CN106972089B - 一种稻草人形n电极及垂直结构led芯片 - Google Patents

一种稻草人形n电极及垂直结构led芯片 Download PDF

Info

Publication number
CN106972089B
CN106972089B CN201710245310.3A CN201710245310A CN106972089B CN 106972089 B CN106972089 B CN 106972089B CN 201710245310 A CN201710245310 A CN 201710245310A CN 106972089 B CN106972089 B CN 106972089B
Authority
CN
China
Prior art keywords
finger
shaped
electrode
insert
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710245310.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106972089A (zh
Inventor
李国强
张云鹏
张子辰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South China University of Technology SCUT
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China University of Technology SCUT filed Critical South China University of Technology SCUT
Priority to CN201710245310.3A priority Critical patent/CN106972089B/zh
Publication of CN106972089A publication Critical patent/CN106972089A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106972089B publication Critical patent/CN106972089B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/38—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种稻草人形N电极，包括插指和焊盘；所述焊盘为长方形；所述插指由中心区域插指及边缘多边形插指组成；所述边缘多边形插指同时为左右对称、上下对称结构；所述中心区域插指由一根垂直插指和两根平行插指组成；所述中心区域插指和焊盘相连组成稻草人形插指，所述稻草人形插指位于边缘多边形插指内部，所述边缘多边形插指与焊盘顶部长边相连，与垂直插指底部相连。本发明的稻草人形N电极，很大程度上改善了传统米字型、十字型N电极电流分布不均，吸光严重的问题。本发明还公开了一种垂直结构LED芯片，包括所述的稻草人形N电极，克服了横向结构LED芯片的电流拥挤的缺点，极大的改善了电流在芯片内传输的均匀性。

