CN207977341U - Led芯片 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种LED芯片，包括衬底、位于衬底上的LED外延结构以及位于LED外延结构中P电极区域上方的P电极和N电极区域上方的N电极，LED芯片还包括电流阻挡层，电流阻挡层包括位于P电极区域及P电极之间的第一电流阻挡层及位于N电极区域及N电极之间的第二电流阻挡层。本实用新型的N电极区域及N电极之间具有第二电流阻挡层，改善了电流分布，提高了LED芯片的亮度。

Description

LED芯片

技术领域

本实用新型涉及半导体发光器件技术领域，尤其涉及一种LED芯片。

背景技术

发光二极管(Light-EmittingDiode，LED)是一种能发光的半导体电子元件。这种电子元件早在1962年出现，早期只能发出低光度的红光，之后发展出其他单色光的版本，时至今日能发出的光已遍及可见光、红外线及紫外线，光度也提高到相当的光度。而用途也由初时作为指示灯、显示板等；随着技术的不断进步，发光二极管已被广泛的应用于显示器、电视机采光装饰和照明。

参图1所示为现有技术中LED芯片制造方法的工艺步骤图，具体制造方法如下：

1、首先通过MOCVD在衬底上外延生长LED外延结构10’，LED外延结构10’从衬底向上至少包括N型GaN外延层、多量子阱发光层、以及P型GaN外延层；

2、参图1a所示，芯片MESA制作，刻蚀出N电极区域20’，从LED外延结构10’的上表面刻蚀至N型GaN层；

3、参图1b所示，在LED外延结构10’的P电极区域上制作电流阻挡层30’；

4、参图1c所示，然后在部分LED外延结构10’及电流阻挡层30’上制作透明导电层40’；

5、参图1d所示，在电流阻挡层30’上方的透明导电层40’上制作P电极50’，在N电极区域20’上方制作N电极60’，P电极50’通过透明导电层40’和P型GaN层电性连接，N电极60’直接与N电极区域下方的N型GaN层电性连接。

6、参图1e所示，最后通过PECVD在LED外延结构10’上整面覆盖一层钝化层80’，并通过湿法刻蚀(BOE溶液)或者干法刻蚀(等离子体刻蚀)工艺把分别对应P电极50’及N电极60’的第一电极焊盘81’及第二电极焊盘82’露出来，钝化层80’为二氧化硅。

这里，电流阻挡层30’的作用是阻挡P电极50’直接和P型GaN层接触，从而改善发光均匀性，提高芯片的亮度，但是，现有技术中只改善了P电极50’与P型GaN层之间的接触，却并没有改善N电极60’与N型GaN层之间的接触。

有鉴于此，为了解决上述技术问题，有必要提供一种高亮度高可靠性的LED芯片。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种LED芯片。

为实现上述实用新型目的之一，本实用新型一实施方式提供一种LED芯片，包括衬底、位于所述衬底上的LED外延结构以及位于所述LED外延结构中P电极区域上方的P电极和N电极区域上方的N电极，所述LED芯片还包括电流阻挡层，所述电流阻挡层包括位于所述P电极区域及所述P电极之间的第一电流阻挡层及位于所述N电极区域及所述N电极之间的第二电流阻挡层。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述N电极包括N电极主体部及自N电极主体部向外延伸的N电极延伸部，所述第二电流阻挡层包括对应所述N电极延伸部设置的若干相互分离的延伸阻挡部。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述第二电流阻挡层还包括覆盖所述N电极主体部的主体阻挡部。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述LED芯片还包括至少环绕所述N电极设置的屏障部。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述屏障部包括环绕所述N电极主体部的第一屏障部及环绕所述N电极延伸部的第二屏障部，所述第一屏障部与所述N电极主体部之间的第一间隙大于所述第二屏障部与所述N电极延伸部之间的第二间隙。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述LED芯片还包括透明导电层，所述透明导电层位于所述第一电流阻挡层及所述P电极之间。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型一实施方式的N电极区域及所述N电极之间具有第二电流阻挡层，改善了电流分布，提高了LED芯片的亮度。

