CN113555481B - 一种发光二极管芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及种发光二极管芯片，包括衬底、半导体发光序列层、第一电极和第二电极，所述第一电极电连接第一导电型半导体层；所述第一电极包括反射层、中间层和导电层，反射层用于反射来自发光层的光；所述的中间层包括阻挡层，阻挡层至少包括第一层和第二层，第一层比第二层更接近导电层，第一层和第二层均包括有Pt金属层，且第一层中Pt金属层的厚度大于第二层中Pt金属层的厚度，以解决电极结构中金属互溶的问题。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件领域，具体是涉及一种发光二极管芯片。
背景技术
发光二极管(light emitting diode，简称LED)是一种利用载流子复合时释放能量形成发光的半导体器件，尤其其中的倒装LED芯片，因耗能低、寿命长、节能环保等诸多优势，应用越来越广泛。
现有技术中，为了增加发光二极管芯片的出光效率，减小电极结构对光的吸收，会在电极结构中增加反射层来反射来自发光层的光。在实际应用中，反射层常用的材料例如Al等金属材料，具有较强的金属活性，在高温高湿以及有外加电压等的条件下很容易发生迁移，导致短路等失效。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种发光二极管芯片。
具体方案如下：
一种发光二极管芯片，包括半导体发光序列层、以及设置于半导体发光序列层上的第一电极和第二电极，所述半导体发光序列层至少包括第一导电型半导体层、第二导电型半导体层以及位于第一导电型半导体层和第二导电型半导体层之间的发光层，所述第一电极电连接第一导电型半导体层；其特征在于：所述第一电极包括反射层、中间层和导电层，反射层用于反射来自发光层的光；所述中间层包括阻挡层，阻挡层至少包括第一层和第二层，第一层比第二层更接近导电层，第一层和第二层均包括有Pt金属层，且第一层中Pt金属层的厚度大于第二层中Pt金属层的厚度。
在一实施例中，所述阻挡层包括多对重复叠层，每一重复叠层都包括一Pt金属层和一缓冲金属层。
在一实施例中，所述缓冲金属层为Ni金属层和/或Ti金属层。
在一实施例中，所述重复叠层的对数为2-5对。
在一实施例中，每一重复叠层中Pt金属层的厚度为20-150nm，缓冲金属层的厚度为40-200nm。
在一实施例中，最接近导电层的重复叠层为第一层，且第一层中的Pt金属层的厚度大于其它单个重复叠层中Pt金属层的厚度。
在一实施例中，所述反射层为铝反射层，所述导电层为金导电层或金锡合金导电层。
在一实施例中，所述发光二极管芯片为正装结构的发光二极管芯片，第一电极包括有焊盘电极和扩展电极，所述焊盘电极用于与外部电路通过键合线连接，其为一块状，扩展电极自块状的焊盘电极的边缘延伸出去并且呈条状，所述焊盘电极和扩展电极上均包括有反射层、中间层和导电层。
在一实施例中，所述扩展电极的宽度通为1-20微米。
在一实施例中，所述焊盘电极上的反射层与半导体发光序列堆叠层之间还可包括欧姆接触层，欧姆接触层与第一导电型半导体层形成欧姆接触。
在一实施例中，所述欧姆接触层的厚度低于10nm。
在一实施例中，所述发光二极管芯片为倒装结构的发光二极管芯片，半导体发光序列层上还具有绝缘层，绝缘层覆盖所述半导体发光序列的顶表面和侧壁，第一、第二电极形成与绝缘层的顶表面上，并且分别与第一导电型半导体层、第二导电型半导体层电连接设置，且第一、第二电极都包括有反射层、中间层和导电层。
在一实施例中，第一、第二电极都包括有的焊盘电极和接触电极，焊盘电极形成于绝缘层的顶表面上，接触电极与第一或第二导电型半导体层接触形成电连接，绝缘层上具有至少暴露出部分接触电极的开口，焊盘电极填充开口且与接触电极接触形成电连接。
在一实施例中，所述接触电极包括所述反射层、中间层和导电层。
在一实施例中，所述焊盘电极也包括有所述反射层、中间层和导电层。
在一实施例中，所述焊盘电极中的阻挡层包括多对重复叠层，每一重复叠层都包括一Pt金属层和一缓冲金属层。
