[實用新型]高效高壓LED芯片

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220504511.3
• 申請日: 2012-09-29
• 公開（公告）號: CN202917531U
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發(fā)明（設計）人: 趙鴻悅;華斌;孫智江
• 申請（專利權(quán)）人: 海迪科（蘇州）光電科技有限公司
• 主分類號: H01L33/20
• 分類號: H01L33/20;H01L33/24;H01L33/32
• 代理公司: 蘇州廣正知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32234
• 代理人: 張漢欽

技術領域

?本實用新型屬于光電子發(fā)光器件制造領域，特別描述了一種高效高壓LED芯片。

背景技術

隨著以GaN(氮化鎵)材料P型摻雜的突破為起點的第三代半導體材料的興起，伴隨著以Ⅲ族氮化物為基礎的高亮度發(fā)光二級管（Light?Emitting?Diode，LED）的技術突破，用于新一代綠色環(huán)保固體照明光源的氮化物LED正在成為新的研究熱點。目前，LED應用的不斷升級以及市場對于LED的需求，使得LED正朝著大功率和高亮度的方向發(fā)展。其中研究熱點之一是高壓直流LED技術，它是采用多顆芯片組成一個總發(fā)光二極管形式，即多顆LED串聯(lián)形成一個LED。目前高壓LED技術屬于新興技術范疇，其技術存在一些問題：LED芯片的出光效率有待提升，多顆芯片的發(fā)光面積差別大，電流密度差別較大。LED芯片出光效率低的主要原因之一是外延材料的折射率遠大于空氣折射率，而傳統(tǒng)的高壓直流LED芯片的圖形往往采用矩形單元的布局（附圖1），矩形芯片的側(cè)面光取出角度很小，從而使有源區(qū)產(chǎn)生的光由于全內(nèi)反射不能從LED中有效的發(fā)射出去，導致LED的外量子效率很低。以GaN基LED為例，GaN的折射率為2.5，臨界角為23.6°，即只有入射角小于23.6°的光子才能逃逸出LED，其余光子發(fā)生全反射最終為LED吸收。對于AlGaInP系LED，GaP的折射率為3.4，臨界角僅為17°。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型旨在提供一種增強芯片側(cè)面的光取出效率，提升LED整體的出光效率的高效高壓LED芯片。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術方案提供了一種高效高壓LED芯片，包括襯底、依次形成在所述的襯底上的N型GaN限制層、外延發(fā)光層和P型GaN限制層，所述的N型GaN限制層、外延發(fā)光層和P型GaN限制層上蝕刻隔離出多個獨立的呈陣列分布的圖形單元，其每個所述的圖形單元呈三角形并且整體上構(gòu)成四邊形結(jié)構(gòu)，每個圖形單元由導電材料連結(jié)形成串聯(lián)和/或并聯(lián)。?

優(yōu)選地，位于所述的陣列中部的圖形單元呈三角形，而位于所述的陣列兩側(cè)的圖形單元呈近似的直角三角形以整體上構(gòu)成四邊形結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，各個所述的圖形單元的發(fā)光面積相等。

優(yōu)選地，各個所述的圖形單元的電流密度相一致。?

優(yōu)選地，各個所述的圖形單元的之間呈平行排列或者對角排列。

優(yōu)選地，所述的P型GaN限制層表面覆蓋有絕緣材料。

優(yōu)選地，各個所述的圖形單元的P型電極下方設置有電流阻擋層。

優(yōu)選地，每個所述的圖形單元串聯(lián)和/或并聯(lián)后高電壓LED或高直流電流LED，或者每個所述的圖形單元按橋式電路連接后形成交流高壓LED。

優(yōu)選地，所述外延發(fā)光層包括藍光、綠光或紅光發(fā)光層。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的LED中各單元圖形為更利于側(cè)壁出光的三角形，顯著提升了芯片的出光效率；不同單元的發(fā)光面積均勻，避免了多顆單元間電流密度不同導致的發(fā)光效率不同、產(chǎn)生熱量不同等問題。本器件具有出光率高、芯片內(nèi)部發(fā)光發(fā)熱均勻，穩(wěn)定性高的特點，具有更好的可靠性，更加適合于高壓LED的運用領域。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有高壓LED矩形單元的示意圖；

圖2是根據(jù)本實用新型的高效高壓LED的三角形單元的示意圖；

圖3是根據(jù)本實用新型的方案一中各單元分別為平行排列的頂視圖；

圖4是根據(jù)本實用新型的方案二中各單元分別為對角排列的頂視圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型的較佳實施例進行詳細闡述，以使本實用新型的優(yōu)點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本實用新型的保護范圍做出更為清楚明確的界定。

參見附圖2與附圖3所示，實施例一中的高效高壓LED芯片，包括襯底、依次形成在襯底上的N型GaN限制層、外延發(fā)光層和P型GaN限制層，外延發(fā)光層包括藍光、綠光或紅光發(fā)光層，N型GaN限制層、外延發(fā)光層和P型GaN限制層上蝕刻隔離出多個獨立的呈陣列分布的圖形單元，其位于中部的圖形單元呈三角形，而位于兩側(cè)的圖形單元呈直角三角形以整體上構(gòu)成四邊形，各個圖形單元的之間呈平行排列，或者對角排列（如附圖4所示）或其他各種可能的排列方式，每個圖形單元由導電材料連結(jié)形成串聯(lián)和/或并聯(lián)。其制備工藝包括如下步驟：

a)??????提供一襯底，所述襯底上依次形成有N型GaN限制層、外延發(fā)光層和P型GaN限制層；