附图说明

图1a～1e为现有技术中LED芯片制造方法的工艺步骤图；

图2为本实用新型一实施方式的LED芯片的平面结构示意图；

图3a～3e为本实用新型一实施方式的LED芯片制造方法的工艺步骤图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本实用新型进行详细描述。但这些实施方式并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。

参图2所示，本实用新型的一实施方式中公开了一种LED芯片，该LED芯片从下向上依次包括衬底(未图示)、LED外延结构10、电流阻挡层30、透明导电层40、P电极50及N电极60，以下对LED芯片的各层作具体说明。

衬底，可以是蓝宝石、Si、SiC、GaN、ZnO等，该衬底可以为平片衬底，也可以为图案化衬底，优选地，本实施方式中的衬底选用蓝宝石图案化衬底。

LED外延结构10，位于衬底上，LED外延结构10从衬底向上至少包括N型GaN外延层、多量子阱发光层、以及P型GaN外延层等。其中，LED外延结构10通过MESA工艺刻蚀形成有N电极区域20，在LED外延结构10的上方还定义有P电极区域(未图示)。

电流阻挡层30，包括位于P电极区域及P电极50之间的第一电流阻挡层31及位于N电极区域20及N电极60之间的第二电流阻挡层32。

第一电流阻挡层31为绝缘层，用于隔绝下方P型GaN外延层与上方透明导电层40的电流扩散，提高LED芯片的发光效率，从而提高亮度。

第二电流阻挡层32为绝缘层，用于隔绝下方N型GaN外延层与上方N电极60的电流扩散，提高LED芯片的发光效率，从而提高亮度。

具体地，第一电流阻挡层31、第二电流阻挡层32的材料可以选用SiO₂、TiO₂、Al₂O₃、Si₃N₄中的一种或多种的组合，优选地，本实施方式中的第一电流阻挡层31、第二电流阻挡层32为二氧化硅层。

透明导电层40，该透明导电层40至少位于第一电流阻挡层31及P电极50之间，透明导电层40可以增强电流扩展的能力，解决P型GaN外延层处电流横向扩展能力弱的问题。优选地，本实施方式中的透明导电层为ITO透明导电层，在其他实施方式中也可以为ZITO、ZIO、GIO、ZTO、FTO、AZO、GZO、In₄Sn₃O₁₂、NiAu等透明导电层。

P电极50及N电极60，P电极50设于P电极区域上方，P电极50通过透明导电层40间接与LED外延结构10中的P型GaN外延层电性连接。

N电极60在N电极区域20部分与LED外延结构10中的N型GaN外延层电性连接。

P电极50的形状、尺寸与第一电流阻挡层31对应，或者，第一电流阻挡层31的尺寸略大于P电极50的尺寸，但不以此为限。

N电极60的形状、尺寸与第二电流阻挡层32对应，或者，第二电流阻挡层32的尺寸略大于N电极60的尺寸，但不以此为限。

具体的，本实施方式中的P电极50位于P电极区域的上方，且P电极50包括P电极主体部51及自P电极主体部51向外延伸的P电极延伸部52，N电极60位于N电极区域的上方，且N电极60包括N电极主体部61及自N电极主体部61向外延伸的N电极延伸部62。

对应地，第二电流阻挡层32包括覆盖N电极主体部61的主体阻挡部321以及对应N电极延伸部62设置的若干相互分离的延伸阻挡部322。

也就是说，N电极延伸部62仅部分区域与延伸阻挡部322对应设置。

当然，在其他实施方式中，N电极主体部61也可仅部分区域与主体阻挡部321对应设置，可根据实际情况而定。

如此，N电极延伸部62在N电极区域上方交替与延伸阻挡部322和N型GaN外延层连接，一方面，可以利用延伸阻挡部322的电流阻挡作用改善发光均匀性，并提高LED芯片的亮度，另一方面，保证N电极延伸部62与N型GaN外延层正常的电性连接，从而保证LED芯片的正常工作。

