[發明專利]發光二極管、具有其的封裝結構及其制造方法

有效

• 申請號: 200810025948.7
• 申請日: 2008-01-19
• 公開（公告）號: CN101222015A
• 公開（公告）日: 2008-07-16
• 發明（設計）人: 樊邦弘;翁新川
• 申請（專利權）人: 鶴山麗得電子實業有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種發光二極管、具有該發光二極管的封裝結構及該發光二極管的制造方法，尤其涉及一種采用環形陰極的發光二極管，具有該發光二極管的封裝結構及該發光二極管的制造方法。

背景技術

發光二極管(LED)是用半導體材料制作的正向偏置的PN結二極管。其發光機理是當在PN結兩端注入正向電流時，注入的非平衡載流子(電子-空穴對)在擴散過程中復合發光，這種發射過程主要對應光的自發發射過程。制作半導體發光二極管的材料是重摻雜的，熱平衡狀態下的N區有很多遷移率很高的電子，P區有較多的遷移率較低的空穴。由于PN結阻擋層的限制，在常態下，二者不能發生自然復合。而當給PN結加以正向電壓時，溝道區導帶中的電子則可逃過PN結的勢壘進入到P區一側。于是在PN結附近稍偏于P區一邊的地方，處于高能態的電子與空穴相遇時，便產生發光復合。這種發光復合所發出的光屬于自發輻射。

一般而言，傳統的發光二極管(LED)的制造方法是在襯底上外延生長包括n型半導體材料層、發光層和p型半導體材料層的層疊結構。隨著發光二極管發射的光的波長不同，發光二極管所采用的材料和結構也不同。例如，對于發射藍光和綠光二極管，通常采用藍寶石作為襯底，而采用氮化鎵銦外延結構作為層疊結構。由于藍寶石襯底為絕緣襯底，所以發光二極管的陰極和陽極均設置在正面。因此電極占據了發光二極管芯片中相當大的面積，容易引起發光二極管中擴散電流的分布不均勻。并且由于電極的對于發光二極管發射的光的吸收作用而導致發光二極管的亮度降低。

發明內容

因此，本發明的一個方面是提供一種改善發光二極管的擴散電流的發光二極管。

本發明的另一方面是提供一種具有增加的亮度的發光二極管。

本發明還提供了具有上述發光二極管的封裝結構和上述發光二極管的制造方法。

根據本發明的一方面，提供了一種發光二極管。該發光二極管包括：襯底；形成于襯底的正面上的n型半導體材料層；形成于n型半導體材料層上的發光層；形成于發光層上的p型半導體材料層；形成于p型半導體材料層上的陽極；以及沿n型半導體材料層邊緣形成并與n型半導體材料層電接觸的陰極。

優選地，根據本發明的發光二極管還包括形成于p型半導體材料層上的保護層，所述陽極穿透所述保護層與p型半導體層材料層接觸。

優選地，根據本發明的發光二極管還包括形成于p型半導體材料層和陽極之間覆蓋P型半導體材料層的透明電極層，保護層覆蓋透明電極層。

優選地，透明電極層的厚度為發光二極管發射的光的波長的四分之一。透明電極層的材料例如選自ITO、RuO₂、NiO₂、ZnO或其組合。

優選地，陰極由不吸收光的反射性金屬或金屬氧化物制成。陰極的材料例如選自Cr、Al、Ag、Au、Ti、ITO、ZnO、RuO₂或其組合。

優選地，陰極形成于n型半導體材料層的周邊部分上。陰極形成于其上的n型半導體材料層的周邊部分的可以厚度小于n型半導體材料層的其他部分，從而增加電極的厚度。或者，陰極可以形成于襯底上且接觸n型半導體層的側面。陰極和陽極的厚度優選為2微米以上。

襯底的材料例如選自硅、藍寶石、SiC、ZnO、GaN。

根據本發明的另一方面，提供了一種包括發光二極管的發光二極管封裝結構。該發光二極管包括：襯底；形成于襯底的正面上的n型半導體材料層；形成于n型半導體材料層上的發光層；形成于發光層上的p型半導體材料層；形成于p型半導體材料層上的陽極；以及沿n型半導體材料層邊緣形成并與n型半導體材料層電接觸的陰極。該發光二極管封裝結構還包括形成于陽極上的焊線；以及形成于襯底的背面上的背鍍金屬層或導電膠，所述背鍍金屬層或導電膠接觸n型半導體層和陰極。焊線和背鍍金屬層和導電膠分別電連接至導電支架，導電支架用于與外部電路連接。

優選地，背鍍金屬層或導電膠與陰極形成為一體。

根據本發明的又一方面，提供了一種發光二極管的制造方法。所述方法包括：制備襯底；在襯底的正面上依次生長n型半導體層，發光層和p型半導體層的疊層結構；使用刻蝕方法，移除上述疊層結構的周邊部分，直至暴露n型半導體層的周邊部分；形成保護層以覆蓋上述的疊層結構并暴露n型半導體材料層的周邊部分；在n型半導體材料層的周邊部分上形成呈環狀的陰極；和在p型半導體層上形成穿透保護層的陽極。