[發明專利]一種弧線形N電極及垂直結構LED芯片

在審

• 申請號: 201710245790.3
• 申請日: 2017-04-14
• 公開（公告）號: CN106972090A
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發明（設計）人: 李國強;張云鵬;張子辰
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01L33/38
• 分類號: H01L33/38
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 陳文姬

技術領域

本發明涉及LED制造領域，特別涉及一種弧線形N電極及垂直結構LED芯片。

背景技術

隨著LED在照明領域的逐步應用，市場對白光LED光效的要求越來越高，GaN基垂直結構LED具有良好的散熱能力，能夠承受大電流注入，這樣一個垂直結構LED芯片可以相當于幾個正裝結構芯片，折合成本只有正裝結構的幾分之一。因此，GaN基垂直結構LED是市場所向，是半導體照明發展的必然趨勢。與傳統的平面結構LED相比，垂直結構LED具有許多優點：垂直結構LED兩個電極分別在LED的兩側，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，便于制作表面微結構，以提高光提取效率。總之，與傳統平面結構相比，垂直結構在出光、散熱等方面具有明顯的優勢。

隨著半導體技術的高速發展，LED的內部量子效率能達到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結構，電極形狀，電極材料，電流擴展層厚度等，成為制約LED發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，通過合理設計電極的形狀可以提高LED的發光效率。

理論上，在離電極越遠的地方，電流越小，亮度越低。對于現有垂直電極結構技術，傳統認為電極形狀為“十”字形或“米”字形狀的LED芯片的I-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。

一般在制作垂直結構LED時，通常使用金屬銀作為反射層，但是由于Ag的易擴散，會制作一層電流阻擋層(barrier)包裹住反射層，每一個芯片周圍會有大概5μm～10μm區域沒有反射層(如圖1)，在圖1中，反射層20被電流阻擋層10包圍，由于反射層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，此區域電流分布也不均勻，對出光貢獻也大大減小。

發明內容

為了克服現有技術的上述缺點與不足，本發明的目的在于提供一種弧線形N電極，很大程度上改善了傳統米字型、十字型N電極電流分布不均，吸光嚴重的問題。

本發明的另一目的在于提供一種垂直結構LED芯片，克服了橫向結構LED芯片的電流擁擠的缺點，極大的改善了電流在芯片內傳輸的均勻性。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種弧線形N電極，包括插指和焊盤；所述焊盤為長方形；所述插指由中心區域插指及邊緣多邊形插指組成；

所述邊緣多邊形插指同時為左右對稱結構、上下對稱結構；

所述焊盤和中心區域插指位于邊緣多邊形插指內部，均為左右對稱結構，對稱軸為邊緣多邊形插指的左右對稱軸；所述中心區域插指的頂端與焊盤相接，并與焊盤長邊垂直，底端與邊緣多邊形插指相接；

所述中心區域插指包括弧線形插指和垂直插指；所述垂直插指位于邊緣多邊形插指的左右對稱軸上。

所述中心區域插指由兩根垂直插指及一個圓環插指組成，所述圓環插指關于邊緣多邊形插指的左右對稱軸對稱；第一垂直插指連接圓環插指和焊盤；第二垂直插指連接圓環插指和邊緣多邊形插指。

所述圓環插指的半徑范圍是150um-250um。

所述中心區域插指由一根垂直插指及一條曲線插指組成；所述垂直插指連接曲線插指和焊盤；所述曲線插指與邊緣多邊形插指相接；所述曲線插指為一條開口向下的拋物線。

所述拋物線的方程是為y²＝kx，其中，0.5<k<2。

所述插指的寬度范圍為4μm～11μm；所述焊盤的長邊邊長范圍是50μm-100μm,短邊邊長范圍是30um-80um。

一種垂直結構LED芯片，包括所述的弧線形N電極。