具体实施方式

图1是现有技术中发光二极管的俯视图。

现有技术中的发光二极管10包括衬底11、半导体叠层、透明导电层162以及电极171和172，其中半导体叠层包括第一半导体层12、发光层13和第二半导体层14，第一电极171与第一半导体层12电连接，第二电极172通过透明导电层162与第二半导体层14电连接。第一电极171包括第一焊盘部1711和第一分支部1712，第二电极172包括第二焊盘部1721和第二分支部1722。为了促进电流扩展，分别在第一电极171和第一半导体层12之间形成第一电流阻挡结构151，在透明导电层162和第二半导体层14之间形成第二阻挡结构152。

其中，第一电流阻挡结构151包括第一阻挡本体1511和第一阻挡分支1512，第一阻挡本体1511位于第一焊盘部1711的下方，第一阻挡分支1512位于第一分支部1712的下方。第二阻挡结构152包括第二阻挡本体1521和第二阻挡分支1522，第二阻挡本体1521位于第二焊盘部1721的下方，第二阻挡分支1522位于第二分支部1722的下方。

第一阻挡分支1512由多个间隔分布的第一块状阻挡结构15121组成，最靠近第一阻挡本体的第一块状阻挡结构15121与第一阻挡本体1511不连接。随着远离第一焊盘部1711的方向，第一阻挡本体1511的边缘与第一分支部1712的边缘的距离不变。

现有技术中的发光二极管的电流阻挡结构对电流扩展的作用有限，不能进一步提高发光二极管亮度。

第一实施例

图2为本发明第一实施之发光二极管的俯视图，图3为图2所示发光二极管沿A-A线的剖视图，图4为图2所示发光二极管沿B-B线的剖视图，图6为图2所示发光二极管局部区域P的放大图。

在图2所示的俯视图中，发光二极管20至少包括衬底21；层叠于衬底21上半导体叠层，其包括第一半导体层22、第二半导体层24以及配置于所述第一半导体层22和第二半导体层24之间的有源层23，其中第一半导体层22和第二半导体层24的导电类型不同；以及分别配置在第一半导体层22和第二半导体层24上的第一电极271和第二电极272。第一电极271和第一半导体层22之间形成有第一电流阻挡结构251，第二电极272和第二半导体层24之间依次形成有第二电流阻挡结构252和第二透明导电层262。其中 ，第一电极271包括第一焊盘部2711和第一分支部2712，第二电极272包括第二焊盘部2721部2721和第二分支部2722。第一电流阻挡结构251的边缘与第一分支部2712的边缘的距离随着远离第一焊盘部2711的方向增大。

第一分支部2712自第一焊盘部2711向第二焊盘2721部2721方向延伸，第二分支部2722自第二焊盘2721部2721向第一焊盘部2711方向延伸。发光二极管20呈矩形，具有相对的长边和相对的短边，第一焊盘部2711和第二焊盘2721部2721分别位于相对的短边一侧。因此，第一分支部2712和第二分支部2722均是沿着发光二极管的长边延伸。本实施例中，第一电极271和第二电极272位于衬底21的同一侧，在另一实施例中，第一电极271和第二电极272也可以位于衬底21的相对的两侧。

衬底21为成长衬底，半导体叠层在衬底21上成长，其包括用于生长磷化镓铟(AlGaInP)的砷化镓(GaAs)基板、蓝宝石(Al₂O₃)基板，氮化镓(GaN)基板，碳化矽(SiC)基板、或用于生长氮化铟镓(InGaN)或氮化铝镓(AlGaN)的氮化铝(AlN)基板或者前述两种或者多种材料的组合。

衬底21用以外延成长半导体叠层的上表面可包括图案化结构，图案化结构具有凹陷部和凸起部，自半导体叠层发射的光可通过衬底的图案化结构而折射，从而提高光电元件的亮度。此外，图案化结构减缓或抑制了因衬底与半导体叠层之间晶格不匹配而产生的错位，从而改善半导体叠层的外延品质。凸起部可以包括靠近衬底21表面的第一区域以及位于第一区域上的第二区域，第二区域的折射率可以小于第一区域的折射率。例如衬底21为蓝宝石衬底21，第一区域的材质为蓝宝石，第二区域的材质为二氧化硅。由不同折射率材料组成的凸起，可以进一步提高衬底21的出光量。

