CN201820780U - 发光二极管芯片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供发光二极管芯片，该发光二极管芯片形成有半导体外延层半通槽，该半导体外延层半通槽穿过透明电极、P-类型限制层和活化层，底部是N-类型限制层；透明电极上还形成有钝化层，该钝化层覆盖半导体外延层半通槽的侧面和底面，在钝化层覆盖半导体外延层半通槽的底面的位置上形成有至少一个N-半通槽，使得所述的N-类型限制层在所述N-半通槽中暴露；该发光二极管芯片还包括：N-打线焊盘及至少一个N-条形电极；其中，N-打线焊盘形成在所述的钝化层上，使得N-打线焊盘不与N-类型限制层直接接触；N-条形电极形成在所述N-半通槽中暴露的N-类型限制层上；N-打线焊盘与N-条形电极电连接。本实用新型能够避免电流拥塞。
Description
技术领域
本实用新型涉及光电子技术，尤其涉及发光二极管芯片。
背景技术
半导体照明正快速的进入通用照明，目前的主要障碍是高成本，另外，扩展产能需要巨额资金。向发光二极管(以下简称“LED”)芯片输入大电流是快速降低LED芯片成本、减少巨额投资的重要方法，因此需要能引入大电流的LED芯片。
目前横向结构的LED芯片中，半导体外延层中的N-类型限制层与N-打线焊盘直接连接，这样，外部电流从N-打线焊盘直接流到N-类型限制层上，由于N-打线焊盘的区域面积集中，因此，如果向LED芯片引入大电流，那么，外部电流就会在N-打线焊盘下方形成电流拥塞。
实用新型内容
本实用新型提供一种LED芯片，能够避免电流拥塞。
本实用新型提出的LED芯片中包括生长衬底、半导体外延层和透明电极，其中，半导体外延层包括N-类型限制层、活化层、P-类型限制层，该LED芯片还形成有半导体外延层半通槽，该半导体外延层半通槽穿过透明电极、P-类型限制层和活化层，底部是N-类型限制层；在透明电极上还形成有钝化层，该钝化层覆盖半导体外延层半通槽的侧面和底面，在钝化层覆盖所述半导体外延层半通槽的底面的位置上形成有至少一个N-半通槽，使得所述的N-类型限制层在所述N-半通槽中暴露；该LED芯片还包括：N-打线焊盘及至少一个N-条形电极；其中，
N-打线焊盘形成在所述的钝化层上，使得N-打线焊盘不与N-类型限制层直接接触；N-条形电极形成在所述N-半通槽中暴露的N-类型限制层上；N-打线焊盘与N-条形电极电连接。
可选地，所述N-条形电极为直线形状。
较佳地，该LED芯片进一步包括：P-打线焊盘以及至少一个P-条形电极；
P-打线焊盘形成在所述的钝化层上，使得P-打线焊盘不与透明电极直接接触；P-条形电极形成在暴露的透明电极上，P-打线焊盘与P-条形电极电连接。
可选地，所述P-条形电极和所述N-条形电极均为圆弧形状，圆弧形的P-条形电极上的各点到圆弧形的N-条形电极的边缘的最短距离相等。
较佳地，所述P-条形电极和N-条形电极均为直线形状，且所述P-条形电极和所述N-条形电极互相平行。
较佳地，所述钝化层和所述透明电极之间形成有反射层，该反射层的位置、形状和尺寸与所述的P-打线焊盘相对应；
和/或，
所述钝化层和所述P-打线焊盘之间形成有反射层，该反射层的位置、形状和尺寸与所述的P-打线焊盘相对应；
和/或，
所述钝化层和所述P-条形电极之间形成有反射层，该反射层的位置、形状和尺寸与所述的P-条形电极相对应；
和/或，
所述半导体外延层的P-类型限制层与所述透明电极之间形成有反射层，该反射层的位置、形状和尺寸与所述的P-打线焊盘相对应。
可选地，所述透明电极和所述P-类型限制层之间形成有电流阻挡层，该电流阻挡层的位置、形状和尺寸与所述的P-打线焊盘相对应。
较佳地，所述N-类型限制层与所述N-打线焊盘之间形成有反射层，该反射层的位置、形状和尺寸与N-打线焊盘相对应。
其中，所述透明电极的表面上形成有微结构；和/或，所述钝化层的表面上形成有微结构。
可选地，所述微结构为圆柱形、圆锥形、棱锥形、半球形或球冠形。由以上描述可知，本实用新型的有益效果至少包括：
本实用新型中，N-打线焊盘形成在钝化层上，使得N-打线焊盘不与N-类型限制层直接接触，由于N-条形电极形成在暴露的N-类型限制层上，而N-条形电极与N-打线焊盘电连接，因此，电流通过N-条形电极流向N-类型限制层。由于电流没有从N-打线焊盘直接流向半导体外延层的与N-打线焊盘对应的部分，而是通过形状为条形的N-条形电极流向N-类型限制层，因此，不会在N-打线焊盘的下方形成电流拥塞，能够采用大电流密度驱动，解决了向芯片输入大电流的问题。
