CN102569581B - 具有重叠电极的led芯片结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有重叠电极的LED芯片结构，其包括衬底及N型氮化镓层、量子阱及P型氮化镓层；P型淡化基层上覆盖有第一透明导电层，第一透明导电层上覆盖有第二透明导电层，第二透明导电层上设有对称分布的P电极，P电极与第二透明导电层电连接；P电极的正下方均设有透明的电流扩散控制绝缘层。本发明第一透明导电层与第二透明导电层间设置电流扩散控制绝缘层，电流扩散控制绝缘层位于P电极的正下方，并能够完全遮挡P电极；通过电流扩散控制绝缘层能改变LED工作时的电流路径，使得发光区域位于电流扩散控制绝缘层的四周，远离P电极，避免P电极对光线的吸收，达到减少电极面积，增加发光面积，提高出光效率，结构紧凑，安全可靠。

Description

具有重叠电极的LED芯片结构
技术领域
本发明涉及一种LED芯片结构，尤其是一种具有重叠电极的LED芯片结构，属于LED芯片的技术领域。
背景技术
近年来，发光二极管（LED）无疑成为最受重视的光源技术之一。一方面LED具有体积小的特性，另一方面LED具备低电流、低电压驱动的省电特性。理论上预计，半导体LED照明灯的发光效率可以达到甚至超过白炽灯的10倍、日光灯的2倍。同时，它还具有结构牢固，抗冲击和抗震能力强，超长寿命，可以达到100000小时；无红外线和紫外线辐射；无汞，有利于环保等众多优点。
其中，作为在光电领域的主要应用之一，GaN基材料得到了越来越多的关注，利用GaN基半导体材料可制作出超高亮度蓝、绿、白光发光二极管。由于GaN基发光二极管的亮度取得了很大的提高，使得GaN基发光二极管在很多领域都取得了应用，例如交通信号灯、移动电话背光、汽车尾灯、短距离通信、光电计算互连等。而在不久的将来可能用作节能、环保照明器具的GaN基白光LED则更是将引起照明产业的革命，有着非常广阔的应用前景，半导体照明一旦成为现实，其意义重大。
众所周知，常规的LED芯片需要有正负电极接入使其发光，对应的需要在芯片上制作正负打线盘，通常是金材质，对蓝绿色光部分吸收较大，由此引起了光吸收，大大影响出光效率。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种具有重叠电极的LED芯片结构，其结构简单紧凑，提高出光效率，降低成本，稳定可靠。
按照本发明提供的技术方案，所述具有重叠电极的LED芯片结构，包括衬底及位于所述衬底上的N型氮化镓层、量子阱及P型氮化镓层；所述P型淡化基层上覆盖有第一透明导电层，第一透明导电层上覆盖有第二透明导电层，所述第二透明导电层上设有对称分布的P电极，所述P电极与第二透明导电层电连接；P电极的正下方均设有透明的电流扩散控制绝缘层。
所述P电极在第一透明导电层上的投影面积不大于电流扩散控制绝缘层在第一透明导电层上的投影面积。
所述电流扩散控制绝缘层包括二氧化硅。所述第二透明导电层的等效电阻值低于第一透明导电层的等效电阻值。
所述N型氮化镓层上设有对称分布的N电极，N电极与N型氮化镓层电连接。
所述第一透明导电层与第二透明导电层为ITO层。所述衬底为蓝宝石基板。所述N电极的材料包括Al、Ag、Cr、Ni或Ti。
所述N电极上覆盖有枝杈绝缘层。所述枝杈绝缘层包括二氧化硅。
本发明的优点：P型氮化镓层上设有第一透明导电层，第一透明导电层上设有第二透明导电层，第一透明导电层与第二透明导电层间设置电流扩散控制绝缘层，电流扩散控制绝缘层位于P电极的正下方，并能够完全遮挡P电极；通过电流扩散控制绝缘层能改变LED工作时的电流路径，使得发光区域位于电流扩散控制绝缘层的四周，远离P电极，避免P电极对光线的吸收，达到减少电极面积，增加发光面积，提高出光效率，结构紧凑，安全可靠。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1的俯视图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1~图2所示：本发明包括衬底1、N型氮化镓层2、量子阱3、P型氮化镓层4、第一透明导电层5、第二透明导电层6、P电极7、N电极8、电流扩散控制绝缘层9、电流传输方向10及枝杈绝缘层11。
如图1和图2所示：为了改变目前LED芯片中电流传输的路径，以提高LED芯片的出光效率，本发明包括衬底1，所述衬底1上覆盖有N型氮化镓层2，所述N型氮化镓层2上覆盖有量子阱3，量子阱3上覆盖有P型氮化镓层4，P型氮化镓层4上设有第一透明导电层5，第一透明导电层5上覆盖有第二透明导电层6，第二透明导电层6上设有电连接的P电极7，所述P电极7对称分布于第二透明导电层6上，且两个P电极7连接成一体。N型氮化镓层2上设有电连接的N电极8，N电极8对称分布于N型氮化镓层2上，在N型氮化镓层2对应设置N电极8的部位设置有缺口，所述缺口从第二透明导电层6向下一直延伸到N型氮化镓层2上，相邻的N电极8也相互连接成为一体，从而形成LED芯片的两个电极。本发明图示中的P电极7与N电极8的结构，一般为大功率LED芯片中。N电极8一般采用高反射率金属，如Al、Ag、Cr、Ni或Ti等，也可以为其他高反射率金属，能实现对光线的反射，提高LED芯片的出光效率。N电极8上还可以覆盖有枝杈绝缘层11，所述枝杈绝缘层11一般为二氧化硅。
在所述P电极7的正下方设有电流扩散控制绝缘层9，所述电流扩散控制绝缘层9位于第二透明导电层6内，且电流扩散控制绝缘层9位于第一透明导电层5与第二透明导电层6的结合部。电流扩散控制绝缘层9为透明结构，电流扩散控制绝缘层9的材料一般为二氧化硅，也可以为其他透明绝缘材质。衬底1为蓝宝石基板。衬底1、N型氮化镓层2、量子阱3及P型氮化镓层4的设置与常规LED芯片的设置保持一致。
P电极7在第一透明导电层5上的透明面积不大于电流扩散控制绝缘层9在第一透明导电层5上的投影面积，由于电流扩散控制绝缘层9位于P电极7的正下方，因此P电极7向下的投影能完全落在电流扩散控制绝缘层9上，电流扩散控制绝缘层9能完全遮挡P电极7。当P电极7与外部电源连接工作时，由于电流扩散控制绝缘层9的绝缘作用，能使得电流传输方向9分布于电流扩散控制绝缘层9的四周，远离P电极7，避免光线被P电极7的吸收，提高出光效率。
第一透明导电层5与第二透明导电层6均为ITO（铟锡氧化物半导体），第一透明导电层5经过高温退火处理，第二透明导电层6不需要经过高温退火处理，第二透明导电层6的等效电阻低于第一透明导电层5的等效电阻，一般第二透明导电层6的等效电阻与第一透明导电层5的1/3。第一透明导电层5经过高温退火的合金处理后，能解决与P型氮化镓层4的接触问题，这个也是所有使用ITO都必须进行的工艺步骤；第二透明导电层6不经过高温退火的合金处理，可以有效解决因增加电流扩散控制绝缘层9而引起LED芯片电压升高的问题。
如图1和图2所示：使用时，LED芯片通过P电极7、N电极8与外部电源连接；P电极7通过第一透明导电层5、第二透明导电层6与P型氮化镓层4电连接，N电极8与N型氮化镓层2电连接；LED芯片在外部电压作用下发光。由于P电极7的正下方设置电流扩散控制绝缘层9，因此从P电极7发出的电势线不能垂直向下，电流会从电流扩散控制绝缘层9的边缘流向下方的第一透明导电层5及P型氮化镓层4，即使得电流传输方向10发生改变，LED芯片的发光区域位于电流扩散控制绝缘层9的四周，远离了P电极7，避免被P电极7吸收，提高出光效率。

