CN102931310A - 一种led芯片及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭露了一种LED芯片的结构及其制造方法，所述LED芯片的电极包括第一电极群和第二电极群，所述第一电极群的电极分排均匀分布在管芯上，与管芯对应区域接触，第二电极群分布在以第一电极群的电极为中心的正六边形的顶点上，采用这样的结构能获得充分的电流扩展，使电流在芯片中均匀分布，从而使器件得到良好的发光效率和均匀的出光率，并且能满足芯片尺寸更进一步增加的需求。

Description

一种LED芯片及其制作方法

技术领域

本发明涉及LED制造技术领域，尤其涉及一种LED芯片及其制作方法

背景技术

发光二级管（LED，Light Emitting Diode）是一种半导体固体发光器件，其利用半导体PN结作为发光材料，可以将电转换为光。当半导体PN结的两端加上正向电压后，注入PN结中的电子和空穴发生复合，将过剩的能量以光子的形式释放出来。LED具有寿命长，功耗低的优点，随着技术的日渐成熟，对LED的功率和亮度的要求要求也越来越高。随着外延生长技术和多量子阱结构的发展，高亮度LED的内量子效率己有了非常大的改善，大功率芯片技术开始专注于如何提升出光效率来提升芯片的发光效率。

传统的LED芯片结构P电极和N电极设置在和发光区同一侧，发光区射出的光部分将被电极所吸收和键合引线遮挡。并且由于P型半导体层本身相对高的电阻导致电流扩展存在拥堵现象，电流主要集中在不能有效发光的P电极之下，从而导致了发光的不均匀和发光效率的下降。为获得良好的电流扩展，在P型半导体层表面形成一般形成有半透明的电流扩散层，这样也会影响出光效率。为了在透光率和扩展电阻率二者之间则要给以适当的折衷，折衷设计的结果必定使其功率转换的提高受到了限制。

因此，目前一般使用倒装芯片的技术来解决电流扩散层和电极对出光效率的影响。倒装芯片的实质是在传统工艺的基础上，将芯片的发光区与电极不设计在同一个平面，将电极区面朝向基台进行贴装。

同时，通过增大单颗LED的有效发光面积也可以有效的提升LED的出光效率。但是芯片尺寸的增加同时也增加了电流扩展的难度，为了使电流均匀分布需要特殊设计电极结构，目前一般设置为梳状电极，只能一定程度上解决这一问题，不能满足芯片尺寸更进一步增加的需求。

发明内容

本发明提供一种LED芯片及其制作方法，用以解决LED芯片电流扩展的难题。

为解决以上问题，本发明提供一种LED芯片的，包括：衬底，形成于所述衬底上的管芯以及设置于管芯上并与管芯对应区域接触的电极，所述电极包括第一电极群和第二电极群，所述第一电极群的电极分排均匀分布在管芯上，所述第二电极群分布在以第一电极群的电极为中心的正六边形的顶点上。

可选的，所述管芯包括依次形成于衬底上的N型半导体层、多量子阱层、P型半导体层和电流扩散层，所述多量子阱层、P型半导体层和电流扩散层部分暴露出所述N型半导体层。

可选的，所述第一电极群与所述电流扩散层接触，所述第二电极群与所述N型半导体层接触。

可选的，所述第一电极群与所述N型半导体层接触，所述第二电极群与所述电流扩散层接触。

可选的，所述LED芯片倒装于次粘着基台上。

可选的，所述次粘着基台上还形成有第一电极层、绝缘层和第二电极层，所述绝缘层将第一电极层和第二电极层隔开，所述第一电极层上形成有对应第一电极群的第一焊接点群，所述第二电极层上形成有对应第二电极群的第二焊接点群，第一电极群与第一焊接点群连接，第二电极群与第二焊接点群连接。

可选的，所述第一电极群与第一焊接点群通过焊球连接，所述第二电极群与第二焊接点群通过焊球连接。

本发明还提供了所述的LED芯片的制造方法，包括：

提供衬底；

在衬底上形成管芯；

在管芯对应区域形成电极，所述电极包括第一电极群和第二电极群，所述第一电极群的电极分排均匀分布在管芯上，所述第二电极群分布在以第一电极群的电极为中心的正六边形的顶点上。

可选的，所述管芯包括依次形成于衬底上的N型半导体层、多量子阱层、P型半导体层和电流扩散层，所述多量子阱层、P型半导体层和电流扩散层部分暴露出所述N型半导体层。

可选的，所述第一电极群形成在电流扩散层上，所述第二电极群形成在N型半导体层上。

可选的，所述第一电极群形成在N型半导体层上，所述第二电极群形成在电流扩散层上。

可选的，在管芯对应区域形成电极后，将所述LED芯片倒装于次粘着基台上。

在所述次粘着基台上还依次形成有第二电极层、绝缘层和第一电极层；

对应第二电极群的位置暴露出所述第二电极层；

在所述第一电极层上形成对应第一电极群的第一焊接点群，在所述第二电极层上形成对应第二电极群的第二焊接点群；

第一电极群与第一焊接点群通过焊球连接，第二电极群与第二焊接点群通过焊球连接。

可选的，所述衬底为蓝宝石衬底。

本发明提供一种LED芯片及其制作方法，所述LED芯片的电极包括第一电极群和第二电极群，所述第一电极群的电极分排均匀分布在管芯上，第二电极群的电极分布在以第一电极群的电极为中心的正六边形的顶点上，这样的结构能获得充分的电流扩展使电流均匀分布，使器件得到良好的发光效率和均匀的出光率，并且能满足芯片尺寸更进一步增加的需求。