进一步地，在本实用新型中，电流通过形状为条形的P-条形电流向透明电极，P-打线焊盘不与透明电极直接接触，因此，不会在P-打线焊盘的下方形成电流拥塞，进一步解决了电流拥塞的问题。
进一步地，由于本实用新型中反射层的设置，使得本实用新型提供的LED芯片发出的光通量增加。
进一步地，本实用新型提供的LED芯片中由于N-打线焊盘形成在钝化层上，因此，降低了流明成本，使得LED可以很快地进入普通照明，增强了其实用性；并且，在相同的芯片产能的条件下，提高了流明产能，其中，流明产能＝芯片产能×流明/芯片；并且，节省了巨额的设备投资；并且，在相同的流明产能的条件下，节省了外延生长和芯片工艺的原材料。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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1a是横向结构LED芯片的截面图。
图1b是本实用新型一个实施例中横向结构LED芯片中一种结构的顶视图。
图1c是本实用新型一个实施例中横向结构LED芯片中一种结构的截面图。
图1d是本实用新型一个实施例中横向结构LED芯片中另一种结构的顶视图。
图1e是本实用新型一个实施例中横向结构LED芯片中另一种结构的截面图。
图1f是本实用新型一个实施例中横向结构LED芯片中又一种结构的顶视图。
图1g是本实用新型一个实施例中横向结构LED芯片中又一种结构的截面图。
图1h是本实用新型一个实施例中横向结构LED芯片中再一种结构的顶视图。
图2a是本实用新型另一个实施例中横向结构LED芯片中的一种结构的顶视图。
图2b是本实用新型另一个实施例中横向结构LED芯片中的另一种结构的顶视图。
图2c是本实用新型又一个实施例中横向结构LED芯片中的一种结构的顶视图。
图3a是本实用新型横向结构LED芯片中反射层设置的一个实施例的截面图。
图3b是本实用新型横向结构LED芯片中反射层设置的另一个实施例的截面图。
图3c是本实用新型横向结构LED芯片中反射层设置的再一个实施例的截面图。
图4是本实用新型横向结构LED芯片中电流阻挡层设置的一个实施例的截面图。
图5是本实用新型横向结构LED芯片中表面微结构的一个实施例的截面图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型公开的LED芯片的基本结构包括：生长衬底、半导体外延层和透明电极，其中，半导体外延层包括N-类型限制层、活化层、P-类型限制层，该LED芯片还形成有半导体外延层半通槽，该半导体外延层半通槽穿过透明电极、P-类型限制层和活化层，底部是N-类型限制层；在透明电极上还形成有钝化层，该钝化层覆盖半导体外延层半通槽的侧面和底面，在钝化层覆盖所述半导体外延层半通槽的底面的位置上形成有至少一个N-半通槽，使得所述的N-类型限制层在所述N-半通槽中暴露；
特别地，该LED芯片还包括：N-打线焊盘及至少一个N-条形电极；其中，N-打线焊盘形成在所述的钝化层上，使得N-打线焊盘不与N-类型限制层直接接触；N-条形电极形成在所述N-半通槽中暴露的N-类型限制层上；N-打线焊盘与N-条形电极电连接。
由本实用新型的LED结构可以看出，N-打线焊盘形成在钝化层上，使得N-打线焊盘不与N-类型限制层直接接触，由于N-条形电极形成在暴露的N-类型限制层上，而N-条形电极与N-打线焊盘电连接，因此，电流通过N-条形电极流向N-类型限制层。由于电流没有从N-打线焊盘直接流向半导体外延层的与N-打线焊盘对应的部分，而是通过形状为条形的N-条形电极流向N-类型限制层，因此，不会在N-打线焊盘的下方形成电流拥塞，能够采用大电流密度驱动，解决了向芯片输入大电流的问题。
另外，由于在现有技术中，半导体外延层中的P-打线焊盘直接连接到透明电极上，这样，外部电流从P-打线焊盘直接流到透明电极上，进而流到P-类型限制层。由于P-打线焊盘的区域面积集中，因此，如果向LED芯片引入大电流，那么，外部电流就会在P-打线焊盘下方形成电流拥塞。因此，为了进一步增强本实用新型避免电流拥塞的效果，该LED芯片进一步包括：P-打线焊盘以及至少一个P-条形电极；P-打线焊盘形成在所述的钝化层上，使得P-打线焊盘不与透明电极直接接触；P-条形电极形成在暴露的透明电极上，P-打线焊盘与P-条形电极电连接。
