【技术实现步骤摘要】
本技术涉及半导体制造，特别涉及一种垂直结构发光二极管。
技术介绍
1、随着发光二极管(led，light emitting diode)在舞台灯、投影仪、汽车照明等应用领域的深入拓展，追求单芯片超大电流密度和更高亮度已成为高性能垂直结构发光二极管的最前沿技术发展方向，但是随着电流密度的持续提升，对高性能发光二极管的可靠性带来了更加严峻的技术挑战。
2、采用内部超高反射率odr结构和表面高透射率介质膜层的发光二极管已经成为目前最重要的技术改善方案，虽然通过对反射和光提取的极致追求可以获得光学性能上的仅一步提升，但是复杂的膜层设计方案对发光二极管的可靠性尤其涉及到膜层间的应力匹配和发光二极管内的热传导所导致的失效问题也更加突出，且应力失配和热传导较差会对发光二极管的外延材料造成不可逆的缺陷加剧，其光电性能维持能力将会被削弱。由于发光二极管需要在外延层中刻蚀台阶或通孔结构，其高度差异范围约为700nm～1500nm，对于垂直结构发光二极管该区域的膜层厚度差异会产生较显著的电流密度差异和应力集中，成为发光二极管中的薄弱位置。
3、另一方面，由于gan和空气之间的折射率差异较大，虽然目前可以通过采用折射率介于gan和空气之间的单层sio2进行改善，但尚未达到更好的发光面透射效果，因此追求极致的光提取、减少光吸收已经成为当下的关键技术问题之一。
技术实现思路
1、本技术的目的在于提供一种垂直结构发光二极管，能够提高超大电流密度下垂直结构发光二极管的亮度和可靠性，同时不会
2、为解决上述技术问题，本技术提供一种垂直结构发光二极管，包括：
3、外延层，所述外延层至少包括由上至下依次堆叠的第一半导体层、发光层与第二半导体层，所述外延层包括相对的第一表面和第二表面，所述外延层的第二表面为所述第二半导体层远离所述发光层的一侧表面；
4、至少一个第一开孔，所述第一开孔贯穿所述第二半导体层与所述发光层并暴露出所述第一半导体层；
5、位于所述外延层的第一表面上的凸台，所述凸台在所述第一半导体层上的投影覆盖所述第一开孔的孔底，所述第一开孔的孔底为靠近所述第一半导体层一侧的表面。
6、可选的，所述凸台在所述第一半导体层上的投影不超过所述第一开孔的开口尺寸的两倍，所述第一开孔的开口为所述第一开孔在所述外延层的第二表面上的开口。
7、可选的，所述凸台的厚度d1是所述第一开孔的深度d4的50％～120％，其中所述第一开孔的深度是所述外延层的第二表面到所述第一开孔的孔底的距离。
8、可选的，所述第一开孔的孔底至所述凸台表面的厚度为第一厚度d5，所述第一半导体层、所述发光层以及所述第二半导体层的总厚度为第二厚度d2，所述第一厚度d5是所述第二厚度d2的50％～100％。
9、可选的，所述第一厚度d5是所述第一开孔的深度d4的±10％。
10、可选的，所述凸台的厚度范围为0.35μm～1.8μm。
11、可选的，多个所述第一开孔阵列排布于所述外延层内。
12、可选的，所述第一开孔包括通孔或/和沟槽。
13、可选的，所述第一表面为所述第一半导体层的表面，所述凸台位于所述第一半导体层上。
14、可选的，所述外延层还包括位于所述第一半导体层上的第一欧姆接触层，所述第一表面为所述第一欧姆接触层的表面，所述凸台位于所述第一欧姆接触层上。
15、可选的，所述外延层还包括位于所述第一半导体层上从下到上依次堆叠的第一欧姆接触层与非故意掺杂层，所述第一表面为所述非故意掺杂层的表面，所述凸台位于所述非故意掺杂层上。
16、可选的，所述凸台为非故意掺杂层。
17、可选的，所述凸台为从下到上依次堆叠的第一欧姆接触层与非故意掺杂层。
18、可选的，所述垂直结构发光二极管还包括：
19、第二欧姆接触层，所述第二欧姆接触层位于部分所述第二半导体层远离所述第一半导体层的表面；
20、绝缘反射层，所述绝缘反射层覆盖所述第二欧姆接触层与所述第二半导体层，并覆盖所述第一开孔的侧壁；
