[發明專利]一種發光二極管芯片

無效

• 申請號: 201010563300.2
• 申請日: 2010-11-26
• 公開（公告）號: CN102479896A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 肖志國;常遠;武勝利;王力明;高本良;齊乃際;高百卉;薛蕾;陳向東
• 申請（專利權）人: 大連美明外延片科技有限公司
• 主分類號: H01L33/20
• 分類號: H01L33/20;H01L33/36;H01L33/38;H01L33/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種發光二極管芯片，屬于半導體照明器件領域。

背景技術

發光二極管(LED)，是一種半導體固體發光器件，它是利用固體半導體芯片作為發光材料，當兩端加上正向電壓，半導體中的載流子發生復合引起光子發射而產生光。LED可以直接發出紅、黃、藍、綠、青、橙、紫、白色的光。

LED被稱為新一代照明光源或綠色光源，它相對于傳統光源有著不可比擬的優勢：

(1)亮度和色彩的動態控制容易：這是LED目前相對于傳統光源最大的優勢。

(2)外形尺寸小：這給室內空間的照明設計提供了新的思路。

(3)長壽命：在某些需要24小時點亮和維護不方便的場合使用具有很大優勢。

(4)光束中不含紅外線和紫外線：可滿足特定物品對展示照明的特殊要求。

(5)有很強的發光方向性：易于LED燈具的外觀設計和配光分布的控制。

(6)節能：在色彩照明領域，LED已經表現出了很明顯的節能優勢。

提高發光二極管芯片出光效率的方法很多，如專利US?2002、0017652A1針對全反射原理，提出一種修改出光面角度的方法，使得出光表面滿足多角度光線射出的條件，提高發光二極管表面光提取效率，但仍未有效利用射向發光二極管內部的光線；另一種方法是制作薄膜(thin?film)發光二極管，圖1所示的是普通薄膜發光二極管芯片結構，雖然由于內部金屬反射鏡面的存在提升了一部分出光效率，但是仍然存在如下缺點：其一，焊線電極被布置在光線射出一側，焊線電極下方的光線由于被遮擋而無法射出，從而降低了發光二極管的光提取效率；其二，由于P型電流擴展層與其它結構間存在較大的內應力，導致金屬反射鏡與永久基板的鍵合工藝難度增大，鍵合良率下降。如中國專利CN101452988A公布了一種薄膜型LED制作方法，其中介紹的薄膜發光二極管便存在典型的焊線電極遮擋光線的問題。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提出了將完整的N型限制層、多層量子阱結構、P型限制層、P型電流擴展層分割為尺寸較小的數個塊狀區域，同時，本發明選擇性地在塊狀區域范圍內設置P型歐姆接觸觸點，即只在位于周邊的塊狀區域內設置P型歐姆接觸觸點，使其成為發光區域，把N型歐姆接觸電極和焊線電極設置在不發光的溝槽和不發光的塊狀區域上，不會遮擋發光的塊狀區域的光線。

本發明的技術方案為：

一種發光二極管芯片，其結構自上而下依次為：焊線電極，N型歐姆接觸電極，N型電流擴展層，N型限制層，多層量子阱結構，P型限制層，P型電流擴展層，介質層，P型歐姆接觸觸點，金屬反射鏡，鍵合金屬層，第一基板接觸電極，永久基板和第二基板接觸電極；發光二極管芯片內設置有溝槽，溝槽貫穿N型限制層、多層量子阱結構、P型限制層、P型電流擴展層，將所述N型限制層、多層量子阱結構、P型限制層、P型電流擴展層分割為5-10個塊狀區域，其中中心的1個塊狀區域被周圍其余塊狀區域環繞；所述其余塊狀區域下方的介質層中有P型歐姆接觸觸點分布，P型歐姆接觸觸點兩端分別與P型電流擴展層和金屬鏡面層接觸；

其中，所述溝槽的深度等于所述N型限制層、多層量子阱結構、P型限制層和P型電流擴展層厚度的總和；所述溝槽的截面可以為方形、梯形或U型。

所述介質層是透明且不導電的SiO₂、Si₃N₄、TiO₂或Al₂O₃。

所述永久基板是GaAs、GaN、Si或SiC；

所述第一基板接觸電極和第二基板接觸電極優選為完整覆蓋于基板表面的面狀電極。

當然，塊狀區域的數目也可以適當增加或減少，優選為5-9個，進一步優選為5個，即中心1個塊狀區域，四周4個塊狀區域。

本發明的優點：通過蝕刻溝槽的方法將完整的N型限制層、多層量子阱結構、P型限制層、P型電流擴展層分割為數個尺寸較小的塊狀區域，使P型電流擴展層與臨時基板和其它外延結構間存在的內應力得到釋放，提高鍵合工藝的成品率，降低鍵合工藝的技術難度；同時，本發明選擇性地在塊狀區域范圍內設置P型歐姆接觸觸點，即只在位于周邊的塊狀區域內設置P型歐姆接觸觸點，使其成為發光區域，而位于中心的1個塊狀區域內不設置P型歐姆接觸觸點，使其成為不發光區域，把N型歐姆接觸電極和焊線電極設置在不發光的溝槽和不發光的塊狀區域上，不會遮擋發光的塊狀區域的光線，從而使發光二級管芯片的光提取效率提高30％以上。