CN207938634U - 增加led倒装芯片发光面积的结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种增加LED倒装芯片发光面积的结构,包括透光的衬底,在衬底上生长有GaN外延层,GaN外延层包括自下而上形成的N型GaN层,量子阱发光层,P型GaN层;P型GaN层上设有透明导电层;芯片至少一侧的N型GaN层上形成有N型台面;芯片最外圈刻蚀形成GaN深沟;在芯片的正面和除衬底之外的侧面设有绝缘钝化层;在绝缘钝化层设置开孔,包括位于透明导电层表面的顶部开孔、以及从N型台面正面边缘延伸至N型GaN层侧面的侧部开孔;在顶部开孔设有P电极,在侧部开孔设有N电极;P电极与透明导电层正面接触,N电极与N型台面的正面边缘部分和N型GaN层侧面接触。本实用新型能够保证N电极接触面积的情况下增加芯片发光面积。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种LED芯片,尤其是一种增加LED倒装芯片发光面积的结构和相应的制作方法。
背景技术
近年来,氮化镓(GaN)基发光二极管(LED)成为最受重视的光源技术,目前在芯片领域,倒装芯片技术正异军突起,特别在中大功率户内外照明的应用市场上很受欢迎。与正装芯片相比,LED倒装芯片具有低电压、高亮度、高可靠性、高饱和电流密度等特点,具有极佳的发展前景。
典型的LED倒装芯片示意图见图1。一般来说,LED倒装芯片结构自下而上主要包括:蓝宝石衬底1,N型GaN层2,量子阱发光层3,P型GaN层4,透明导电层5,金属接触电极(P电极7和N电极8)。其中,N型GaN层2,量子阱发光层,P型GaN层4属于GaN外延层,透明导电层5的作用是和P型GaN层4形成欧姆接触,通常的材料是ITO。P、N电极分别是芯片的正、负极,需要说明的是,图1的中金属接触电极(P、N电极)仅是简易示意图,实际制作的电极出于封装焊接的考虑,会使用更大的尺寸和复杂的多层重叠结构。但不管如何设计,电极与芯片的接触导通位置都是:P电极与透明导电层正面接触,N电极与N型GaN层2正面接触。另外,为了避免焊接时,焊接金属接触芯片侧面导致芯片短路,倒装芯片在制作时,通常会通过深沟刻蚀工艺,将芯片最外围的GaN刻蚀掉一圈直至到蓝宝石衬底暴露,然后制作一层绝缘钝化层6,将芯片的侧面和正面保护起来,仅露出用于导电的电极部分。
倒装芯片使用时正面向下,电极与下面的封装基板焊接,光从GaN外延层发出后,经反射层反射后从蓝宝石面出射。此倒装芯片结构可适用于各种GaN基LED芯片,包括绿光、蓝光、紫光及紫外芯片。
很明显的,典型的LED倒装芯片,它的发光面积受到两部分影响,第一个是为了避免封装短路而制作的深沟刻蚀,第二个是为了设置N电极的N型GaN层N型台面。一般情况,深沟刻蚀必须保留,其尺寸影响一般固定在5-10微米。而N型GaN层N型台面的尺寸,受电极设计的影响而定,在同一芯片中的不同位置,其尺寸也不一而定,一般来讲,应该在20-60微米不等。可见,N型台面(或N接触电极)的设计,直接影响芯片的发光面积。如果N型台面太大,N电极过大,芯片发光面积变小,芯片的亮度明显下降。如果N型台面太小,N电极接触过小,则芯片的电压则明显升高。
因此,如何在保证N电极接触面积的前提下,尽量减少N型台面,增加发光面积,是关系到LED倒装芯片最终亮度和使用电压的关键问题。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的不足,提供一种增加LED倒装芯片发光面积的结构,以及制作方法,能够保证N电极接触面积的情况下增加芯片发光面积。本实用新型采用的技术方案是:
一种增加LED倒装芯片发光面积的制作方法,包括以下步骤:
步骤S1,提供透光的衬底,首先在衬底上完成GaN外延层生长,GaN外延层包括自下而上形成的N型GaN层,量子阱发光层,P型GaN层;然后在P型GaN层上制备透明导电层;
步骤S2,通过光刻和刻蚀工艺,至少将芯片一侧的N型GaN层暴露,形成N型台面;
步骤S3,通过光刻和刻蚀工艺,在芯片最外圈刻蚀GaN深沟,将最外圈的GaN深沟刻蚀到衬底暴露;
步骤S4,通过镀膜工艺,在芯片的正面和除衬底之外的侧面沉积一层绝缘钝化层;
步骤S5,通过光刻和刻蚀工艺,在绝缘钝化层设置开孔,包括位于透明导电层表面的顶部开孔、以及从N型台面正面边缘延伸至N型GaN层侧面的侧部开孔;
步骤S6,通过光刻和剥离工艺,在绝缘钝化层开孔位置沉积金属接触电极;金属接触电极包括沉积在顶部开孔的P电极和沉积在侧部开孔的N电极;P电极与透明导电层正面接触,N电极与N型台面的正面边缘部分和N型GaN层侧面接触。
可选地,所述步骤S2和步骤S3互调。
进一步地,绝缘钝化层的材料是SiO2,Si3N4或DBR多层结构。
进一步地,衬底采用蓝宝石衬底。
上述工艺所形成的一种增加LED倒装芯片发光面积的结构,包括透光的衬底,在衬底上生长有GaN外延层,GaN外延层包括自下而上形成的N型GaN层,量子阱发光层,P型GaN层;P型GaN层上设有透明导电层;其主要改进之处在于,
芯片至少一侧的N型GaN层上形成有N型台面;芯片最外圈刻蚀形成GaN深沟,所述GaN深沟延至衬底;
