CN108649047A - 倒装芯片型发光二极管芯片 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种倒装芯片型发光二极管芯片。该倒装芯片型发光二极管芯片包括：基底；发光二极管部件，置于所述基底上；反射电极，置于所述发光二极管部件上；下绝缘层，覆盖所述反射电极和所述发光二极管部件，并且具有暴露所述发光二极管部件上的所述反射电极的第一开口；电流扩散层，置于下绝缘层上以通过所述下绝缘层与所述反射电极绝缘，并且具有第二开口，其中，所述电流扩散层的所述第二开口具有比所述下绝缘层的所述第一开口的面积大的面积；以及上绝缘层，形成在所述电流扩散层上，并且具有通过其注入电流的多个开口。

Description

倒装芯片型发光二极管芯片
本申请是申请日为2014年7月10日、申请号为201480049884.8、发明名称为“具有ESD保护的LED芯片”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种发光器件，更具体地，涉及一种具有静电放电保护的发光二极管芯片。
背景技术
通常，GaN基化合物半导体生长在蓝宝石基底上，其晶体结构和晶格参数类似于半导体，通过外延生长以减少晶体缺陷。然而，生长在蓝宝石基底上的外延层含有许多晶体缺陷，例如V-坑、穿透位错等等。当将高电压的静电施加到外延层时，电流集中于外延层中的晶体缺陷上，从而引起二极管击穿。
目前，高亮度、高输出的发光二极管(LED)的应用从LED电视背光单元增加到照明设备、汽车、电动展示板、设施等等。因此，在本领域中需要进一步改进对发光器件的静电放电(ESD)保护。
LED需要这种保护，以使用具有优异电可靠性的ESD保护装置保证半永久性使用生命周期。针对静电放电、电快速瞬变(EFT，指开关中产生的火花)、空中的雷电浪涌，保护LED的可靠性尤为重要。
通常，在发光二极管的封装中，一个单独的齐纳二极管与发光二极管安装在一起，以防止静电放电(见韩国专利公开No.10-2011-0128592等等)。然而，齐纳二极管很昂贵，并且安装齐纳二极管的过程增加了封装发光二极管的工艺数量和制造成本。此外，因为齐纳二极管在LED封装中放置在靠近发光二极管的位置，所以LED封装的发光效率会因齐纳二极管吸收的光而降低，从而降低LED封装的产率。
发明内容
【发明的公开】
【技术问题】
本发明的目的是提供具有静电放电保护的发光二极管芯片。
【技术方案】
本发明的示例性实施例公开了一种倒装芯片型发光二极管芯片，包括：基底；发光二极管部件，在基底上对齐；以及反向并联二极管部件，设置在基底上并连接到发光二极管部件。发光二极管部件可以被反向并联二极管部件保护免受静电放电的影响。
倒装芯片型发光二极管芯片还可以包括第一电极垫和第二电极垫。第一电极垫可以与发光二极管部件对齐，第二电极垫可以与发光二极管部件和反向并联二极管部件对齐。
另外，发光二极管部件和反向并联二极管部件中的每个可以包括：第一导电型氮化物基半导体层；第二导电型氮化物基半导体层；以及置于第一导电型氮化物基半导体层和第二导电型氮化物基半导体层之间的有源层。
此外，第一电极垫可以电连接到发光二极管部件的第一导电型氮化物基半导体层和反向并联二极管部件的第二导电型氮化物基半导体层。另一方面，第二电极垫可以电连接到发光二极管部件的第二导电型氮化物基半导体层和反向并联二极管部件的第一导电型氮化物基半导体层。
倒装芯片型发光二极管芯片还可以包括反射电极，该反射电极在发光二极管部件的第二导电型氮化物基半导体层上对齐，并且第一电极垫可以置于该反射电极上。
倒装芯片型发光二极管芯片还可以包括电流扩散层，该电流扩散层置于反射电极和第一电极垫之间，并且电连接到发光二极管部件的第一导电型氮化物基半导体层和反向并联二极管部件的第二导电型氮化物基半导体层。电流扩散层与反射电极绝缘。
此外，电流扩散层可以覆盖发光二极管部件和反向并联二极管部件，并且可以具有暴露发光二极管部件上的反射电极的开口，并且还可以具有暴露反向并联二极管部件的第一导电型氮化物基半导体层的开口。
通过电流扩散层的开口暴露的反射电极和第一导电型氮化物基半导体层可以通过第二电极垫彼此电连接。
在一些实施例中，反向并联二极管部件可以包括在相对方向上连接的两个二极管。此外，上述两个二极管可以共用阴极。
倒装芯片型发光二极管芯片还可以包括第一电极垫和第二电极垫。这里，第一电极垫可以在发光二极管部件上对齐，第二电极垫可以在发光二极管部件和反向并联二极管部件上对齐。
另外，发光二极管部件和反向并联二极管部件中的每个可以包括：第一导电型氮化物基半导体层；第二导电型氮化物基半导体层；以及置于第一导电型氮化物基半导体层和第二导电型氮化物基半导体层之间的有源层。此外，第一电极垫可以电连接到发光二极管部件的第一导电型氮化物基半导体层和两个二极管中的一个二极管的第二导电型氮化物基半导体层。此外，第二电极垫可以电连接到发光二极管部件的第二导电型氮化物基半导体层和另外一个二极管的第二导电型氮化物基半导体层。
