CN207517723U - 一种具有绝缘保护结构的高亮倒装led芯片 - Google Patents
一种具有绝缘保护结构的高亮倒装led芯片 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种具有绝缘保护结构的高亮倒装LED芯片，包括提供发光结构，对所述发光结构进行刻蚀，在发光结构表面沉积一层绝缘层，对所述绝缘层进行刻蚀，形成第一孔洞和第二孔洞，在所述绝缘层表面、第一孔洞内和第二孔洞内依次形成透明导电层、Ag镜反射层、Ag镜保护层和DBR反射层。通过在所述第一半导体层、有源层和第二半导体层在表面或侧边形成所述绝缘层，使所述绝缘层覆盖在发光结构的裸露部分，从而防止Ag在第一半导体层和第二半导体层形成的电场作用下迁移到有源层的裸露部分，提高芯片的IR良率。进一步地，覆盖在所述绝缘层上的Ag镜反射层，可将发光结构侧边发出的光有效地反射出去，从而提高芯片出光效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及发光二极管技术领域，尤其涉及一种具有绝缘保护结构的高亮倒装LED芯片。
背景技术
LED(Light Emitting Diode，发光二极管)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，LED芯片具有耗电低、色度纯、寿命长、体积小、响应时间快、节能环保等诸多优势。
传统LED芯片一般为蓝宝石衬底，具有散热性能较差，容易发生漏电，光衰严重，电压高等问题，严重影响LED芯片的可靠性能。
倒装LED芯片和传统LED芯片相比，具有发光效率高、电流分布均匀、散热好、电压降低、效率高等优点。
现有的倒装LED芯片一般采用Ag镜、DBR(Distributed Bragg Reflection，分布式布拉格反射镜)反射层或Ag镜+DBR复合层作为反射镜来提高芯片亮度。但是，Ag在P-GaN层与N-GaN层形成的电场作用下，易迁移到MQW层(有源层)，从而导致芯片IR良率低；且Ag普遍不会沉积到MQW层，导致侧边 MQW层发出的光无法接收而亮度低。此外，DBR层又脆又硬，芯片在切割时容易使DBR层出现裂纹，从而降低芯片封装良率。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种具有绝缘保护结构的高亮倒装LED芯片，具有绝缘层，提高了芯片的亮度和良率。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种具有绝缘保护结构的高亮倒装LED芯片，包括；
衬底；
设于所述衬底表面的发光结构，所述发光结构包括依次设于所述衬底表面的第一半导体层、有源层和第二半导体层，贯穿所述第二半导体层和有源层并延伸至所述第一半导体层的中心区域和边缘区域；
设于所述第一半导体层表面、边缘区域侧边和中心区域侧边的绝缘层；
依次设于所述第二半导体层和绝缘层表面的透明导电层、Ag镜反射层、Ag 镜保护层和DBR反射层；
第一电极和第二电极，所述第一电极设置在所述中心区域，所述第二电极贯穿所述DBR反射层，并设置在所述Ag镜保护层上。
作为上述方案的改进，所述边缘区域的形状为倒梯形。
作为上述方案的改进，所述第一电极的形状为倒梯形。
作为上述方案的改进，所述透明导电层在所述绝缘层上的表面积小于所述绝缘层的表面积。
作为上述方案的改进，所述Ag镜反射层在所述绝缘层上的表面积大于所述透明导电层的表面积，且小于所述绝缘层的表面积。
作为上述方案的改进，所述Ag镜保护层的表面积大于所述Ag镜反射层的表面积，并将所述Ag镜反射层覆盖。
作为上述方案的改进，所述DBR反射层的表面积大于所述Ag镜保护层的表面积，并将所述Ag镜保护层完全覆盖。
作为上述方案的改进，所述透明导电层的材质为铟锡氧化物。
实施本实用新型，具有如下有益效果：
1、本实用新型提供的一种具有绝缘保护结构的高亮倒装LED芯片，在所述第一半导体层、有源层和第二半导体层在表面或侧边形成所述绝缘层，使所述绝缘层覆盖在发光结构的裸露部分，从而防止Ag在第一半导体层和第二半导体层形成的电场作用下迁移到有源层的裸露部分，提高芯片的IR良率。
2、本实用新型提供的一种具有绝缘保护结构的高亮倒装LED芯片，所述绝缘层覆盖在单颗芯片的边缘，从而解决了后续在此处沉积的DBR反射层在切割时发生开裂的问题，从而提高了芯片的封装良率。
