專利名稱：一種有效利用電流的led電極結(jié)構(gòu)及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導體發(fā)光二極管(LED)的電極制作方法，屬于半導體器件制造 技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
LED具有發(fā)光效率高、耗電量小、壽命長、發(fā)熱量低、體積小、環(huán)保節(jié)能等諸多優(yōu)點， 因而具有廣泛的應用市場，如汽車、背光源、交通燈、大屏幕顯示、軍事等領(lǐng)域。隨著半導體技術(shù)的高速發(fā)展，內(nèi)量子效率達到90%以上，而外量子效率受到諸多 因素的影響提高并不顯著，例如芯片結(jié)構(gòu)、電極形狀等直接影響著LED光提取效率。對于普 通結(jié)構(gòu)的LED，其結(jié)構(gòu)自上至下依次包括上電極、歐姆接觸層、電流擴展層、上限制層、有 源區(qū)、下限制層、緩沖層、襯底和下電極。上電極的制作是在歐姆接觸層上蒸鍍金屬電極層， 后光刻電極圖形腐蝕形成上電極，最后通過合金形成歐姆接觸。最初LED采用的是傳統(tǒng)圓 形電極，圓形電極既用來做打線的焊墊又用來作為電流擴展，當電壓加到電極上時，電流主 要集中在電極下方的部分區(qū)域，而電極到有源區(qū)的距離是有限的，當電流還沒來得及橫向 擴展時就已到達有源區(qū)，即發(fā)光區(qū)域主要集中在電極下方的部分有源區(qū)，造成電場過度集 中、LED發(fā)光不均勻、熱穩(wěn)定性差、壽命縮短、光提取效率較低等問題，因此改進電極的形狀 以提高光提取效率變得日益緊迫。人們設(shè)計了各式各樣的電極形狀，像十字形、箭形、花形、 萬字形、網(wǎng)狀形、條形、回形等等，目的都是為了使電場均勻向四周平均分布，很大程度上提 高了出光效率。人們設(shè)計的各樣電極都可分為兩部分一部分為第一電極，作為焊墊，另一部分 為第二電極(延伸電極)，使電流更好的向四周擴散，圖1給出了現(xiàn)有半導體發(fā)光二極管 (LED)十字形電極的圖形，十字形電極包括第一電極1和第二電極2，第一電極1和第二電 極2均在歐姆接觸層3上，LED的下面為下電極(面金屬電極層)4。雖然這些設(shè)計都能起 到很好的電流擴展作用，但第一電極1所占芯片面積比例較大，所以有相當一部分電流還 是集中在第一電極1的下方，且傳統(tǒng)的LED電極材料又為不透明的金屬或金屬合金，這就造 成第一電極1的下方發(fā)出的光絕大部分被遮擋，不能有效利用注入電流，如圖2所示的常規(guī) 方法制作的LED電極的電流擴展。所以使更多的電流向四周擴散，更好的利用電流和發(fā)出 的光成為困擾人們急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有半導體發(fā)光二極管(LED)的電極存在的上述問題，提供一種既使 電流得到充分利用、又不會引起電壓升高的有效利用電流的LED電極結(jié)構(gòu)，同時提供一種 該LED電極的制作方法。本發(fā)明的有效利用電流的LED電極結(jié)構(gòu)采用以下技術(shù)方案該有效利用電流的LED電極結(jié)構(gòu)，是在LED電極的下方設(shè)置有部分非歐姆接觸區(qū)， 非歐姆接觸區(qū)的面積為所要制作電極的第一電極面積的10% -150%，當只有第一電極時去除的那部分歐姆接觸層的面積為所要制作電極面積的10% —70%。上述有效利用電流的LED電極制作方法，是在LED管芯制作出歐姆接觸層后，在歐姆接觸層上所要制作電極的位置去除掉部 分歐姆接觸層，接著去膠清洗，去除的那部分歐姆接觸層的面積為所要制作電極的第一電 極面積的10% -150%，當只有第一電極時去除的那部分歐姆接觸層的面積為所要制作電 極面積的10% —70%;在整個歐姆接觸層上，包括去掉的那一部分，按常規(guī)方法蒸鍍上金屬 電極層，腐蝕去除所要制作的電極圖形之外的那部分金屬電極層；最后合金，在沒有去除掉 的歐姆接觸層上形成歐姆接觸。去除的部分歐姆接觸層的形狀可為圓形、方形或不規(guī)則形狀。本發(fā)明使更多的電流流向四周，有效提高LED發(fā)光效率。與其他提高LED亮度的 方法相比，具有操作簡單，實施容易，可靠性穩(wěn)定性高，適用范圍廣等優(yōu)點。


圖1是現(xiàn)有半導體發(fā)光二極管(LED)十字形電極的圖形示意圖。圖2是圖1中沿A-A’線的剖視圖，該圖體現(xiàn)了常規(guī)方法制作的LED電極的電流擴 展剖面。圖3是帶有歐姆接觸層的LED結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是圖3中去除第一電極下方歐姆接觸層后的LED結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是蒸鍍金屬電極層后的LED結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本發(fā)明制作的LED電極電流擴展剖面示意圖。圖7是本發(fā)明制作的只有第一電極的LED電極電流擴展剖面示意圖。圖中1、第一電極，2、第二電極，3、歐姆接觸層，4、下電極(面金屬電極層)，5、有 源區(qū)，6、金屬電極層。