在一实施例中，所述缓冲金属层为Ni金属层和/或Ti金属层。
在一实施例中，所述焊盘电极中的所述阻挡层为单层的Pt金属层。
本发明提供的发光二极管芯片与现有技术相比较具有以下优点：本发明提供的发光二极管芯片在电极结构的反射层和导电层之间插入中间层，中间层包括阻挡导电层与反射层接触互溶的阻挡层，阻挡层至少包括第一层和第二层，第一层比第二层更接近导电层，第一层和第二层均包括有Pt金属层，且第一层中Pt金属层的厚度大于第二层中Pt金属层的厚度，该阻挡层能够阻挡导电层与反射层接触互溶。
附图说明
图1示出了实施例1中发光二极管芯片的剖面结构示意图。
图2示出了实施例1中发光二极管芯片的平面结构示意图。
图3示出了实施例1中发光二极管芯片的电极结构的示意图。
图4示出了实施例1中电极结构的阻挡层的示意图。
图5示出了实施例1中电极结构的阻挡层的TEM图。
图6示出了实施例2中发光二极管芯片的剖面结构示意图。
图7示出了实施例2中发光二极管芯片的平面结构示意图。
图8示出了实施例2中发光二极管芯片的电极结构的示意图。
图9示出了实施例2中电极结构的阻挡层的示意图。
图10示出了实施例2中电极结构的阻挡层的TEM图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
实施例1
LED芯片的电极作为电流注入点，材料选择及结构对于电极本身以及整个芯片性能有着至关重要的作用。目前常用的电极材料有Cr、Al、Au等，在实际应用中，由于Al具有较强的金属活性，所以极易发生电迁移现象，导致短路等失效。为了降低Al等活泼金属发生迁移的几率，通常要求电极的上层金属对底层Al金属有较好的包覆效果，然而作为电极上层的常用金属Au和Al极易发生互溶，导致Al的反射率降低，芯片出光效果减弱。经过研究发现，Au和Al的互溶通常表现为Au向下迁移与Al溶合在一起，因此为了起到阻挡Au、Al互溶的作用同时降低Pt的应力，本实施例公开的LED芯片在反射层与导电层之间设计一多叠层构成的阻挡层，且最上面的阻挡层厚度最大，即最大限度的阻挡Au向下迁移，从而防止Au与Al互溶的目的。下面结合附图对本实施例所述LED芯片进行说明。
本实施例以正装结构的发光二极管芯片为例来进行说明。
如图1-图2所示的，正装结构的发光二极管芯片包括衬底10、位于衬底10上的半导体发光序列层11以及设置于半导体发光序列层11上的第一电极12和第二电极13。
其中，衬底10可为绝缘性基板或导电型基板。衬底10可为使半导体发光序列11生长的生长基板，如蓝宝石基板、硅基板、碳化硅基板等，也可以是半导体发光序列11通过透明键合层键合在衬底10上。衬底10具有第一表面、第二表面以及侧壁，其中第一表面和第二表面相对，衬底10还可以包括至少形成在第一表面的至少一部分区域的多个突起。例如，衬底10可以为经图案化的蓝宝石基板。
衬底10的第一表面上堆叠有半导体发光序列11，其中半导体发光序列层11至少包括第一导电型半导体层111、第二导电型半导体层113以及位于第一导电型半导体层和第二导电型半导体层之间的发光层112；发光层112包括量子阱(quantumwell,QW)结构，或是多重量子阱(multiplequantumwell,MQW)。半导体发光序列层可以是氮化镓系材料组成、砷化镓系材料等组成，且可调节半导体的元素组成比，以便射出所期望的波长，如提供紫外、蓝光、红光、红外等光辐射。在本实施例中，第一导电型半导体层111为P型半导体层，第二导电型半导体层113为N型半导体层。
半导体发光序列层形成于衬底上之后，第一电极12和第二电极13形成于半导体发光序列层上，其中，第一电极12覆盖在第一导电型半导体层111上并与之形成电连接，第二电极13覆盖在第二导电型半导体层113上并与之形成电连接。在本实施例中，第一电极12为P电极，第二电极13为N电极。第一电极12包括有焊盘电极12a和扩展电极12b，其中焊盘电极12a用于外部电路通过键合线连接，其为一块状，如圆形块状或方形块状，扩展电极12b自块状的焊盘电极12a的边缘延伸出去并且呈条状，焊盘电极12a可选的根据扩展效率设计为一条或多条，并且扩展电极12b的宽度通常介于1-20微米之间。