在前述的图形化衬底21上，可采用有机金属化学气相沉积(MOCVD)、分子束磊晶法(MBE)、氢化物气相磊晶(HVPE)或离子镀法，如溅镀法或蒸镀法形成半导体叠层。半导体叠层包括依序形成在衬底21的具有凹陷部和凸起部表面上的第一半导体层22、有源层23和第二半导体层24。第一半导体层22和第二半导体层24具有不同的导电型态、电性、极性或用于提供电子或空穴的掺杂元素。例如，第一半导体层22是n型半导体，而第二半导体层24是p型半导体。n型杂质例如Si，p型杂质例如Mg，杂质种类不限于此。有源层23形成于第一半导体层22与第二半导体层24之间。在电流驱动下，电子与空穴在有源层23中结合，将电能转换成光能以发光。

通过改变半导体叠层中一层或多层的物理特性和化学组成，而调整发光二极管或半导体叠层所发出光的波长。半导体叠层的材料包括AlxInyGa(1-x-y)N或AlxInyGa(1-x-y)P的III-V族半导体材料，其中0≤x，y≤1；(x+y)≤1。根据有源层23的材料，当半导体叠层的材料为AlInGaP系列时，可发出波长介于610nm和650nm之间的红光或波长介于550nm和570nm之间的黄光。当半导体叠层的材料为InGaN系列时，可发出波长介于400nm和490nm之间的蓝光或深蓝光，或波长介于490nm和550nm之间的绿光。当半导体叠层的材料为AlGaN系列时，可发出波长介于400nm和250nm之间的UV光。

有源层23可为单异质结构(single heterostructure; SH)、双异质结构(doubleheterostructure; DH)、双面双异质结构(double-side double heterostructure; DDH)或多重量子阱(multi-quantum well; MQW)。有源层23的材料可为i型，p型或n型半导体。有源层23由能带不同的阱层和垒层交替层叠而成，其中垒层的能级高于阱层，使得电子和空穴在阱层内结合发光。阱层通常是含In的材料层，例如InGaN；垒层可以为GaN、AlGaN、AlN、AlInGaN、AlInN中的一种或者至少两种的组合。相对于其他层的垒层，最靠近第二半导体层24的垒层可以具有更高的能级，例如垒层为AlN，可以阻挡从有源层23内溢出的电子。

此外，在形成半导体叠层之前，可在衬底21的上表面上形成一缓冲层(图未示)。缓冲层可减小上述的晶格不匹配并抑制错位，从而改善外延品质。缓冲层的材料包括GaN、AlGaN、AlN或者至少两者的组合，缓冲层的厚度分布均匀或者不均匀。

参照附图3，在半导体层制作完成之后，通过蚀刻去除第二透明导电层262至第一半导体层22的半导体层，直至露出第一半导体层22的上表面，并且在第一半导体层22上形成第一电极271，在第二半导体层24形成第二电极272，第一电极271和第二电极272分别与第一半导体层22和第二半导体层24形成电连接，使得第一电极271和第二电极272位于衬底21的同一侧。第一电极271和第二电极272的材料选自如金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铬(Cr)、铝(Al)、铂(Pt)、镍(Ni)、钛(Ti)、锡(Sn)、铑(Rh)等金属、上述材料的合金或叠层。

第一电极271包括第一焊盘部2711和第一分支部2712，第一电流阻挡结构251相应地形成于第一电极271和第一半导体层22之间。相应地，第一电流阻挡结构251包括位于第一焊盘部2711下方的第一阻挡本体2511，以及位于第一分支部2712下方的第一阻挡分支2512。第一阻挡分支2512为一整体的条状结构或者包括多个间隔分布的第一块状阻挡结构25121。本实施例中，第一阻挡结构251为由多个第一块状阻挡结构25121间隔排列组成，相邻的第一块状阻挡结构25121之间具有孔洞2513，孔洞2513的底部暴露出第一半导体层22，如图4所示，孔洞2513上方的第一电极271向孔洞2513的底部延伸并与第一半导体层22直接接触导电。