附图说明

图1为本发明实施例提供的LED芯片的电极分布示意图；

图2为本发明实施例的LED芯片的制造方法的流程图；

图3A~3E为本发明实施例的LED芯片的制造方法的各步骤在沿AA’剖面上的结构示意图。

具体实施方式

在背景技术中已经提及，由于现有LED芯片的电极结构，只能一定程度获得较好的电流扩展，使电流均匀分布。无法满足芯片尺寸更进一步增加的需求。为此，本发明提供一种LED芯片及其制作方法，所述LED芯片的电极包括第一电极群，第二电极群，所述第一电极群的电极分排均匀分布在管芯上与管芯对应区域接触，第二电极群的电极分布在以第一电极群的电极为中心的正六边形的顶点上，这样的结构能获得充分的电流扩展使电流均匀分布，使器件得到良好的发光效率和均匀的出光率，并且能满足芯片尺寸更进一步增加的需求。

下面将结合附图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应所述理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

请参考图1，图1为本发明实施例的LED芯片的电极分布示意图；所述LED芯片包括：衬底401，形成于所述衬底上的管芯（未图示），设置于管芯上并与管芯对应区域接触的电极，所述电极包括第一电极群402和第二电极群403。

所述第一电极群402的电极分排均匀分布在管芯上，第二电极群403的电极分布在以第一电极群的电极为中心的正六边形的顶点上。这样，在器件工作时载流子可以通过第一电极群和第二电极群均匀扩散到整个芯片中，提高器件的发光效率，并且，芯片的尺寸增加时，电极群分布作相应的扩展也能达到同样的效果，即，可适用于任意尺寸的LED芯片。本领域的研究人员可根据器件需求和工艺目的对电极群的数目和密度做适应性调整。

参考图3E，其为本发明实施例的LED芯片的剖面示意图。管芯415一般包括依次形成于衬底401上的N型半导体层404、多量子阱层405、P型半导体层406、电流扩散层407。管芯415是LED芯片的核心部分，所述N型半导体层404、多量子阱层405和P型半导体层406形成用以发光的PN结，所述电流扩散层407起到扩展电流的作用。本实施例中所述第一电极群402所述电流扩散层407接触，所述第二电极群403与所述N型半导体层404接触。当然也可以将所述第一电极群402与所述N型半导体层404接触，所述第二电极群与所述电流扩散层407接触。

所述LED芯片运用倒装技术连接到次粘着基台413上。所述次粘着基台413上还形成有第一电极层410、绝缘层411和第二电极层412，所述绝缘层411将第一电极层410和第二电极层412隔开，所述第一电极群402与第一电极层410接触，所述第二电极群403与第二电极层412接触。所述第一电极层410上形成有对应第一电极群402的第一焊接点群408，所述第二电极层412上形成有对应第二电极群403的第二焊接点群409，第一电极群402与第一焊接点群408通过焊球414连接，第二电极群403与第二焊接点群409通过焊球414连接。这样，在第一电极层410和第二电极层412间加上正向电压即可驱动芯片工作。

请参考图2，其为本发明实施例提供的LED芯片制作方法的流程图，所述方法包括如下步骤：

步骤S31，提供衬底；

步骤S32，在衬底上形成管芯；

步骤S33，在管芯对应区域形成分排均匀分布的第一电极群；

步骤S34，在管芯对应区域形成分布在以第一电极群的电极为中心的正六边形的顶点上的第二电极群。

参照图3A，执行步骤S31，提供衬底401，本实例中，所述衬底401为蓝宝石（Al₂O₃）衬底。当然，根据工艺，也可以选用其他适用于LED芯片制造的衬底，例如是尖晶石（MgAl₂O₄）、SiC、ZnS、ZnO或GaAs衬底。

参照图3B，执行步骤S32，在衬底上形成管芯415。所述管芯415包括在衬底401上依次形成的N型半导体层404、多量子阱层405、P型半导体层406、电流扩散层407，所述多量子阱层405、P型半导体层406、电流扩散层407部分暴露出所述N型半导体层404。其中，根据第一电极群和第二电极群的分布利用掩膜板在对应区域选择性开口，以部分暴露出所述N型半导体层404。形成所述管芯415的方法为本领域技术人员所熟知的，在此不再赘述。