Description

一种稻草人形N电极及垂直结构LED芯片
技术领域
本发明涉及LED制造领域，特别涉及一种稻草人形N电极及垂直结构LED芯片。
背景技术
随着LED在照明领域的逐步应用，市场对白光LED光效的要求越来越高，GaN基垂直结构LED具有良好的散热能力，能够承受大电流注入，这样一个垂直结构LED芯片可以相当于几个正装结构芯片，折合成本只有正装结构的几分之一。因此，GaN基垂直结构LED是市场所向，是半导体照明发展的必然趋势。与传统的平面结构LED相比，垂直结构LED具有许多优点：垂直结构LED两个电极分别在LED的两侧，电流几乎全部垂直流过外延层，没有横向流动的电流，电流分布均匀，产生的热量减少；采用键合与剥离的方法将导热不好的蓝宝石衬底去除，换成导电性好并且具有高热导率的衬底，可有效地散热；n-GaN层为出光面，该层具有一定的厚度，便于制作表面微结构，以提高光提取效率。总之，与传统平面结构相比，垂直结构在出光、散热等方面具有明显的优势。
随着半导体技术的高速发展，LED的内部量子效率能达到90％以上，而外部量子效率的提高并不显著，受到诸多因素的影响，如LED结构，电极形状，电极材料，电流扩展层厚度等，成为制约LED发光效率提高的主导因素。相对于其他提高LED亮度的方法(如高反射膜，衬底剥离，表面粗化等)而言，最易操作的是对芯片的电极形状进行优化，电极形状对光输出影响很大，如果电流扩散不充分、不均匀，会导致出光减少，通过合理设计电极的形状可以提高LED的发光效率。
理论上，在离电极越远的地方，电流越小，亮度越低。对于现有垂直电极结构技术，传统认为电极形状为“十”字形或“米”字形状的LED芯片的I-V性能最好。但“十”字形或“米”字形电极在芯片中心部分，由于电极比较集中，电流也相对比较集中，这样导致LED电流分布不够均匀，尤其是到台面的边缘部分，电流分布极不均匀，使得边缘部分的亮度很小。在中心圆形电极周围及插指附近，电流拥挤，在芯片边缘部分，电流小。电流趋势从中间到边缘越来越小，亮度也是越来越弱。
一般在制作垂直结构LED时，通常使用金属银作为反射层，但是由于Ag的易扩散，会制作一层电流阻挡层(barrier)包裹住反射层，每一个芯片周围会有大概5μm～10μm区域没有反射层(如图1)，在图1中，反射层20被电流阻挡层10包围，由于反射层20用于反射光线，而阻挡层10由于材料限制，反射光线极弱，导致该区域反射光线会有很大部分损失，而在蒸镀上一般的“十”字形或“米”字形N电极后，此区域电流分布也不均匀，对出光贡献也大大减小。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种稻草人形N电极，很大程度上改善了传统米字型、十字型N电极电流分布不均，吸光严重的问题。
本发明的另一目的在于提供一种垂直结构LED芯片，克服了横向结构LED芯片的电流拥挤的缺点，极大的改善了电流在芯片内传输的均匀性。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种稻草人形N电极，包括插指和焊盘；所述焊盘为长方形；所述插指由中心区域插指及边缘多边形插指组成；
所述边缘多边形插指同时为左右对称、上下对称结构；
所述中心区域插指由一根垂直插指和两根平行插指组成；所述中心区域插指和焊盘相连组成稻草人形插指，所述稻草人形插指位于边缘多边形插指内部，所述边缘多边形插指与焊盘顶部长边相连，与垂直插指底部相连；
所述稻草人形插指整体呈左右对称结构，所述垂直插指位于边缘多边形插指的左右对称轴上，顶端与焊盘相接,并与焊盘长边垂直，底端与边缘多边形插指相接；所述两根平行插指相互平行，分别位于边缘多边形插指的上下对称轴两侧，所述两根平行插指到上下对称轴的距离相等；所述两根平行插指分别与垂直插指垂直相交，其长边与焊盘长边平行。
所述边缘多边形插指为正方形插指或八边形插指。
所述插指的宽度范围为4μm～11μm。
所述焊盘的长边边长范围是50μm-100μm,短边边长范围是30um-80um。
一种垂直结构LED芯片，包括所述的稻草人形N电极。
所述的垂直结构LED芯片，由下至上依次包括p电极保护层、反射层、电流阻挡层、外延层及稻草人形N电极，所述电流阻挡层的形状与稻草人形N电极的形状构成相似图形，所述流阻挡层的尺寸比稻草人形N电极的尺寸大18％～25％。
所述外延层由下至上依次包括P-GaN、量子阱和N-GaN。
所述p电极保护层由下至上依次包括种子层、键合层、掺杂硅衬底层、防氧化层。
所述电流阻挡层的制备方法如下：
利用PECVD在P-GaN表面先生长一层SiO2，再用正胶光刻板保护住与稻草人形N电极图案相对应部分的SiO2，将其余的SiO2用BOE腐蚀液腐蚀掉，SiO2与P-GaN形成肖特基接触，形成高势垒区，形成电流阻挡层。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
(1)本发明的稻草人形N电极，很大程度上改善了传统米字型、十字型N电极电流分布不均，吸光严重的问题。稻草人形中心区域简化了米字型和十字型图案的复杂性，电极中心区域的主要部分置于边缘，改善了电极的吸光问题；同时边缘多边形插指解决了十字型或米字型电极边缘部分电流较弱，分布较少的问题。
(2)本发明的稻草人形垂直结构LED芯片克服了横向结构LED芯片的电流拥挤的缺点，极大的改善了电流在芯片内传输的均匀性。
(3)本发明的利用SiO2与p型GaN接触形成肖特势垒高阻区，进而形成电流阻挡层的方法。在N电极对应的垂直投影区域形成电流阻挡层的方法，代替了直接在N电极下方沉积SiO2作为电流阻挡层的方法，使电流更加充分的利用，更加充分的扩散到整个芯片。
