[發明專利]一種垂直集成單元二極管芯片

在審

• 申請號: 201910333792.7
• 申請日: 2019-04-24
• 公開（公告）號: CN111863802A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 閆春輝;蔣振宇
• 申請（專利權）人: 深圳第三代半導體研究院
• 主分類號: H01L27/02
• 分類號: H01L27/02;H01L29/861
• 代理公司: 北京中知法苑知識產權代理有限公司 11226
• 代理人: 李明

本發明提供一種垂直集成單元發光二極管，包括：第一導電類型電極，第二導電類型電極，及位于所述第一導電類型電極之上的二極管臺面結構，二極管臺面結構包括n個二極管單元和溝槽結構，其中，n≥2；溝槽結構位于二極管單元之間。二極管臺面結構還包括第一導電類型層，第二導電類型層，及位于所述第一導電類型層上的量子阱有源區，其中溝槽結構深度小于或等于第二導電類型層厚度，臺面結構面積根據電流擴散長度確定。本發明解決了現有技術存在的二極管結構在流明效率、流明密度輸出、流明成本三個重要的參數上極大局限性的技術問題，提高了單位面積芯片的流明輸出，降低了流明成本。

技術領域

本發明涉及半導體材料和器件工藝領域，特別是半導體光電器件。

背景技術

常規的垂直結構LED芯片中，電流擴散主要依靠n電極側，有電極引線型引線或鉆孔型的引線，但總體電流擴散仍不均勻，導致發光效率的損失，散熱也不均勻，從而影響單元二極管芯片的效率和穩定性。從而限制了垂直大功率LED芯片提供單位面積流明輸出更高的產品。電流擴散的不均勻、熱擴散的不均勻和光提取的不均勻，導致其在流明效率、流明密度輸出、流明成本三個重要的參數上有極大的局限性，目前市場上的垂直LED芯片技術無法提供有效的解決方案。

現有技術一為Proc.of SPIE Vol.10021 100210X-1 2016會議論文，如圖1-3所示，其中，圖1為垂直LED芯片的結構圖，其中p型電極與背面的電極相連(back metal Au)，黑色部分邊緣的方框與中間3根手指型引線代表了n型電極，通過下方的兩個大的N-pad打線引出。因此整個芯片的電流擴散，主要為n型金屬線所限制。

圖2展示了現有技術一的垂直芯片的近場分析圖和中線上歸一化的電流分布圖，芯片的尺寸為1.2mm×1.2mm。近場圖中可見，芯片的電流分布仍然十分不均勻，靠近n電極線的區域光強很大，電流密度大，而遠離n電極線的區域光強較小，電流密度小。歸一化的分布圖顯示，電流密度較小的區域不到較大區域的70％。因此，大電流下的LED光效、散熱和穩定性都會受到嚴重的限制。

發明內容

本發明為解決現有技術存在的二極管結構流明效率、流明密度輸出、流明成本三個重要的參數上有極大局限性的技術問題，提出一種流明效率高、流明密度輸出大的集成單元二極管。

為實現上述目的，本發明提供一種垂直集成單元二極管芯片，包括：

第一導電類型電極，第二導電類型電極，及位于所述第一導電類型電極之上的二極管臺面結構；所述二極管臺面結構包括n個二極管單元和溝槽結構，其中，n≥2；溝槽結構位于二極管單元之間；

所述二極管臺面結構還包括第一導電類型層，第二導電類型層，及位于所述第一導電類型層上的量子阱有源區，其中所述溝槽結構深度小于或等于第二導電類型層厚度；所述二極管臺面結構面積根據電流擴散長度確定。

優選的，所述二極管臺面結構內的n個二極管單元沿溝槽底部向上的垂直方向上的水平截面面積不變或逐漸縮小。

優選的，所述二極管單元之間的溝槽橫截面形狀為三角形、四邊形、弧形以及其它任意定義形狀。

優選的，所述二極管單元之間的溝槽形狀為四邊形、同心圓環、十字形及其它任意曲線形狀。

優選的所述二極管單元之間的溝槽水平方向不均勻分布或均勻分布。

優選的，所述二極管單元之間的溝槽水平方向不均勻分布包括等距和非等距周期性分布，或等距和非等距非周期性分布。

優選的，所述二極管單元的側壁與水平面夾角α大于0度且小于等于90度。

優選的，所述二極管單元的側壁形狀為梯形、四邊形、曲面以及其它任意定義形狀。

優選的，所述二極管單元至少有一個側壁面從臺面底部到頂部方向上有溝槽分布。