在本实用新型的LED结构中，P-条形电极和N-条形电极的具体形状可以根据实际需要确定，比如，N-条形电极为直线形状或者圆弧形状，P-条形电极为直线形状或者圆弧形状。
其中，当P-条形电极和N-条形电极均为圆弧形状时，圆弧形的P-条形电极上的各点到圆弧形的N-条形电极的边缘的最短距离相等(可以理解为，P-条形电极的圆弧与N-条形电极的圆弧是组成一个圆环的两段圆弧)。
当P-条形电极和N-条形电极均为直线形状时，P-条形电极和N-条形电极互相平行或者接近于互相平行。
另外，P-条形电极和N-条形电极的个数也可以根据实际需要确定，比如，可以为3或5等。
由于在现有技术中，P-打线焊盘直接与透明电极连接，电流流到透明电极并进而到达P-类型限制层发光后，部分光会反射回P-打线焊盘，由于P-打线焊盘是金属盘，因此，反射光会被P-打线焊盘吸收，从而降低了光通量。在本实用新型的一个实施例中，可以通过如下任意一个或多个结构来解决该问题，提高光通量，比如，包括：
1、P-打线焊盘与钝化层之间形成有反射层，该反射层的位置、形状和尺寸分别与P-打线焊盘相对应；
这里以及以下的描述中，“相对应”指的是位置在下方，比如正下方，而形状和尺寸基本相同。
比如，该第1点中，P-打线焊盘与钝化层之间的反射层的形状和尺寸分别与P-打线焊盘的形状和尺寸基本相同，该反射层的位置在P-打线焊盘的正下方。
2、P-条形电极与钝化层之间形成有反射层，该反射层的位置、形状和尺寸分别与P-条形电极相对应；
3、钝化层和透明电极之间形成有反射层，该反射层的位置、形状和尺寸分别与P-打线焊盘相对应；
4、透明电极和半导体外延层的P-类型限制层之间形成有反射层，该反射层的位置、形状与尺寸分别与P-打线焊盘。
由于在现有技术中，N-类型限制层与N-打线焊盘直接连接，电流流到N-打线焊盘并进而到达N-类型限制层发光后，部分光会反射回N-打线焊盘，由于N-打线焊盘是金属盘，因此，反射光会被N-打线焊盘吸收，从而降低了光通量。在本实用新型的一个实施例中，为了提高光通量，可以使得N-类型限制层与N-打线焊盘之间形成有反射层，反射层的位置、形状与尺寸与N-打线焊盘相对应。
在本实用新型的一个实施例中，透明电极和P-类型限制层之间形成有电流阻挡层；电流阻挡层的位置、形状和尺寸与P-打线焊盘相对应。
在本实用新型的一个实施例中，为了提高出光效率，在透明电极的表面上形成有微结构。
在本实用新型的一个实施例中，为了提高出光效率，在钝化层的表面上也形成有微结构。
在透明电极和钝化层表面上形成的微结构可以是圆柱形状、圆锥形、棱锥形、半球形或球冠形。
上面描述了本实用新型提出的LED的结构，下面则结合各个附图来更为形象地展示本实用新型的LED结构。注意，图中各部分的比例不代表真实产品的比例。
参见图1a，横向结构的LED中包括：生长衬底101、半导体外延层和透明电极105。半导体外延层包括，N-类型限制层102、活化层103、P-类型限制层104，其中，N-类型限制层102形成在生长衬底101上，活化层103形成在N-类型限制层102上，P-类型限制层104形成在活化层103上，透明电极105形成在P-类型限制层104上。透明电极105的边缘与P-类型限制层104的边缘相齐。
图1b和图1c分别展示了本实用新型一个实施例中横向结构LED芯片中一种结构的顶视图和A-A截面图。
参见图1b和图1c，通过光刻的方法，在横向结构LED芯片的表面上形成至少一个具有预定形状的半导体外延层半通槽(mesa)106，半导体外延层半通槽106通过透明电极105、P-类型限制层104、活化层103，使得N-类型限制层102暴露。
图1d和图1e分别展示了本实用新型一个实施例中横向结构LED芯片中另一种结构的顶视图和A-A截面图。
参见图1d和图1e，通过光刻的方法，把透明电极105的与P-类型限制层104相齐的边缘向内蚀刻一固定的宽度(TCL)，形成一个台阶105a。
图1f和图1g分别展示了本实用新型一个实施例中横向结构LED芯片中又一种结构的顶视图和A-A截面图。
