)電層內(nèi)。本發(fā)明在第二電極形成一凹陷部,使得第二電極鑲嵌在透明導(dǎo)電層內(nèi),可以使得發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)在封裝過程,增強第二電極與橫向推力抗衡,避免在封裝打線的過程中發(fā)生剝離的情況。
【專利說明】發(fā)光二極管

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管,屬于半導(dǎo)體照明領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 發(fā)光二極管(英文為LED,縮寫為Light Emitting Diode)由于具有壽命長、耗能低 等優(yōu)點,應(yīng)用于各種領(lǐng)域,尤其隨著其照明性能指標(biāo)日益大幅提升,LED的應(yīng)用越來越廣泛, 例如用于光學(xué)顯示裝置、交通標(biāo)志、數(shù)據(jù)儲存裝置、通信裝置及照明裝置等。
[0003] 目前,大尺寸發(fā)光二極管的應(yīng)用越來越廣泛,伴隨著面積增加,電極也隨之增大, 電極的遮光或吸光現(xiàn)象就會越來越嚴(yán)重,出光減少,從而降低發(fā)光效率。一種較為有效的方 案為:在電極下面增加一層電絕緣材料,與電極形成高反射率的全方位反射鏡結(jié)構(gòu),以減少 因電極造成遮光或吸光的現(xiàn)象。但電極上下的平整表面在后續(xù)封裝打線過程中易造成金屬 焊球或者電極的脫離。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供了一種發(fā)光二極管,其增加電極與外延疊層的附著力,避免脫離現(xiàn)象。
[0005] -種發(fā)光二極管,包括:基板;半導(dǎo)體發(fā)光疊層,位于所述基板上,自下而上包含 一第一半導(dǎo)體層、有源層及一第二半導(dǎo)體層與該第一半導(dǎo)體層的電性相異;透明導(dǎo)電層,位 于所述半導(dǎo)體發(fā)光疊層上,具有開口部,第一電極與該第一半導(dǎo)體層電性相連;及第二電極 與該第二半導(dǎo)體層電性相連;其中,所述第二電極填充所述開口部,其與所述透明導(dǎo)電層接 觸的位置具有一凹陷部,從而鑲嵌在所述透明導(dǎo)電層內(nèi),增強電極的粘附力。
[0006] 優(yōu)選的,所述開口部呈上窄下寬,所述第二電極填滿所述開口部,并高出所述透明 導(dǎo)電層的上表面。
[0007] 優(yōu)選的,所述透明導(dǎo)電層的開口部分為上部和下部,其中上部的口徑大小固定,下 部的口徑大小固定。
[0008] 優(yōu)選的,所述透明導(dǎo)電層的開口部分為上部和下部,其中上部的口徑大小固定,下 部的口徑從下到上呈遞減。
[0009] 優(yōu)選的,所述第二電極高出所述透明導(dǎo)電層上表面的部分,面積大于所述開口部 的上開口的面積。
[0010] 優(yōu)選的,所述第二電極位于所述開口部的部分呈上小下大狀。
[0011] 優(yōu)選的,所述第二電極位于所述開口部內(nèi)的部分具有傾斜的側(cè)面。
[0012] 優(yōu)選的,所述第二電極分為上主體部、中主體部和下主體部,其中上主體部高出所 述透明導(dǎo)電層的上表面,中主體部和下主體部位于所述開口部內(nèi),所述中主體部的橫截面 最小且面積固定,所述下主體部的橫截面的面積從下到上呈遞減。
[0013] 優(yōu)選的,所述第二電極分為上主體部、中主體部和下主體部,其中上主體部高出所 述透明導(dǎo)電層的上表面,中主體部和下主體部位于所述開口部內(nèi),所述中主體部的橫截面 最小且面積固定,所述下主體部的橫截面的面積固定。
[0014] 優(yōu)選的,所述第二電極的上表面具有凹槽。
[0015] 優(yōu)選的,所述第二電極下方具有電流阻擋層。
[0016] 本發(fā)明在第二電極形成一凹陷部,使得第二電極鑲嵌在透明導(dǎo)電層內(nèi),可以使得 發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)在封裝過程,增強第二電極與橫向推力抗衡,避免在封裝打線的過程中發(fā) 生剝離的情況。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 本發(fā)明之其他的特征及功效,將于參照圖式的實施方式中清楚地呈現(xiàn)。