[发明专利]一种发光二极管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体照明领域，特别是涉及一种发光二极管及其制造方法。

背景技术

半导体照明作为新型高效固体光源，具有寿命长、节能、环保、安全等显著优点，将成为人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一次飞跃，其应用领域正在迅速扩大，正带动传统照明、显示等行业的升级换代，其经济效益和社会效益巨大。正因如此，半导体照明被普遍看作是21世纪最具发展前景的新兴产业之一，也是未来几年光电子领域最重要的制高点之一。发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光。

LED照明光源早期的产品发光效率低，只适用在室内场合，在家电、仪器仪表、通讯设备、微机及玩具等方面应用。目前直接目标是LED光源替代白炽灯和荧光灯，这种替代趋势已从局部应用领域开始发展。

随着半导体照明技术的发展，GaN基发光二极管逐渐显示出其独特的优势，如何提高GaN基LED的出光率是当今人们最关心的问题之一，因为GaN基LED的光抽取效率受制于GaN与空气之间巨大的折射率差,根据斯涅耳定律，光从GaN（n≈2.5）到空气（n=1.0）的临界角约为23°，只有在入射角在临界角以内的光可以出射到空气中，而临界角以外的光只能在GaN内部来回反射，直至被自吸收。

当前较为成熟的发光二极管是III族氮化物氮化镓，其一般采用蓝宝石材料作为衬底，由于蓝宝石衬底的绝缘性，所以普通的GaN基LED采用正装结构。正装结构有源区发出的光经由P型GaN区和透明电极出射。该结构简单，制作工艺相对成熟。然而正装结构LED有两个明显的缺点，首先正装结构LED p、n电极在LED的同一侧，电流须横向流过n-GaN层，导致电流拥挤，局部发热量高，限制了驱动电流。更近一步地，对于一般正装结构的发光二极管，其出光面一般为正面出光，这种结构存在以下问题：P电极下方的电流密度较大，发光效率也较高，但由于P电极一般不透光并且会吸收大部分的光线，同样地，经过背面反射 镜反射到N电极上的光线会被N电极吸收，因此会造成电流的浪费和出光率的降低。

因此，提供一种有效提高发光二极管的出光效率，并使电流分布更合理的方法实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种发光二极管及其制造方法，用于解决现有技术中发光二极管出光效率低，电流分布不合理等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种发光二极管，至少包括：

生长衬底；

发光外延结构，至少包括N型层、量子阱层及P型层，所述发光外延结构具有去除了部分的P型层、量子阱层及N型层所形成的N电极焊盘制备区域及N电极引线制备区域；

电流扩展层，形成于所述P型层之上，其对应于P电极引线处具有间隔排列的多个开孔；

N电极，包括形成于所述N电极焊盘制备区域的N电极焊盘以及形成于所述N电极引线制备区域的N电极引线；

P电极，包括形成于所述电流扩展层表面的P电极焊盘、及形成于所述电流扩展层表面且填充于所述开孔的P电极引线；

透明绝缘结构，包括：结合于所述N电极焊盘及N电极焊盘制备区域之间的部分界面的第一绝缘层；呈多个绝缘层段结合于所述N电极引线及N电极引线制备区域之间的第二绝缘层；以及结合于所述P型层及电流扩展层之间、位于所述P电极下方、且形状与所述P电极对应的第三绝缘层。

作为本发明的发光二极管的一种优选方案，所述发光二极管的平面形状为平行四边形，所述N电极焊盘与所述P电极焊盘分别位于该平行四边形的两个对角区域，所述N电极引线与所述P电极引线平行排列于该平行四边形的两个对边区域。

进一步地，所述多个开孔与所述多个绝缘层段相互平行且呈错位排列，且所述开孔与所述绝缘层段的平面形状和尺寸相同。

作为本发明的发光二极管的一种优选方案，所述N电极焊盘包覆或部分包覆于所述第一绝缘层，且所述第一绝缘层的面积小于或等于所述N电极焊盘面积的1/2。

作为本发明的发光二极管的一种优选方案，所述透明绝缘结构的材料为二氧化硅，厚度为60～920nm。

作为本发明的发光二极管的一种优选方案，所述第三绝缘层的平面尺寸大于所述P电极的平面尺寸。