CN102694098A - 半导体发光芯片 - Google Patents

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曾坚信
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Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd
Hon Hai Precision Industry Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种半导体发光芯片，其包括基板、设置在该基板上的发光结构层及第一电极。所述发光结构层包括依次排布的第一半导体层、发光层及第二半导体层，该发光结构层内还形成有至少一离子注入区，该离子注入区由所述第二半导体层底面贯穿发光层并延伸至第一半导体层内部，各离子注入区内开设有由第二半导体层底面贯穿至第一半导体层内部的容置槽。所述第一电极包括设置在基板与发光结构层之间的基底及由基底延伸而出的至少一连接部，该至少一连接部对应地设置于容置槽内并与第一半导体层电连接。

Description

半导体发光芯片
技术领域
本发明涉及一种半导体发光芯片。
背景技术
由于照明应用将是半导体发光技术市场化的主要方向，因此，如何提高半导体发光芯片的发光效率已成为业界亟待解决的技术问题。然而，现有半导体发光芯片的n型电极通常设置在作为发光面之一的n型半导体层的顶面上，从而会降低半导体发光芯片的发光效率。
发明内容
鉴于此，有必要提供一种具有高发光效率的半导体发光芯片。
一种半导体发光芯片，其包括基板、设置在该基板上的发光结构层及第一电极。所述发光结构层包括依次排布的第一半导体层、发光层及第二半导体层，该发光结构层内还形成有至少一离子注入区，该离子注入区由所述第二半导体层底面贯穿发光层并延伸至第一半导体层内部，各离子注入区内开设有由第二半导体层底面贯穿至第一半导体层内部的容置槽。所述第一电极包括设置在基板与发光结构层之间的基底及由基底延伸而出的至少一连接部，该至少一连接部对应地设置于容置槽内并与第一半导体层电连接。
所述半导体发光芯片通过将所述第一电极埋设在半导体发光芯片的内部以使得作为发光面之一的第一半导体顶面不会受到遮蔽，从而提高半导体发光芯片的出光效率。而且，埋设在内部的第一电极的接触面积可做得比较大，从而降低电流密度，可减缓因电流密度升高而使发光效率下降的现象，使得半导体发光芯片可以承受更高的操作电流。
下面参照附图，结合具体实施例对本发明作进一步的描述。
附图说明
图1为本发明第一实施方式所提供的半导体发光芯片的结构示意图。
图2为本发明第二实施方式所提供的半导体发光芯片的结构示意图。
主要元件符号说明
  半导体发光芯片   1、2
  基板   10
  第一电极   12
  离子注入区   13
  容置槽   13a
  反射层   14
  焊垫   15
  透明导电层   16
  第二电极   17
  发光结构层   18
  接触层   19
  第一半导体层   180
  发光层   182
  第二半导体层   184
  导通孔   184a
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
如图1所示，本发明第一实施方式所提供的半导体发光芯片1包括基板10、形成在基板10上的第一电极12、形成在第一电极12上的反射层14、覆盖所述反射层14的透明导电层16、设置在透明导电层16上的第二电极17、发光结构层18及接合所述发光结构层18及透明导电层16的接触层19。
所述发光结构层18包括依次排布的第一半导体层180、发光层182及第二半导体层184。在本实施方式中，所述第一半导体层180为N型氮化铝铟镓层，所述第二半导体层184为P型氮化铝铟镓层，所述发光层182为多重量子阱氮化铝铟镓层。当然，所述第一半导体层180、第二半导体层184及发光层182也可根据实际需求选用其他的材料。所述发光结构层18先生长于一暂时基板(图未示)上，然后通过激光剥离(Laser Lift-off)、化学蚀刻、物理蚀刻等方式将暂时基板剥离而成。所述第二半导体层184的底面通过接触层19与覆盖在反射层14上的透明导电层16连接。所述接触层19可由高掺杂的P型氮化物(P-InAlGaN)、超晶格P型氮化物(P-In(1-x-y)GaxAlyN或P-In(1-s-t)AlsGatN)、P型掺杂反转层制成，用于增强第二半导体层184与所述透明导电层16的欧姆接触。所述透明导电层16可由氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化锌(ZnO)、氧化镁(MgO)、氧化铟镓锌(IGZO)等导电性较佳的材料制成，用于将电流均匀分布在第二半导体层184内，使半导体发光芯片1出光均匀。
所述反射层14设置在第一电极12上，其由高反射率的绝缘材料制成。所述反射层14用于将所述发光层182向下辐射的光线朝向上方反射，从而提高半导体发光芯片1的发光效率。所述反射层14具有一可涵盖可见光波长的反射主频宽。同时，所述反射层14也可以起到绝缘隔离作用，使得第一电极12与设置于反射层14上方的结构绝缘隔离。在本实施方式中，所述反射层14是一反射主频宽为440nm-470nm的分布式布拉格反射镜(Distributed Bragg Reflector，DBR)，其材料选自二氧化硅(SiO2)、二氧化钛(TiO2)、五氧化二钽(Ti2O5)等氧化物或氮化硅(SiNX)、氮化钛(TiNX)、氮化钽(TaNX)等氮化物及其组合。
所述第一电极12设置在基板10上，其材料选自铬(Cr)、钛(Ti)、镍(Ni)、铂(Pt)、铝(Al)、金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、钨(W)的其中一种或几种的合金。所述第一电极12包括设置在基板10上的基底120及由所述基底120向上延伸出的至少一个连接部122。所述基底120的形状可为环状、同心环状、条状或分散排布的点状，在本实施方式中，所述基底120为条状。所述反射层14、透明导电层16、接触层19及发光结构层18内通过离子注入的方法形成至少一个由基板10顶面向上延伸至第一半导体层180内部的离子注入区13，每一个离子注入区13内通过物理蚀刻或化学蚀刻的方法开设有由基板10顶面贯穿至第一半导体层180内部的容置槽13a，所述连接部122对应地设置在容置槽13a内。所注入的中性离子可以为一价氢阳离子(H+)、一价氦阳离子(He+)、一价氧阳离子(O+)、一价氩阳离子(Ar+)、一价氮阳离子(N+)、一价氖阳离子(Ne+)。因为离子注入会破坏晶格，使得晶格缺陷增加，所以所述离子注入区13成为高阻值的绝缘层，可使得所述连接部122与所述容置槽13外的结构绝缘隔离。所述基板10为导电的金属基板或半导体基板，其材料选自硅(Si)、碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氧化锌(ZnO)、氧化铝(Al2O3)等。所述基板10与第一电极12相对的底面上设置有用于对外电连接的焊垫15。由此，所述第一半导体层180通过容置槽13a内的第一电极12、基板10及焊垫15与外部电连接。
所述发光结构层18的一侧被蚀刻去除后露出部分透明导电层16，所述第二电极17设置在外露的透明导电层16上并通过金属线11与外部电连接。由此，所述第二半导体层184通过接触层19、透明导电层16及第二电极17与外部电连接。
如图2所示，本发明第二实施方式所提供的半导体发光芯片2的结构与第一实施方式的区别在于所述发光结构层18的一侧仅蚀刻至第二半导体层184的内部以露出部分第二半导体层184表面，所述外露的第二半导体层184的表面上开设有贯穿至透明导电层16的导通孔184a，所述第二电极17设置在外露的第二半导体层184表面上并通过所述导通孔184a与透明导电层16电连接。
本发明所提供的半导体发光芯片1将所述第一电极12埋设在半导体发光芯片1的内部以使得作为发光面之一的第一半导体层180顶面不会受到遮蔽，从而提高半导体发光芯片1的出光效率。而且，埋设在内部的第一电极12的接触面积可做得比较大，从而降低电流密度，可减缓因电流密度升高而使发光效率下降的现象，使得半导体发光芯片1可以承受更高的操作电流。
另外，反射层14还可以采用高导热材料，以进一步提高半导体发光芯片1的散热效率。
本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (12)