根据本发明的另一方面，一种发光二极管芯片包括：发光二极管部件；反向并联二极管部件，用来保护发光二极管部件免受静电放电；第一电极垫，在发光二极管部件上对齐；以及第二电极垫，置于发光二极管部件和反向并联二极管部件上方。
由于第二电极垫置于发光二极管部件和反向并联二极管部件上方，所有反向并联二极管部件的尺寸可相对自由地调节而不受第二电极垫的限制。
在一些实施例中，第一电极垫可电连接到发光二极管部件的阴极和反向并联二极管部件的阳极，第二电极垫可电连接到发光二极管部件的阳极和反向并联二极管部件的阴极。
在一些实施例中，反向并联二极管部件可包括在相反方向上连接的两个二极管。两个二极管可共用一个阴极。
根据本发明的又一方面，一种发光二极管芯片包括：发光二极管部件；反向并联二极管部件；反射电极；以及电流扩散层，其中，发光二极管部件和反向并联二极管部件中的每个包括第一导电型氮化物基半导体层、有源层以及第二导电型氮化物基半导体层；反射电极在发光二极管部件的第二导电型氮化物基半导体层上对齐；电流扩散层覆盖发光二极管部件和反向并联二极管部件以将发光二极管部件的第一导电型氮化物基半导体层电连接到反向并联二极管部件的第二导电型氮化物基半导体层，电流扩散层与发光二极管部件上的反射电极绝缘且包括暴露反射电极的开口。
电流扩散层还可包括暴露反向并联二极管部件的第一导电型氮化物基半导体层的开口。
在一些实施例中，反向并联二极管部件可以包括在相对方向上连接的两个二极管，且电流扩散层可覆盖两个二极管中的一个二极管的第二导电型氮化物基半导体层，且可具有暴露另外一个二极管的第二导电型氮化物基半导体层的开口。
附图说明
图1至图7为示出根据本发明的示例性实施例的发光二极管芯片及其制造方法的平面示意图及截面图。
图8为根据本发明的示例性实施例的发光二极管芯片的示意电路图。
图9至图15为示出根据本发明的示例性实施例的发光二极管芯片及其制造方法的平面示意图及截面图。
图16为根据本发明的示例性实施例的发光二极管芯片的示意电路图。
图17至图23为示出根据本发明的示例性实施例的发光二极管芯片及其制造方法的平面示意图及截面图。
图24为根据本发明的示例性实施例的发光二极管芯片的示意电路图。
具体实施方式
将在下面参照附图详细描述本发明的示例性实施例。应当理解，提供以下实施例是为了使本发明完全公开以及使本领域技术人员对本发明进行全面理解。因此，应当理解，本发明不限于以下实施例并且可以不同方式实施。此外，在附图中，为方便起见而放大了部件的宽度、长度和厚度。此外，应当注意，附图并没有按照精确的比例绘制。在整个说明书中，类似的部件用类似的参考标号表示。
为了更好理解根据本发明的实施例的发光二极管芯片，下面将描述制造发光二极管芯片的方法。然而，应当理解的是，本发明并不限于由某个制造方法制造的发光二极管芯片，且提供以下制造方法是为了更好理解根据本发明的发光二极管芯片。
图1至图7为示出根据本发明的示例性实施例制造发光二极管芯片的方法的视图。这里，(a)为平面图，且(b)为沿着A-A线截取的横截面图。
首先，参照图1，第一导电型半导体层23形成在基底21上，且多个台面M1、M2形成在第一导电型半导体层23上，以彼此分开。台面M1、M2中的每个包括有源层25和第二导电型半导体层27。有源层25置于第一导电型半导体层23和第二导电型半导体层27之间。
多个台面M1、M2可通过以下步骤而形成：利用金属有机化学气相生长等使外延层在基底21上生长，外延层包括第一导电型半导体层23、有源层25及第二导电型半导体层27，然后对第二导电型半导体层27和有源层25图案化以暴露第一导电型半导体层23。第一导电型半导体层23、有源层25和第二导电型半导体层27可以是氮化物基半导体层，例如氮化镓半导体层。此外，多个台面M1、M2可具有由光致抗蚀回流形成的倾斜侧面。台面M1的侧面的倾斜轮廓提高了有源层25的光提取效率。
如图所示，多个台面M1可具有沿与彼此平行的一个方向延伸的细长形状。该形状简化了在多个芯片区域中具有相同形状的多个台面M1在基底21上的形成。然而，不需要形成多个台面M1并且也可形成单个台面M1。另一方面，台面M2具有比台面M1的尺寸小的尺寸。
参考图2，反射电极30形成在台面M1、M2中的每一个上。在台面M1、M2形成后，反射电极30可形成在台面M1、M2上，但不限于此。例如，可以在第二导电型半导体层27生长之后且形成台面M1、M2之前，在第二导电型半导体层27上形成反射电极30。反射电极30基本上覆盖台面M1、M2的整个上表面并在平面图中具有与台面M1、M2基本相同的形状。在此实施方案中，反射电极30被描述成形成在台面M2上。然而，可省略台面M2上的反射电极，并且欧姆金属层而非反射电极30可形成在台面M2上。