(4)本发明采用金属电极保护层替代SiO2防止Ag反射镜的扩散和氧化，并且反射光的能力大为增强，减小保护层对Ag反射镜反射效率的影响。
附图说明
图1为现有技术中P电极层包围反射层的结构示意图。
图2为本发明的实施例1的稻草人形N电极的示意图。
图3为本发明的实施例1垂直结构LED芯片的截面示意图。
图4为本发明的实施例2的稻草人形N电极的示意图。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
如图2所示，本实施例的稻草人形N电极，包括插指和焊盘11；所述焊盘为长方形；所述插指由中心区域插指及边缘多边形插指12组成；所述边缘多边形插指12为正方形；所述中心区域插指由一根垂直插指13和两根平行插指14组成。
所述中心区域插指和焊盘相连组成稻草人形插指，所述稻草人形插指位于边缘四边形插指内部，所述边缘四边形插指与焊盘顶部长边相连,，与垂直插指底部相连；所述稻草人形插指整体呈左右对称结构，所述垂直插指位于边缘多边形插指的左右对称轴上，顶端与焊盘相接,并与焊盘长边垂直，底端与边缘多边形插指相接；所述两根平行插指相互平行，分别位于边缘多边形插指的上下对称轴两侧，所述两根平行插指到上下对称轴的距离相等；所述两根平行插指分别与垂直插指垂直相交，其长边与焊盘长边平行。
本实施例的插指的宽度范围可为4μm～11μm；所述焊盘的长边边长范围是50μm-100μm,短边边长范围是30um-80um。所述N电极的材质为Al、Ti、Au、Ni或类似金属的一种或多种。
如图3所示，本实施例的垂直结构LED芯片，由下至上依次包括p电极保护层100、反射层110、电流阻挡层120、外延层130及稻草人形N电极140，所述电流阻挡层120的形状与稻草人形N电极140的形状构成相似图形，所述流阻挡层120的尺寸比稻草人形N电极140的尺寸大18％～25％。其中，所述外延层由下至上依次包括P-GaN131、量子阱132和N-GaN133。所述p电极保护层由下依次包括种子层、键合层、掺杂硅衬底层、防氧化层。
本实施例的电流阻挡层的制备方法如下：
利用PECVD在P-GaN表面先生长一层SiO2，再用正胶光刻板保护住与稻草人形N电极图案相对应部分的SiO2,将其余的SiO2用BOE腐蚀液腐蚀掉，SiO2与P-GaN形成肖特基接触，形成高势垒区，形成电流阻挡层。
在本实施例中，边缘多边形插指能够使电流在N-GaN面分布的更加均匀，提高发光和发热，增加LED芯片的发光效率，此外，由于稻草人形插指形成在反光较强的电极保护层的正上方，不会降低较多的反射镜的反射效率。
实施例2
本实施例除边缘多边形插指采用八边形外，其余特征与实施例1同。
如图4所示，本实施例的稻草人形N电极，包括插指和焊盘11；所述焊盘为长方形；所述插指由中心区域插指及边缘多边形插指22组成；所述边缘多边形插指22为正方形；所述中心区域插指由一根垂直插指13和两根平行插指组成14。
在本实施例中，将边缘多边形由实施例一中的四边形字形修改为八边形，能够解决拐角处电流密集的现象，且减少遮挡的发光面积，使电流在N-GaN面分布的更加均匀，进一步的提高了发光效率。此外，稻草人形插指依旧形成在不反射光的电流阻挡层上，并未占用较多的反射镜的反射面积。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种垂直结构LED芯片，其特征在于，由下至上依次包括p电极保护层、反射层、电流阻挡层、外延层及稻草人形N电极；
所述电流阻挡层的形状与稻草人形N电极的形状构成相似图形，所述电流阻挡层的尺寸比稻草人形N电极的尺寸大18％～25％；
所述电流阻挡层的制备方法如下：利用PECVD在P-GaN表面先生长一层SiO2，再用正胶光刻板保护住与稻草人形N电极图案相对应部分的SiO2，将其余的SiO2用BOE腐蚀液腐蚀掉，SiO2与P-GaN形成肖特基接触，形成高势垒区，形成电流阻挡层；
所述稻草人形N电极，包括插指和焊盘；所述焊盘为长方形；所述插指由中心区域插指及边缘多边形插指组成；
所述边缘多边形插指为正方形插指或八边形插指；
所述中心区域插指由一根垂直插指和两根平行插指组成；所述中心区域插指和焊盘相连组成稻草人形插指，所述稻草人形插指位于边缘多边形插指内部，所述边缘多边形插指与焊盘顶部长边相连，与垂直插指底部相连；
所述稻草人形插指整体呈左右对称结构，所述垂直插指位于边缘多边形插指的左右对称轴上，顶端与焊盘相接，并与焊盘长边垂直，底端与边缘多边形插指相接；所述两根平行插指相互平行，分别位于边缘多边形插指的上下对称轴两侧，所述两根平行插指到上下对称轴的距离相等；所述两根平行插指分别与垂直插指垂直相交，其长边与焊盘长边平行；
所述p电极保护层由下至上依次包括种子层、键合层、掺杂硅衬底层、防氧化层；
所述插指的宽度范围为4μm～11μm。
2.根据权利要求1所述的垂直结构LED芯片，其特征在于，所述外延层由下至上依次包括P-GaN、量子阱和N-GaN。
CN201710245310.3A 2017-04-14 2017-04-14 一种稻草人形n电极及垂直结构led芯片 Active CN106972089B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710245310.3A CN106972089B (zh) 2017-04-14 2017-04-14 一种稻草人形n电极及垂直结构led芯片