其中 圖1和圖2為本發(fā)明實施例一所述發(fā)光二極管的剖視圖; 圖3為本發(fā)明實施例二所述發(fā)光二極管的剖視圖; 圖4為本發(fā)明實施例三所述發(fā)光二極管的剖視圖; 圖5為本發(fā)明實施例四所述發(fā)光二極管的剖視圖; 圖6為本發(fā)明實施例五所述發(fā)光二極管的剖視圖; 圖中各標(biāo)號表75如下: 10 :基板; 21 :第一半導(dǎo)體層; 22 :有源層; 23 :第二半導(dǎo)體層; 30 :電流阻擋層; 40 :透明導(dǎo)電層; 40a :透明導(dǎo)電層的上表面; 40b :透明導(dǎo)電層的下表面; 50 :第二電極; 50a :第二電極的下表面; 50b :第二電極的上表面; 51 :第二電極的上主體部; 52 :第二電極的中主體部; 53:第二電極的下主體部; 54 :第二電極凹陷部; 60 :第一電極; 70 :開口部; 71 :上開口部; 72 :下開口部; 80 :凹槽。

【具體實施方式】
[0018] 在本發(fā)明被詳細(xì)描述之前,應(yīng)當(dāng)注意在以下的說明內(nèi)容中,類似的元件是以相同 的編號來表不。
[0019] 圖1顯示根據(jù)本發(fā)明第一實施例的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)剖面圖,此發(fā)光二極管結(jié)構(gòu) 包含一基板10, 一位于該基板10上的半導(dǎo)體發(fā)光疊層?;?0的材料包含但不限于絕緣 材料,例如硅橡膠、玻璃、石英、陶瓷或氮化鋁。半導(dǎo)體發(fā)光疊層包含第一半導(dǎo)體層21、一有 源層22及一第二半導(dǎo)體層23,當(dāng)?shù)谝话雽?dǎo)體層21為p型半導(dǎo)體,第二半導(dǎo)體層23可為相 異電性的η型半導(dǎo)體,反之,當(dāng)?shù)谝话雽?dǎo)體層21為η型半導(dǎo)體,第二半導(dǎo)體層23可為相異 電性的Ρ型半導(dǎo)體。有源層22位于第一半導(dǎo)體層21及第二半導(dǎo)體層23之間,可為中性、ρ 型或η型電性的半導(dǎo)體。施以電流通過半導(dǎo)體發(fā)光疊層時,激發(fā)有源層22發(fā)光出光線。當(dāng) 有源層22以氮化物為基礎(chǔ)的材料時,會發(fā)出藍(lán)或綠光;當(dāng)以磷化鋁銦鎵為基礎(chǔ)的材料時, 會發(fā)出紅、橙、黃光的琥珀色系的光。
[0020] 一透明導(dǎo)電層40位于該半導(dǎo)體發(fā)光疊層上,具有一上窄下寬的圓形開口部70。請 參看圖2,該開口部70分為上開口部71、下開口部72,其中上開口部71和下開口部72同 軸,上開口部71的直徑D1可為3(Γ100 μ m,下開口部72的直徑D2可為5(Γ150 μ m,在本實 施例中,上開口部取50 μ m,下開口部取90 μ m。
[0021] 一第二電極50形成在透明導(dǎo)電層40上填充開口部70,與透明導(dǎo)電層40形成歐 姆接觸。第二電極50通過透明導(dǎo)電層40與第二半導(dǎo)體層23電性相連,當(dāng)電流從第二電極 50注入時,可通過透明導(dǎo)電層40增加電流散布的均勻度,避免電流過度集中在第二半導(dǎo)體 層23的部分區(qū)域。一第一電極60形成在第一半導(dǎo)體層21上與第一半導(dǎo)體層21形成歐姆 接觸。
[0022] 第二電極50基本填滿透明導(dǎo)電層40中的開口部70,分為上主體部51、中主體部 52和下主體部52,其中上主體部51為高出透明導(dǎo)電層40上表面40a的部分,橫截面積大 于開口部70的上開口 71的面積,中主體部52位于開口部70的上開口部內(nèi)71,呈圓柱狀, 下主體部53位于開口部70的下開口部內(nèi)72,呈圓柱狀。在該第二電極50結(jié)構(gòu)中,中主體 部71的橫截面最小,從而在中主體部形成一凹陷部54,使得第二電極50鑲嵌在透明導(dǎo)電層 40內(nèi),可以使得發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)在封裝過程,增強第二電極與橫向推力抗衡,避免在封裝打 線的過程中發(fā)生剝離的情況。
[0023] 第二電極50可為以多層結(jié)構(gòu),如包含焊墊層及高反射率層(圖中未示出),焊墊 層用于打線連接,引導(dǎo)外部電流進入半導(dǎo)體發(fā)光疊層,包含但不限于鎳(Ni)、鈦(Ti)、鋁 (A1)、金(Au)的單層或多層金屬結(jié)構(gòu)。高反射率層位于焊墊層下方與透明導(dǎo)電層40歐姆 接觸,包含但不限于導(dǎo)電性佳,且于可見光波段的反射率大于70%的金屬,例如鋁(A1)、金 (Au)、鉬(Pt)、銀(Ag)、銠(Rh)及其合金的單層或多層金屬結(jié)構(gòu)。