反射电极30可包括反射层28并还可包括阻挡层29。阻挡层29可覆盖反射层28的上表面和侧表面。例如，形成反射层28的图案并在其上形成阻挡层29，从而可形成阻挡层29以覆盖反射层28的上表面和侧表面。例如，反射层28可通过Ag、Ag合金、Ni/Ag、NiZn/Ag、或TiO/Ag层的沉积及图案化或剥离工艺形成。阻挡层29可由Ni、Cr、Ti、Pt、Au或其组合形成，并防止反射层的金属材料的扩散或污染。
参考图3，执行将基底21上的发光二极管芯片区域彼此隔开的工艺以形成限定芯片区域的隔离沟槽23h1。此时，也形成隔离沟槽23h2以将台面M1与台面M2彼此隔开。隔离工艺可通过光刻及蚀刻进行。
隔离沟槽23h1、23h2可具有倾斜的侧面。此外，基底21的上表面可通过隔离沟槽23h1、23h2暴露。如下所述，隔离沟槽23h1将芯片区域与其它芯片区域隔开，隔离沟槽23h2将发光二极管部件与反向并联二极管部件(reverse-parallel diode part)隔开。换句话说，隔离沟槽23h2将第一导电型半导体层23分开以使台面M1的区域与M2的区域分开，从而限定包括台面M1的发光二极管部件及包括台面M2的反向并联二极管部件。
在此实施例中，隔离工艺被描述成在台面M1、M2及反射电极30形成后进行。但是，应当理解，本发明并不限于此。即，隔离工艺也可在反射电极30形成前或在台面M1、M2形成前进行。
参照图4，形成覆盖多个台面M1、M2及第一导电型半导体层23的下绝缘层31。下绝缘层31具有在其预确定位置处形成的开口31a，31b，以允许电连接第一导电型半导体层23及第二导电型半导体层27。例如，下绝缘层31可在发光二极管部件中具有暴露第一导电型半导体层23的开口31a以及暴露反射电极30的开口31b。此外，下绝缘层31在反向并联二极管部件中具有暴露台面M2附近的第一导电型半导体层23的开口31c以及暴露台面M2的上部区域的开口31d。
开口31a可位于台面M1与基底21边缘附近之间，并可具有沿台面M1延伸的细长形状。此外，开口31b仅位于台面M1上以朝向台面M1的相同端偏置。虽然此实施例被描述成具有在每个台面M1上形成的相对宽的单个开口31b，但是本发明并不限于此。即，也可以在每个台面M1上形成多个相对小的开口而非开口31b。
下绝缘层31可以通过化学气相沉积(CVD)等由如二氧化硅(SiO2)等的氧化物层、如氮化硅等的氮化物层或氟化镁的绝缘层形成。下绝缘层31可以是单层或多层。此外，下绝缘层31可以是低折射率材料层和高折射率材料层一个在另一个之上彼此交替堆叠的分布式布拉格反射镜(DBR)。例如，可通过堆叠诸如SiO2/TiO2、SiO2/Nb2O5的介电层等来形成具有高反射率的绝缘反射层。
参见图5，电流扩散层33形成在下绝缘层31上。电流扩散层33覆盖多个台面M1，M2和第一导电型半导体层23。电流扩散层33具有开口33a和开口33b，开口33a分别置于台面M1的上部区域并暴露反射电极30，开口33b暴露反向并联二极管部件的第一导电型半导体层23。
电流扩散层33可以通过下绝缘层31的开口31a与第一导电型半导体层23形成欧姆接触。此外，电流扩散层33通过下绝缘层31的开口31d电连接到台面M2。因此，电流扩散层33将发光二极管部件的第一导电型半导体层23电连接至反向并联二极管部件的第二导电型半导体层27。
电流扩散层33通过下绝缘层31与多个台面M和反射电极30绝缘。此外，电流扩散层33的每个开口33a具有比下绝缘层31的开口31b的面积大的面积，以防止电流扩散层33接触反射电极30。因此，开口33a的侧壁设置在下绝缘层31上。此外，电流扩散层33的开口33b具有比下绝缘层31的开口31c的面积大的面积，以防止电流扩散层33接触反向并联二极管部件的第一导电型半导体层23。因此，开口33b的侧壁也设置在下绝缘层31上。
电流扩散层33形成在除开口33a，33b之外的基底21的大致整体上部区域上。因此，电流能够容易地通过电流扩散层33分散。电流扩散层33可以包括高反射性金属层，例如铝层，并且高反射性金属层可以形成在结合层上，结合层例如是钛、铬、镍等。此外，可以在高反射性金属层上形成具有镍、铬或金的单层或复合层结构的保护层。
参见图6，上绝缘层35形成在电流扩散层33上。上绝缘层35具有暴露发光二极管部件中的电流扩散层33的开口35a、暴露发光二极管部件中的反射电极30的开口35b以及暴露反向并联二极管部件中的第一导电型半导体层23的开口35c。
多个开口35a可设置在各个台面M1上，但并不限于此。可替代地，单个开口35a可以形成在多个台面M1上。此外，代替图6的开口35a，多个开口可以形成在每一台面M1上。
