具有圖形化n電極的led芯片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有圖形化N電極的LED芯片，由于LED芯片之間的邊緣區(qū)域處形成有反光極弱的阻擋層，將N電極擴展至阻擋層的正上方，一方面由于N電極擴展在光極弱的阻擋層上，不影響反射鏡的反射效率；另一方面擴展的N電極能夠使電流分布更加均勻，提高LED芯片的發(fā)光和散熱的均勻性。
【專利說明】具有圖形化N電極的LED芯片
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及LED制造領(lǐng)域，尤其涉及一種具有圖形化N電極的LED芯片。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著LED在照明領(lǐng)域的逐步應(yīng)用，市場對白光LED光效的要求越來越高，GaN基垂直結(jié)構(gòu)LED具有良好的散熱能力，能夠承受大電流注入，這樣一個垂直結(jié)構(gòu)LED芯片可以相當于幾個正裝結(jié)構(gòu)芯片，折合成本只有正裝結(jié)構(gòu)的幾分之一。因此，GaN基垂直結(jié)構(gòu)LED是市場所向，是半導體照明發(fā)展的必然趨勢。與傳統(tǒng)的平面結(jié)構(gòu)LED相比，垂直結(jié)構(gòu)LED具有許多優(yōu)點:垂直結(jié)構(gòu)LED兩個電極分別在LED的兩側(cè)，電流幾乎全部垂直流過外延層，沒有橫向流動的電流，電流分布均勻，產(chǎn)生的熱量減少；采用鍵合與剝離的方法將導熱不好的藍寶石襯底去除，換成導電性好并且具有高熱導率的襯底，可有效地散熱；n-GaN層為出光面，該層具有一定的厚度，便于制作表面微結(jié)構(gòu)，以提高光提取效率?？傊?，與傳統(tǒng)平面結(jié)構(gòu)相比，垂直結(jié)構(gòu)在出光、散熱等方面具有明顯的優(yōu)勢。
[0003]隨著半導體技術(shù)的高速發(fā)展，LED的內(nèi)部量子效率能達到90%以上，而外部量子效率的提高并不顯著，受到諸多因素的影響，如LED結(jié)構(gòu)，電極形狀，電極材料，電流擴展層厚度等，成為制約LED發(fā)光效率提高的主導因素。相對于其他提高LED亮度的方法(如高反射膜，襯底剝離，表面粗化等)而言，最易操作的是對芯片的電極形狀進行優(yōu)化，電極形狀對光輸出影響很大，如果電流擴散不充分、不均勻，會導致出光減少，通過合理設(shè)計電極的形狀可以提聞LED的發(fā)光效率。
[0004]理論上，在離電極越遠的地方，電流越小，亮度越低。對于現(xiàn)有垂直電極結(jié)構(gòu)技術(shù)，傳統(tǒng)認為電極形狀為“十”字形或“米”字形狀的LED芯片的1-V性能最好。但“十”字形或“米”字形電極在芯片中心部分，由于電極比較集中，電流也相對比較集中，這樣導致LED電流分布不夠均勻，尤其是到臺面的邊緣部分，電流分布極不均勻，使得邊緣部分的亮度很小。在中心圓形電極周圍及插指附近，電流擁擠，在芯片邊緣部分，電流小。電流趨勢從中間到邊緣越來越小，亮度也是越來越弱。
[0005]一般在制作垂直結(jié)構(gòu)LED時，通常使用金屬銀作為反射鏡，但是由于Ag的易擴散，會制作一層阻擋層(barrier)包裹住反射鏡,每一個芯片周圍會有大概5 μ m?10 μ m區(qū)域沒有反射層(如圖1)，在圖1中，反射鏡20被阻擋層10包圍，由于反射鏡20用于反射光線，而阻擋層10由于材料限制，反射光線極弱，導致該區(qū)域反射光線會有很大部分損失，而在蒸鍍上一般的“十”字形或“米”字形N電極后，此區(qū)域電流分布也不均勻，對出光貢獻也大大減小。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種具有圖形化N電極的LED芯片，能夠利用邊緣阻擋層反光弱的缺陷，在其上方形成N電極，使電流分布更加均勻，提高發(fā)光效率。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種具有圖形化N電極的LED芯片，包括:反射鏡、阻擋層、外延層及N電極，所述反射鏡形成于所述阻擋層內(nèi)并暴露出反射鏡的一表面，所述外延層形成于所述反射鏡及阻擋層的表面上，所述N電極形成于所述外延層的表面，所述N電極包括中心區(qū)域和插指，一部分插指形成在所述阻擋層正上方的外延層表面，所述插指全部或者部分覆蓋在所述阻擋層的正上方，所述插指與所述中心區(qū)域相連。
[0008]進一步的，所述外延層包括依次形成的P-GaN、量子阱和N_GaN，所述P-GaN形成在所述反射鏡及阻擋層的表面上，所述N電極形成于所述N-GaN的表面。