此外，半导体发光序列层上还可形成局部电流阻挡层(形成于透明导电层与半导体发光序列层之间，图中未示出)、透明导电层14(如ITO)将第一导电型半导体层111的整个表面的大部分都覆盖住，第一电极12的部分焊盘电极12a(例如边缘部分)以及扩展电极12b形成在透明导电层14上，透明导电层14对电流具有水平的横向扩展作用。
半导体发光序列层上还可以包括保护层15，保护层15覆盖所述半导体发光序列11的顶表面和侧壁，优选地，该保护层进一步覆盖第一电极12和第二电极13的部分表面，用于隔绝水汽。保护层15覆盖在焊盘电极12a上需要至少露出部分区域的顶表面，以用于与外部电路键合连接。保护层15可以是氧化硅、氮化硅等绝缘材料。
参考图3，第一电极12(焊盘电极12a和扩展电极12b)包括有反射层121、阻挡层122和导电层123，反射层121靠近第一导电型半导体层111设置，其对发光层112出射的光具有反射能力，导电层123位于第一电极12的表面侧上，阻挡层122位于反射层121和导电层123之间。
焊盘电极12a上的反射层121与半导体发光序列堆叠层之间还可包括欧姆接触层124，欧姆接触层124可以与第一导电型半导体层111形成欧姆接触。欧姆接触层124很薄，较佳的是低于10nm，例如1-8nm，欧姆接触层124尽量减少对反射层121的反射率的影响。较佳的，欧姆接触层为Ni或Cr。可选地，扩展电极12b上的反射层121与半导体发光序列11堆叠层之间也包括有欧姆接触层124。
参考图3，阻挡层122插入至导电层123与反射层121之间，用于阻挡导电层123与反射层121的接触互溶；阻挡层122至少包括第一层1221和第二层1222，第一层1221比第二层1222更接近导电层123，且第一层1221比第二层1222更厚。
较佳的，阻挡层122为Ti金属层、Pt金属层组成的多对重复叠层，对数优选为2-5对，单层Pt金属层的厚度为20-150nm，单层钛金属层的厚度为40-200nm。
较佳的，反射层121为铝反射层，导电层123为金导电层，参考图4，图4中的阻挡层是由3对Ti/Pt金属层构成重复叠层，其中Pt金属层形成在缓冲层金属层上(Ti金属层或者Ni金属层)，形成Ti/Pt/Ti/Pt/Ti/Pt的结构，即阻挡层的每一层都是由Ti/Pt金属层形成的叠层，最上层的Ti/Pt金属层作为第一层1221，中间的Ti/Pt金属层作为第二层1222，最下层的Ti/Pt金属层作为第三层1223，其中Pt的主要目的是为了阻挡Au和Al的互溶，所以需要一定的厚度。研究发现，由于Pt本身的应力比较大，如果金属层一次镀膜太厚的容易劈裂，或者镀的时候出现卷曲，所以需要Ti层作为缓冲层插入来降低应力，以让Pt金属层能够具有更优的质量，进而具有更好阻挡Au和Al互溶的目的。同时研究发现Au和Al互溶的表现是Au往下迁移，因此离Au近的那一层Pt金属层最厚，即第一层的Pt金属层的厚度比第二、第三层的Pt金属层的厚度要厚，其是为了对Au具有更好的阻挡效果。参考图5，图5示出了阻挡层TEM图片，各层的厚度可参考图5中所标示出的数值，从图中可以看出，第一层的Pt金属层的厚度为70nm左右，第二、第三层Pt金属层的厚度均为50nm左右，第一层的Pt金属层的厚度最大。
在本实施例中，阻挡层还可以是由Ni金属层、Pt金属层组成的多对重复叠层，对数优选为2-5对，单层Pt金属层的厚度为50-150nm，单层钛金属层的厚度为40-200nm。例如在一方案中，阻挡层是由2对Ni/Pt金属层构成重复叠层，形成Ni/Pt/Ni/Pt/的结构，上层的Ni/Pt金属层作为第一层，下层的Ti/Pt金属层作为第二层，第一层中Pt金属层的厚度为约120nm，第二层中Pt金属层的厚度为约95nm。