开口35b暴露通过电流扩散层33的开口33a和下绝缘层31的开口31b暴露的反射电极30。开口35b具有比电流扩散层33的开口33a的面积窄的面积。因此，电流扩散层33的开口33a的侧壁由上绝缘层35覆盖。开口35b可具有比下绝缘层31的开口31b的面积窄或大的面积。
开口35c暴露通过电流扩散层33的开口33b和下绝缘层31的开口31c暴露的第一导电型半导体层23。开口35c具有比电流扩散层33的开口33b的面积窄的面积，由此，开口33b由上绝缘层35覆盖。开口35c可以具有比下绝缘层31的开口31c的面积窄或大的面积。
上绝缘层35可以由氧化物绝缘层、氮化物绝缘层或聚合物(如聚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚对二甲苯等)形成。
参见图7，第一电极垫37a和第二电极垫37b形成在上绝缘层35上。第一电极垫37a在发光二极管部件上对齐，并通过上绝缘层35的开口35a连接到电流扩散层33。第二电极垫37b在发光二极管部件和反向并联二极管部件上对齐，通过上绝缘层35的开口35b连接到反射电极30，并且通过开口35c连接到反向并联二极管部件的第一导电型半导体层23。利用这种结构，发光二极管部件的第二导电型半导体层27通过第二电极垫37b电连接到反向并联二极管部件的第一导电型半导体层23。
第一电极垫37a和第二电极垫37b可以作为用于SMT的焊盘或作为用于将发光二极管芯片安装到子架、封装、印刷电路板等的连接凸耳。
第一电极垫37a和第二电极垫37b可通过相同的工艺同时形成，例如光刻和蚀刻工艺或者剥离工艺。第一电极垫37a和第二电极垫37b可包括例如由Ti、Cr、Ni之类形成的接合层和由Al、Cu、Ag、Au之类形成的高导电性金属层。
然后，将生长基底21分成各个发光二极管芯片，由此提供完工的发光二极管芯片。如本文所用，发光二极管芯片称为倒装芯片型发光二极管芯片，该倒装芯片型发光二极管芯片使用第一电极垫37a和第二电极垫37b经由焊点或SMT安装在子架、封装或者印刷电路板上。在此，第二电极垫37b置于发光二极管部件和反向并联二极管部件之上，并且具有比通用的横向型发光二极管芯片的电极垫更大的尺寸。因此，反向并联二极管部件的尺寸能在第二电极垫37b的尺寸内相对自由地调节。
虽然在该实施例中基底21示作留存在倒装芯片型发光二极管芯片上，但是基底21可在分成各个发光二极管芯片单元之前或之后从发光二极管芯片上拆除。
接下来，参照图7和图8对根据本发明的实施例的发光二极管芯片进行详细地描述。图8是根据本发明实施例的发光二极管芯片的示意电路图。
参见图7和图8，发光二极管芯片包括发光二极管部件Ld和反向并联二极管部件Rd。发光二极管芯片可包括基底21、反射电极30、下绝缘层31、电流扩散层33、上绝缘层35、第一电极垫37a和第二电极垫37b。
在该实施例中，发光二极管芯片是倒装芯片型发光二极管芯片。然而，应当理解，本发明并不局限于倒装芯片型发光二极管芯片。例如，本发明也可应用于生长基底从其上拆除的垂直型发光二极管芯片。
基底21可以是用于氮化镓基外延层生长的生长基底，例如蓝宝石基底、碳化硅基底、硅基底、氮化镓基底等。
在此，“反向并联二极管部件Rd”包括设置在发光二极管芯片中并且与发光二极管部件Ld反向并联的二极管。在该实施例中，反向并联二极管部件Rd由与发光二极管部件Ld反向并联的单个二极管构成。此外，该发光二极管部件Ld可通过隔离沟槽23h2与反向并联二极管部件Rd分开(参见图3)。发光二极管部件Ld具有比反向并联二极管部件Rd的面积大的面积。
此外，发光二极管部件Ld和反向并联二极管部件Rd中的每个包括第一导电型半导体层23、有源层25以及第二导电型半导体层27。该第一导电型半导体层23可包括例如n型GaN，第二导电型半导体层27可包括例如p型GaN，反之亦然。有源层25置于第一导电型半导体层23和第二导电型半导体层27之间，并且可具有单量子阱结构或多量子阱结构。
发光二极管部件Ld和反向并联二极管部件Rd通过对由例如MOCVD、MBE等的相同生长工艺生长的氮化物半导体层进行图案化，形成为彼此分开。因此，发光二极管部件Ld和反向并联二极管部件Rd可具有第一导电型半导体层23、有源层27b和第二导电型半导体层27，它们具有相同的成分和相同的结构。
发光二极管部件Ld可包括置于第一导电型半导体层23上的单个台面或多个台面M1(参见图1)。台面M1包括有源层25和第二导电型半导体层27。多个台面M1可具有细长形状并彼此平行。反向并联二极管部件Rd包括置于第一导电型半导体层23上的台面M2(参见图1)。