具體實施例方式本發(fā)明的有效利用電流的LED電極結(jié)構(gòu)就是在LED電極的下方設(shè)置有部分非歐姆 接觸區(qū)。以下以圖1所示的公知十字形電極為例闡述本發(fā)明的LED電極制作方法。首先，在圖3所示的LED的歐姆接觸層3上在所要制作第一電極1的位置光刻出 所要去除的部分歐姆接觸層3的圖形，然后按常規(guī)的濕法或干法去除這部分歐姆接觸層， 歐姆接觸層材料可為磷化鎵、砷化鎵、氮化鎵、磷砷化鎵、磷氮化鎵等，以砷化鎵為例，將芯 片放入體積配比雙氧水氨水水=1 5 1的砷化鎵腐蝕液中上下晃動，觀察腐蝕干 凈后去膠清洗，得到如圖4所示的結(jié)構(gòu)。去除的部分歐姆接觸層的面積為第一電極面積的 10%-150%。去除的歐姆接觸層部分的形狀可為圓形、方形或不規(guī)則形狀。接著在歐姆接 觸層3上(包括去掉的那一部分)按常規(guī)方法蒸鍍金屬電極層6，如圖5，金屬電極層6的 材料可為金屬也可為金屬合金，這里以鎳金為例。采用光刻方法光刻出圖1所示十字形電 極圖形，顯影堅膜后放入質(zhì)量配比碘碘化鉀水=5 1 15的金屬溶液中腐蝕鎳金， 輕輕晃動，鹵素燈下觀察腐蝕干凈后去膠清洗。最后合金，形成歐姆接觸。制作的電極結(jié)構(gòu) 如圖6所示，第一電極1的下方為非歐姆接觸，第二電極2的下方通過合金形成歐姆接觸， 當電流流經(jīng)時，電流會通過第一電極1流向第二電極2的下方，經(jīng)過第二電極2橫向擴展到
4第一電極1下方以外的有源區(qū)，大大減少了遮擋光，增加了電流的有效利用，提高了發(fā)光效 率，且不會引起電壓的升高。若用本發(fā)明的方法制作只有第一電極1的LED電極時(即在第一電極1外沒有延 伸電極)，如傳統(tǒng)的圓形電極，可去除第一電極1下方的部分歐姆接觸層，使做出的第一電 極1下方部分形成非歐姆接觸，部分形成歐姆接觸，去除的部分歐姆接觸層形狀可為圓形、 方形或不規(guī)則形狀，去除的那部分歐姆接觸層的面積為第一電極面積的10% --70%。這種 情況下電流會通過第一電極的外圈向下擴展，電流流向如圖7所示。本發(fā)明電極制作方法有效的利用了電流，使更多的電流流向四周，很大程度上避 免了遮擋光，提高了出光效率。本發(fā)明電極制作方法與常規(guī)電極制作方法制作的LED光電 參數(shù)對比結(jié)果如下芯片尺寸14mil，其他工藝條件相同條件下，測試電流20mA，采用本發(fā) 明電極制作方法制作的LED較常規(guī)電極制作方法制作的LED亮度提高約lOOmcd，電壓不變。實驗證明本發(fā)明制作的LED，亮度較常規(guī)法制作的LED提升20%以上。且操作簡 單，實施容易，可靠性穩(wěn)定性高，適用范圍廣，適于規(guī)模生產(chǎn)。本發(fā)明除了可用于發(fā)光二極管外，還可用于其他半導體器件。
權(quán)利要求
一種有效利用電流的LED電極結(jié)構(gòu)，其特征是是在LED電極的下方設(shè)置有部分非歐姆接觸區(qū)，非歐姆接觸區(qū)的面積為所要制作電極的第一電極面積的10％ 150％，當只有第一電極時去除的那部分歐姆接觸層的面積為所要制作電極面積的10％ 70％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有效利用電流的LED電極結(jié)構(gòu)，其特征是去除的歐姆接觸 層的形狀為圓形、方形或不規(guī)則形狀。
3.—種權(quán)利要求1所述有效利用電流的LED電極結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征是在LED管芯制作出歐姆接觸層后，在歐姆接觸層上所要制作電極的位置去除掉部分歐 姆接觸層，接著去膠清洗，去除的那部分歐姆接觸層的面積為所要制作電極的第一電極面 積的10% -150%，當只有第一電極時去除的那部分歐姆接觸層的面積為所要制作電極面 積的10% —70%;在整個歐姆接觸層上，包括去掉的那一部分，按常規(guī)方法蒸鍍上金屬電極 層，腐蝕去除所要制作的電極圖形之外的那部分金屬電極層；最后合金，在沒有去除掉的歐 姆接觸層上形成歐姆接觸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種有效利用電流的LED電極結(jié)構(gòu)及其制作方法；該LED電極結(jié)構(gòu)是在LED電極的下方設(shè)置有部分非歐姆接觸區(qū)；其制作方法是在LED管芯制作出歐姆接觸層后，在歐姆接觸層上所要制作電極的位置去除掉部分歐姆接觸層，接著去膠清洗，在整個歐姆接觸層上，包括去掉的那一部分，按常規(guī)方法蒸鍍上金屬電極層，腐蝕去除所要制作的電極圖形之外的那部分金屬電極層；最后合金，在沒有去除掉的歐姆接觸層上形成歐姆接觸。本發(fā)明減少了遮擋光，增加了電流的有效利用，提高了發(fā)光效率，且制作方法操作簡單，實施容易，可靠性穩(wěn)定性高，適用范圍廣。
文檔編號H01L33/38GK101908592SQ20101022699
公開日2010年12月8日 申請日期2010年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月15日
發(fā)明者夏偉, 張秋霞, 徐現(xiàn)剛, 蘇建, 陳康 申請人:山東華光光電子有限公司