参照附图2，本实施例中，随着远离第一焊盘部2711的方向，第一分支部2712的宽度不变，第一阻挡分支2512的边缘与第一分支部2712的边缘的距离d1增大（如图6所示），并且第一阻挡分支2512的最小宽度大于第一分支部2712的宽度。此时，随着远离第一焊盘部2711的方向，第一阻挡分支2512的宽度w1逐渐减小。最靠近第一焊盘部2711的第一阻挡分支2512最宽，第一阻挡分支2512末端的宽度最小。

第二电极272位于第二半导体层24上，第二电极272包括第二焊盘部2721和第二分支部2722。相应地，在第二电极272和第二半导体层24之间形成第二阻挡结构252，并且在第二阻挡结构252和第二电极272之间形成第二透明导电层262，第二阻挡结构252和第二透明导电层262可以促进第二电极272注入半导体层内的电流较为均匀地扩展。分别与第二焊盘2721部2721和第二分支部2722对应，第二阻挡结构252包括位于第二焊盘2721下方的第二阻挡本体25221，以及位于第二分支部2722下方的第二阻挡分支2522。第二阻挡本体2521阻挡第二焊盘部2721的电流集中进入半导体层，其可以呈整体或者离散的环状、块状。第二阻挡分支2522的边缘与第二分支部2722的边缘的直线距离随着远离第二焊盘部2721的方向不变或者增大或者减小，第二阻挡分支2522的宽度大于第二分支部2722的宽度，促进第二分支部2722的电流扩展。本实施例中，随着远离第二焊盘部2721的方向，第二阻挡分支2522的宽度不变，第二分支部2722的宽度减小，因此第二阻挡分支2522的边缘与第二分支部2722的边缘的直线距离随着远离第二焊盘部2721的方向增大。

第一阻挡分支2512为不连续的块状结构（由多个第一块状阻挡结构25121组成），最靠近第一阻挡本体2511的第一块状阻挡结构25121与第一阻挡本体2511连接或者不连接，在另一实施例中，第一阻挡分支2512为连续的整体条状结构，第一阻挡分支2512可以与第一阻挡本体2511连接或者不连接；较佳的，本实施例中，第一阻挡分支2512为不连续的块状结构，且最靠近第一阻挡本体2511的第一块状阻挡结构25121与阻挡本体2511不连接，两者之间具有孔洞2513，第一电极271向下延伸进入孔洞2513并与第一半导体层22电连接。

第二阻挡分支2522为一连续的整体条状结构，或者包括多个不连续间隔分布的第二块状阻挡结构，第二阻挡分支2522与第二阻挡本体2521连接或者不连接。较佳地，本实施例中的第二阻挡分支2522为连续的整体条状结构，并且第二阻挡分支2522的末端呈膨大状。由于第二阻挡分支2522末端的电流密度较大，膨大状的末端可以促进电流在第二阻挡分支2522末端较为均匀地扩展。

相邻的第一块状阻挡结构25121的间距d2（如图6所示）相同或者不同。在本实施例中，相邻的第一块状阻挡结构25121的间距d2相同，并且第一分支部2712的宽度不变，第一电流阻挡结构251的宽度w1随着远离第一焊盘部2711的方向减小，使得所述第一电流阻挡结构251的边缘与第一分支部2712的边缘的距离d1随着远离第一焊盘部2711的方向增大。进一步地，第一块状阻挡结构25121的宽度w1随着远离第一焊盘部2711的方向减小。

电流从第二电极272注入进入半导体叠层内，并且流经半导体叠层回到第一电极271，第二分支部2722的末端电流密度最大。因此，在第一半导体层22区域，靠近第二分支部2722末端区域电流密度较大，远离第二分支部2722末端区域的电流密度较小。因此，靠近第二分支部2722末端的第一阻挡分支2512较宽，可以更好地促进电流扩展，而远离第二分支部2722末端的第一阻挡分支2512较窄，可以减少其吸光产生光损失，最终提高发光二极管光萃取效率。

第一分支部2712的宽度小于第一阻挡分支2512的宽度，可以促进电流在半导体叠层中的扩展。在另一实施例中，第一块状阻挡结构25121的间距d2随着远离第一焊盘部2711的方向减小。在另一实施例中，第一块状阻挡结构25121的间距d2随着远离第一焊盘部2711的方向增大。