反射电极30在台面M1上，即在第二导电型半导体层27上对齐。每个反射电极30可包括金属反射层28和阻挡层29，并且可与第二导电型半导体层27形成欧姆接触。此外，反射电极30可形成在台面M2上。布置在台面M2上的反射电极30也可与反向并联二极管部件Rd的第二导电型半导体层27形成欧姆接触。替代地，与反射电极30不同类型的欧姆接触层可形成在台面M2上。
第一电极垫37a和第二电极垫37b置于反射电极30上。此外，第一电极垫37a在发光二极管部件Ld上对齐，第二电极垫37b在发光二极管部件Ld和反向并联二极管部件Rd之上对齐。此外，第一电极垫37a电连接到发光二极管部件Ld的第一导电型半导体层23并且连接到反向并联二极管部件Rd的第二导电型半导体层27。第二电极垫37b电连接到发光二极管部件Ld的第二导电型半导体层27并且连接到反向并联二极管部件Rd的第一导电型半导体层23。
例如，如上文参照图5描述的那样，电流扩散层33可布置在第一电极垫37a和反射电极30之间，并且可电气地连接于发光二极管部件Ld的第一导电型半导体层23并且连接于反向并联二极管部件Rd的第二导电型半导体层27。此外，电流扩散层33覆盖发光二极管部件Ld和反向并联二极管部件Rd的大部分，并且具有暴露发光二极管部件Ld上的反射电极30的开口33a(参见图5)和暴露反向并联二极管部件Rd的第一导电型半导体层23的开口33b。
第二电极垫37b可将通过开口33a暴露的反射电极30电连接到通过开口33b暴露的第一导电型半导体层。
下绝缘层31置于反射电极30和电流扩散层33之间，并且使电流扩散层33与反射电极30隔离。例如参照图4的描绘，下绝缘层31具有暴露发光二极管部件Ld中的第一导电型半导体层23的开口31a、暴露发光二极管部件Ld中的反射电极30的开口31b、暴露反向并联二极管部件Rd中的第一导电型半导体层23的开口31c以及暴露反向并联二极管部件Rd中的反射电极30的开口31d。电流扩散层33可将通过开口31a暴露的第一导电型半导体层23连接到通过开口31d暴露的反射电极30。
上绝缘层35置于电流扩散层33以及第一电极垫37a和第二电极垫37b之间，并使第二电极垫37b与电流扩散层33隔离。例如参照图6的描绘，在发光二极管部件Ld中，上绝缘层35具有暴露第一电极垫37a之下的区域中的电流扩散层33的开口35a和暴露在第二电极垫37b之下的区域中的反射电极30的开口35b。此外，在反向并联二极管部件中，上绝缘层35具有暴露第一导电类型半导体层23的开口35c，例如参照图6的描述。
第二电极垫37b覆盖上绝缘层35上的开口35b、35c，藉此发光二极管部件Ld上的反射电极30能够电连接到反向并联二极管部件Rd的第一导电型半导体层23。
根据本实施例，例如在图8中示出，反向并联电路实施在第一电极垫37a和第二电极垫37b之间，其中，发光二极管部件Ld反向并联地连接到反向并联二极管部件Rd。于是，发光二极管部件Ld能够通过反向并联二极管部件Rd保护免受静电放电。
根据本实施例，电路散射层33基本上覆盖第一导电型半导体层23在台面M1和台面M1之间的整个面积。采用该结构，电流能够通过电流扩散层33容易地散射到发光二极管部件Ld中。此外，电流扩散层33可包括反射金属层，例如Al层，或者下绝缘层可由绝缘反射层形成，使得未被反射电极30反射的光能由电流扩散层33或下绝缘层31反射，从而改善光提取效率。
(实验示例)
在应用ESC时，发光二极管芯片的成品率变化使用不包括反向并联二极管的典型倒装芯片型发光二极管芯片(100个芯片，比较例)和包括根据上文描述的实施例的反向并联二极管部件Rd的倒装芯片型发光二极管芯片(100个芯片，本发明例)来确定。比较例和本发明例的样品通过相同的工艺来制造，除了光掩膜上的设计。
发光二极管芯片的成品率变化通过将3kV的反向电压施加于比较例和本发明例的样品来确定。比较例的样品从应用ESD之前的成品率63.4％至在应用ESD之后的成品率32.4％，导致成品率降低31％。相反，示例的样品从应用ESD之前的成品率70.3％至在应用ESD之后的成品率68.1％，导致成品率降低2.3％。
因此，可以看出，对于ESD高度耐受的发光二极管芯片能够在包括反向并联二极管部件Rd时制造。
图9至图15是根据本发明另一实施例说明制造发光二极管芯片的方法的视图。在此，(a)是平面图，而(b)是沿剖线A-A剖取的截面图。
根据本实施例的发光二极管芯片及其制造方法基本上类似于参照于图1至图7所述的发光二极管芯片及其制造方法，除了根据本实施例的发光二极管芯片包括其中两个二极管以相反方向连接的反向并联二极管部件Bi-Rd。以下描述将集中在本实施例与上述实施例的不同特征。
参照图9，如参照图1所描述的，第一导电型半导体层23形成于基底21上，多个台面M1、M2形成于第一导电型半导体层23上以彼此分离。在图1所示的实施例中，形成了单个台面M2，然而在本实施例中形成了两个台面M2以彼此面对。第一导电型半导体层23暴露在台面M2之间。