[0024] -電流阻擋層30位于第二半導(dǎo)體層23和第二電極50之間,具有高的電阻值,阻 擋電流直接流過第二電極下表面50a使得第二電極正下方的發(fā)光量降低,以減少光被第二 電極下表面50a所吸收,電流阻擋層30的材料包含但不限于有機材料,例如Su8、苯并環(huán) 丁烯(BCB)、過氟環(huán)丁燒(PFCB)、環(huán)氧樹脂(Epoxy)、丙烯酸樹脂(Aerylie Resin)、環(huán)烯經(jīng) 聚合物(C0C)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚 醚酰亞胺(Polyetherimide)、氟碳聚合物(Fluorocarbon Polymer),無機材料,例如娃膠 (Silicone)、玻璃(Glass),介電材料,例如氧化鋁(A1203)、氮化硅(SiNx)、氧化硅(Si02)、 氧化鈦(Ti02),或上述材料的組合。
[0025] 在本實施例中,在電極下面增加一層電絕緣材料,與電極形成高反射率的全方位 反射鏡結(jié)構(gòu),以減少因電極造成遮光或吸光的現(xiàn)象。同時,利用圖形化電極在第二電極形成 一凹陷部54,使得第二電極50鑲嵌在透明導(dǎo)電層40內(nèi),可以使得發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)在封裝過 程,增強第二電極與橫向推力抗衡,避免在封裝打線的過程中發(fā)生剝離的情況。
[0026] 圖3顯示根據(jù)本發(fā)明第二實施例的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)剖面圖,第二實施例與 第一實施例差異在于電流阻擋層30位于第二半導(dǎo)體層23表層,其上表面與該第二半 導(dǎo)體層齊平,并在第二半導(dǎo)體層23表面形成粗糙結(jié)構(gòu)。電流阻擋層30可通過在第二電極下 方的第二半導(dǎo)體層采用離子注入法植入離子或ICP干蝕刻形成高阻區(qū),其厚度KTlOOnm。 在形成透明導(dǎo)電層40前,可以化采用學(xué)蝕刻或干蝕刻方式,蝕刻部分第二半導(dǎo)體層23上表 面以形成粗糙表面。在本實施例中,將電流阻擋層30植入第二半導(dǎo)體層23表層,減少透明 導(dǎo)電層40的厚度,并在第二半導(dǎo)體層23上表面形成粗糙表面,可以提高發(fā)光二極管的外部 取光效率。
[0027] 圖4顯示根據(jù)本發(fā)明第三實施例的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)剖面圖,第三實施例與第一 實施例差異在于:在第二電極50的上表面50b形成凹槽80,可以增加打線金屬焊球與第二 電極接觸面積,從而增加附著力。該凹槽80可以為環(huán)狀,其面積約占第二電極50上表面 50b的1/5?1/3,深度以不超過第二電極50的上主體部50a為宜。
[0028] 圖5顯示根據(jù)本發(fā)明第四實施例的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)剖面圖,第四實施例與第一 實施例差異在于:透明導(dǎo)電層40的開口部70具有傾斜的側(cè)壁,第二電極50位于透明導(dǎo)電 層40內(nèi)的部分具有傾斜側(cè)面,同時電流阻擋層30位于第二半導(dǎo)體層23表層,其上表面與 該第二半導(dǎo)體層23齊平,并在第二半導(dǎo)體層23表面及第一半導(dǎo)體層21的部分表面形成粗 糙結(jié)構(gòu)。透明導(dǎo)電層40的開口部70側(cè)壁的傾斜角度可采8(Γ40°,較佳取5(Γ60°。電流 阻擋層30可通過在第二電極50下方的第二半導(dǎo)體層23采用離子注入法植入離子或ICP 干蝕刻形成高阻區(qū),其厚度KTlOOnm。在形成透明導(dǎo)電層40前,可以采用化學(xué)蝕刻或干蝕 刻方式,蝕刻部分第一半導(dǎo)體層21及第二半導(dǎo)體層23上表面以形成粗糙表面。在本實施 例中,將開口部設(shè)計為傾斜的錐臺狀,并將電流阻擋層設(shè)計在第二半導(dǎo)體層23的表層,保 證第二電極在與透明導(dǎo)電層上表面接觸處形成凹陷部的同時,盡可能減少透明導(dǎo)電層的厚 度,在第一半導(dǎo)體層21和第二半導(dǎo)體層23的部分上表面形成粗糙表面,可以提高發(fā)光二極 管的外部取光效率。
[0029] 圖6顯示根據(jù)本發(fā)明第五實施例的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)剖面圖,第四實施例與第一 實施例差異在于:透明導(dǎo)電層40的開口部70分為上部71和下部72,其中上部的口徑D1大 小固定,下部的口徑D2從下到上呈遞減,第二電極50完全填充該開口部70,其中上主體部 51和中主體部52為圓柱體,下主體部53為錐臺,并在上表面50b設(shè)置有凹槽80,可以增加 打線金屬焊球與第二電極接觸面積,從而增加附著力。