参见图1f和图1g，在横向结构LED芯片的表面上形成有钝化层(passivition)107。钝化层107包括几个同时形成且互相连接的部分：形成在透明电极105表面的钝化层、形成在半导体外延层半通槽106的底部上的暴露的N-类型限制层的表面的钝化层，和形成在半导体外延层半通槽106的侧面的钝化层。形成在半导体外延层半通槽的侧面的钝化层覆盖半导体外延层半通槽中暴露的透明电极105、P-类型限制层104、活化层103和N-类型限制层102的侧面。
通过光刻的方法，在钝化层预定的位置上形成有具有预定形状的窗口：在半导体外延层半通槽的底部上方的钝化层上形成有窗口107a，使得N-类型限制层102的表面暴露；在半导体外延层的透明电极105的上方的钝化层107上形成有预定形状的窗口107b，使得透明电极105的表面暴露。
图1h是本实用新型一个实施例中横向结构LED芯片中再一种结构的顶视图。参见图1h，通过金属沉积的方法，在窗口107a中形成N-条形电极111，钝化层107上形成N-打线焊盘110，N-条形电极111和N-打线焊盘110形成电连接。在窗口107b中形成P-条形电极109，使得P-条形电极109与透明电极105电连接；在钝化层上形成P-打线焊盘108，使得电流不能从P-打线焊盘108直接流向透明电极105，其中，P-打线焊盘108和P-条形电极109形成电连接。
参见图2a，其与图1a～图1h展示的横向结构LED芯片的实施例基本相同，其不同之处在于，在图2a展示的横向结构LED芯片中，在钝化层预定的位置上形成具有预定形状的窗口时，具体的方案为：在半导体外延层半通槽的底部上方的钝化层207上形成窗口207a，使得N-类型限制层102的表面暴露。其中，窗口207a的位置、形状和尺寸与N-打线焊盘和N-条形电极相对应。在半导体外延层的透明电极的上方的钝化层207上形成预定形状的窗口207b，使得透明电极的表面暴露。窗口207b的位置、形状和尺寸与P-条形电极相对应。
参见图2b，其与图1a～图1h展示的横向结构LED芯片的实施例基本相同，其不同之处在于，在图2b展示的横向结构LED芯片中，通过金属沉积的方法，在窗口207a中形成N-条形电极211和N-打线焊盘210，N-条形电极211和N-打线焊盘210形成在N-类型限制层上，并互相形成电连接。在窗口207b中形成P-条形电极209，使得P-条形电极209与透明电极电连接；在钝化层上形成P-打线焊盘208，使得电流不能从P-打线焊盘208直接流向透明电极，其中，P-打线焊盘208和P-条形电极209形成电连接。
上述图2b所示的LED芯片结构中，N-条形电极211和P-条形电极209是直线形状的，并且相互平行。在实际的实现中，也可以对图2b所示的LED芯片结构进行变形。参见图2c，在一种替代实现方式中，LED芯片中的N-条形电极211’和P-条形电极209’是圆弧形的，并且，圆弧形的P-条形电极上的各点到圆弧形的N-条形电极的边缘的最短距离相等(可以理解为，P-条形电极的圆弧与N-条形电极的圆弧是组成一个圆环的两段圆弧)。
参见图3a，对于横向结构LED芯片的反射层的设置，一种设置方案为：
在透明电极305的预定位置上形成反射层321，反射层321的形状、位置、尺寸与P-打线焊盘320相对应。钝化层306形成在透明电极305上，并覆盖在反射层321上。P-打线焊盘320形成在钝化层306上。反射层321的尺寸等于或大于P-打线焊盘320的尺寸。横向结构LED芯片的其他部分没有在图3a中展出。
参见图3b，对于横向结构LED芯片的反射层的设置，另一种设置方案为：
在透明电极305上形成钝化层306。在钝化层306的预定位置形成反射层321，反射层321的形状、位置、尺寸与P-打线焊盘320相对应。P-打线焊盘320形成在反射层321上。反射层321的尺寸等于或大于P-打线焊盘320的尺寸。横向结构LED芯片的其他部分没有在图3b中展出。
参见图3c，对于横向结构LED芯片的反射层的设置，再一种设置方案为：
在P-类型限制层304的预定位置形成反射层321，反射层321的形状、位置、尺寸与P-打线焊盘320相对应。透明电极305形成在P-类型限制层304上，并覆盖在反射层321上。钝化层306覆盖在透明电极305上。P-打线焊盘320形成在钝化层306上。反射层321的尺寸等于或大于P-打线焊盘320的尺寸。横向结构LED芯片的其他部分没有在图3c中展出。
参见图4，本实用新型的横向结构LED芯片的电流阻挡层的结构设置为：
