[實(shí)用新型]一種新型結(jié)構(gòu)的LED芯片

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420288110.8
• 申請(qǐng)日: 2014-05-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203895488U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖偉;秦坤;李有群;廉鵬
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 馬鞍山太時(shí)芯光科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L33/36
• 分類(lèi)號(hào): H01L33/36;H01L33/00
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 蔣海軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，涉及一種新型結(jié)構(gòu)的LED芯片，更具體地說(shuō)，涉及一種新型結(jié)構(gòu)的LED芯片。

背景技術(shù)

隨著發(fā)光二極管(LED)于1960年的問(wèn)世，LED在我們的周?chē)h(huán)境中開(kāi)始廣泛的應(yīng)用，在日常生活中扮演著舉足輕重的角色，成為最受重視的光源技術(shù)之一，如各種指示燈、顯示器光源以及照明設(shè)備等都可以看到LED的應(yīng)用。相較于傳統(tǒng)型照明光源如：熒光燈、白熾鎢絲燈泡等，LED擁有高亮度、低功耗、壽命長(zhǎng)、啟動(dòng)快、體積小、環(huán)保節(jié)能、不易產(chǎn)生視覺(jué)疲勞等優(yōu)勢(shì)，有著廣闊的發(fā)展前景，受到人們廣泛關(guān)注。然而，LED目前仍存在發(fā)光效率和發(fā)光亮度不高，可靠性低等問(wèn)題，從而制約了它邁向照明及其它領(lǐng)域的速度。LED作為一種光源，衡量它的一個(gè)重要指標(biāo)就是光電轉(zhuǎn)換效率。如何提高LED的發(fā)光效率越來(lái)越成為關(guān)注的焦點(diǎn)。提高LED發(fā)光效率的兩個(gè)基本出發(fā)點(diǎn)是提高其內(nèi)量子效率和外量子效率。目前內(nèi)量子效應(yīng)已基本接近其理論極限狀況，引起內(nèi)量子效率的提高已經(jīng)沒(méi)有較大空間，而外量子效應(yīng)主要由LED芯片表面結(jié)構(gòu)決定，目前LED芯片的出光效率普遍在10-70％左右，因此出光效率的提高空間較大。從芯片角度有幾種方法可以提高出光效率，包括表面粗化、晶片鍵合、透明襯底技術(shù)、激光襯底剝離技術(shù)、金屬反射膜技術(shù)、倒裝芯片、光子晶體、DBR和襯底設(shè)計(jì)。

對(duì)于普通結(jié)構(gòu)的紅黃光LED芯片結(jié)構(gòu)，自上至下結(jié)構(gòu)為：P面焊線電極、歐姆接觸層電極、電流擴(kuò)展層、外延層、襯底和N面電極。通常采用磷化鎵作為P面的電流擴(kuò)展層，磷化鎵的折射率約為3.4，而空氣的折射率為1，磷化鎵界面與空氣發(fā)生全反射的臨界角為18°，因此LED芯片與空間界面上存在較嚴(yán)重的全反射現(xiàn)象，造成芯片產(chǎn)生的光較多不能有效引出。現(xiàn)在業(yè)內(nèi)通常采用對(duì)磷化鎵表面粗化技術(shù)減小出射光的全反射，以提高光的提取效率。例如中國(guó)專(zhuān)利號(hào)：2003801109459，公開(kāi)日一種氮化鎵(GaN)基發(fā)光二極管(LED)，通過(guò)將N面的表面被粗化形成一個(gè)或多個(gè)六角形錐面來(lái)減少LED內(nèi)部的光反射的重復(fù)發(fā)生，提高LED的發(fā)光亮度。但磷化鎵表面粗化存在難度較大，粗化的均勻性較難把握等難題。

除了表面粗化外，還可以從芯片結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，提高LED的發(fā)光效率。中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枺?01210047891.7，公開(kāi)了一種改善電流傳輸?shù)腖ED芯片，通過(guò)在P電極的正下方設(shè)置透明的電流擴(kuò)散控制絕緣層，改變LED工作時(shí)的電流路徑，使得發(fā)光區(qū)域位于電流擴(kuò)散控制絕緣層的四周，從而提高出光效率，但電流表面擴(kuò)展受限制。LED的發(fā)光原理是當(dāng)電子經(jīng)過(guò)芯片時(shí)，帶負(fù)電的電子移動(dòng)到帶正電的空穴區(qū)域并與之復(fù)合，電子和空穴消失的同時(shí)產(chǎn)生光子。電子和空穴之間的能量(帶隙)越大，產(chǎn)生的光子的能量就越高。光子的能量反過(guò)來(lái)與光的顏色對(duì)應(yīng)，可見(jiàn)光的頻譜范圍內(nèi)，藍(lán)色光、紫色光攜帶的能量最多，桔色光、紅色光攜帶的能量最少。由于不同的材料具有不同的帶隙，從而能夠發(fā)出不同顏色的光。所以提高電流利用率也即提高了LED芯片的出光效率。早期的LED采用的是傳統(tǒng)圓形或者方形電極，電極到有源區(qū)的距離較短，因此電流到達(dá)有源區(qū)的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其向表面擴(kuò)展的速度，造成電流主要集中在電極下方通過(guò)，使LED芯片發(fā)光區(qū)域集中在電極附近，易產(chǎn)生電流堵塞，電流利用率低，從而影響LED的出光效率。

發(fā)明內(nèi)容

1.要解決的問(wèn)題

針對(duì)現(xiàn)有的LED芯片電流易產(chǎn)生堵塞，電流利用率低導(dǎo)致的LED出光效率低等問(wèn)題，本發(fā)明提供一種新型結(jié)構(gòu)的LED芯片，通過(guò)將芯片P面分割成四個(gè)區(qū)域，提高電流擴(kuò)展效率，同時(shí)結(jié)合表面粗化技術(shù)，在不改變芯片可靠性的前提下，能有效提高芯片表面電流的利用效率及其表面的光引出效率。

2.技術(shù)方案

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種新型結(jié)構(gòu)的LED芯片，包括N面電極、襯底、有源層、磷化嫁層、P面焊線電極和擴(kuò)展電極，自下而上依次為N面電極、襯底、有源層和磷化嫁層(3)，磷化嫁層(3)為正方形；所述的P面焊線電極與磷化嫁層之間有銦鎵磷層，磷化嫁層上有電流阻擋槽；所述的N面電極的厚度為；所述的襯底的厚度為340-380μm，材料為砷化鎵；所述的有源層的厚度為5-9μm，材料為鋁鎵銦磷；所述的磷化嫁層的厚度為6-9μm，材料為磷化鎵；所述的P面焊線電極的厚度為2.5-3.5μm，材料為金；所述的擴(kuò)展電極的厚度為；所述的擴(kuò)展電極為長(zhǎng)條形，擴(kuò)展電極有四條，均勻分布在擴(kuò)展電極的四周，擴(kuò)展電極一端與P面焊線電極連接，另一端與磷化嫁層邊的中點(diǎn)上；所述的電流阻擋槽有四條，每一條都是一端連接在P面焊線電極1上，另一端連接到磷化嫁層的拐角處。