第一块状阻挡结构25121的长度L（如图6所示）相同或者不同。本实施例中，第一块状阻挡结构25121的长度L随着远离第一焊盘部2711的方向相同，在其他实施例中第一块状阻挡结构25121的长度L随着远离第一焊盘部2711的方向减小。在其他实施例中第一块状阻挡结构25121的长度L随着远离第一焊盘部2711的方向增大。

在一实施例中，第一块状阻挡结构25121的侧面垂直于第一半导体层22的上表面，在另一实施例中，其侧面相对于第一半导体层22的上表面呈倾斜状，倾斜的侧面有利于光取出。在一实施例中，第一块状阻挡结构25121具有圆弧角或圆弧边，具有圆弧角或圆弧边的第一块状阻挡结构25121有利于光取出。

在发光二极管的俯视图上，第一阻挡分支2512末端位于第一阻挡本体2511和第二阻挡本体2521之间，并且第一阻挡分支2512末端与第一阻挡本体2511和第二阻挡本体2521的直线距离相同或者不同。本实施例中，第一阻挡分支2512末端与第一阻挡本体2511和第二阻挡本体2521的直线距离大致相同，可以促进电流扩展，使电流密度在第一半导体层22和第二半导体层24的表面分布更均匀。

第一阻挡分支2512与第二阻挡分支2522的直线距离d3（如图2所示）随着远离第一焊盘部2711的方向减小。靠近第一焊盘部2711，第一阻挡分支2512与第二阻挡分支2522的直线距离d3最大，而远离第一焊盘部2711，第一阻挡分支2512末端与第二阻挡分支2522的直线距离d3最小。

第一阻挡分支2512位于第一半导体层22一侧的边缘，随着远离第二焊盘2721部2721的方向，第二阻挡分支2522向第一半导体层22相对的另一侧的边缘倾斜，也即第二阻挡分支2522与第一半导体层22的侧边的边缘的直线距离d4（如图2所示）随着远离第二焊盘2721部2721的方向减小，第二阻挡分支2522末端与侧边的边缘的直线距离d4最小。由于第一分支部2712和第二分支部2722分别对应地位于第一阻挡分支2512和第二阻挡分支2522的上方，第一分支部2712和第二分支部2722也符合前述的设计规则。由于第一分支部2712和第二分支部2722之间的距离较大，可以促进电流均匀地分布在整个半导体层的表面，实现高亮度且高均匀性的发光二极管。

第一电流阻挡结构251和第二电流阻挡结构252的材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化钛或者氧化铝等透明绝缘材料。第一电流阻挡结构251和第二电流阻挡结构252可以是单层或者交替的多层结构，例如布拉格反射镜(distributed Bragg reflector,DBR)。第一电流阻挡结构251和第二电流阻挡结构252的厚度范围可以为700至5000 Å。

第二透明导电层262置于发光二极管的出光侧，所以选择具有透明性质的导电材料更为合适。更具体地说，透明导电层262可包括薄金属膜或金属氧化物结构。薄金属膜的材料包括金或镍。金属氧化物结构的材料包括至少选自锌、铟或锡等金属的元素，例如ZnO、InO、SnO、ITO(indium tin oxide，氧化铟锡)、IZO(indium zinc oxide，氧化铟锌)或GZO(gallium-doped zinc oxide，氧化镓锌)。透明导电层262对有源层23所发光的光具有高光学穿透率，例如60%、70%、75%、80%或更高，且具有高导电性。第二透明导电层262在第二半导体层24表面上的覆盖面积小于第二半导体层24上表面的面积，其面积占第二半导体层24上表面面积的80%以上。在一实施例中，在第二半导体层24上表面电流密度较小区域，第二透明导电层262的覆盖面积较小，在电流密度较大区域，第二透明导电层262全覆盖，从而提高了电流使用效率。