21、多个第二开孔，所述第二开孔贯穿所述绝缘反射层并暴露部分所述第二欧姆接触层；
22、金属反射层，所述金属反射层位于部分所述绝缘反射层远离所述第二半导体层的表面，并至少覆盖所述第二开孔的侧壁和底部；以及
23、第二电流扩展层，所述第二电流扩展层位于所述金属反射层远离所述外延层的表面；
24、隔离介质层，所述隔离介质层覆盖所述金属反射层、所述第二电流扩展层与所述绝缘反射层，并覆盖所述第一开孔的侧壁；
25、第一电流扩展层，所述第一电流扩展层位于所述隔离介质层远离所述外延层的表面并填满所述第一开孔。
26、可选的，所述发光二极管还包括：
27、键合层，位于所述第一电流扩展层远离所述隔离介质层的一侧；
28、衬底，位于所述键合层远离所述第一电流扩展层的一侧；
29、第一电极，位于所述衬底远离所述键合层的一侧；
30、台阶，位于所述外延层外围，贯穿所述外延层与所述绝缘反射层并暴露出所述第二电流扩展层；以及
31、第二电极，位于所述台阶上且与所述第二电流扩展层电连接。
32、可选的，所述垂直结构发光二极管还包括覆盖至少部分所述外延层表面的复合结构钝化层，从所述外延层到空气方向，所述复合结构钝化层的折射率逐渐降低。
33、可选的，所述复合结构钝化层覆盖所述外延层的侧壁、所述外延层的第一表面以及所述凸台的侧壁和顶部；或者，所述复合结构钝化层覆盖所述外延层的侧壁、所述凸台的侧壁和顶部；或者，所述复合结构钝化层覆盖所述外延层的侧壁、所述凸台的侧壁以及凸台的侧壁周围的部分外延层表面与部分凸台顶部，所述部分外延层表面与所述部分凸台顶部的覆盖宽度范围为5μm～10μm。
34、与现有技术相比，本技术提供的垂直结构发光二极管中，外延层至少包括由上至下依次堆叠的第一半导体层、发光层与第二半导体层，所述外延层包括相对的第一表面和第二表面，所述外延层的第二表面为所述第二半导体层远离所述发光层的一侧表面，所述外延层内形成有贯穿第二半导体层与发光层并暴露第一半导体层的至少一个第一开孔，所述外延层的第一表面上形成有凸台，所述凸台在所述第一半导体层上的投影覆盖所述第一开孔孔底，所述第一开孔的孔底为靠近所述第一半导体层一侧的表面。本技术通过在第一开孔上方的外延层上设置凸台以补偿不同区域外延层的厚度差异，减少因外延层膜厚差异造成的外延缺陷加剧的问题，以及因热应力和热传导导致的外延层缺陷加剧的问题，提高了发光二极管的可靠性。同时，由于所述外延层包括第一半导体层、发光层和第二半导体层，垂直结构发光二极管的外延层较其在异质衬底上生长的总厚度显著降低，从而减少了对出光的吸收，进一步提高了发光二极管的亮度。
【技术保护点】
1.一种垂直结构发光二极管，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的垂直结构发光二极管，其特征在于，所述凸台在所述第一半导体层上的投影的尺寸不超过所述第一开孔的开口尺寸的两倍，所述第一开孔的开口为所述第一开孔在所述外延层的第二表面上的开口。
3.根据权利要求1或2所述的垂直结构发光二极管，其特征在于，所述凸台的厚度d1是所述第一开孔的深度d4的50％～120％，其中所述第一开孔的深度是所述外延层的第二表面到所述第一开孔的孔底的距离。
4.根据权利要求3所述的垂直结构发光二极管，其特征在于，所述第一开孔的孔底至所述凸台表面的厚度为第一厚度d5，所述第一半导体层、所述发光层以及所述第二半导体层的总厚度为第二厚度d2，所述第一厚度d5是所述第二厚度d2的50％～100％。
5.根据权利要求4所述的垂直结构发光二极管，其特征在于，所述第一厚度d5是所述第一开孔的深度d4的±10％。
6.根据权利要求1所述的垂直结构发光二极管，其特征在于，所述凸台的厚度范围为0.35μm～1.8μm。
7.根据权利要求1所述的垂直
8.根据权利要求1或7所述的垂直结构发光二极管，其特征在于，所述第一开孔包括通孔或/和沟槽。
