CN104409601A - 具有双反射层的倒装发光二极管芯片 - Google Patents
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Abstract
具有双反射层的倒装发光二极管芯片，涉及发光二极管芯片的生产技术领域，在一透明生长基板的同一侧依次设置N型半导体层、有源层和P型半导体层；在P型半导体层上设置透明氧化物欧姆接触层，在透明氧化物欧姆接触层上设置P反射层；在局部裸露的N型半导体层上设置N反射层；P反射层和N反射层布置在透明生长基板的同一侧；P反射层由P反射金属层、第一阻挡金属层和第一Ti接触金属层组成，N反射层由N反射金属层、第二阻挡金属层和第二Ti接触金属层组成。本发明有助于倒装发光二极管芯片提升亮度和提高层与层之间的黏附，改善可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及发光二极管芯片的生产技术领域，具体涉及具有复合欧姆接触双反射层的倒装发光二极管芯片。
背景技术
传统LED器件结构类型包括正装、垂直和倒装结构。正装结构LED的P 和N电极都位于芯片的同侧，其存在的缺点包括散热性能不佳和电流拥挤效应；垂直结构LED特殊的导电衬底和芯片结构，P 和N电极分别位于芯片的两侧；倒装结构LED的P、N 电极位于同侧，GaN外延层表面整面蒸镀金属反射电极，采用倒装焊技术将芯片倒装于基板上。
GaN 基倒装 LED 芯片的 P、N 电极位于同侧，这样会引起电流在电极
附近的聚集分布，出现电流拥挤效应，拥挤在一起的电流会产生较多的焦耳热，加上发生全反射而不能出射的光，导致部分有源区的温度不断的恶性攀升。半导体材料对温度很敏感，温度的升高会加剧晶格振动，导致参与辐射复合的载流子数目降低，非辐射复合增强，降低了芯片的内量子效率，并且使LED 器件的使用寿命大打折扣；温度还会引起 GaN 基材料禁带宽度的变化，使芯片的发射光谱红移，这对利用蓝光激发 YAG 荧光粉来获得白光的照明系统来说是非常不利的。因此，要得到大功率且外量子效率稳定的芯片需要解决芯片局部区域大电流和光的取出问题。
发明内容
本发明目的是提出一处具有更优性能的倒装LED芯片的大规模量产及稳定性的具有双反射层的倒装发光二极管芯片。
本发明在一透明生长基板的同一侧依次设置N型半导体层、有源层和P型半导体层；在P型半导体层上设置透明氧化物欧姆接触层，在透明氧化物欧姆接触层上设置P反射层；在局部裸露的N型半导体层上设置N反射层；所述P反射层和N反射层布置在透明生长基板的同一侧；其特征在于：所述P反射层由P反射金属层、第一阻挡金属层和第一Ti接触金属层组成，所述P反射金属层设置在透明氧化物欧姆接触层上，第一阻挡金属层设置在P反射金属层上，第一Ti接触金属层设置在第一阻挡金属层上；所述N反射层由N反射金属层、第二阻挡金属层和第二Ti接触金属层组成，所述N反射金属层设置在N型半导体层上，第二阻挡金属层设置在N反射金属层上，第二Ti接触金属层设置在第二阻挡金属层上。
本发明有助于倒装发光二极管芯片提升亮度和提高层与层之间的黏附，改善可靠性，与传统正装LED相比优势明显，主要有：
1、芯片的电流分布更均匀。在大电流工作条件下，倒装结构芯片具有更好
的电流扩展及均匀性。
2、芯片出光提取效率高。出光面没有电极遮挡，PSS衬底技术和表面粗化
能大幅度的改善蓝宝石面的出光效率。
3、芯片散热能力提高。LED决定芯片光效及寿命的主要因素为芯片结温，与传统正装结构以蓝宝石衬底作为散热通道相比，倒装芯片结构有着较佳的散热能力。倒装(Flip-Chip)技术通过共晶焊将LED芯片倒装到具有更高导热率的硅衬底(导热系数约120W/mK或氮化铝（导热系数约150W/mK）的陶瓷基体上，传统正装芯片蓝宝石导热系数约（25W/mK)，芯片与衬底间共晶焊提高了LED芯片的散热能力，保障LED的热量能够快速从芯片中导出。
4、倒装芯片封装采用倒装焊接技术使芯片使用中能承受更大工作电流，相比金线焊接具有更低的串联电阻，更高的热稳定性。
5、倒装芯片在应用中更适合向集成化、小型化、超薄化发展，减少使用封装材料和封装体体积。
另外，本发明所述P反射金属层的厚度为1000～3000A，所述P反射金属层为可见光反射率大于80%，所述P反射金属层的材料为Ag、Al、Ni Ag或Ni Al中的任意一种。以此制成的高反射金属层的厚度能达到稳定的反射效果。
本发明所述第一阻挡金属层和第二阻挡金属层的厚度可分别为10～5000A，各阻挡金属层为单层Ni、Au、Cr、Pt或任意以上金属的多层组合，非合金。常见的低电迁移率金属能很好的防止反射金属层材料的扩散溢出。