参照图1和3C，执行步骤S33，在管芯415对应区域形成分排均匀分布的第一电极群402。本实施例中，所述第一电极群402形成在电流扩散层407上，当然，也可以选择形成在N型半导体层404上。

参照图1和图3D，执行步骤S34，在管芯415对应区域形成分布在以第一电极群402的电极为中心的正六边形的顶点上的第二电极群403。此时，若所述第一电极群402形成在电流扩散层407上（例如本实施例）时，则第二电极群403形成在N型半导体层404上，若所述第一电极群402形成在N型半导体层404上时，则第二电极群403形成在电流扩散层407上。

参照图3E，所述LED芯片利用倒装工艺与次粘着基台上413连接。具体的包括：在所述次粘着基台413上还依次形成有第二电极层412、绝缘层411和第一电极层410；对应第二电极群403的位置暴露出所述第二电极层412；在所述第一电极层410上形成对应第一电极群402的第一焊接点群408，在所述第二电极层412上形成对应第二电极群403的第二焊接点群409。在倒装工艺时，第一电极群402与第一焊接点群408通过焊球连接，第二电极群403与第二焊接点群409通过焊球连接。可以理解的是，此过程还可包括常规的切割等工艺，由于本发明并不涉及该部分的改进，此处不再赘述。

综上所述，本发明所提供的LED芯片的结构及其制造方法，所述LED芯片的电极包括第一电极群和第二电极群，所述第一电极群的电极分排均匀分布在管芯上，第二电极群的电极分布在以第一电极群的电极为中心的正六边形的顶点上，这样的结构能获得充分的电流扩展使电流均匀分布，使器件得到良好的发光效率和均匀的出光率，并且能满足芯片尺寸更进一步增加的需求。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (14)

1.一种LED芯片，包括：衬底、形成于所述衬底上的管芯以及设置于管芯上并与管芯对应区域接触的电极，其特征在于：所述电极包括第一电极群和第二电极群，所述第一电极群的电极分排均匀分布在管芯上，所述第二电极群分布在以第一电极群的电极为中心的正六边形的顶点上。

2.如权利要求1所述的LED芯片，其特征在于：所述管芯包括依次形成于衬底上的N型半导体层、多量子阱层、P型半导体层和电流扩散层，所述多量子阱层、P型半导体层和电流扩散层部分暴露出所述N型半导体层。

3.如权利要求2所述的LED芯片，其特征在于：所述第一电极群与所述电流扩散层接触，所述第二电极群与所述N型半导体层接触。

4.如权利要求2所述的LED芯片，其特征在于：所述第一电极群与所述N型半导体层接触，所述第二电极群与所述电流扩散层接触。

5.如权利要求1所述的LED芯片，其特征在于：所述LED芯片倒装于一次粘着基台上。

6.如权利要求5所述的LED芯片，其特征在于：所述次粘着基台上还形成有第一电极层、绝缘层和第二电极层，所述绝缘层将第一电极层和第二电极层隔开，所述第一电极层上形成有对应第一电极群的第一焊接点群，所述第二电极层上形成有对应第二电极群的第二焊接点群，第一电极群与第一焊接点群连接，第二电极群与第二焊接点群连接。

7.如权利要求6所述的LED芯片，其特征在于：所述第一电极群与第一焊接点群通过焊球连接，所述第二电极群与第二焊接点群通过焊球连接。

8.一种LED芯片的制造方法，包括：

提供衬底；

在衬底上形成管芯；

在管芯对应区域形成电极，所述电极包括第一电极群和第二电极群，所述第一电极群的电极分排均匀分布在管芯上，所述第二电极群分布在以第一电极群的电极为中心的正六边形的顶点上。

9.如权利要求8所述的LED芯片的制造方法，其特征在于：所述管芯包括依次形成于衬底上的N型半导体层、多量子阱层、P型半导体层和电流扩散层，所述多量子阱层、P型半导体层和电流扩散层部分暴露出所述N型半导体层。

10.如权利要求9所述的LED芯片的制造方法，其特征在于：所述第一电极群形成在电流扩散层上，所述第二电极群形成在N型半导体层上。

11.如权利要求9所述的LED芯片的制造方法，其特征在于：所述第一电极群形成在N型半导体层上，所述第二电极群形成在电流扩散层上。

12.如权利要求8所述的LED芯片的制造方法，其特征在于：在管芯对应区域形成电极后，将所述LED芯片倒装于次粘着基台上。

13.如权利要求12所述的LED芯片的制造方法，其特征在于：

所述次粘着基台上依次形成有第二电极层、绝缘层和第一电极层；

对应第二电极群的位置暴露出所述第二电极层；

在所述第一电极层上形成对应第一电极群的第一焊接点群，在所述第二电极层上形成对应第二电极群的第二焊接点群；

第一电极群与第一焊接点群通过焊球连接，第二电极群与第二焊接点群通过焊球连接。

14.如权利要求8至13中任一项所述的LED芯片的制造方法，其特征在于：所述衬底为蓝宝石衬底。

Images