Claims (1)

1.一种具有重叠电极的LED芯片结构，包括衬底（1）及位于所述衬底（1）上的N型氮化镓层（2）、量子阱（3）及P型氮化镓层（4）；其特征是：所述P型氮化镓层（4）上覆盖有第一透明导电层（5），第一透明导电层（5）上覆盖有第二透明导电层（6），所述第二透明导电层（6）上设有对称分布的P电极（7），所述P电极（7）与第二透明导电层（6）电连接；P电极（7）的正下方均设有透明的电流扩散控制绝缘层（9）；
所述P电极（7）在第一透明导电层（5）上的投影面积不大于电流扩散控制绝缘层（9）在第一透明导电层（5）上的投影面积；
所述电流扩散控制绝缘层（9）包括二氧化硅；
所述第二透明导电层（6）的等效电阻值低于第一透明导电层（5）的等效电阻值；
所述N型氮化镓层（2）上设有对称分布的N电极（8），N电极（8）与N型氮化镓层（2）电连接；
所述第一透明导电层（5）与第二透明导电层（6）为ITO层；
所述衬底（1）为蓝宝石基板；
所述N电极（8）的材料包括Al、Ag、Cr、Ni或Ti；
所述N电极（8）上覆盖有枝杈绝缘层（11）；
所述枝杈绝缘层（11）包括二氧化硅。
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