在芯片的正面和除衬底之外的侧面设有绝缘钝化层;在绝缘钝化层设置开孔,包括位于透明导电层表面的顶部开孔、以及从N型台面正面边缘延伸至N型GaN层侧面的侧部开孔;
在顶部开孔设有P电极,在侧部开孔设有N电极;P电极与透明导电层正面接触,N电极与N型台面的正面边缘部分和N型GaN层侧面接触。
进一步地,绝缘钝化层兼作反射层。
进一步地,绝缘钝化层的材料是SiO2,Si3N4或DBR多层结构。
进一步地,芯片两侧的N型GaN层上均形成有N型台面。
进一步地,衬底采用蓝宝石衬底。
本实用新型的优点在于:本实用新型相比传统倒装芯片结构,减少了倒装芯片制程中的N型台面正面面积,充分利用N型GaN层的侧面;通过将N电极设置在N型台面部分正面和N型GaN层侧面,既保证了N电极的接触面积,又增大了芯片发光面积,从而最终提升芯片亮度,并维持使用电压不升高。
本实用新型的技术工艺简便易行,为提高倒装芯片的光效提供了一种新的技术方案,对GaN倒装芯片提高出光效率和芯片寿命提供一种切实可行的方案。
附图说明
图1为现有技术中的LED倒装芯片结构。
图2为本实用新型实施例中生长GaN外延层、制备透明导电层示意图。
图3为本实用新型实施例中在N型GaN层形成N型台面示意图。
图4为本实用新型实施例中芯片最外圈刻蚀GaN深沟示意图。
图5为本实用新型实施例中沉积绝缘钝化层示意图。
图6为本实用新型实施例中在绝缘钝化层设置开孔示意图。
图7为本实用新型实施例中制作金属接触电极示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
本实施例提出的一种增加LED倒装芯片发光面积的制作方法,包括以下步骤:
步骤S1,如图2所示,提供蓝宝石衬底1,首先在蓝宝石衬底1上完成GaN外延层生长,GaN外延层包括自下而上的N型GaN层2,量子阱发光层3,P型GaN层4;其中,量子阱发光层3为多层GaN结构;
在P型GaN层4上制备透明导电层5;
步骤S2,如图3所示,通过光刻和刻蚀工艺,至少将芯片一侧的N型GaN层2暴露,形成N型台面201;
此步骤中,也可以将芯片两侧的N型GaN层2均暴露,两侧均形成N型台面201;
步骤S3,如图4所示,通过光刻和刻蚀工艺,在芯片最外圈刻蚀GaN深沟202,将最外圈的GaN深沟202刻蚀到蓝宝石衬底1暴露;
步骤S4,如图5所示,通过镀膜工艺,在芯片的正面和除衬底1之外的侧面沉积一层绝缘钝化层6,该绝缘钝化层6的材料可以是SiO2,Si3N4或DBR多层结构;
本例中,绝缘钝化层6兼作反射层;
步骤S5,如图6所示,通过光刻和刻蚀工艺,在绝缘钝化层6设置开孔,包括位于透明导电层5表面的顶部开孔601、以及从N型台面201正面边缘延伸至N型GaN层2侧面的侧部开孔602,为电极接触留出位置;
步骤S6,如图7所示,通过光刻和剥离工艺,在绝缘钝化层6开孔位置沉积金属接触电极;光刻和剥离工艺可以形成金属图形;金属接触电极包括沉积在顶部开孔601的P电极7和沉积在侧部开孔602的N电极8;P电极7与透明导电层5正面接触,N电极8与N型台面201的正面边缘部分和N型GaN层2侧面接触;
图7中N电极8的数量是2个,实际上N电极8可以是1个或者多个,不影响使用效果;
需要说明的是,以上工艺步骤为说明整个流程而设。实际上,部分工艺步骤可以调换顺序而不影响最终效果。比如步骤S2和步骤S3可以互调;
最后所应说明的是,以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制,尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种增加LED倒装芯片发光面积的结构,包括透光的衬底(1),在衬底(1)上生长有GaN外延层,GaN外延层包括自下而上形成的N型GaN层(2),量子阱发光层(3),P型GaN层(4);P型GaN层(4)上设有透明导电层(5);其特征在于,
芯片至少一侧的N型GaN层(2)上形成有N型台面(201);芯片最外圈刻蚀形成GaN深沟(202),所述GaN深沟(202)延至衬底(1);
在芯片的正面和除衬底(1)之外的侧面设有绝缘钝化层(6);在绝缘钝化层(6)设置开孔,包括位于透明导电层(5)表面的顶部开孔(601)、以及从N型台面(201)正面边缘延伸至N型GaN层(2)侧面的侧部开孔(602);
在顶部开孔(601)设有P电极(7),在侧部开孔(602)设有N电极(8);P电极(7)与透明导电层(5)正面接触,N电极(8)与N型台面(201)的正面边缘部分和N型GaN层(2)侧面接触。
2.如权利要求1所述的增加LED倒装芯片发光面积的结构,其特征在于,
绝缘钝化层(6)兼作反射层。
3.如权利要求1所述的增加LED倒装芯片发光面积的结构,其特征在于,
绝缘钝化层(6)的材料是SiO2,Si3N4或DBR多层结构。
4.如权利要求1所述的增加LED倒装芯片发光面积的结构,其特征在于,
芯片两侧的N型GaN层(2)上均形成有N型台面(201)。
5.如权利要求1所述的增加LED倒装芯片发光面积的结构,其特征在于,
衬底(1)采用蓝宝石衬底。
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