在本实施例中，阻挡层还可以是由Ti/Pt金属层、Ni/Pt金属层组成的多对重复叠层。例如在一方案中，参考图6，阻挡层是由Ti/Pt/Ni/Pt/Ti/Pt金属层构成重复叠层，其中最上层的Ti/Pt金属层作为第一层，中间的Ni/Pt金属层作为第二层，最下层的Ti/Pt金属层作为第三层。第一层中Pt金属层的厚度为约120nm，第二、第三层中Pt金属层的厚度为约95nm。
实施例2
本实施例以倒装结构的发光二极管芯片为例来进行说明。
如图6-图7所示的，倒装结构的发光二极管芯片包括衬底20、位于衬底20上的半导体发光序列层21以及设置于半导体发光序列层21上的第一电极22和第二电极23。
其中，衬底20可为绝缘性基板或导电型基板。衬底20可为使半导体发光序列21生长的生长基板，可以选用蓝宝石(Al2O3)、SiC、GaAs、GaN、ZnO、GaP、InP以及Ge中的一种，但并不限于此处所列举的示例，也可以是半导体发光序列21透明键合层键合在透光的衬底20上。衬底20具有第一表面、第二表面以及侧壁，其中第一表面和第二表面相对，衬底20还可以包括至少形成在第一表面的至少一部分区域的多个突起。例如，衬底20可以为经图案化的蓝宝石基板。
衬底20的第一表面上堆叠有半导体发光序列21，其中半导体发光序列层21至少包括第一导电型半导体层211、第二导电型半导体层213以及位于第一导电型半导体层和第二导电型半导体层之间的发光层212；发光层212包括量子阱(quantumwell,QW)结构，或是多重量子阱(multiplequantumwell,MQW)。半导体发光序列层可以是氮化镓系材料组成、砷化镓系材料等组成，且可调节半导体的元素组成比，以便射出所期望的波长，如提供紫外、蓝光、红光、红外等光辐射。在本实施例中，第一导电型半导体层211为P型半导体层，第二导电型半导体层213为N型半导体层。
半导体发光序列层形成于衬底上之后，半导体发光序列层上还具有绝缘层25，绝缘层25覆盖所述半导体发光序列21的顶表面和侧壁，绝缘层25可以是氧化硅、氮化硅等绝缘材料。
第一电极22包括的第一焊盘电极22a和第一接触电极22b，第一焊盘电极22a形成于绝缘层25的顶表面上，第一接触电极22b与第一导电型半导体层211接触形成电连接，绝缘层25上具有至少暴露出部分第一接触电极22b的第一开口，第一焊盘电极22a填充第一开口且与第一接触电极22b接触形成电连接。
第二电极23包括的第二焊盘电极23a和第二接触电极23b，第二焊盘电极23a形成于绝缘层25的顶表面上，第二接触电极23b与第二导电型半导体层213接触形成电连接，绝缘层25上具有至少暴露出部分第二接触电极23b的第二开口，第二焊盘电极23a填充第二开口且与第二接触电极23b接触形成电连接。在本实施例中，第一电极22为P电极，第二电极23为N电极。
此外，半导体发光序列层上还可形成局部电流阻挡层(形成于透明导电层与半导体发光序列层之间，图中未示出)、透明导电层24(如ITO、GTO、GZO、ZnO一种或几种的组合)将第一导电型半导体层211的整个表面的大部分都覆盖住(至少90％的覆盖面积)，并与第一导电型半导体层211形成欧姆接触，透明导电层24同时实现电流水平方向上的横向传输，并且允许至少部分发光层的辐射透过。
第一电极22的第一焊盘电极22a和第二电极23的第二焊盘电极23a都包括有反射层、阻挡层和导电层。
参考图8，以第一电极22为例，反射层靠近第一导电型半导体层211设置，其对发光层212出射的光具有反射能力，导电层223位于第一电极22的表面侧上，阻挡层222位于反射层221和导电层223之间。
参考图8，阻挡层222插入至导电层223与反射层221之间，用于阻挡导电层223与反射层221的接触互溶；阻挡层222至少包括第一层2221和第二层2222，第一层2221比第二层2222更接近导电层223，且第一层2221比第二层2222更厚。
较佳的，阻挡层222为Ti金属层、Pt金属层组成的多对重复叠层，对数优选为2-5对，单层Pt金属层的厚度为20-100nm，单层钛金属层的厚度为40-200nm。