参照图1所描述的，多个台面M1、M2可通过以下步骤而形成：利用金属有机化学气相沉积等在基底21上生长包括第一导电型半导体层23、有源层25和第二导电型半导体层27的外延层，然后对第二导电型半导体层27和有源层25图案化以暴露第一导电型半导体层23。
参照图10，如参照图2所描述的，反射电极30形成于台面M1、M2中的每一个上。除了反射电极30形成于两个台面M2上外，本实施例的反射电极与参照图2所述的实施例的反射电极相同，且其详细描述将被省略。另外，尽管反射电极30示出为在台面M2上形成，应理解的是，可以省去台面M2上的反射电极30，且欧姆金属层而非反射电极30可以在台面M2上形成。
参照图11，如参照图3所描述的，执行将发光二极管芯片区域彼此分离的过程以形成限定芯片区域的隔离沟槽23h1。此时，也形成隔离沟槽23h2以将每个台面M2与台面M1隔开。在本实施例中，包括台面M1的区域对应于发光二极管部件Ld，包括台面M2的区域对应于反向并联二极管部件Bi-Rd。在本实施例中，应当注意，隔离沟槽23h2也可以形成在台面M2之间。
参照图3所描述的，尽管隔离工艺可以在台面M1、M2和反射电极30形成之后进行，但本发明并不限于此。即，隔离工艺也可以在反射电极30形成之前或在台面M1、M2形成之前进行。
参照图12，如参照图4所描述的，形成覆盖多个台面M1、M2和第一导电型半导体层23的下绝缘层31。如参照图4所描述的，下绝缘层31具有开口31a、31b。
此外，下绝缘层31具有暴露邻近每个台面M2的第一导电型半导体层23的开口31c和暴露每个台面M2的上部区域的开口31d。
参照图13，如参照图5所描述的，电流扩散层33形成于下绝缘层31上。此外，电流扩散层33覆盖发光二极管部件Ld中的台面M1和第一导电型半导体层，且具有分别置于台面M1的上部区域内并暴露反射电极30的开口33a。另外，在反向并联二极管部件Bi-Rd中，电流扩散层33具有暴露每个二极管的第一导电型半导体层23的开口33b，覆盖两个二极管中的一个，并具有暴露另一个二极管的台面M2的开口33c。
利用此结构，发光二极管部件Ld的第一导电型半导体层23通过电流扩散层33电连接到反向并联二极管部件Bi-Rd的一个台面M2。
在反向并联二极管部件Bi-Rd中，通过开口33b暴露的第一导电型半导体层23通过与电流扩散层33形成在一起的连接图案34彼此连接。
参照图14，如参照图6所描述的，上绝缘层35形成于电流扩散层33上。如参照图6所描述的，在发光二极管部件Ld中，上绝缘层35具有暴露电流扩散层33的开口35a和暴露反射电极30的开口35b。与图6的开口35c不同，上绝缘层35具有暴露反向并联二极管部件中的另一台面M2的开口35c。在本实施例中，上绝缘层35不需要暴露反向并联二极管部件Bi-Rd中的第一导电型半导体层23。
在本实施例中，开口35c暴露通过电流扩散层33的开口33c和通过下绝缘层31的开口31d暴露的反射电极30。开口35c具有比电流扩散层33的开口33c的面积窄的面积，由此开口33c的侧壁被上绝缘层35所覆盖。开口35c可具有比下绝缘层31的开口31d的面积窄或大的面积。
参照图15，如参照图7所示，第一电极垫37a和第二电极垫37b都形成在上绝缘层35上。第一电极垫37a在发光二极管部件上对齐并通过上绝缘层35上的各开口35a连接到电流扩散层33。
第二电极垫37b在发光二极管部件和反向并联二极管部件上对齐，通过上绝缘层35上的开口35b连接到反射电极30，并连接到通过反向并联二极管部件中的开口35c暴露的反射电极(M2)以电连接到台面M2。采用此结构，发光二极管部件的第二导电型半导体层27通过第二电极垫37b电连接到反向并联二极管部件的另一个二极管的第二导电型半导体层27。
然后，将基底21分成单独的发光二极管单元，从而提供制成的发光二极管芯片。在此实施例中，虽然所述基底21保留在倒装芯片型发光二极管芯片上，但仍可以在将基底21分成单独发光二极管单元之前或之后从各发光二极管芯片上拆除所述基底21。在此实施例中，尽管基底21保留在倒装芯片型发光二极管芯片上，但仍可以在将基底21分成单独发光二极管单元之前或之后从各发光二极管芯片上移除所述基底21。
图16示意性地示出了实施例的发光二极管芯片的电路图。如图16所示，该实施例的发光二极管芯片包括在第一电极垫37a与第二电极垫37b之间的发光二极管部件Ld和反向并联二极管部件Bi-Rd，其中所述反向并联二极管部件Bi-Rd包括在相反方向上连接的两个二极管。