[0009]進一步的，所述插指為長條形，沿著所述中心區(qū)域呈點對稱排列。
[0010]進一步的，所述插指形成田字形或八邊形。
[0011]進一步的，所述插指的寬度范圍是3μπ--10 μ III。
[0012]進一步的，所述中心區(qū)域為圓形或多邊形。
[0013]進一步的，所述中心區(qū)域為圓形時，所述中心區(qū)域的直徑范圍是50μπι-120μπι ;所述中心區(qū)域為多邊形時，所述中心區(qū)域的邊長范圍是30 μ m-100 μ m。
[0014]進一步的，所述N電極的材質(zhì)為Cr、Al、T1、Pt、Au的一種或多種。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在:由于LED芯片之間的邊緣區(qū)域處形成有反光極弱的阻擋層，將N電極擴展至阻擋層的正上方，一方面由于N電極擴展在反光極弱的阻擋層上，不影響反射鏡的反射效率；另一方面擴展的N電極能夠使電流分布更加均勻，提高LED芯片的發(fā)光和散熱的均勻性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中阻擋層包圍反射鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明第一實施例中LED芯片的N電極的俯視圖；
[0018]圖3為沿圖2中A-A’向的剖面示意圖；
[0019]圖4為本發(fā)明第二實施例中LED芯片的N電極的俯視圖。
【具體實施方式】
[0020]下面將結(jié)合示意圖對本發(fā)明的具有圖形化N電極的LED芯片進行更詳細的描述，其中表示了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，應(yīng)該理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的本發(fā)明，而仍然實現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。因此，下列描述應(yīng)當被理解為對于本領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛知道，而并不作為對本發(fā)明的限制。
[0021]為了清楚，不描述實際實施例的全部特征。在下列描述中，不詳細描述公知的功能和結(jié)構(gòu)，因為它們會使本發(fā)明由于不必要的細節(jié)而混亂。應(yīng)當認為在任何實際實施例的開發(fā)中，必須做出大量實施細節(jié)以實現(xiàn)開發(fā)者的特定目標，例如按照有關(guān)系統(tǒng)或有關(guān)商業(yè)的限制，由一個實施例改變?yōu)榱硪粋€實施例。另外，應(yīng)當認為這種開發(fā)工作可能是復雜和耗費時間的，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說僅僅是常規(guī)工作。
[0022]在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發(fā)明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。
[0023]實施例一
[0024]請參考圖2和圖3，在本實施例中，提出了一種具有圖形化N電極的LED芯片，包括:反射鏡110、阻擋層100、外延層及N電極300，所述反射鏡110形成于所述阻擋層100內(nèi)并暴露出反射鏡110的一表面，所述外延層形成于所述反射鏡110及阻擋層100的表面上，所述N電極300形成于所述外延層的表面，所述N電極300包括中心區(qū)域310和插指320，一部分插指320形成在所述阻擋層100正上方的外延層表面，所述插指320全部或者部分覆蓋在所述阻擋層100正上方外延層的表面，所述插指320與所述中心區(qū)域310相連。
[0025]具體的，請參考圖3，所述外延層包括依次形成的P_GaN210、量子阱220和N-GaN230，所述P_GaN210形成在所述反射鏡110及阻擋層100的表面上，所述N電極300形成于所述N-GaN230的表面，其中，圖2中并未示出具體的外延層。
[0026]在本實施例中，所述插指320為長條形，沿著所述中心區(qū)域310呈點對稱排列，即所述插指320形成田字形，具有一定直角，所述插指320的寬度范圍是3 μ m?10 μ m，例如是5 μ m,由于阻擋層100的寬度通常為5 μ m?10 μ m,插指320可以全部或者部分覆蓋在阻擋層100的正上方，這個可以根據(jù)工藝的需求來決定。
