CN202259303U - 一种高压发光二极管芯片 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高压发光二极管芯片，包括衬底层、过渡层、第一半导体层、有源层、第二半导体层、透明导电层和钝化层，所述衬底层和第一半导体层之间设置有过渡层，所述第一半导体层上依次设置有有源层和第二半导体层，所述第二半导体层上设置有透明导电层，其中，所述芯片上还刻蚀有沟槽，所述沟槽将芯片分割为多个相互隔离的单元，所述钝化层位于芯片的表面和侧面。本实用新型通过合理的设计发光二极管芯片，不仅有利于电流的均匀扩展，提高载流子的复合效率，增加光的提取，从而提高发光效率；另外本实用新型设计的芯片能够适应高压交直流的应用，能够节省变压器能量转换的损耗并降低成本。

Description

一种高压发光二极管芯片

技术领域

本实用新型涉及半导体照明领域，具体涉及一种高压发光二极管芯片。

背景技术

发光二极管简称为LED，其核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的芯片，在P型半导体和N型半导体之间有一个有源层，称为PN结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。因而这种LED发光二极管，通常在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。某些以氮化铝镓铟（AlInGaN）或磷化铝镓铟（AlInGaP）为基础的标准或普通的发光二极管典型的芯片面积（或芯片尺寸）约为0.3mm×0.3mm，这些发光二极管芯片通常的工作状态为直流电流20毫安，根据发光二极管使用的半导体材料的不同，相应的直流电压为2V至4V。

由于最近几年电子技术的迅速发展，发光二极管的应用也越来越广泛，市场对于发光二极管的需求，逐渐趋向于更大功率和更高亮度，也就是俗称的高功率发光二极管方向发展。标准尺寸的发光二极管陈列可以集成在同一个衬底上，使用120V交流电源供电，整个芯片的尺寸约为1mm×1mm或2mm×2mm或更大，该芯片工作电流约为20mA或更高，以获得更高亮度。但是这种交流发光二极管芯片容易产生电流的聚焦效应，导致光效降低、热损耗加大，使用寿命下降等问题，并且需要特殊的封装和散热模式，因为相对较大的芯片尺寸和高温生产工艺，电流聚集效应会更加明显，其结果除了使得发光二极管芯片达不到设计所需的亮度外，也会损害芯片的可靠度，同时，由于几何效应的关系，大尺寸发光二极管芯片的光萃取效率往往较小尺寸的低。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种高压发光二极管芯片，使得芯片电流密度的分布更加均匀，且增强了芯片的光提取效率，从而从整体上提升了芯片的光电特性。

本实用新型为了解决上述技术问题，公开了一种高压发光二极管芯片，包括衬底层、过渡层、第一半导体层、有源层、第二半导体层、透明导电层和钝化层，所述衬底层和第一半导体层之间设置有过渡层，所述第一半导体层上依次设置有有源层和第二半导体层，所述第二半导体层上设置有透明导电层，其中，所述芯片上还刻蚀有沟槽，所述沟槽将芯片分割为多个相互隔离的单元，所述钝化层位于芯片的表面和侧面。

进一步，所述沟槽刻蚀到衬底层上。

进一步，所述每个相互隔离的单元上均匀分布有设置在第二半导体层上的第二电极和沉积于第一半导体层上的第一电极，以及第一电极和第二电极之间的发光区域。

进一下，所述多个隔离的单元之间相互串联，其中上一个单元的第一电极与下一个单元的第二电极通过金属材料相互连接，形成一定的电流方向。

进一步，所述多个隔离的单元每个单元上的发光区域的面积均相等。

进一步，所述第一半导体层为N型半导体层，所述第二半导体层为P型半导体层。

进一步，所述第一电极为N电极，所述第二电极为P电极。

进一步，所述高压发光二极管芯片为正方形，其边长为45mil。

采用上述本实用新型技术方案的有益效果是：本实用新型通过合理的设计发光二极管芯片，不仅有利于电流的均匀扩展，提高载流子的复合效率，增加光的提取，从而提高发光效率；而且体积小不占空间，对封装及光学设计都具有极佳的运用弹性；另外本实用新型设计的芯片能够适应高压交直流的应用，节省变压器能量转换的损耗并降低成本。 

附图说明

图1为本实用新型实施例中高压发光二极管芯片的平面结构示意图；

图2为本实用新型实施例中高压发光二极管芯片的放大剖面示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、衬底层；