较佳的，反射层221为铝反射层，导电层223为金导电层或者金锡合金，参考图9，图9中的阻挡层是由3对Ti/Pt金属层构成重复叠层，形成Ti/Pt/Ti/Pt/Ti/Pt的结构，即阻挡层的每一层都是由Ti/Pt金属层形成的叠层，最上层的Ti/Pt金属层作为第一层2221，中间的Ti/Pt金属层作为第二层2222，最下层Ti/Pt金属层作为第三层2223，其中Pt的主要目的是为了阻挡Au和Al的互溶，所以需要一定的厚度。研究发现，由于Pt本身的应力比较大，如果金属层一次镀膜太厚的容易劈裂，或者镀的时候出现卷曲，所以需要Ti层的插入来降低应力。同时研究发现Au和Al互溶的表现是Au往下迁移，因此离Au近的那一层Pt金属层最厚，即第一层的Pt金属层的厚度比第二、第三层的Pt金属层的厚度要厚，其是为了对Au具有更好的阻挡效果。参考图10，图10示出了阻挡层TEM图片，各层的厚度可参考图10中所标示出的数值，从图中可以看出，第一层的Pt金属层的厚度为609埃，第二层Pt金属层的厚度为450埃，第三层Pt金属层的厚度为372埃，第一层的Pt金属层的厚度最大。
在本实施例中，第一、第二电极的接触电极也可以采用与焊盘电极大致相同的结构，即其也包括有反射层、中间层和导电层，中间层具有阻挡层，阻挡层可以是由Ti/Pt金属层和/或Ni/Pt金属层组成的多对重复叠层。
例如在一方案中，阻挡层是由Ti/Pt/Ni/Pt金属层构成重复叠层，其中上层的Ti/Pt金属层作为第一层，中下层的Ni/Pt金属层作为第二层。第一层中Pt金属层的厚度为约150nm，第二层中Pt金属层的厚度为约120nm。
在本实施例中，第一、第二电极的接触电极的阻挡层还可以是单独的Pt金属层。例如在一方案中，阻挡层是上单层的Pt金属层，Pt金属层的厚度为约90nm，Pt金属层与反射层之间插入一层Ni金属层作为缓冲层，Pt金属层与导电层之间插入一层Ti金属层作为缓冲层。
在本实施例中反射层可以是由Al金属、Ti金属层组成的多对重复叠层。其中较佳的，反射层中的金属叠层的厚度从发光二极管芯片出光侧往电极侧方向依序减小。例如在一方案中，反射层是由3对Al/Ti金属层构成重复叠层，形成Al/Ti/Al/Ti/Al/Ti的结构，最靠近出光侧的第三层金属叠层中Al金属层的厚度为约490nm，Ti金属层的厚度为约190nm；位于中间的第二金属叠层中Al金属层的厚度为约410nm，Ti金属层的厚度为约185nm；最靠近电极侧的第一金属叠层中Al金属层的厚度为约405nm，Ti金属层的厚度为约175nm。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (16)
1.一种发光二极管芯片，包括半导体发光序列层、以及设置于半导体发光序列层上的第一电极和第二电极，所述半导体发光序列层至少包括第一导电型半导体层、第二导电型半导体层以及位于第一导电型半导体层和第二导电型半导体层之间的发光层，所述第一电极电连接第一导电型半导体层；其特征在于：所述第一电极包括反射层、中间层和导电层，反射层用于反射来自发光层的光；所述中间层包括阻挡层，阻挡层能够阻挡导电层与反射层接触互溶，阻挡层至少包括第一层和第二层，第一层比第二层更接近导电层，第一层和第二层均包括有Pt金属层，且第一层中Pt金属层的厚度大于第二层中Pt金属层的厚度；所述反射层为铝反射层，所述导电层为金导电层或金锡合金导电层。
2.根据权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于：所述阻挡层包括多对重复叠层，每一重复叠层都包括一Pt金属层和一缓冲金属层。
3.根据权利要求2所述的发光二极管芯片，其特征在于：所述缓冲金属层为Ni金属层和/或Ti金属层。
4.根据权利要求2所述的发光二极管芯片，其特征在于：所述重复叠层的对数为2-5对。
5.根据权利要求2所述的发光二极管芯片，其特征在于：每一重复叠层中Pt金属层的厚度为20-150nm，缓冲金属层的厚度为40-200nm。
6.根据权利要求2所述的发光二极管芯片，其特征在于：最接近导电层的重复叠层为第一层，且第一层中的Pt金属层的厚度大于其它单个重复叠层中Pt金属层的厚度。