3、本实用新型提供的一种具有绝缘保护结构的高亮倒装LED芯片，所述 Ag镜反射层在所述绝缘层上的表面积大于所述透明导电层的表面积，且小于所述绝缘层的表面积。将所述Ag镜反射层覆盖在所述透明导电层上，从而更好地将发光结构的正向出光和侧向出光进行反射，进而提高芯片的出光效率。所述Ag镜保护层的面积大于所述Ag镜反射层的面积，并将所述Ag镜反射层覆盖。因此，所述Ag镜保护层能更好将所述Ag镜反射层进行保护，反正Ag镜反射层在后续DBR反射层形成时被氧化，避免Ag镜反射层在后续DBR反射层刻蚀时被刻蚀掉，避免而影响芯片的光电性能。
附图说明
图1是本实用新型具有绝缘保护结构的高亮倒装LED芯片的制作流程示意图；
图2a至图2f是本实用新型具有绝缘保护结构的高亮倒装LED芯片的制作流程结构示意图；
图3是本实用新型具有绝缘保护结构的高亮倒装LED芯片的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。
参见图1，图1为本实用新型一种具有绝缘保护结构的高亮倒装LED芯片流程图，其中，本实用新型提供的一种具有绝缘保护结构的高亮倒装LED芯片，包括以下步骤：
S1：提供发光结构；
参见图2a，提供发光结构，所述发光结构包括衬底10和外延层20，所述外延层20包括依次设于所述衬底10表面的第一半导体层21、有源层22和第二半导体层23。
衬底的材料可以为蓝宝石、碳化硅或硅，也可以为其他半导体材料，本实施例中的衬底优选为蓝宝石衬底。
具体的，本申请实施例提供的第一半导体层和第二半导体层均为氮化镓基半导体层，有源层为氮化镓基有源层；此外，本申请实施例提供的第一半导体层、第二半导体层和有源层的材质还可以为其他材质，对此本申请不做具体限制。
其中，第一半导体层可以为N型半导体层，则第二半导体层为P型半导体层；或者，第一半导体层为P型半导体层，而第二半导体层为N型半导体层，对于第一半导体层和第二半导体层的导电类型，需要根据实际应用进行设计，对此本申请不做具体限制。
需要说明的是，为了提高后续的刻蚀工艺的良率，所述外延层的厚度为 4-10μm。当外延层的厚度低于4μm，LED芯片的亮度会降低，在后续刻蚀时， LED芯片容易出现裂片的情况。但外延层的厚度大于10μm，LED芯片的亮度会降低，增加刻蚀的难度和时间。
需要说明的是，在本申请的其他实施例中，所述衬底10与所述外延层20 之间设有缓存冲层(图中未示出)。
S2：形成中心区域和边缘区域；
参见图2b，对所述发光结构进行刻蚀，形成贯穿所述第二半导体层23和有源层22并延伸至所述第一半导体层21的中心区域24和边缘区域25。
具体的，采用光刻胶或SiO2作为掩膜，并采用电感耦合等离子体刻蚀工艺或反应离子刻蚀刻蚀工艺对所述发光结构进行刻蚀，贯穿所述第二半导体层23 和有源层22并延伸至所述第一半导体层21，将部分第一半导体层21裸露出来，从而形成中心区域24和边缘区域25。其中，所述中心区域24位于所述边缘区域25之间。由于光刻胶和SiO2具有高刻蚀比，便于刻蚀，从而形成所需的刻蚀图案，提高刻蚀的精度。在本申请的其他实施例中，还可以采用其他高刻蚀选择比的物质作为掩膜。
为了提高芯片的出光效率，提高发光结构的侧边出光效率，所述中心区域 24的形状为倒梯形，所述边缘区域25的形状为倒梯形。在本申请的其他实施例中，所述中心区域24和所述边缘区域25的形状还可为多边形。
S3：形成绝缘层、第一孔洞和第二孔洞；
参见图2c，在所述发光结构表面沉积一层绝缘层30，并对所述绝缘层30 进行刻蚀，形成贯穿所述绝缘层30的第一孔洞31和第二孔洞32，并将所述中心区域24和边缘区域25对应的第一半导体层21裸露出来。
具体的，采用化学气相沉积工艺或物理气相沉积工艺，在所述发光结构表面沉积一层绝缘层30。其中，所述绝缘层30由SiC、SiO2、SiNx和SiOxNy中的一种或几种制成。在本申请的其他实施例中，所述绝缘层30还可以由其他电性绝缘物质组成。
采用光刻胶或SiO2作为掩膜，并采用湿法或干法蚀刻工艺对所述绝缘层30 进行刻蚀，贯穿所述绝缘层30，将部分第二半导体层23裸露出来，从而形成第一孔洞31和第二孔洞32，并将所述中心区域24和边缘区域25对应的第一半导体层21裸露出来。其中，第一孔洞31和第二孔洞32的表面积小于所述第二半导体层23的表面积；裸露出来的第一半导体21的表面积小于对于中心区域24 和边缘区域25的底表面积。