电流阻挡层422形成在P-类型限制层404上。透明电极405形成在P-类型限制层404上，并覆盖在电流阻挡层422上。钝化层406覆盖在透明电极405上。P-打线焊盘420形成在钝化层406上。电流阻挡层422的形状、位置、尺寸与P-打线焊盘420相对应，电流阻挡层422的尺寸等于或大于P-打线焊盘420的尺寸。横向结构LED芯片的其他部分没有在图4中展出。
参见图5，本实用新型的横向结构LED芯片的表面微结构的设置可以为：
一个优选的实施例是：在P-类型限制层的暴露的表面上形成微结构或光子晶体(未在图中展示)。
一个优化的实施例是：在透明电极的表面上形成微结构523。
一个优化的实施例：钝化层的表面上形成微结构523。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种发光二极管芯片，其特征在于，包括生长衬底、半导体外延层和透明电极，其中，半导体外延层包括N-类型限制层、活化层、P-类型限制层，该发光二极管芯片还形成有半导体外延层半通槽，该半导体外延层半通槽穿过透明电极、P-类型限制层和活化层，底部是N-类型限制层；在透明电极上还形成有钝化层，该钝化层覆盖半导体外延层半通槽的侧面和底面，在钝化层覆盖所述半导体外延层半通槽的底面的位置上形成有至少一个N-半通槽，使得所述的N-类型限制层在所述N-半通槽中暴露；该发光二极管芯片还包括：N-打线焊盘及至少一个N-条形电极；其中，
N-打线焊盘形成在所述的钝化层上，使得N-打线焊盘不与N-类型限制层直接接触；N-条形电极形成在所述N-半通槽中暴露的N-类型限制层上；N-打线焊盘与N-条形电极电连接。
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N-条形电极为直线形状。
3.根据权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于，该发光二极管芯片进一步包括：P-打线焊盘以及至少一个P-条形电极；
P-打线焊盘形成在所述的钝化层上，使得P-打线焊盘不与透明电极直接接触；P-条形电极形成在暴露的透明电极上，P-打线焊盘与P-条形电极电连接。
4.根据权利要求3所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述P-条形电极和所述N-条形电极均为圆弧形状，圆弧形的P-条形电极上的各点到圆弧形的N-条形电极的边缘的最短距离相等。
5.根据权利要求3所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述P-条形电极和N-条形电极均为直线形状，且所述P-条形电极和所述N-条形电极互相平行。
6.根据权利要求3所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述钝化层和 所述透明电极之间形成有反射层，该反射层的位置、形状和尺寸与所述的P-打线焊盘相对应；
和/或，
所述钝化层和所述P-打线焊盘之间形成有反射层，该反射层的位置、形状和尺寸与所述的P-打线焊盘相对应；
和/或，
所述钝化层和所述P-条形电极之间形成有反射层，该反射层的位置、形状和尺寸与所述的P-条形电极相对应；
和/或，
所述半导体外延层的P-类型限制层与所述透明电极之间形成有反射层，该反射层的位置、形状和尺寸与所述的P-打线焊盘相对应。
7.根据权利要求3所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述透明电极和所述P-类型限制层之间形成有电流阻挡层，该电流阻挡层的位置、形状和尺寸与所述的P-打线焊盘相对应。
8.根据权利要求1至7任一所述的发光二极管芯片，其特征在于，
所述N-类型限制层与所述N-打线焊盘之间形成有反射层，该反射层的位置、形状和尺寸与N-打线焊盘相对应。
9.根据权利要求1至7任一所述的发光二极管芯片，所述透明电极的表面上形成有微结构；和/或，所述钝化层的表面上形成有微结构。
10.根据权利要求9所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述微结构为圆柱形、圆锥形、棱锥形、半球形或球冠形。
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