CN105023982A - Led芯片和led发光器件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LED芯片，包括衬底以及形成于衬底上的外延层，所述LED芯片的横截面为三角形，外延层包括依次形成于衬底上的第一半导体层和第二半导体层，第一半导体层和第二半导体层分别具有第一电极接触区和第二电极接触区，第一电极接触区至少包括第一接触点，第二电极接触区至少包括第二接触点和第三接触点，所述第一接触点、第二接触点和第三接触点非共线。本发明还公开了一种LED发光器件。本发明的LED芯片，其横截面设置为三角形，同时侧面为非垂直面，提高了芯片从侧面出光的效率。本发明的LED芯片至少包括三个不共线的接触点，因此该芯片在以倒装或覆晶（flip-chip）形式安装在基材上时，通过至少三点固定，使得LED芯片与基材之间更加稳固，平整，可靠，不易晃动。

Description

LED芯片和LED发光器件

技术领域

本申请涉及一种半导体发光器件，特别涉及一种LED芯片和LED发光器件。

背景技术

上世纪60年代第一只LED产品在美国诞生，它的出现给人们的生活带来了很多光彩，由于LED具有寿命长、低功耗、绿色环保等优点，与之相关的技术发展得非常迅速。它已经成为“无处不在”与我们的生活息息相关的光电器件和光源，比如手机的背光，交通信号灯，大屏幕全彩显示屏和景观亮化用灯等等。

目前制约LED进一步应用和发展的瓶颈是它的价格和出光效率及散热，理论上用蓝光LED激发黄色荧光粉合成白光的发光效率高达每瓦300多流明，但是现在的实际效率还不到理论值的一半，大概是理论值的三分之一左右，其中一个重要原因是一部分从激活区发出的光无法从LED芯片内部逃逸出来。金属电极，芯片材料本身和基材对光的吸收和遮挡使得LED光效的损失很大。

另外，LED芯片出光效率低的另外一个原因是外延材料的折射率远大于空气折射率，而传统的LED芯片的图形往往采用矩形单元的布局，矩形芯片的侧面光取出角度很小，从而使有源区产生的光由于全内反射不能从LED中有效的发射出去，导致LED的外量子效率较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种LED芯片和LED发光器件，解决现有技术中LED芯片出光效率低的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本申请实施例公开一种LED芯片，包括衬底以及形成于所述衬底上的外延层，所述LED芯片的横截面为三角形，所述外延层包括依次形成于所述衬底上的第一半导体层和第二半导体层，所述第一半导体层和第二半导体层分别具有第一电极接触区和第二电极接触区，所述第一电极接触区至少包括第一接触点，所述第二电极接触区至少包括第二接触点和第三接触点，所述第一接触点、第二接触点和第三接触点非共线。

优选的，在上述的LED芯片中，所述衬底为透明衬底，其材质选自蓝宝石、碳化硅或ZnO或透明玻璃。

优选的，在上述的LED芯片中，所述LED芯片的侧面为非垂直面。

优选的，在上述的LED芯片中，所述LED芯片的横截面为正三角形或等腰三角形。

相应地，本申请实施例还公开了一种LED发光器件，包括透明基材以及倒装在所述透明基材上的至少一LED芯片，所述LED芯片为上述的LED芯片。

优选的，在上述的LED发光器件中，还包括第一透明导电层，所述第一透明导电层形成于所述透明基材的表面并与所述第一接触点电性接触。

优选的，在上述的LED发光器件中，所述第一透明导电层的材质为氧化铟锡、氧化锌或石墨烯。

优选的，在上述的LED发光器件中，还包括第二透明导电层，所述第二透明导电层形成于所述透明基材的表面并分别与所述第二接触点和第三接触点电性连接。

优选的，在上述的LED发光器件中，所述第二透明导电层的材质为氧化铟锡、氧化锌或石墨烯。

优选的，在上述的LED发光器件中，所述透明基材的材质为玻璃、蓝宝石、碳化硅或有机透明体。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

（1）本发明的LED芯片，其横截面设置为三角形，同时侧面为非垂直面，提高了芯片从侧面出光的效率。

（2）本发明的LED芯片至少包括三个不共线的接触点，因此该芯片在以倒装或覆晶（flip-chip）形式安装在基材上时，通过至少三点固定，使得LED芯片与基材之间更加稳固，平整，可靠，不易晃动。

（3）本发明的LED芯片中，衬底和基材均采用透明材质，而且电极均采用透明导电层引出，因此避免了电极、基材和衬底对出光的阻挡，实现了空间全角度出光，进一步提高了出光效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本发明具体实施例中LED芯片的俯视图；

图2所示为本发明具体实施例中LED芯片的侧视图；

图3所示为本发明具体实施例中LED发光器件的结构示意图;

图4所示为本发明另一实施例中LED发光器件的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参图1和图2所示，LED芯片包括衬底11以及形成于衬底11的外延层12。

衬底11优选为透明衬底，其材质优选自蓝宝石、碳化硅或ZnO或透明玻璃。

外延层12包括依次形成于衬底11上第一半导体层121和第二半导体层122。第一半导体层121为N型半导体层，第二半导体层122为P型半导体层，在N型和P型半导体层之间还设有发光层（图未示），通过刻蚀第二半导体层122和发光层直至露出第一半导体层121形成第一电极接触区13，第一电极接触区13包括第一接触点131。第二半导体层122的顶面具有第二电极接触区14，第二电极接触区14包括两个电极接触点，分别为第二接触点141和第三接触点142。第一接触点131、第二接触点141和第三接触点142呈三角形设置。