9.根据权利要求1所述的垂直结构发光二极管，其特征在于，所述第一表面为所述第一半导体层的表面，所述凸台位于所述第一半导体层上。
10.根据权利要求1所述的垂直结构发光二极管，其特征在于，所述外延层还包括位于所述第一半导体层上的第一欧姆接触层，所述第一表面为所述第一欧姆接触层的表面，所述凸台位于所述第一欧姆接触层上。
11.根据权利要求1所述的垂直结构发光二极管，其特征在于，所述外延层还包括位于所述第一半导体层上从下到上依次堆叠的第一欧姆接触层与非故意掺杂层，所述第一表面为所述非故意掺杂层的表面，所述凸台位于所述非故意掺杂层上。
12.根据权利要求9～11任一项所述的垂直结构发光二极管，其特征在于，所述凸台为非故意掺杂层。
13.根据权利要求9～10任一项所述的垂直结构发光二极管，其特征在于，所述凸台为从下到上依次堆叠的第一欧姆接触层与非故意掺杂层。
14.根据权利要求1所述的垂直结构发光二极管，其特征在于，所述垂直结构发光二极管还包括：
15.根据权利要求14所述的垂直结构发光二极管，其特征在于，所述发光二极管还包括：
16.根据权利要求15所述的垂直结构发光二极管，其特征在于，所述垂直结构发光二极管还包括覆盖至少部分所述外延层表面的复合结构钝化层，从所述外延层到空气方向，所述复合结构钝化层的折射率逐渐降低。
17.根据权利要求16所述的垂直结构发光二极管，其特征在于，所述复合结构钝化层覆盖所述外延层的侧壁、所述外延层的第一表面以及所述凸台的侧壁和顶部；或者，所述复合结构钝化层覆盖所述外延层的侧壁、所述凸台的侧壁和顶部；或者，所述复合结构钝化层覆盖所述外延层的侧壁、所述凸台的侧壁以及所述凸台的侧壁周围的部分外延层表面与部分凸台顶部，所述部分外延层表面与所述部分凸台顶部的覆盖宽度范围为5μm～10μm。
...【技术特征摘要】
1.一种垂直结构发光二极管，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的垂直结构发光二极管，其特征在于，所述凸台在所述第一半导体层上的投影的尺寸不超过所述第一开孔的开口尺寸的两倍，所述第一开孔的开口为所述第一开孔在所述外延层的第二表面上的开口。
3.根据权利要求1或2所述的垂直结构发光二极管，其特征在于，所述凸台的厚度d1是所述第一开孔的深度d4的50％～120％，其中所述第一开孔的深度是所述外延层的第二表面到所述第一开孔的孔底的距离。
4.根据权利要求3所述的垂直结构发光二极管，其特征在于，所述第一开孔的孔底至所述凸台表面的厚度为第一厚度d5，所述第一半导体层、所述发光层以及所述第二半导体层的总厚度为第二厚度d2，所述第一厚度d5是所述第二厚度d2的50％～100％。
5.根据权利要求4所述的垂直结构发光二极管，其特征在于，所述第一厚度d5是所述第一开孔的深度d4的±10％。
6.根据权利要求1所述的垂直结构发光二极管，其特征在于，所述凸台的厚度范围为0.35μm～1.8μm。
7.根据权利要求1所述的垂直结构发光二极管，其特征在于，多个所述第一开孔阵列排布于所述外延层内。
8.根据权利要求1或7所述的垂直结构发光二极管，其特征在于，所述第一开孔包括通孔或/和沟槽。
9.根据权利要求1所述的垂直结构发光二极管，其特征在于，所述第一表面为所述第一半导体层的表面，所述凸台位于所述第一半导体层上。
10.根据权利要求1所述的垂直结构发光二极管，其特征在于，所述外延层还包括位于所...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭茂峰，沈侠强，黄丽云，李世焕，任伟一，
申请(专利权)人：厦门士兰明镓化合物半导体有限公司，
类型：新型
国别省市：
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