1.一种半导体发光芯片，其包括基板及设置在该基板上的发光结构层，所述发光结构层包括依次排布的第一半导体层、发光层及第二半导体层，其特征在于：该发光结构层内还形成有至少一离子注入区，该离子注入区由所述第二半导体层底面贯穿发光层并延伸至第一半导体层内部，各离子注入区内开设有由第二半导体层底面贯穿至第一半导体层内的容置槽，所述半导体发光芯片还包括第一电极，所述第一电极包括设置在基板与发光结构层之间的基底及由基底延伸而出的至少一个连接部，该至少一连接部对应地设置于容置槽内并与第一半导体层电连接。
2.如权利要求1所述的半导体发光芯片，其特征在于：所述基底的形状选自环状、同心环状、条状、分散排布的点状。
3.如权利要求1所述的半导体发光芯片，其特征在于：所述基板为导电的金属基板或半导体基板。
4.如权利要求1所述的半导体发光芯片，其特征在于：所述离子注入区内所注入的离子选自H+、He+、O+、Ar+、N+、Ne+。
5.如权利要求1所述的半导体发光芯片，其特征在于：所述第二半导体层的底面通过一接触层与一透明导电层电连接。
6.如权利要求5所述的半导体发光芯片，其特征在于：所述接触层选自高掺杂的P型氮化物、超晶格P型氮化物、P型掺杂反转层。
7.如权利要求5所述的半导体发光芯片，其特征在于：所述透明导电层与第一电极之间间隔有一绝缘反射层。
8.如权利要求7所述的半导体发光芯片，其特征在于：所述绝缘反射层为分布式布拉格反射镜。
9.如权利要求7所述的半导体发光芯片，其特征在于：所述绝缘反射层的反射主频宽为440nm-470nm。
10.如权利要求7所述的半导体发光芯片，其特征在于：所述绝缘反射层的材料选自二氧化硅、二氧化钛、五氧化二钽、氮化硅、氮化钛、氮化钽。
11.如权利要求1所述的半导体发光芯片，其特征在于：所述发光结构层的一侧被蚀刻去除后露出部分透明导电层，所述半导体发光芯片还包括设置于外露的透明导电层上的第二电极。
12.如权利要求1所述的半导体发光芯片，其特征在于：所述发光结构层的一侧蚀刻至第一半导体内部以露出部分第一半导体，所述第一半导体外露的表面上开设有贯穿至透明导电层的导通孔，所述半导体发光芯片包括设置在第一半导体外露表面上并通过导通孔与透明导电层电连接的第二电极。
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