第一接触点131、第二接触点141和第三接触点142的材质选自金、铝、钛、铂、钨等金属中的一种或多种的组合。

为了提高LED芯片侧面的出光率，LED芯片的横截面设置为三角形，更优选为等腰三角形或正三角形。进一步地，LED芯片的侧面均为非垂直面，亦即,LED芯片的侧面与衬底底面所在的水平面的夹角为非90°，该夹角可以为锐角也可以为钝角。

参图3所示，LED发光器件包括上述的LED芯片10和透明基材20，LED芯片10倒装设置在透明基材20上。

透明基材20的材质优选为玻璃、蓝宝石、碳化硅或有机透明体。有机透明体包括有机玻璃、PC（聚碳酸酯）、PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）等。透明基材20的表面配合LED芯片10的形状设置为台阶状。参图4所示，也可以将第一接触点131的高度提升到与另外两个个接触点141，142的高度相同，这样透明基材表面可以是没有台阶的平面。

透明基材20上与第一接触点131相应的区域上覆设有第一透明导电层21，第一透明导电层21与第一接触点131固定并电性连接，第一透明导电层21沿水平方向延伸于透明基材20的表面，位于透明基材20上方的第一透明导电层21上还设有N电极23。

第二透明导电层22沿水平方向延伸于透明基材20的表面，第二透明导电层22分别与第二接触点141和第三接触点142固定并电性连接。位于透明基材20上的第二透明导电层22上还设有金属焊盘24。

第一透明导电层21和第二透明导电层22的材质优选自氧化铟锡、氧化锌或石墨烯。

本发明通过第一接触点131、第二接触点141和第三接触点142实现于透明基材20的固定，由于三个接触点并非位于同一直线上，因此LED芯片可以稳固在透明基材20上，不易发生晃动。易于想到的是，第一电极接触区上还可以设置多个接触点，第二电极接触区上也可以设置两个以上的接触点，另外，第二接触点和第三接触点也可以构成一连续的条形的接触点。

进一步地，该LED发光器件还可包裹有封装层，封装层可由环氧树脂等组成，其中可均匀掺杂、涂覆有荧光粉等，以实现LED芯片发射光的波长转换，且通过此种封装形式，还可使器件所发射的光具有更佳均匀性。而所述荧光粉的类型可依据实际应用之需求而选取，其获取途径亦可有多种，例如，可来源于市售途径。

进一步地，每个LED发光器件还可以包括多个LED芯片，多个LED芯片之间通过透明导电层实现串联和/或并联连接。

综上所示，本发明的优点在于：

（1）本发明的LED芯片，其横截面设置为三角形，同时侧面为非垂直面，提高了芯片从侧面出光的效率。

（2）本发明的LED芯片至少包括三个不共线的接触点，因此该芯片在安装在基材上时，通过至少三点固定，使得LED芯片与基材之间更加稳固，不易晃动。

（3）本发明的LED芯片中，衬底和基材均采用透明材质，而且电极均采用透明导电层引出，因此避免了电极、基材和衬底对出光的阻挡，实现了全角度出光，进一步提高了出光效率。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种LED芯片，包括衬底以及形成于所述衬底上的外延层，其特征在于：所述LED芯片的横截面为三角形，所述外延层包括依次形成于所述衬底上的第一半导体层和第二半导体层，所述第一半导体层和第二半导体层分别具有第一电极接触区和第二电极接触区，所述第一电极接触区至少包括第一接触点，所述第二电极接触区至少包括第二接触点和第三接触点，所述第一接触点、第二接触点和第三接触点非共线。

2.根据权利要求1所述的LED芯片，其特征在于：所述衬底为透明衬底，其材质选自蓝宝石、碳化硅或ZnO或透明玻璃。

3.根据权利要求1所述的LED芯片，其特征在于：所述LED芯片的侧面为非垂直面。

4.根据权利要求1所述的LED芯片，其特征在于：所述LED芯片的横截面为等腰三角形或正三角形。

5.一种LED发光器件，其特征在于：包括透明基材以及倒装在所述透明基材上的至少一LED芯片，所述LED芯片为权利要求1至4任一所述的LED芯片。

6.根据权利要求5所述的LED发光器件，其特征在于：还包括第一透明导电层，所述第一透明导电层形成于所述透明基材的表面并与所述第一接触点电性接触。

7.根据权利要求6所述的LED发光器件，其特征在于：所述第一透明导电层的材质为氧化铟锡、氧化锌或石墨烯。

8.根据权利要求5所述的LED发光器件，其特征在于：还包括第二透明导电层，所述第二透明导电层形成于所述透明基材的表面并分别与所述第二接触点和第三接触点电性连接。

9.根据权利要求8所述的LED发光器件，其特征在于：所述第二透明导电层的材质为氧化铟锡、氧化锌或石墨烯。

10.根据权利要求5所述的LED发光器件，其特征在于：所述透明基材的材质为玻璃、蓝宝石、碳化硅或有机透明体。