第一电极垫37a电连接到发光二极管部件Ld的第一导电型半导体层(阴极，23)和反向并联二极管部件的两个中的一个二极管的第二导电型半导体层(阳极，27)。在该实施例中，发光二极管部件Ld的第一导电型半导体层23通过电流扩散层33电连接到反向并联二极管部件的一个二极管上的反射电极30。
第二电极垫37b电连接到发光二极管部件Ld的第二导电型半导体层(阴极，27)和反向并联二极管部件的两个中的另一个二极管的第二导电型半导体层(阳极，27)。在该实施例中，第二电极垫37b将发光二极管部件Ld的反射电极30电连接到反向并联二极管部件Bi-Rd的另一个二极管上的反射电极30。
如图16中所示，可将两个二极管设置成分别面向第一导电型半导体层23。
根据此实施例，具有在相反方向上连接的两个二极管的反向并联二极管部件Bi-Rd连接到发光二极管部件Ld，从而提供具有很强静电释放(ESD)抗性的发光二极管芯片。
图17至图23为根据本发明另一实施例的一种发光二极管芯片及其制造方法的平面示意图及截面图。其中，(a)为平面图，(b)为沿着A-A线截取的横截面图。根据本发明该实施例，发光二极管芯片包括反向并联二极管部件Bi-Rd，其中反向并联二极管部件的两个二极管共用一个阴极，除此之外，发光二极管芯片及其制造方法与参照图9所绘的发光二极管芯片及其制造方法基本相似。下文将集中描述该实施例不同于上述实施例各特征的不同特征。
首先，参照图17，如参考图9所描述的，在基底21上形成第一导电型半导体层23，在第一导电型半导体层23上形成多个台面M1、M2以彼此分开。在图9所示的实施例中，两个台面M2彼此分开的距离相对较长，但是也可以将这两个台面M2设置成相对靠近彼此，并且这些台面的尺寸可以相对较大。
参照图18，如参照图10所述，在台面M1、M2上各形成反射电极30。除了台面M2的尺寸及设置之外，本实施例与参考图2所述的实施例相同，在此本文省略了对其的详细说明。
参照图19，如参照图11所描述的，采用将发光二极管芯片区域彼此隔离的工艺以形成限定各芯片区域的隔离沟槽23h1。此时，也形成隔离沟槽23h2以将台面M2与台面M1隔离开。在该实施例中，包括台面M1的区域与发光二极管部件Ld相对应，包括台面M2的区域与反向并联二极管部件Bi-Rd相对应。如上述实施例所述，尽管隔离沟槽23h2也形成于所述台面M2之间，但台面M2置于第一导电型半导体层23上，而且在此实施例中，隔离沟槽23h2不会将各台面M2彼此隔离。
参照图20，如参照图12所描述的，形成覆盖多个台面M1、M2及第一导电型半导体层23的下绝缘层31。如参照图12所描述的，下绝缘层31具有开口31a、31b。
此外，下绝缘层31具有开口31d，开口分别暴露反向并联二极管部件Bi-Rd中的台面M2的上部区域。反向并联二极管部件Bi-Rd的第一导电型半导体层完全被下绝缘层31覆盖。即，不同于以上实施例，下绝缘层并不具有暴露靠近每一个台面M2的第一导电型半导体层23的开口31c。
参照图21，如参照图13所描述的，在下绝缘层31上形成电流扩散层33。此外，电流扩散层33覆盖发光二极管部件Ld中的台面M1和第一导电型半导体层，且具有位于所述台面M1的上部区域中并分别暴露反射电极30的开口33a。另外，电流扩散层33覆盖两个二极管中的一个二极管并具有暴露另外一个二极管的台面M2的开口33c。
利用这种结构，发光二极管部件Ld的第一导电型半导体层23通过电流扩散层33电连接到反向并联二极管部件Bi-Rd的一个台面M2。
在反向并联二极管部件Bi-Rd，由于两个二极管共用第一导电型半导体层23(负极)，可省略连接第一导电型半导体层23的连接图案。
参照图22，如参照图14所描述的，在电流扩散层33上形成上绝缘层35。如图14所描述的，在发光二极管部件Ld中，上绝缘层具有暴露电流扩散层33的开口35a以及暴露反射电极30的开口35b。此外，如参照图14所描述的，上绝缘层具有暴露反向并联二极管部件中的另一台面M2的开口35c。
在该实施例中，开口35暴露通过电流扩散层33的开口33c和下绝缘层31的开口31d暴露的反射电极30。开口35c具有比电流扩散层33的开口33c的面积窄的面积，由此开口33c的侧壁便被上绝缘层所覆盖。开口35c可具有比下绝缘层31的开口31d的面积窄或大的面积。
参照图23，如参照图15所描述的，在上绝缘层35形成第一电极垫37a和第二电极垫37b。
第二电极垫37b与发光二极管部件和反向并联二极管部件对齐，通过上绝缘层35的开口35b与反射电极30连接，且与由反向并联二极管部件中的开口35c暴露的反射电极(M2)连接以电连接到台面M2。利用该结构，发光二极管部件的第二导电型半导体层27通过第二电极垫37b电连接到反向并联二极管部件中的另一二极管的第二导电型半导体层27。