7.根据权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于：所述发光二极管芯片为正装结构的发光二极管芯片，第一电极包括有焊盘电极和扩展电极，所述焊盘电极用于与外部电路通过键合线连接，其为一块状，扩展电极自块状的焊盘电极的边缘延伸出去并且呈条状，所述焊盘电极和扩展电极上均包括有反射层、中间层和导电层。
8.根据权利要求7所述的发光二极管芯片，其特征在于：所述扩展电极的宽度为1-20微米。
9.根据权利要求7所述的发光二极管芯片，其特征在于：所述焊盘电极上的反射层与半导体发光序列层之间还包括欧姆接触层，欧姆接触层与第一导电型半导体层形成欧姆接触。
10.根据权利要求9所述的发光二极管芯片，其特征在于：所述欧姆接触层的厚度低于10nm。
11.根据权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于：所述发光二极管芯片为倒装结构的发光二极管芯片，半导体发光序列层上还具有绝缘层，绝缘层覆盖所述半导体发光序列层的顶表面和侧壁，第一、第二电极形成于绝缘层的顶表面上，并且分别与第一导电型半导体层、第二导电型半导体层电连接设置，且第一、第二电极都包括有反射层、中间层和导电层。
12.根据权利要求11所述的发光二极管芯片，其特征在于：第一、第二电极都包括有焊盘电极和接触电极，焊盘电极形成于绝缘层的顶表面上，接触电极与第一或第二导电型半导体层接触形成电连接，绝缘层上具有至少暴露出部分接触电极的开口，焊盘电极填充开口且与接触电极接触形成电连接。
13.根据权利要求12所述的发光二极管芯片，其特征在于：所述接触电极包括所述反射层、中间层和导电层。
14.根据权利要求13所述的发光二极管芯片，其特征在于：所述焊盘电极也包括有所述反射层、中间层和导电层。
15.根据权利要求14所述的发光二极管芯片，其特征在于：所述焊盘电极中的阻挡层包括多对重复叠层，每一重复叠层都包括一Pt金属层和一缓冲金属层。
16.根据权利要求15所述的发光二极管芯片，其特征在于：所述缓冲金属层为Ni金属层和/或Ti金属层。
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Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101174660A (zh) * | 2006-11-01 | 2008-05-07 | 中国科学院半导体研究所 | P型氮化镓电极的制备方法 |
| CN102856459A (zh) * | 2012-09-06 | 2013-01-02 | 安徽三安光电有限公司 | 发光二极管反射电极的钝化方法 |
| CN103618035A (zh) * | 2013-11-14 | 2014-03-05 | 南昌黄绿照明有限公司 | 一种具有应力调制层的氮化镓基led薄膜芯片及其制备方法 |
| CN104393139A (zh) * | 2014-10-29 | 2015-03-04 | 湘能华磊光电股份有限公司 | 反射电极结构、led器件及制备方法 |
| CN104409601A (zh) * | 2014-11-05 | 2015-03-11 | 扬州中科半导体照明有限公司 | 具有双反射层的倒装发光二极管芯片 |
| CN106229400A (zh) * | 2016-09-23 | 2016-12-14 | 厦门市三安光电科技有限公司 | 一种发光二极管及其制作方法 |
| CN109037408A (zh) * | 2018-08-15 | 2018-12-18 | 厦门乾照光电股份有限公司 | 倒装发光芯片及其制造方法 |
| CN109378376A (zh) * | 2018-09-25 | 2019-02-22 | 厦门市三安光电科技有限公司 | 一种发光二极管结构 |
| CN110767788A (zh) * | 2019-10-22 | 2020-02-07 | 佛山市国星半导体技术有限公司 | 一种高结温led芯片及其制作方法 |