[0027]在本實施例中，所述中心區(qū)域310為圓形，中心區(qū)域310的直徑范圍是50 μ m-120 μ m，例如是100 μ m ;所述N電極的材質(zhì)為Cr、Al、T1、Pt、Au或類似金屬的一種或多種。
[0028]在本實施例中，由于N電極包括插指320，能夠使電流在N-GaN面分布的更加均勻，提高發(fā)光和發(fā)熱，增加LED芯片的發(fā)光效率，此外，由于插指320形成在反光極弱的阻擋層100的正上方，不會遮擋較多的反射鏡110的反射效率。
[0029]實施例二
[0030]在本實施例中，提出的具有圖形化N電極的LED芯片是對實施例一的改進，不同之處在于，N電極300的插指320的形狀為八邊形，另一不同之處在與中心區(qū)域310的多邊形，所述中心區(qū)域的邊長范圍是30 μ m-100 μ m,例如是60 μ m。其余均與實施例一相同,在此不作贅述，具體的可以參考實施例一。
[0031]由于實施例一中的插指320為田字形，其拐角處有90°，造成該處的電流分布較為密集，使該區(qū)域附近的電流分布不均勻，一定程度上影響了發(fā)光的效率。因此，請參考圖4(圖4中也為示出具體的外延層)，在本實施例中，將插指320由實施例一中的田字形修改為八邊形，能夠解決拐角處電流密集的現(xiàn)象，且減少遮擋的發(fā)光面積，使電流在N-GaN面分布的更加均勻，進一步的提高了發(fā)光效率。此外，一部分插指320依舊形成在不反射光的阻擋層100上，并未占用較多的反射鏡100的反射面積。
[0032]綜上，在本發(fā)明實施例提供的具有圖形化N電極的LED芯片中，由于LED芯片之間的邊緣區(qū)域處形成有反光極弱的阻擋層，將N電極擴展至阻擋層的正上方，一方面由于N電極擴展在反光極弱的阻擋層上，不影響反射鏡的反射效率；另一方面擴展的N電極能夠使電流分布更加均勻，提高LED芯片的發(fā)光和散熱的均勻性。
[0033]上述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不對本發(fā)明起到任何限制作用。任何所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的技術(shù)方案的范圍內(nèi)，對本發(fā)明揭露的技術(shù)方案和技術(shù)內(nèi)容做任何形式的等同替換或修改等變動，均屬未脫離本發(fā)明的技術(shù)方案的內(nèi)容，仍屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種具有圖形化N電極的LED芯片，其特征在于，包括:反射鏡、阻擋層、外延層及N電極，所述反射鏡形成于所述阻擋層內(nèi)并暴露出反射鏡的一表面，所述外延層形成于所述反射鏡及阻擋層的表面上，所述N電極形成于所述外延層的表面，所述N電極包括中心區(qū)域和插指，一部分插指形成在所述阻擋層正上方的外延層表面，所述插指全部或者部分覆蓋在所述阻擋層正上方外延層的表面，所述插指與所述中心區(qū)域相連。
2.如權(quán)利要求1所述的具有圖形化N電極的LED芯片，其特征在于，所述外延層包括依次形成的P-GaN、量子阱和N-GaN，所述P-GaN形成在所述反射鏡及阻擋層的表面上，所述N電極形成于所述N-GaN的表面。
3.如權(quán)利要求1所述的具有圖形化N電極的LED芯片，其特征在于，所述插指為長條形，沿著所述中心區(qū)域呈點對稱排列。
4.如權(quán)利要求3所述的具有圖形化N電極的LED芯片，其特征在于，所述插指形成田字形或八邊形。
5.如權(quán)利要求3所述的具有圖形化N電極的LED芯片，其特征在于，所述插指的寬度范圍是3μηι?1um0
6.如權(quán)利要求1所述的具有圖形化N電極的LED芯片，其特征在于，所述中心區(qū)域為圓形或多邊形。
7.如權(quán)利要求6所述的具有圖形化N電極的LED芯片，其特征在于，所述中心區(qū)域為圓形時，所述中心區(qū)域的直徑范圍是50 μ m-120 μ m ;所述中心區(qū)域為多邊形時，所述中心區(qū)域的邊長范圍是30 μ m-100 μ m。
8.如權(quán)利要求1所述的具有圖形化N電極的LED芯片，其特征在于，所述N電極的材質(zhì)為Cr、Al、T1、Pt、Au的一種或多種。
【文檔編號】H01L33/38GK104347775SQ201410508383
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】張瓊, 呂孟巖, 童玲, 張宇, 李起鳴 申請人:映瑞光電科技(上海)有限公司