需要说明的是，在所述第一半导体层21、有源层22和第二半导体层23在表面或侧边形成所述绝缘层30，使所述绝缘层30覆盖在发光结构的裸露部分，从而防止Ag在第一半导体层21和第二半导体层23形成的电场作用下迁移到有源层22的裸露部分，提高芯片的IR良率。此外，所述绝缘层30还能将沉积到有源层22区域的Ag隔离开来，从而使有源层22侧边发出的光有效地被反射出去，进而提高发光效率。
进一步地，所述绝缘层30覆盖在单颗芯片的边缘，从而解决了后续在此处沉积的DBR反射层在切割时发生开裂的问题，从而提高了芯片的封装良率。
S4：形成透明导电层、Ag镜反射层、Ag镜保护层和DBR反射层；
参见图2d，在所述绝缘层30表面、第一孔洞31和第二孔洞32内依次形成透明导电层40、Ag镜反射层50、Ag镜保护层60和DBR反射层70。所述透明导电层40在所述绝缘层30上的表面积小于所述绝缘层30的表面积。
具体的，采用光刻胶或SiO2作为掩膜，采用电子束蒸发工艺在所述绝缘层 30表面、第一孔洞31和第二孔洞32内蒸镀一层导透明导电层40。其中，蒸镀温度为200-300℃，氧气流量为5-20sccm，蒸镀腔体真空度为3.0-10.0E-5，蒸镀时间为100-300min。当蒸镀温度低于200℃时，透明导电层无法获取足够的能量进行迁移，形成的透明导电层质量较差，缺陷多；当蒸镀温度高于300℃时，温度过高，薄膜能量过大不易于在外延层上沉积，沉积速率变慢，效率降低。氧气流量小于5sccm时，氧气流量过低，透明导电层氧化不充分，薄膜质量不佳，氧气流量大于20sccm时，氧气流量太大，透明导电层过度氧化，膜层缺陷密度增加。蒸镀时间小于100min时，薄膜需要较高的沉积速率才能达到所需厚度，沉积速率太快，原子来不及迁移，因此薄膜生长质量较差，缺陷多。优选的，蒸镀温度为290℃，氧气流量为10sccm，蒸镀腔体真空度为3.0*10-5-10.0*10-5。
其中，所述透明导电层40的材质为铟锡氧化物，但不限于此。铟锡氧化物中铟和锡的比例为70-99:1-30。优选的，铟锡氧化物中铟和锡的比例为95:5。这样有利提高导透明导电层40的导电能力，防止载流子聚集在一起，还提高芯片的出光效率。
采用光刻胶或SiO2作为掩膜，通过电子束蒸镀或磁控溅射沉积工艺，在所述透明导电层40的表面依次沉积形成Ag镜反射层50和Ag镜保护层60。其中，所述Ag镜反射层50除了含有Ag元素之外，还包括Ti、W、N和Ni中的一种或几种元素。在所述Ag镜反射层50添加上述元素不仅能提高Ag镜反射层50 的光反射能力，而且还能减低Ag的迁移能力。所述Ag镜保护层60包括Ti、 W、Al、Ni和Pt中的一种或几种元素。
其中，所述Ag镜反射层50在所述绝缘层30上的表面积大于所述透明导电层40的表面积，且小于所述绝缘层30的表面积。所述Ag镜反射层50覆盖在所述透明导电层40上，从而更好地将发光结构的正向出光和侧边出光的进行反射，进而提高芯片的出光效率。所述Ag镜保护层60的面积大于所述Ag镜反射层50的面积，并将所述Ag镜反射层50覆盖。因此，所述Ag镜保护层60 能更好将所述Ag镜反射层50进行保护，反正Ag镜反射层50在后续DBR反射层70形成时被氧化，避免Ag镜反射层50在后续DBR反射层70刻蚀时被刻蚀掉，避免而影响芯片的光电性能。覆盖在所述绝缘层30上的Ag镜反射层50，可将发光结构侧边发出的光有效地反射出去，从而提高芯片出光效率。
采用电子束蒸镀或磁控溅射沉积工艺，在Ag镜保护层60上沉积形成DBR 反射层70。其中，所述DBR反射层70的表面积大于所述Ag镜保护层60的表面积，并将所述Ag镜保护层60完全覆盖。
S5：形成第三孔洞；
参见图2e，对所述DBR反射层70进行刻蚀，形成贯穿所述DBR反射层 70的第三孔洞61。
具体的，采用光刻胶或SiO2作为掩膜，采用湿法蚀刻或干法刻蚀工艺对所述DBR反射层70进行刻蚀，贯穿所述所述DBR反射层70，将部分Ag镜保护层60裸露出来，从而形成第三孔洞61。
S6：形成电极；
参见图2f，在所述中心区域24内沉积金属电极层形成第一电极71，在所述第三孔洞61内沉积金属电极层形成第二电极72。
具体的，采用电子束蒸镀或磁控溅射沉积工艺，在所述中心区域24内沉积金属电极层形成第一电极71，在所述第三孔洞61内沉积金属电极层形成第二电极72。其中，所述金属电极层包括Cr、Ti、Ni、AuSn、Pt、Au和Sn中的一种或几种元素。