| CN211350683U (zh) * | 2019-12-09 | 2020-08-25 | 厦门三安光电有限公司 | 一种半导体发光元件 |
| CN112242467A (zh) * | 2020-10-20 | 2021-01-19 | 厦门乾照光电股份有限公司 | 一种led芯片的制作方法 |
| CN112582513A (zh) * | 2018-10-23 | 2021-03-30 | 首尔伟傲世有限公司 | 发光二极管芯片 |
| CN213483771U (zh) * | 2020-11-26 | 2021-06-18 | 厦门三安光电有限公司 | 一种倒装结构的led芯片及发光装置 |
| CN113130718A (zh) * | 2021-02-24 | 2021-07-16 | 华灿光电（浙江）有限公司 | 倒装发光二极管芯片及其制作方法 |
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Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101174660A (zh) * | 2006-11-01 | 2008-05-07 | 中国科学院半导体研究所 | P型氮化镓电极的制备方法 |
| CN102856459A (zh) * | 2012-09-06 | 2013-01-02 | 安徽三安光电有限公司 | 发光二极管反射电极的钝化方法 |
| CN103618035A (zh) * | 2013-11-14 | 2014-03-05 | 南昌黄绿照明有限公司 | 一种具有应力调制层的氮化镓基led薄膜芯片及其制备方法 |
| CN104393139A (zh) * | 2014-10-29 | 2015-03-04 | 湘能华磊光电股份有限公司 | 反射电极结构、led器件及制备方法 |
| CN104409601A (zh) * | 2014-11-05 | 2015-03-11 | 扬州中科半导体照明有限公司 | 具有双反射层的倒装发光二极管芯片 |
| CN106229400A (zh) * | 2016-09-23 | 2016-12-14 | 厦门市三安光电科技有限公司 | 一种发光二极管及其制作方法 |
| CN109037408A (zh) * | 2018-08-15 | 2018-12-18 | 厦门乾照光电股份有限公司 | 倒装发光芯片及其制造方法 |
| CN109378376A (zh) * | 2018-09-25 | 2019-02-22 | 厦门市三安光电科技有限公司 | 一种发光二极管结构 |
| CN112582513A (zh) * | 2018-10-23 | 2021-03-30 | 首尔伟傲世有限公司 | 发光二极管芯片 |
| CN110767788A (zh) * | 2019-10-22 | 2020-02-07 | 佛山市国星半导体技术有限公司 | 一种高结温led芯片及其制作方法 |
| CN211350683U (zh) * | 2019-12-09 | 2020-08-25 | 厦门三安光电有限公司 | 一种半导体发光元件 |
| CN112242467A (zh) * | 2020-10-20 | 2021-01-19 | 厦门乾照光电股份有限公司 | 一种led芯片的制作方法 |
| CN213483771U (zh) * | 2020-11-26 | 2021-06-18 | 厦门三安光电有限公司 | 一种倒装结构的led芯片及发光装置 |
| CN113130718A (zh) * | 2021-02-24 | 2021-07-16 | 华灿光电（浙江）有限公司 | 倒装发光二极管芯片及其制作方法 |
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