2、过渡层；

3、第一半导体层；

4、有源层；

5、第二半导体层；

6、透明导电层；

7、钝化层；

8、第一电极；

9、第二电极；

10、连接机构；

11、沟槽；

A、单元；

B、发光区域；

C、电流方向。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

本实用新型一实施例公开了一种高压发光二极管芯片，如图1图2所示：所述高压发光二极管芯片100包括衬底层1、过渡层2、第一半导体层3、有源层4、第二半导体层5、透明导电层6和钝化层7，所述衬底层1和第一半导体层3之间设置有过渡层2，所述第一半导体层3上依次设置有有源层4和第二半导体层5，所述第二半导体层5上设置有透明导电层6，所述钝化层7位于芯片100的表面和侧面。该实施方式中，所述高压发光二极管芯片100呈边长约为45mil的正方形；所述第一半导体层3为N型半导体层，所述第二半导体层5为P型半导体层。

本实施例中通过对高压发光二极管芯片100进行刻蚀沟槽11，所述沟槽11刻蚀到衬底层1上，通过刻蚀的沟槽11将高压发光二极管芯片100分割为多个相互隔离的单元A，实现各单元A间电绝缘。其中，每个单元A上均匀分布有沉积于第一半导体层3上的第一电极8和设置在第二半导体层5上的第二电极9，以及第一电极8和第二电极9之间的发光区域B，且每个单元上的发光区域B的面积均相等。

该实施方式中，所述透明导电层6是通过镀膜设备蒸镀到第二半导体层5，然后通过合适的退火温度，形成良好的接触电阻；所述钝化层7是通过蒸镀设备将绝缘材料SiO₂（或Si₃N₄、Al₂O₃）镀到芯片100表面和侧面，实现电绝缘和增透作用；并对每个单元A进行刻蚀，露出第一半导体层3和第二半导体层5，使其表面生长第一电极8和第二电极9，其中所述多个相互隔离的单元A通过电极进行串联，且上一个单元A的第一电极8与下一个单元A的第二电极9之间通过连接结构10相互连接，在芯片100上形成图1中C所示箭头（箭头1至箭头7）的电流方向。本实施例中，所述第一电极8为N电极，所述第二电极9为P电极，所述连接机构10为金属材料。

上述实施例中，每个单元的电压为3V左右，在实际使用时可以依据对不同输入电压的需求而设计单元的数量及大小，因此，本实用新型的高压发光二极管芯片能够在高压直流环境下应用，另外，如果外接桥式整流器，还能够应用于交流环境，具有极佳的灵活性。在该实施方式中，如图1所示，所述芯片呈边长45mil的正方形，通过刻蚀沟槽将芯片分割为相互串联的17个单元，如每个单元的电压为3V，则该芯片的工作电压为50V至54V，可以使用驱动电路来代替变压器工作，因此避免了变压器在能量转换过程中的损耗，同时也降低了驱动成本，另外，本实施例中每个单元上发光区域的面积均相等，以便于电流分布更加均匀，以提高发光效率。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高压发光二极管芯片，包括衬底层、过渡层、第一半导体层、有源层、第二半导体层、透明导电层和钝化层，所述衬底层和第一半导体层之间设置有过渡层，所述第一半导体层上依次设置有有源层和第二半导体层，所述第二半导体层上设置有透明导电层，其特征在于，所述芯片上还刻蚀有沟槽，所述沟槽将芯片分割为多个相互隔离的单元，所述钝化层位于芯片的表面和侧面。

2.根据权利要求1所述的高压发光二极管芯片，其特征在于，所述沟槽刻蚀到衬底层上。

3.根据权利要求2所述的高压发光二极管芯片，其特征在于，所述每个相互隔离的单元上均匀分布有设置在第二半导体层上的第二电极和沉积于第一半导体层上的第一电极，以及第一电极和第二电极之间的发光区域。

4.根据权利要求3所述的高压发光二极管芯片，其特征在于，所述多个隔离的单元之间相互串联，其中上一个单元的第一电极与下一个单元的第二电极通过金属材料相互连接，形成一定的电流方向。

5.根据权利要求4所述的高压发光二极管芯片，其特征在于，所述多个隔离的单元每个单元上的发光区域的面积均相等。

6.根据权利要求1至5任一项所述的高压发光二极管芯片，其特征在于，所述第一半导体层为N型半导体层，所述第二半导体层为P型半导体层。

7.根据权利要求3至5任一项所述的高压发光二极管芯片，其特征在于，所述第一电极为N电极，所述第二电极为P电极。

8.根据权利要求1至5任一项所述的高压发光二极管芯片，其特征在于，所述高压发光二极管芯片为正方形，其边长为45mil。

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