[0030] 請參看附圖6,第二電極形成一凹陷部54,使得第二電極50鑲嵌在透明導(dǎo)電層40 內(nèi),可以使得發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)在封裝過程,增強第二電極與橫向推力抗衡;第二電極的下主 體部53具有傾斜側(cè)邊,增強第二電極與縱向拉力的抗衡;第二電極的上表面50b具有凹槽 結(jié)構(gòu),增加打線金屬焊球與電極接觸面積,從而增加附著力,避免在封裝打線的過程中發(fā)生 剝離的情況。
[0031] 惟以上所述者,僅為本發(fā)明之較佳實施例而已,當(dāng)不能以此限定本發(fā)明實施之范 圍,即大凡依本發(fā)明申請專利范圍及專利說明書內(nèi)容所作之簡單的等效變化與修飾,皆仍 屬本發(fā)明專利涵蓋之范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 發(fā)光二極管,包括: 基板; 半導(dǎo)體發(fā)光疊層,位于所述基板上,至下而上包含一第一半導(dǎo)體層、有源層及一第二半 導(dǎo)體層與該第一半導(dǎo)體層的電性相異; 透明導(dǎo)電層,位于所述半導(dǎo)體發(fā)光疊層上,具有開口部, 第一電極與該第一半導(dǎo)體層電性相連;及 第二電極與該第二半導(dǎo)體層電性相連; 其中,所述第二電極填充所述開口部,其與所述透明導(dǎo)電層接觸的位置具有一凹陷部, 并鑲嵌在所述透明導(dǎo)電層內(nèi)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管,其特征在于:所述開口部呈上窄下寬,所述第二 電極填滿所述開口部,并高出所述透明導(dǎo)電層的上表面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管,其特征在于:所述透明導(dǎo)電層的開口部分為上 部和下部,其中上部的口徑大小固定,下部的口徑大小固定。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管,其特征在于:所述透明導(dǎo)電層的開口部分為上 部和下部,其中上部的口徑大小固定,下部的口徑從下到上呈遞減。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管,其特征在于:所述第二電極高出所述透明導(dǎo)電 層上表面的部分,面積大于所述開口部的上開口的面積。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管,其特征在于:所述第二電極位于所述開口部的 部分呈上小下大狀。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管,其特征在于:所述第二電極位于所述開口部內(nèi) 的部分具有傾斜的側(cè)面。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)光二極管,其特征在于:所述第二電極分為上主體部、中主 體部和下主體部,其中上主體部高出所述透明導(dǎo)電層的上表面,中主體部和下主體部位于 所述開口部內(nèi),所述中主體部的橫截面最小且面積固定,所述下主體部的橫截面的面積從 下到上呈遞減。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管,其特征在于:所述第二電極分為上主體部、中主 體部和下主體部,其中上主體部高出所述透明導(dǎo)電層的上表面,中主體部和下主體部位于 所述開口部內(nèi),所述中主體部的橫截面最小且面積固定,所述下主體部的橫截面的面積固 定。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管,其特征在于:所述第二電極的上表面具有凹 槽。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管,其特征在于:所述第二電極下方具有電流阻擋 層。
【文檔編號】H01L33/38GK104091874SQ201410308320
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月1日
【發(fā)明者】王進, 盧怡安, 吳俊毅, 陶青山, 王篤祥 申請人:天津三安光電有限公司
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