CN204614807U - 一种高亮正装led芯片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种高亮正装LED芯片，包括外延层、透明导电层、绝缘层、P型电极和N型电极，所述外延层包括自下而上制作在衬底上的N型层、发光层和P型层，外延层的一侧壁蚀刻至N型层的台面并制作有N型电极，所述透明导电层形成于P型层表面并制作有P型电极，其特征在于：所述绝缘层形成于透明导电层表面并自外延层侧壁延伸至N型层表面，P型电极和N型电极至少有一个电极是部分制作在绝缘层上。本实用新型的高亮正装LED芯片，通过改进P型电极下的绝缘层、透明导电层、P-GaN层等结构，减少刻蚀N型层台面的面积，增加发光区面积，同时通过改变折射角增强P型电极下的出光效果，提升LED芯片的亮度，还使电极设计多样化并降低了掉电极风险。
Description
技术领域
本实用新型涉及LED芯片的技术领域，特别是一种高亮正装LED芯片。
背景技术
GaN基LED的发光效率由发光二极管的内量子效率和光提取率决定，电流密度越低，内量子效率越高。GaN基LED主要采用蓝宝石衬底，由于它的绝缘性，芯片的P型电极和N型电极只能设计制作在芯片的同一外延面上。如图1所示，常规的GaN基LED结构包括衬底（1），所述衬底（1）上依次形成有N型层（2）、发光层（3）、P型层（4）和透明导电层（5），P型电极（7）形成于透明导电层（5）上，N型电极（8）形成于N型层（2）上，绝缘层（6）最终形成于透明导电层（5）上并部分覆盖P型电极（7）和N型电极（8）。这种结构的LED由于N型电极和P型电极的欧姆接触区域，以及电极区域的遮挡导致了芯片有效出光区的面积减小。因此，常规的GaN基LED结构限制了GaN基LED发光效率的提高。
发明内容
本实用新型在传统的正装结构基础上，提供一种高亮正装LED芯片，通过增强P型电极下光线的出射，提升外量子效率，以及减小电流密度，增加内量子效率，增大发光区有效面积，来提升LED芯片的发光效率。
本实用新型提供了一种高亮正装LED芯片，包括外延层、透明导电层、绝缘层、P型电极和N型电极，所述外延层包括自下而上制作在衬底上的N型层、发光层和P型层，外延层的一侧壁蚀刻至N型层的台面并制作有N型电极，所述透明导电层形成于P型层表面并制作有P型电极，其特征在于：所述绝缘层形成于透明导电层表面并自外延层侧壁延伸至N型层表面，P型电极和N型电极至少有一个电极是部分制作在绝缘层上。
具体的，电极部分的制备可以为以下方案：1）P型电极可以部分在绝缘层上，部分在透明导电层上，N型电极全部在N型层上；2）P型电极可以全部在透明导电层上，N型电极部分在绝缘层上，部分在N型层上；3）P型电极也可以部分在绝缘层上，部分在透明导电层上，N型电极部分在绝缘层上，部分在N型层上。
其中，所述的N型电极是部分制作在绝缘层上，位于绝缘层上的N型电极下方包括依次设置的绝缘层、透明导电层、P型层、发光层、N型层和衬底。
所述P型电极为仅由P电极焊盘构成或是由P电极焊盘和P金属扩展电极构成，N型电极由N电极焊盘和N金属扩展电极构成。
其中，所述N型层为N-GaN层，P型层为P-GaN层。
其中，所述绝缘层可以为SiO2、Al2O3或SiNxOy等绝缘材料制成，其中x>0，0<y<2。
其中，所述透明导电层可以为ITO、ZnO、AZO、GZO等材料制成，透明导电层可开孔，也可不开孔，以增强电流的导通性能。
其中，所述正装LED芯片还可以包括位于P型层和透明导电层之间的电流阻挡层，电流阻挡层可以为SiO2、Al2O3等绝缘材料制成，电流阻挡层可开孔，也可不开孔。
其中，所述电流阻挡层在水平面上的投影不完全覆盖P型电极的投影，以减少对P型电极的遮挡，增加发光面积。
本实用新型所提供的高亮正装LED芯片，通过改进P型电极焊盘下的绝缘层、透明导电层、P-GaN层组成的结构，将N型电极的主要部分设置在绝缘层上，减少了刻蚀N型层台面的面积，增加发光区面积；通过设置绝缘层而使得P型电极距离发光层更远，且GaN层、透明导电层、绝缘层及空气的折射率依次递减，改变折射角，加上通过对电流阻挡层结构上的改进，进一步增大了发光区的有效面积，从而显著增强了P型电极下的出光效果，因此，本实用新型提升了LED芯片的亮度，还增加了电极设计的多样化，并因电极和绝缘层的粘附性比在GaN层和透明导电层上更好，降低了掉电极的风险，从而更加有利于市场推广。
附图说明
图1为常规GaN基LED的结构示意图。
图2为本实用新型的结构示意图。
图中，1-衬底；2-N型层；3-发光层；4-P型层；5-透明导电层；6-绝缘层；7-P型电极；8-N型电极。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：
如图2所示，本实用新型所提供的高亮正装LED芯片，包括衬底（1），形成于衬底（1）上的N型层（2），形成于N型层（2）上的发光层（3），形成于发光层（3）上的P型层（4），外延层的一侧壁蚀刻至N型层（2）的台面并制作有N型电极（8），P型层（4）表面形成有透明导电层（5）且透明导电层（5）表面制作有P型电极（7），透明导电层（5）可以为ITO透明导电层，绝缘层（6）形成于透明导电层（5）表面并自外延层侧壁延伸至N型层（2）的表面，P型电极（7）和N型电极（8）至少有一个电极是部分制作在绝缘层（6）上；