图5为图4所示发光二极管的变形实施例俯视图。

参照附图5，第一电极271和第一阻挡结构251之间还可以设置第一透明导电层261，第一透明导电层261覆盖第一阻挡结构251和第一半导体层22的表面。在一实施例中，位于相邻的第一块状阻挡结构25121之间的孔洞2513上的第一透明导电层261向下延伸并与第一半导体层22接触，在孔洞2513的底部和侧部均覆盖第一透明导电层261。第一电极271位于第一透明导电层261上，借由第一透明导电层261与第一半导体层22实现电性连接。第一分支部2712位于第一透明导电层261上，在孔洞2513位置向下延伸并与孔洞2513底部的第一透明导电层261接触。

在另一实施例中，第一透明导电层261在孔洞2513上方具有开口（图中未示出），露出孔洞2513底部的第一半导体层22，第一电极271向下延伸进入孔洞2513内并与第一半导体层22直接接触导电。多个第一块状阻挡结构25121阻挡第一分支部2712所扩展的电流向下流入，电流经过相邻的两个第一块状阻挡结构25121之间的孔洞2513向下流入到第一半导体层22内。间隔分布的第一块状阻挡结构25121可以促进由第一分支部2712扩展的电流较为均匀地进入第一半导体层22内。

由于第一透明导电层261置于发光二极管的出光侧，所以选择具有透明性质的导电材料更为合适。更具体地说，透明导电层261可包括薄金属膜或金属氧化物结构。薄金属膜的材料包括金或镍。金属氧化物结构的材料包括至少选自锌、铟或锡等金属的元素，例如ZnO、InO、SnO、ITO(indium tin oxide，氧化铟锡)、IZO(indium zinc oxide，氧化铟锌)或GZO(gallium-doped zinc oxide，氧化镓锌)。透明导电层261对有源层23所发光的光具有高光学穿透率，例如60%、70%、75%、80%或更高，且具有高导电性。

在另一实施例中，随着远离第一焊盘部2711的方向，第一阻挡分支2512的宽度不变，第一分支部2712的宽度逐渐减小，使得第一阻挡分支2512的边缘与第一分支部2712的边缘的距离逐渐增大。第一阻挡分支2512的宽度大于第一分支部2712的最大宽度。

第二实施例

参照附图7，本实施例中，发光二极管30至少包括衬底31；层叠于衬底31上半导体叠层，其包括第一半导体层32、第二半导体层34以及配置于所述第一半导体层32和第二半导体层34之间的有源层33，其中第一半导体层32和第二半导体层34的导电类型不同；以及分别配置在第一半导体层32和第二半导体层34上的第一电极371和第二电极372。第一电极371和第一半导体层32之间形成有第一电流阻挡结构351，第二电极372和第二半导体层34之间依次形成有第二电流阻挡结构352和第二透明导电层362。其中 ，第一电极371包括第一焊盘部3711和第一分支部3712，第二电极372包括第二焊盘部3721部3721和第二分支部3722。第一电流阻挡结构351的边缘与第一分支部3712的边缘的距离随着远离第一焊盘部3711的方向增大。

在一实施例中，随着远离第一焊盘部3711的方向，第一分支部3712的宽度不变，第一阻挡分支3512的边缘与第一分支部3712的边缘的距离减小，并且第一阻挡分支3512的最小宽度大于第一分支部3712的宽度。此时，随着远离第一焊盘部3711的方向，第一阻挡分支3512的宽度逐渐增大。最靠近第一焊盘部3711的第一阻挡分支3512最窄，第一阻挡分支3512末端最宽。

在另一实施例中，随着远离第一焊盘部3711的方向，第一阻挡分支3512的宽度不变，第一分支部3712的宽度逐渐增大，使得第一阻挡分支3512的边缘与第一分支部3712的边缘的距离逐渐减小。第一阻挡分支3512的宽度大于第一分支部3712的最大宽度。

参照附图8，通过对现有技术、第一实施例、第四实施例中的发光二极管进行对比实验发现，与现有技术中的发光二极管相比，第一施例、第四实施例均提高了亮度，并且第一实施提高了更多的亮度，第一实施例提高了0.13%，第四实施例提高了0.51%。

本发明还提供了发光装置，包括前述的任意一种的发光二极管，该发光装置具有更高发光亮度的特点。

但是上述实施例仅为例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本发明所属技术领域中具有通常知识者均可在不违背本发明的技术原理及精神的情况下，对上述实施例进行修改及变化。因此本发明的权利保护范围应如附上的权利要求所列。