[发明专利]高效发光二极管

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光二极管，更具体地讲，涉及一种通过应用基底分离工艺而去除了生长基底的氮化镓基高效发光二极管。

背景技术

由于诸如氮化镓（GaN）、氮化铝（AlN）等的III族氮化物通常具有优异的热稳定性和直接跃迁型的能带结构，所以近来其作为可见光区和紫外区的发光元件的材料而受到关注。具体地讲，已在各种应用（诸如大尺寸自然色平板显示器、交通灯、室内照明器、高密度光源、高分辨率输出系统、光通讯等）中使用利用氮化镓铟（InGaN）的蓝光发射元件和绿光发射元件。

难以制造能够生长III族氮化物的半导体层的同质基底。因此，通过诸如金属有机化学气相沉积（MOCVD）工艺、分子束外延（MBE）工艺等的工艺在具有相似的晶体结构的异质基底上生长III族氮化物的半导体层。主要使用具有六方晶系结构的蓝宝石基底作为异质基底。然而，蓝宝石为非导电体，从而限制了发光二极管的结构。因此，近来已开发出这样的技术，即，通过在诸如蓝宝石的异质基底上生长诸如氮化物半导体层的外延层，将外延层结合到支撑基底，然后利用激光剥离技术等分离异质基底，从而制造具有垂直结构的高效发光二极管。

通常，垂直型发光二极管（vertical type light emitting diode）具有p侧位于下部的结构，从而与传统的横向型发光二极管（lateral type light emitting diode）相比，电流扩散性能优异。此外，垂直型发光二极管使用导热率比蓝宝石的导热率高的支撑基底，从而散热性能优异。此外，通过光增强化学（PEC）蚀刻等对N表面进行各向异性蚀刻而形成粗糙化表面，从而能够显著地提高向上的光提取效率。

然而，由于与350μm×350μm或1mm²的发光面积相比，外延层的总厚度（大约4μm）明显要薄，所以电流扩散存在许多困难。为了解决该问题，已采用了以下技术，即，通过使用从n型电极焊盘延伸的电极延伸体来促进电流在n型层中的扩散，或者通过在p型电极的与n型电极焊盘的位置对应的位置处设置绝缘材料来防止电流从n型电极焊盘直接流到p型电极。然而，在防止来自n型电极焊盘的电流流动在n型电极焊盘下面集中方面，存在限制。此外，在整个宽的发光区域上均匀地扩散电流方面存在限制。

发明内容

技术问题

本发明的目的在于提供一种具有提高的电流扩散性能的高效发光二极管。

本发明的另一目的在于提供一种具有提高的光提取效率的高效发光二极管。

技术方案

根据本发明的示例性实施例，提供了一种高效发光二极管。根据本发明的示例性实施例的发光二极管包括：支撑基底；半导体堆叠，位于支撑基底上方，并且包括p型化合物半导体层、活性层和n型化合物半导体层；反射金属层，位于支撑基底和半导体堆叠之间以欧姆接触半导体堆叠的p型化合物半导体层，并且具有暴露半导体堆叠的凹槽；第一电极焊盘，位于半导体堆叠的n型化合物半导体层上；电极延伸体，从第一电极焊盘延伸，并且位于凹槽区域上方；上绝缘层，设置在第一电极焊盘和半导体堆叠之间。

在一些示例性实施例中，n型化合物半导体层包括n型接触层，n型接触层具有5×10¹⁸/cm³至7×10¹⁸/cm³的Si掺杂浓度和范围为5μm至10μm的厚度。

在其他示例性实施例中，n型化合物半导体层包括n型接触层和第一恢复层，第一恢复层位于n型接触层和活性层之间以接触n型接触层。这里，第一恢复层是掺杂浓度低于n型接触层的掺杂浓度的未掺杂层或低掺杂层，n型接触层具有范围为4.5μm至10μm的厚度。

上绝缘层设置在第一电极焊盘和半导体堆叠之间，从而能够防止电流从第一电极焊盘直接地、集中地流动至半导体堆叠，电极延伸体位于凹槽区域的上部上，从而能够防止电流从电极延伸体沿垂直方向集中地流动。

此外，n型接触层具有5×10¹⁸/cm³至7×10¹⁸/cm³的掺杂浓度以及相对厚的厚度，从而能够提高电流在n型接触层中的扩散，并因此能够提高可靠性。n型接触层的厚度相对越厚，越有利于电流扩散。然而，由于随着n接触层的厚度增加，外延层的结晶度劣化，所以优选地，n型接触层具有10μm或更小的厚度。