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710245310.3A CN106972089B (zh) 2017-04-14 2017-04-14 一种稻草人形n电极及垂直结构led芯片

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106972089A CN106972089A (zh) 2017-07-21
CN106972089B true CN106972089B (zh) 2023-09-22

Family

ID=59332352

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710245310.3A Active CN106972089B (zh) 2017-04-14 2017-04-14 一种稻草人形n电极及垂直结构led芯片

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106972089B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111933768B (zh) * 2019-04-25 2022-05-06 深圳第三代半导体研究院 一种垂直集成单元二极管芯片
CN114447171B (zh) * 2022-01-07 2024-05-28 广州市众拓光电科技有限公司 一种垂直结构led芯片及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101694859A (zh) * 2009-10-15 2010-04-14 上海蓝光科技有限公司 大功率发光二极管及其制作方法
CN102142498A (zh) * 2009-12-18 2011-08-03 夏普株式会社 具有更均匀电流散布的发光器件
CN104347775A (zh) * 2014-09-28 2015-02-11 映瑞光电科技(上海)有限公司 具有图形化n电极的led芯片
CN104880682A (zh) * 2015-06-09 2015-09-02 江苏多维科技有限公司 一种交叉指状y轴磁电阻传感器
CN207282517U (zh) * 2017-04-14 2018-04-27 华南理工大学 一种稻草人形n电极及垂直结构led芯片

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3009895B1 (fr) * 2013-08-23 2016-12-23 Commissariat Energie Atomique Diode electroluminescente dont l'agencement d'une electrode sur une face emettrice est determine en fonction de la longueur de dispersion du courant dans ladite diode electroluminescente
JP6326852B2 (ja) * 2014-02-17 2018-05-23 日亜化学工業株式会社 半導体発光素子

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101694859A (zh) * 2009-10-15 2010-04-14 上海蓝光科技有限公司 大功率发光二极管及其制作方法
CN102142498A (zh) * 2009-12-18 2011-08-03 夏普株式会社 具有更均匀电流散布的发光器件
CN104347775A (zh) * 2014-09-28 2015-02-11 映瑞光电科技(上海)有限公司 具有图形化n电极的led芯片
CN104880682A (zh) * 2015-06-09 2015-09-02 江苏多维科技有限公司 一种交叉指状y轴磁电阻传感器
CN207282517U (zh) * 2017-04-14 2018-04-27 华南理工大学 一种稻草人形n电极及垂直结构led芯片

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
宋雪云 ; 张俊兵 ; 曾祥华 ; 董雅娟 ; .电极形状对GaN基发光二极管芯片性能的影响.物理学报.2010,(07),全文. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN106972089A (zh) 2017-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101399307B (zh) 倒装芯片型发光元件
KR100969100B1 (ko) 발광소자, 발광소자의 제조방법 및 발광소자 패키지
TWI387136B (zh) 半導體及其形成方法與覆晶式發光二極體封裝結構
CN102709420B (zh) 一种氮化镓基发光二极管
CN109417111A (zh) 半导体器件
KR100867529B1 (ko) 수직형 발광 소자
CN101859861A (zh) 具有双反射层的氮化镓基倒装发光二极管及其制备方法
KR102407329B1 (ko) 광원 모듈 및 이를 구비한 조명 장치
KR102623615B1 (ko) 발광소자, 발광소자 패키지 및 발광장치
TW201324863A (zh) 發光二極體元件以及覆晶式發光二極體封裝元件
TWI744622B (zh) 光電元件
CN106972089B (zh) 一种稻草人形n电极及垂直结构led芯片
KR102378952B1 (ko) 발광소자 및 이를 포함하는 발광소자 패키지
CN207282517U (zh) 一种稻草人形n电极及垂直结构led芯片
KR20120048413A (ko) 발광 소자 및 발광 소자 패키지
CN207282518U (zh) 一种弧线形n电极及垂直结构led芯片
CN101859859A (zh) 高亮度氮化镓基发光二极管及其制备方法
US20180252386A1 (en) Lens and light emitting unit including same
KR20170012690A (ko) 반도체 발광소자 및 이를 이용한 반도체 발광소자 패키지
CN108321274A (zh) Led芯片及其制造方法
KR102075059B1 (ko) 발광 소자 및 발광 소자 패키지
CN207993889U (zh) Led芯片
KR20130023666A (ko) 반도체 발광 소자 및 그 제조 방법
KR101907618B1 (ko) 발광소자
KR20120110831A (ko) 발광소자

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant