一種具有不導電襯底的led芯片電極結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種具有不導電襯底的LED芯片電極結構，包括藍寶石襯底，層疊于藍寶石襯底上的N型半導體層，層疊于N型半導體層上的發(fā)光層和層疊于發(fā)光層上的P型半導體層，芯片的藍寶石襯底和P型半導體層兩側的面為芯片的出光面，位于出光面?zhèn)冗叺钠溆嗝鏋樾酒膫让妗觥涮卣髟谟冢涸谒鰝让嫔显O置有與N型半導體層電接觸的N型電極和與P型半導體層電接觸的P型電極，所述N型電極與發(fā)光層側面和P型半導體層側面之間設置有絕緣層，所述P型電極與發(fā)光層側面和N型半導體層側面之間設置有絕緣層。由于本實用新型將電極設置在芯片的側面，增加了芯片發(fā)光面積，提局了芯片的見度。
【專利說明】—種具有不導電襯底的LED芯片電極結構

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種LED芯片結構，尤其一種LED芯片上電極布置的結構。

【背景技術】
[0002]按襯底的導電性能不同,現有的LED芯片一般分為不導電襯底芯片和導電襯底芯片，前者主要是指藍寶石襯底芯片，也叫正裝結構芯片或雙電極芯片，后主要包括碳化硅襯底、硅襯底和氮化鎵襯底芯片等，也叫垂直結構芯片或單電極芯片。正裝芯片的P型電極可以直接制作在P型半導體層上，但由于承載N型半導體層的藍寶石襯底不具有導電功能，在制作N型電極時，需要在P型半導體面上切割出部分區(qū)域，直至暴露出N型半導體層，再在該暴露的N型半導體層上制作N型電極。以8 milX7 mil尺寸的芯片來算，芯片的總發(fā)光面積為8X7 = 56 mil2，P型電極的面積約為3X3 = 9 mil2，切割的P型半導體區(qū)域約為4X4=16 mil2，制作完電極后芯片剩余的發(fā)光面積為56-9-16 = 31 mil,發(fā)光面積的利用率為31/56X 100%= 55%。相對而言，由于垂直結構芯片的襯底是可以導電的，只需要再P型半導體層上制作一個P型電極即可，發(fā)光面積利用有所提高，但由于P型電極設置在出光面上，還是遮擋了部分光?？梢姡F有LED芯片都需要在發(fā)光面上制作電極，對芯片發(fā)光面積存在不同程度的遮擋，無法完全利用到芯片的全部發(fā)光面積，內部量子效率低下。同時，由于大量的光被反射回芯片內，造成芯片內熱量積聚，也加快了芯片的衰減速度，降低芯片的使用壽命。


【發(fā)明內容】

[0003]為了克服現有技術的不足，本實用新型提供一種出光效率高，熱積聚少，使用壽命聞的LED芯片。
[0004]本實用新型解決其技術問題所采用的技術手段是:
[0005]—種具有不導電襯底的LED芯片電極結構,包括藍寶石襯底,層疊于藍寶石襯底上的N型半導體層，層疊于N型半導體層上的發(fā)光層和層疊于發(fā)光層上的P型半導體層，芯片的藍寶石襯底和P型半導體層兩側的面為芯片的出光面，位于出光面?zhèn)冗叺钠溆嗝鏋樾酒膫让?；在所述側面上設置有與N型半導體層電接觸的N型電極和與P型半導體層電接觸的P型電極，所述N型電極和所述P型電極與芯片側面之間設置有絕緣層。
[0006]本實用新型的有益效果是:由于本實用新型將電極設置在芯片的側面，取消了芯片出光面上的電極，而芯片側面的出光量大大小于芯片側面的出光量，相對于雙電極芯片來說，在電出光面上不再有電阻擋的基礎上，還免于切割芯片的發(fā)光層，相當于又增加了芯片的發(fā)光面積，或者說在相同的亮度要求下，可以將芯片切割的更小，在相同面積的外延片上可以切割出更多芯片，提高了芯片的產能；同時，由于芯片的出光量增加，還可減少芯片內的熱量積聚，延緩芯片裳減，提聞芯片壽命。
[0007]作為本實用新型的一種改進，還可以設置所述N型電極和P型電極位于芯片的同一側面上，使得芯片可以采用倒裝焊的方式封裝，免于打電極線。
[0008]作為本實用新型的一種改進，還可以設置所述N型電極和P型電極分別位于芯片相對的兩側面上，從而可以讓電流更均勻地分布到發(fā)光層上。
[0009]作為本實用新型的一種改進，還可以所述的N型電極還設置有圍繞芯片的其他側面，并與其他側面的N型半導體層電接觸的N極導電層；所述P型電極還設置有圍繞芯片的其他側面，并與其他側面的P型半導體層電接觸的P極導電層。從而可以讓電流更均勻地分布到發(fā)光層上。
[0010]作為本實用新型的一種改進，還可以在所述P型半導體層上還設置有電流擴散層，所述P型電極及P極導電層通過所述電流擴散層與所述P型半導體層電接觸，從而可以讓電流更均勻地分布到發(fā)光層上。
[0011]作為本實用新型的一種改進，還可以在所述N型半導體層上還設置有電流擴散層，所述N型電極及N極導電層通過所述電流擴散層與所述N型半導體層電接觸，從而可以讓電流更均勻地分布到發(fā)光層上。
[0012]作為本實用新型的一種改進，還可以在所述N型半導體層或P型半導體層上設置有光反射層，從而增加芯片出光的方向性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型電極在芯片同一側面的結構示意圖；
[0014]圖2為本實用新型電極在芯片不同側面的結構示意圖；
[0015]圖3為本實用新型電極上設置導電層的結構示意圖；
[0016]圖4為具有導電襯底的芯片上制作側電極的結構示意圖；
[0017]圖5為無襯底芯片上制作側電極的結構示意圖；
[0018]圖6為無襯底芯片僅一個電極設置在側面的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細的說明。本實用新型至少可以實施于具有不導電襯底的LED芯片，具有導電襯底的LED芯片和無襯底的LED芯片上。除有特別說明外，在本領域普通技術人員的知識范圍內，下述針對某一類型的芯片上描述的電極結構在其他類型的芯片上具有通用性。
[0020]參考圖1，以具有不導電介質藍寶石為襯底的芯片結構為例，由下至上依次為襯底UN型半導體層2、發(fā)光層3和P型半導體層4。芯片被切割為六面體結構，芯片的藍寶石襯底I側和P型半導體層4兩側的面為芯片的出光面01，位于出光面01側邊與出光面01垂直的其余4個面為芯片的側面00。芯片大部分的光都是從出光面01發(fā)出的，芯片側面00出光較少。對于上述每一半導體層來說，其位于該芯片側面00的面也可以稱之為該半導體層的側面。在所述芯片的側面00上設置有與N型半導體層2電接觸的N型電極5，N型電極5粘附在芯片的側面00，并在芯片各半導體層的層疊方向上延伸，與N型半導體層2的側面電接觸，為加強電極與芯片側面00的粘附強度，可以少部分延伸至芯片的出光面01上，但主體部分仍保留在芯片側面00內。N型電極5可以僅覆蓋部分半導體層，也可以覆蓋完所有N型半導體層2、發(fā)光層3和P型半導體層4，當采用后者結構時，為避免N型電極5與發(fā)光層3和P型半導體層4的側面電接觸形成短路，在所述N型電極5與芯片側面00之間設置絕緣層51。所述絕緣層51可以覆蓋全部N型半導體層2、發(fā)光層3和P型半導體層4的側面，N型電極5通過出光面Ol側的N型半導體層2電連接；所述絕緣層51也可以僅覆蓋發(fā)光層3和P型半導體層4的側面，N型電極5可以通過N型半導體層2的出光面01側和/或N型半導體層2的側面00電連接。在芯片的同一側面00上，還設置有與P型半導體層2電接觸的P型電極6，P型電極6與N型電極5類似，不同之處在于，當所述P型電極6覆蓋完所有芯片側面的半導體層時，所述絕緣層51可以覆蓋全部N型半導體層2、發(fā)光層3和P型半導體層4的側面，P型電極6通過出光面01側的P型半導體層4電連接；所述絕緣層51也可以僅覆蓋發(fā)光層3和N型半導體層2的側面，P型電極6可以通過P型半導體層4的出光面01側和/或P型半導體層4的側面00電連接。
[0021]所述P型半導體層4上還可設置有電流擴散層41，這時P型電極6可以同時與P型半導體層4的側面和電流擴散層41的側面電接觸，也可以不與P型半導體層4直接電接觸，而是通過電流擴散層41與P型半導體層4電接觸，電流通過電流擴散層41擴散后再進入P型半導體層4。同樣，也可以在N型半導體層2上設置類似的電流擴散層21。為便于增加芯片發(fā)光的方向性或當方向出光的強度，還可在所述N型半導體層2或P型半導體層4上或藍寶石襯底上設置有光反射層7。
[0022]所述N型電極5和P型電極4可以設置在芯片的同一側面00上，這樣的芯片可以采用倒裝焊的方式封裝，從而節(jié)省焊金線的工序及成本，同時增強芯片的散熱功能。也可以參考圖2所示，所述N型電極2和P型電極4分別設置在芯片的不同側面00上，其中當兩電極分別位于相對的兩側面00上，且位于芯片對角位置時，電流流過發(fā)光層3最均勻，發(fā)光效果最好。還可以僅將N型電極2設置在芯片側面00，P型電極4則設置在芯片P型半導體層4的出光面01上。
[0023]參考圖3，所述的N型電極5還可延伸出圍繞芯片的其他側面00，并與其他側面00的N型半導體層2電接觸的N極導電層52 ;所述P型電極6也延伸出圍繞芯片的其他側面00，并與其他側面00的P型半導體層4電接觸的P極導電層62。這樣，電流可以均勻地從P型半導體層4的多個側面流入，從N型半導體層2的多個側面流出，電流擴散更好，流過發(fā)光層3就更加均勻，從而芯片發(fā)光更均勻。當所述P型半導體層4上還設置有電流擴散層41時，所述P型電極6及P極導電層62通過所述電流擴散層41與所述P型半導體層4電接觸。此時，電流通過電流擴散層41擴散后再進入P型半導體層4，電流分布更均勻。當所述N型半導體層2上還設置有電流擴散層21時，所述N型電極5及N極導電層52通過所述電流擴散層21與所述N型半導體層2電接觸，其結構和原理前述類似。
[0024]對具有導電襯底的LED芯片，如襯底材料為碳化硅、硅、氧化鋅或氮化鎵等時，由于襯底本身具有導電功能，所以只需要制作一個電極，即P型電極即可，其他結構與上述藍寶石襯底芯片的側電極結構相同或相似。具有側電極的導電襯底芯片結構如圖4所示，由下至上依次為，導電襯底1，N型半導體層2、發(fā)光層3和P型半導體層4，芯片切割為六面體結構，芯片的導電襯底I側和P型半導體層4兩側的面為芯片的出光面01,位于出光面01側邊與出光面01垂直的其余4個面為芯片的側面00。P型電極6粘附在芯片的側面00，其具體結構與前述具有藍寶石襯底芯片的電極結構大體相同。不同之處在于為避免P型電極6導電襯底I電接觸，所述絕緣層51需要覆蓋至導電襯底I的側面00。
[0025]作為具有導電襯底LED芯片側電極結構的進一步改進，還可如圖1和圖3所示，所述P型半導體層4上還可設置有電流擴散層41，這時P型電極6可以同時與P型半導體層4的側面和電流擴散層41的側面電接觸，也可以不與P型半導體層4直接電接觸，而是通過電流擴散層41與P型半導體層4電接觸，電流通過電流擴散層41擴散后再進入P型半導體層4?？扇鐖D1所示，所述P型半導體層4上還可設置有電流擴散層41，這時P型電極6可以同時與P型半導體層4的側面和電流擴散層41的側面電接觸，也可以不與P型半導體層4直接電接觸，而是通過電流擴散層41與P型半導體層4電接觸，電流通過電流擴散層41擴散后再進入P型半導體層4。還可在襯底側設置光反射層7。
[0026]參照圖5，對于剝離了襯底的無襯底LED芯片，芯片不包括襯底，芯片主體結構包括N型半導體層2，層疊于N型半導體層2上的發(fā)光層3和層疊于發(fā)光層3上的P型半導體層4，N型半導體層2和P型半導體層4兩側的面為芯片的出光面01，位于出光面01側邊的其余面為芯片的側面00，與N型半導體層2電接觸的N型電極5和與P型半導體層4電接觸的P型電極6，所述N型電極5和P型電極6至少一個電極設置在所述芯片的側面00上，該設置在芯片側面的N型電極5和/或P型電極6與芯片側面00間設置有絕緣層51。該設置在芯片側面的N型電極5和/或P型電極6與前述具有藍寶石襯底芯片的N電極或P電極相同。不同之處在于由于N型半導體層2上沒有襯底，當需要在N型半導體層2側的出光面01上設置N型電極5時，N型電極5可以直接設置在N型半導體層2上。
[0027]作為無襯底LED芯片的進一步改進，參考圖1和圖2，可以將N型電極5和P型電極6都設置在所述芯片的側面00上，即所述N型電極5和P型電極6設置在芯片的同一側面00上，或所述N型電極5和P型電極6分別設置在芯片相對的兩側面00上?；騼HP型電極6或N電極5之一設置在所述芯片的側面上00，另一電極設置在相應的半導體層上。如參考圖6，P型電極6設置在芯片側面，N型電極5設置N型半導體層2上?；騈型電極5設置在芯片側面，P型電極6設置在P型半導體層4上。參考圖1和圖3，所述設置在芯片側面00的電極上還設置有圍繞芯片的其他側面00，并與其他側面00相應的半導體層電接觸的導電層。所述P型半導體層4和/或N型半導體層2上還設置有電流擴散層41、21。所述N型半導體層2或P半導體層4上設置有光反射層7。
【權利要求】
1.一種具有不導電襯底的LED芯片電極結構，包括藍寶石襯底，層疊于藍寶石襯底上的N型半導體層，層疊于N型半導體層上的發(fā)光層和層疊于發(fā)光層上的P型半導體層，芯片的藍寶石襯底和P型半導體層兩側的面為芯片的出光面，位于出光面?zhèn)冗叺钠溆嗝鏋樾酒膫让?；其特征在?在所述側面上設置有與N型半導體層電接觸的N型電極和與P型半導體層電接觸的P型電極，所述N型電極和所述P型電極與芯片側面之間設置有絕緣層。
2.根據權利要求1所述的一種具有不導電襯底的LED芯片電極結構，其特征在于:所述N型電極和P型電極位于芯片的同一側面上。
3.根據權利要求1所述的一種具有不導電襯底的LED芯片電極結構，其特征在于:所述N型電極和P型電極分別位于芯片相對的兩側面上。
4.根據權利要求1或2或3所述的一種具有不導電襯底的LED芯片電極結構，其特征在于:所述的N型電極還設置有圍繞芯片的其他側面，并與其他側面的N型半導體層電接觸的N極導電層；所述P型電極還設置有圍繞芯片的其他側面，并與其他側面的P型半導體層電接觸的P極導電層。
5.根據權利要求4所述的一種具有不導電襯底的LED芯片電極結構，其特征在于:所述P型半導體層上還設置有電流擴散層，所述P型電極及P極導電層通過所述電流擴散層與所述P型半導體層電接觸。
6.根據權利要求5所述的一種具有不導電襯底的LED芯片電極結構,其特征在于:所述N型半導體層上還設置有電流擴散層，所述N型電極及N極導電層通過所述電流擴散層與所述N型半導體層電接觸。
7.根據權利要求1或2或3所述的一種具有不導電襯底的LED芯片電極結構，其特征在于:所述P型半導體層上還設置有電流擴散層，所述P型電極通過所述電流擴散層與所述P型半導體層電接觸。
8.根據權利要求7所述的一種具有不導電襯底的LED芯片電極結構，其特征在于:所述N型半導體層上還設置有電流擴散層，所述N型電極通過所述電流擴散層與所述的N型半導體層電接觸。
9.根據權利要求1所述的一種具有不導電襯底的LED芯片電極結構，其特征在于:所述N型半導體層或P半導體層上設置有光反射層。
【文檔編號】H01L33/14GK204029843SQ201420407498
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年7月22日 優(yōu)先權日:2014年7月22日
【發(fā)明者】李媛 申請人:李媛