CN202423369U - 发光二极管芯片 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种发光二极管芯片，包括：衬底、依次叠置形成于衬底的顶面上的N型半导体层、多量子阱层、P型半导体层、透明导电层、P电极以及N电极，N电极形成于N型半导体层被刻蚀区域的顶面上；还包括第一DBR层和第二DBR层，第一DBR层形成于正对P电极贯通透明导电层的凹陷区域内，第一DBR层的底面形成于P型半导体层的顶面上；衬底的底面形成有第二DBR层。本实用新型提供的芯片用PECVD方法沉积SiO₂和Si₃N₄层交错形成的DBR结构的电流阻挡层，该层可以将垂直入射到电极下方，并被其挡住的光反射至芯片底面上的DBR光反射层上。该光经芯片底面DBR光反射层的漫反射后能改变光的出射角度，绕开电极出射，从而增加了芯片的发光效率。

Description

发光二极管芯片

技术领域

本实用新型涉及发光二极管芯片结构领域，特别地，涉及一种发光二极管芯片。

背景技术

GaN基LED是固态照明的“发动机”，具有广阔的应用前景。固态照明是否能像白炽灯、日光灯一样走入千家万户取决于LED的发光效率和制造成本。LED的外量子效率由内量子效率和光提取效率决定，经过多年的努力，如今内量子效率已经接近100％，提升的空间有限，因此光提取效率很大程度上取决于LED的发光效率。

在制造以蓝宝石为衬底的垂直结构GaN基LED芯片的过程中，需要压焊绑定和激光剥离，这种技术成本高且良率低，因此蓝宝石衬底LED一般制造成N电极和P电极处于芯片同侧的结构。这种结构的芯片无法应用金属反射镜技术提高出光率，而多通过电流阻挡层来提高出光率。现有技术中所用电流阻挡层多通过等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)沉积形成单一的SiO₂或者Si₃N₄层，这种单一材质的电流阻挡层只能阻挡电流，不能反射光。为增加出光率技术人员还常采用真空光学镀膜机在芯片的底面镀上SiO₂/TiO₂分布布拉格反射(DBR)结构。但在蒸镀过程中，光学镀膜机抽真空所需时间较长，而且所得膜层致密性较差，一致性较差。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种发光二极管芯片，以解决现有技术中发光二极管芯片出光率低的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种发光二极管芯片，包括：衬底、依次叠置形成于衬底的顶面上的N型半导体层、多量子阱层、P型半导体层、透明导电层、P电极以及N电极，N电极形成于N型半导体层被刻蚀区域的顶面上；还包括第一DBR层和第二DBR层；透明导电层正对P电极的区域凹陷形成凹陷区域，第一DBR层形成于凹陷区域内，第一DBR层的底面形成于P型半导体层的顶面上；衬底的底面形成有第二DBR层。

进一步地，第一DBR层和第二DBR层均包括多层交叉叠置的SiO₂层和Si₃N₄层。

进一步地，第一DBR层和第二DBR层均采用PECVD法形成。

进一步地，第一DBR层和P电极为圆形，第一DBR层的直径为P电极直径的1/4～1/3。

进一步地，透明导电层所用材料为ITO。

进一步地，第二DBR层的底面上形成金属反射层。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供的芯片用PECVD方法交错沉积形成SiO₂层和Si₃N₄层，芯片底面和电极正下方的电流阻挡层则为DBR结构。该层可以将垂直入射到电极下方，并被其挡住的光反射至芯片底面上的DBR光反射层上。该光经芯片底面DBR光反射层的漫反射后能改变光的出射角度，绕开电极出射，从而增加了芯片的光效率。

本实用新型提供的芯片的底面的SiO₂/Si₃N₄的DBR光反射层采用PECVD方法沉积于经过抛光的衬底底面。采用该法制备该层可以提高DBR膜层的质量。相比真空镀膜机而言，采用PECVD方法可省去抽真空所耗掉的时间，提高生产效率。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型优选实施例的侧视剖视示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