为了提高电极的导电性能，防止掉落掉落，便于后续的焊接，所述第一电极71和所述第二电极72部分设置在所述DBR反射层70上。其中，所述第一电极71和第二电极72设置在所述DBR反射层70上的表面积小于所述DBR反射层70的表面积。所述第一电极71和第二电极72之间相互绝缘。
相应地，参见图3，本实用新型还提供了一种具有绝缘保护结构的高亮倒装 LED芯片，包括；
衬底10；
设于所述衬底10表面的发光结构，所述发光结构包括依次设于所述衬底表面的第一半导体层21、有源层22和第二半导体层23，贯穿所述第二半导体层 23和有源层22并延伸至所述第一半导体层21的中心区域和边缘区域25；
设于所述第一半导体层21表面、边缘区域25侧边和中心区域侧边的绝缘层30；
依次设于所述第二半导体层23和绝缘层30表面的透明导电层40、Ag镜反射层50、Ag镜保护层60和DBR反射层70；
第一电极71和第二电极72，所述第一电极71设置在所述中心区域，所述第二电极72贯穿所述DBR反射层70，并设置在所述Ag镜保护层60上。
以上所揭露的仅为本实用新型一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。
Claims (8)
1.一种具有绝缘保护结构的高亮倒装LED芯片，包括；
衬底；
设于所述衬底表面的发光结构，所述发光结构包括依次设于所述衬底表面的第一半导体层、有源层和第二半导体层，贯穿所述第二半导体层和有源层并延伸至所述第一半导体层的中心区域和边缘区域；
设于所述第一半导体层表面、边缘区域侧边和中心区域侧边的绝缘层；
依次设于所述第二半导体层和绝缘层表面的透明导电层、Ag镜反射层、Ag镜保护层和DBR反射层；
第一电极和第二电极，所述第一电极设置在所述中心区域，所述第二电极贯穿所述DBR反射层，并设置在所述Ag镜保护层上。
2.根据权利要求1所述的具有绝缘保护结构的高亮倒装LED芯片，其特征在于，所述边缘区域的形状为倒梯形。
3.根据权利要求2所述的具有绝缘保护结构的高亮倒装LED芯片，其特征在于，所述第一电极的形状为倒梯形。
4.根据权利要求1所述的具有绝缘保护结构的高亮倒装LED芯片，其特征在于，所述透明导电层在所述绝缘层上的表面积小于所述绝缘层的表面积。
5.根据权利要求4所述的具有绝缘保护结构的高亮倒装LED芯片，其特征在于，所述Ag镜反射层在所述绝缘层上的表面积大于所述透明导电层的表面积，且小于所述绝缘层的表面积。
6.根据权利要求5所述的具有绝缘保护结构的高亮倒装LED芯片，其特征在于，所述Ag镜保护层的表面积大于所述Ag镜反射层的表面积，并将所述Ag镜反射层覆盖。
7.根据权利要求6所述的具有绝缘保护结构的高亮倒装LED芯片，其特征在于，所述DBR反射层的表面积大于所述Ag镜保护层的表面积，并将所述Ag镜保护层完全覆盖。
8.根据权利要求1所述的具有绝缘保护结构的高亮倒装LED芯片，其特征在于，所述透明导电层的材质为铟锡氧化物。
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| CN201721510080.0U CN207517723U (zh) | 2017-11-13 | 2017-11-13 | 一种具有绝缘保护结构的高亮倒装led芯片 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN107863434A (zh) * | 2017-11-13 | 2018-03-30 | 佛山市国星半导体技术有限公司 | 一种具有绝缘保护结构的高亮倒装led芯片及其制作方法 |
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2017
- 2017-11-13 CN CN201721510080.0U patent/CN207517723U/zh active Active
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| CN107863434A (zh) * | 2017-11-13 | 2018-03-30 | 佛山市国星半导体技术有限公司 | 一种具有绝缘保护结构的高亮倒装led芯片及其制作方法 |
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