然后，将基底21分成单独发光二极管芯片单元，由此提供发光二极管芯片制成品。虽然在该实施例中，基底21示作留存在倒装芯片型发光二极管芯片上，基底21可在分成单独发光二极管芯片单元之前或之后从发光二极管芯片拆除。虽然在该实施例中基底21示作留存在倒装芯片型发光二极管芯片上，基底21可在分成单独发光二极管芯片单元之前或之后从发光二极管芯片拆除。
图2 4示意性地示出了根据该实施例的发光二极管芯片的电路图。如图24所示，根据该实施例的发光二极管芯片包括在第一电极垫37a和第二电极垫37b之间的发光二极管Ld和反向并联二极管部件Bi-Rd，其中该反向并联二极管部件Bi-Rd包括在相反方向上连接的两二极管。此外，所述两个二极管共用一个阴极。
根据本发明的实施例，由于发光二极管芯片包括反向并联二极管部件(Rd，Bi-Rd)，不需要如齐纳二极管等单独ESD保护器件来保护构件免受静电放电损伤。相应地，通过省略安装齐纳二极管的过程，本发明可以简化发光二极管芯片的制造工艺，并且通过防止齐纳二极管的光吸收可增强发光二极管封装的发光效率。
尽管此处描述了多个实施例，但应当理解，本发明不限于某些特定实施例。此外，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，某一实施例的某些特征也可以相同或相似的方式应用于其他实施例。

Claims (10)

1.一种倒装芯片型发光二极管芯片，包括：
基底；
发光二极管部件，置于所述基底上；
反射电极，置于所述发光二极管部件上；
下绝缘层，覆盖所述反射电极和所述发光二极管部件，并且具有暴露所述发光二极管部件上的所述反射电极的第一开口；
电流扩散层，置于下绝缘层上以通过所述下绝缘层与所述反射电极绝缘，并且具有第二开口，其中，所述电流扩散层的所述第二开口具有比所述下绝缘层的所述第一开口的面积大的面积；以及
上绝缘层，形成在所述电流扩散层上，并且具有通过其注入电流的多个开口。
2.根据权利要求1所述的倒装芯片型发光二极管芯片，其中，所述电流扩散层的所述第二开口的侧壁设置在所述下绝缘层上，并且被所述上绝缘层覆盖。
3.根据权利要求2所述的倒装芯片型发光二极管芯片，所述倒装芯片型发光二极管芯片还包括：反向并联二极管部件，置于所述基底上并连接到所述发光二极管部件，
其中，所述发光二极管部件和所述反向并联二极管部件中的每个包括：第一导电型氮化物基半导体层；第二导电型氮化物基半导体层，所述反射电极置于所述第二导电型氮化物基半导体层上；有源层，置于所述第一导电型氮化物基半导体层和所述第二导电型氮化物基半导体层之间。
4.根据权利要求3所述的倒装芯片型发光二极管芯片，其中，所述下绝缘层还覆盖所述反向并联二极管部件，并且还具有暴露所述反向并联二极管部件的第一导电型氮化物基半导体层的第三开口，
其中，所述电流扩散层还具有第四开口，所述电流扩散层的所述第四开口具有比所述下绝缘层的所述第三开口的面积大的面积。
5.根据权利要求4所述的倒装芯片型发光二极管芯片，其中，所述电流扩散层的所述第四开口的侧壁设置在所述下绝缘层上，并且被所述上绝缘层覆盖。
6.根据权利要求5所述的倒装芯片型发光二极管芯片，其中，所述上绝缘层的所述多个开口包括暴露所述发光二极管部件上的所述电流扩散层的第五开口、暴露所述发光二极管部件上的所述反射电极的第六开口、以及暴露所述反向并联二极管部件中的第一导电型氮化物基半导体层的第七开口，
其中，所述上绝缘层的所述第六开口暴露通过所述电流扩散层的所述第二开口和所述下绝缘层的所述第一开口暴露的反射电极，
其中，所述上绝缘层的所述第七开口暴露通过所述电流扩散层的所述第四开口和所述下绝缘层的所述第三开口暴露的第一导电型氮化物基半导体层。
7.根据权利要求6所述的倒装芯片型发光二极管芯片，其中，所述倒装芯片型发光二极管芯片还包括第一电极垫和第二电极垫，
其中，第一电极垫置于所述反射电极上且置于所述发光二极管部件上，第二电极垫置于所述发光二极管部件和所述反向并联二极管部件上方，
其中，电流扩散层置于所述反射电极和所述第一电极垫之间，并且电连接到所述发光二极管部件的第一导电型氮化物基半导体层和所述反向并联二极管部件的第二导电型氮化物基半导体层。
8.根据权利要求7所述的倒装芯片型发光二极管芯片，其中，所述第一电极垫电连接到所述发光二极管部件的第一导电型氮化物基半导体层和所述反向并联二极管部件的第二导电型氮化物基半导体层。
9.如权利要求8所述的倒装芯片型发光二极管芯片，其中，所述第二电极垫电连接到所述发光二极管部件的第二导电型氮化物基半导体层和所述反向并联二极管部件的第一导电型氮化物基半导体层。
10.如权利要求9所述的倒装芯片型发光二极管芯片，其中，通过所述下绝缘层的第一开口和第三开口分别暴露的所述反射电极和所述第一导电型氮化物基半导体层通过所述第二电极垫彼此电连接。
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