本文中所提到的方法均为常规方法，本实用新型提供的结构采用常规工艺即可实现。

本实用新型提供的发光二极管芯片包括蓝宝石的衬底1、形成于衬底1的顶面上的N型半导体层2、形成于N型半导体层2的顶面上的多量子阱层3、形成于多量子阱层3的顶面上的P型半导体层4、第一DBR层6、电流扩散层5、P电极7、N电极9、钝化层8、第二DBR层10和金属反射层11。

蓝宝石的衬底1的顶面上依次形成N型半导体层2、量子阱层3和P型半导体层4。电流扩散层5形成于P型半导体层4的顶面上。贯通该电流扩散层5形成有一个与P型半导体层4相通的凹陷区域。凹陷区域正对P电极7。第一DBR层6形成于该凹陷区域内，且形成在P型半导体层4的顶面上。第一DBR层6的顶面和电流扩散层5的顶面平齐，P电极7安装在第一DBR层6和电流扩散层5的顶面上。电流扩散层5为常用的ITO层。

量子阱层3、P型半导体层4和电流扩散层5的一侧区域经刻蚀去除，露出N型半导体层2，N电极9形成于露出的N型半导体层2的顶面上。在N型半导体层2以上的裸露的表面上沉积钝化层8，以防止芯片漏电。钝化层8包覆电流扩散层5、P电极7和N电极9的上表面。

衬底1的底面磨薄，使得衬底1的厚度为80～150微米，后经抛光、清洗后，在衬底1的底面向下沉积形成第二DBR层10。在第二DBR层10的底面上再通过真空镀膜镀上金属反射层11。得到完整的芯片。

第一DBR层6和第二DBR层10均由SiO₂层和Si₃N₄层依次交叉层叠形成，SiO₂层和Si₃N₄层均为优秀的绝缘材料，能发挥电流阻挡层的作用。SiO₂层和Si₃N₄层均为DBR结构。DBR结构对垂直入射的光线具有反射功能。第一DBR层6能将被P电极7遮挡而无法出射的光线反射回芯片内部。经第一DBR层6反射回芯片内部的光的一部分穿透衬底1达到第二DBR层10，被反射回芯片。之后还有一部分光穿透第二DBR层10照射到金属反射层11上，经金属反射层11反射后回到芯片中。光束在第一DBR层6、金属反射层11和第二DBR层10之间经过多次反射后，形成类似漫反射的反射方式，从芯片出射，提高了芯片的光率，避免由于不能及时出光，光被氮化镓吸收后造成的芯片温度升高，缩短其使用寿命的问题。优选的，第一DBR层6和P电极7均为圆型，第一DBR层6的直径为P电极7的直径的1/4～1/3。

第一DBR层6和第二DBR层10均采用PECVD方法沉积形成，采用这个方法制备得到的DBR层比采用真空镀膜法制得的更加致密，膜的性能更好。而且采用PECVD法时抽真空时间较短仅为1～2分钟，能提高工作效率。

所设置金属反射层11既能反射光，同时由于金属的导热能力较强，因而还能将芯片使用中的热量及时导走。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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 (6)

1.一种发光二极管芯片，包括：衬底(1)、依次叠置形成于所述衬底(1)的顶面上的N型半导体层(2)、多量子阱层(3)、P型半导体层(4)、透明导电层(5)、P电极(7)以及N电极(9)，所述N电极(9)形成于所述N型半导体层(2)被刻蚀区域的顶面上；其特征在于，还包括第一DBR层(6)和第二DBR层(10)；所述透明导电层(5)正对所述P电极(7)的区域凹陷形成凹陷区域；所述第一DBR层(6)形成于贯通所述凹陷区域内，所述第一DBR层(6)的底面形成于所述P型半导体层(4)的顶面上；所述衬底(1)的底面形成有第二DBR层(10)。

2.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述第一DBR层(6)和第二DBR层(10)均包括多层交叉叠置的SiO₂层和Si₃N₄层。

3.根据权利要求2所述的芯片，其特征在于，所述第一DBR层(6)和第二DBR层(10)均采用PECVD法形成。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的芯片，所述第一DBR层(6)和所述P电极(7)为圆形，所述第一DBR层(6)的直径为所述P电极(7)的直径的1/4～1/3。

5.根据权利要求4所述的芯片，其特征在于，所述透明导电层(5)所用材料为ITO。

6.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述第二DBR层(10)的底面上形成金属反射层(11)。

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