[實用新型]一種稻草人形N電極及垂直結(jié)構(gòu)LED芯片

有效

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• 申請日: 2017-04-14
• 公開（公告）號: CN207282517U
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李國強;張云鵬;張子辰
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: H01L33/38
• 分類號: H01L33/38
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司44245
• 代理人: 陳文姬

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及LED制造領(lǐng)域，特別涉及一種稻草人形N電極及垂直結(jié)構(gòu)LED芯片。

背景技術(shù)

隨著LED在照明領(lǐng)域的逐步應(yīng)用，市場對白光LED光效的要求越來越高，GaN基垂直結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)LED芯片可以相當(dāng)于幾個正裝結(jié)構(gòu)芯片，折合成本只有正裝結(jié)構(gòu)的幾分之一。因此，GaN基垂直結(jié)構(gòu)LED是市場所向，是半導(dǎo)體照明發(fā)展的必然趨勢。與傳統(tǒng)的平面結(jié)構(gòu)LED相比，垂直結(jié)構(gòu)LED具有許多優(yōu)點：垂直結(jié)構(gòu)LED兩個電極分別在LED的兩側(cè)，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(chǎn)生的熱量減少；采用鍵合與剝離的方法將導(dǎo)熱不好的藍寶石襯底去除，換成導(dǎo)電性好并且具有高熱導(dǎo)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(jié)構(gòu)，以提高光提取效率。總之，與傳統(tǒng)平面結(jié)構(gòu)相比，垂直結(jié)構(gòu)在出光、散熱等方面具有明顯的優(yōu)勢。

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的高速發(fā)展，LED的內(nèi)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(jié)構(gòu)，電極形狀，電極材料，電流擴展層厚度等，成為制約LED發(fā)光效率提高的主導(dǎo)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(yōu)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(dǎo)致出光減少，通過合理設(shè)計電極的形狀可以提高LED的發(fā)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(xiàn)有垂直電極結(jié)構(gòu)技術(shù)，傳統(tǒng)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(dǎo)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(jié)構(gòu)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(qū)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(dǎo)致該區(qū)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(qū)域電流分布也不均勻，對出光貢獻也大大減小。

實用新型內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點與不足，本實用新型的目的在于提供一種稻草人形N電極，很大程度上改善了傳統(tǒng)米字型、十字型N電極電流分布不均，吸光嚴重的問題。

本實用新型的另一目的在于提供一種垂直結(jié)構(gòu)LED芯片，克服了橫向結(jié)構(gòu)LED芯片的電流擁擠的缺點，極大的改善了電流在芯片內(nèi)傳輸?shù)木鶆蛐浴?/p>

本實用新型的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種稻草人形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(qū)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、上下對稱結(jié)構(gòu)；

所述中心區(qū)域插指由一根垂直插指和兩根平行插指組成；所述中心區(qū)域插指和焊盤相連組成稻草人形插指，所述稻草人形插指位于邊緣多邊形插指內(nèi)部，所述邊緣多邊形插指與焊盤頂部長邊相連，與垂直插指底部相連；

所述稻草人形插指整體呈左右對稱結(jié)構(gòu)，所述垂直插指位于邊緣多邊形插指的左右對稱軸上，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；所述兩根平行插指相互平行，分別位于邊緣多邊形插指的上下對稱軸兩側(cè)，所述兩根平行插指到上下對稱軸的距離相等；所述兩根平行插指分別與垂直插指垂直相交，其長邊與焊盤長邊平行。

所述邊緣多邊形插指為正方形插指或八邊形插指。

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(jié)構(gòu)LED芯片，包括所述的稻草人形N電極。

所述的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片，由下至上依次包括p電極保護層、反射層、電流阻擋層、外延層及稻草人形N電極，所述電流阻擋層的形狀與稻草人形N電極的形狀構(gòu)成相似圖形，所述流阻擋層的尺寸比稻草人形N電極的尺寸大18％～25％。

所述外延層由下至上依次包括P-GaN、量子阱和N-GaN。

所述p電極保護層由下至上依次包括種子層、鍵合層、摻雜硅襯底層、防氧化層。