在本实施例中，绝缘层（6）用SiO2材料制成，绝缘层（6）经蚀刻露出部分透明导电层（5）和部分N型层（2），所述P型电极（7）由P电极焊盘和P金属扩展电极构成，N型电极（8）由N电极焊盘和N金属扩展电极构成，电极部分的制备采用如下方案：P电极焊盘设置在绝缘层（6）表面，与P电极焊盘连接的P金属扩展电极延伸至透明导电层（5）上，N电极焊盘设置在绝缘层（6）表面，与N电极焊盘连接的N金属扩展电极延伸至N型层上，N型焊盘和P型焊盘可不在同一高度。
作为进一步的方案，为了使得自P型电极（7）端导入的电流经透明导电层（5）均匀分布于LED结构的外延层，则本实施例还可以在透明导电层（5）下进一步设置电流阻挡层；
优选地，由于在常规的GaN基LED结构设计中，电流阻挡层以及透明导电层在水平面上的投影通常会覆盖与整个P型电极底部区域（电流阻挡层、透明导电层和P型电极的底部投影面积依次减小），由于P-GaN的电流横向扩展性能差，加上电流阻挡层是不导电的，所以电流阻挡层的下方是很难将电流扩展过去，所以电流阻挡层下方不能算作发光的有效面积，因此，电流阻挡层的面积越大会相应减小有效的发光面积，本实用新型中则将电流阻挡层和透明导电层的结构设计为仅覆盖P金属扩展电极以及部分P电极焊盘的底部区域，这就减小了电流阻挡层的面积，并相应增加发光面积而提升了光效，同时由于本实用新型中将P 型电极的主要部分设置在绝缘层上，也能通过P 型电极、透明导电层以及电流阻挡层设计的多样化来提高流入LED外延层中的电流均匀性。
作为进一步的方案，本实施例中的透明导电层（5）和电流阻挡层均可根据实际需要进行开孔，同时上述实施例中的外延层结构也可以进一步包括缓冲层、超晶格层等中间层。
相对于图1所示的常规GaN基LED结构，本实用新型的P型电极（7）距离发光层（3）更远，发光层（3）面积更大。由于本实用新型中将绝缘层（6）设置在P型电极（7）和透明电极之间，使得P型电极（7）距离发光层更远，且GaN层、ITO透明导电层（5）、SiO2绝缘层（6）及外部空气的折射率呈递减状态，因而能更有利于P型电极（7）下光的出射，提升外量子效率，最终提升光效。同时，由于N型电极（8）的主要部分设置在绝缘层（6）上，减少了对外延层中P型层（4）、发光层（3）的蚀刻，增大了发光层（3）的面积，P型电极（7）的主要部分设置在绝缘层（6）上，同时通过改进电流阻挡层以及对P型电极（7）（P电极焊盘、P金属扩展电极）的结构设计，在保障外延层中电流均匀性的同时也增加了有效发光面积，发光层（3）面积更大，相同电流下，可以降低电流密度，提升内量子效率，最终提升光效。
上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理和最佳实施例，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。
Claims (10)
1.一种高亮正装LED芯片，包括外延层、透明导电层、绝缘层、P型电极和N型电极，所述外延层包括自下而上制作在衬底上的N型层、发光层和P型层，外延层的一侧壁蚀刻至N型层的台面并制作有N型电极，所述透明导电层形成于P型层表面并制作有P型电极，其特征在于：所述绝缘层形成于透明导电层表面并自外延层侧壁延伸至N型层表面，P型电极和N型电极至少有一个电极是部分制作在绝缘层上。
2.根据权利要求1所述的高亮正装LED芯片，其特征在于：所述的N型电极是部分制作在绝缘层上，位于绝缘层上的N型电极下方包括依次设置的绝缘层、透明导电层、P型层、发光层、N型层和衬底。
3.根据权利要求1所述的高亮正装LED芯片，其特征在于：所述P型电极为仅由P电极焊盘构成或是由P电极焊盘和P金属扩展电极构成，N型电极由N电极焊盘和N金属扩展电极构成。
4.根据权利要求1所述的高亮正装LED芯片，其特征在于：所述N型层为N-GaN层，P型层为P-GaN层。
5.根据权利要求1所述的高亮正装LED芯片，其特征在于：所述绝缘层为SiO2、Al2O3或SiNxOy绝缘材料制成，其中x>0，0<y<2。
6.根据权利要求1所述的高亮正装LED芯片，其特征在于：所述透明导电层为ITO、ZnO、AZO或GZO材料制成。
7.根据权利要求1或6所述的高亮正装LED芯片，其特征在于：所述透明导电层上可以进行开孔。
8.根据权利要求1或2或3所述的高亮正装LED芯片，其特征在于：所述正装LED芯片还包括位于P型层和透明导电层之间的电流阻挡层。
9.根据权利要求8所述的高亮正装LED芯片，其特征在于：所述电流阻挡层上可以进行开孔。
10.根据权利要求8所述的高亮正装LED芯片，其特征在于：所述电流阻挡层在水平面上的投影不完全覆盖P型电极的投影。
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