所述N反射金属层的厚度为1000～3000A，N反射金属层为可见光反射率大于70%的CrAl组合结构层。该组合能很好的与N型半导体形成欧姆接触，并起到光反射作用。
另外，为了实现更优的透光性，并与P型半导体层形成更好电接触性能，本发明所述透明氧化物欧姆接触层的厚度为5～1000A。
附图说明
图1为本发明的一种结构示意图。
图2为本发明中P反射金属层的剖面放大示意图。
图3为本发明中N反射金属层的剖面放大示意图。
具体实施方式
为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。
其次，本发明利用示意图进行了详细的表述，在详述本发明实例时，为了便于说明，示意图不依照一般比例局部放大，不应以此作为对本发明的限定。
如图1所示，在透明生长基板000的同一侧采用常规技术依次生长N型半导体层001、有源层002和P型半导体层003。通过蚀刻裸露出N型半导体层001的部分区域。
在P型半导体层003表面沉积厚度为5～1000A的透明氧化物欧姆接触层101（如使用磁控溅射溅射铟锡氧化物透明导电薄膜500A），并在氧化物欧姆接触层101表面继续沉积P反射层102。
如图2所示，P反射层102包括P反射金属层102a，阻挡金属层102b和接触金属层102c。采用厚度为10A/2000A的NiAg金属为P反射金属层102a材料，直接蒸镀于透明氧化物欧姆接触层上，经测试形成的P反射金属层102a的可见光反射率大于80%，再在P反射金属层102a依次蒸镀厚度为3000A的 Pt层和厚度为200A的 Cr层，以组合形成阻挡金属层102b。然后再在阻挡金属层102b上以Ti蒸镀形成Ti接触金属层102c，为厚度100A。
制作时，P反射金属层102a的材料也可以采用单层的Ag或Al，还可以采用Ni Al替代。阻挡金属层102b的材料也可以采用单层的Ni、Au、Cr、Pt，其四元素中任意两种组合。
如图3所示，以同样的加工方法沉积N反射层103：N反射层103由N反射金属层103a、阻挡金属层103b和Ti接触金属层103c组成。N反射金属层103a使用CrAl金属厚度分别为15A、2000A直接设置在蚀刻裸露出的N型半导体层001上。制成的N反射金属层103a的可见光反射率大于70%。阻挡金属层103b使用厚度3000A的 Pt和200A的Cr组合设置在N反射金属层上103a。阻挡金属层103b的材料也可以采用单层的Ni、Au、Cr、Pt，其四元素中任意两种组合。Ti接触金属层103c则采用厚度为100A的Ti设置在阻挡金属层103b上。
最后在N反射层103和P反射层102上分别制作完成用绝缘介质层覆盖指定区域，裸露部分N反射层和P反射层用于N、P焊盘的制作。
Claims (8)
1.一种倒装发光二极管芯片，在一透明生长基板的同一侧依次设置N型半导体层、有源层和P型半导体层；在P型半导体层上设置透明氧化物欧姆接触层，在透明氧化物欧姆接触层上设置P反射层；在局部裸露的N型半导体层上设置N反射层；所述P反射层和N反射层布置在透明生长基板的同一侧；其特征在于：所述P反射层由P反射金属层、第一阻挡金属层和第一Ti接触金属层组成，所述P反射金属层设置在透明氧化物欧姆接触层上，第一阻挡金属层设置在P反射金属层上，第一Ti接触金属层设置在第一阻挡金属层上；所述N反射层由N反射金属层、第二阻挡金属层和第二Ti接触金属层组成，所述N反射金属层设置在N型半导体层上，第二阻挡金属层设置在N反射金属层上，第二Ti接触金属层设置在第二阻挡金属层上。
2.根据权利要求1所述倒装发光二极管芯片，其特征在于：所述P反射金属层的厚度为1000～3000A，所述P反射金属层为可见光反射率大于80%，所述P反射金属层的材料为Ag、Al、Ni Ag或Ni Al中的任意一种。
3.根据权利要求1所述倒装发光二极管芯片，其特征在于：所述第一阻挡金属层的厚度为10～5000A，所述第一阻挡金属层为Ni、Au、Cr、Pt中的至少任意一种。
4.根据权利要求1所述倒装发光二极管芯片，其特征在于：所述N反射金属层的厚度为1000～3000A，N反射金属层为可见光反射率大于70%的CrAl组合结构层。
5.根据权利要求1所述倒装发光二极管芯片，其特征在于：所述第二阻挡金属层的厚度为10～5000A，所述第二阻挡金属层为Ni、Au、Cr、Pt中的至少任意一种。
6.根据权利要求1所述倒装发光二极管芯片，其特征在于：所述第一Ti接触金属层的厚度为10～500 A。
7.根据权利要求1所述倒装发光二极管芯片，其特征在于：第二Ti接触金属层厚度为10～500 A。
8.根据权利要求1所述倒装发光二极管芯片，其特征在于：所述透明氧化物欧姆接触层的厚度为5～1000A。
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