另外，N电极主体部61在N电极区域20上方与主体阻挡部321连接，可以利用主体阻挡部321的电流阻挡作用改善发光均匀性，并提高LED芯片的亮度。

在本实施方式中，N电极主体部61设置为类似于圆形，主体阻挡部321也对应为类似于圆形。

N电极延伸部62设置为长条形，延伸阻挡部322由若干呈矩形或其他形状的电流阻挡块组合形成。

当然，在其他实施方式中，主体阻挡部321和/或延伸阻挡部322并不限于本实施方式中的形状，也可以采用其他形状，其数量也不限于本实施方式中主体阻挡部321和/或延伸阻挡部322的数量，此处不再一一举例进行说明。

在本实施方式中，继续参图2，LED芯片还包括至少环绕N电60设置的屏障部70。

屏障部70可以阻止金属迁移，且可以提高LED芯片边缘的漫反射效果，从而增加LED芯片边缘出光，进而提高了LED芯片的亮度及可靠性。

屏障部70可以仅环绕N电极60设置，或者，如图2所示，屏障部70还环绕LED芯片的边缘设置。

屏障部70包括环绕N电极主体部61的第一屏障部71及环绕N电极延伸部62的第二屏障部72。

第一屏障部71与N电极主体部61之间的第一间隙S1大于第二屏障部72与N电极延伸部62之间的第二间隙S2。

这里，N电极主体部61后续会形成与其他部件相互焊接的第二电极焊盘82，焊接时第二电极焊盘82(即N电极主体部61区域)可能会产生变形，较大的第一间隙S1可以为第二电极焊盘82提供变形空间。

结合图2、图3a～3e，上述实施方式中LED芯片的制造方法具体包括：

提供一衬底；

于衬底上形成LED外延结10；

在LED外延结构10上刻蚀出N电极区域20；

在LED外延结构的P电极区域制作第一电流阻挡层31，在N电极区域20制作第二电流阻挡层32；

在P电极区域上方的第一电流阻挡层31上制作P电极50，在N电极区域20上方的第二电流阻挡层32上制作N电极60。

这里，N电极区域20及N电极60之间具有第二电流阻挡层32，改善了电流分布，提高了LED芯片的亮度。

具体地，以下结合图3a～3e所示对本实施方式中LED芯片的制造方法进行详细说明。

参图3a所示，首先提供一蓝宝石图案化衬底，在衬底上通过MOCVD外延生长若干GaN外延层，形成LED外延结构10，并进行芯片MESA制作，通过等离子刻蚀，在LED外延结构10上制作出N电极区域20和切割道。

参图3b所示，在LED外延结构10的P电极区域上制作第一电流阻挡层31，并在LED外延结构10的N电极区域20上制作第二电流阻挡层32。

N电极60包括N电极主体部61及自N电极主体部61向外延伸的N电极延伸部62(结合图3d)。

此时，“在N电极区域20制作第二电流阻挡层32”具体包括：

在对应N电极延伸部62的N电极区域20制作若干相互分离的延伸阻挡部322，并在对应N电极主体部61的N电极区域20制作主体阻挡部321。

同时，在N电极区域20制作环绕对应的N电极主体部61的第一屏障部71，并在N电极区域20制作环绕对应的N电极延伸部62的第二屏障部72。

这里，第一屏障部71与N电极主体部61之间的第一间隙S1大于第二屏障部72与N电极延伸部62之间的第二间隙S2。

第一电流阻挡层31、第二电流阻挡层32、第一屏障部71及第二屏障部72选用二氧化硅。

参图3c所示，在第一电流阻挡层31上制作透明导电层40。优选地，本实施方式中的透明导电层40为ITO透明导电层。

参图3d所示，在P电极区域上方的透明导电层40上制作P电极50，在N电极区域上方的第二电流阻挡层32上制作N电极60。

参图3e所示，最后通过PECVD在LED外延结构10上整面覆盖一层钝化层80，并通过湿法刻蚀(BOE溶液)或者干法刻蚀(等离子体刻蚀)工艺把对应P电极50及N电极60的第一电极焊盘81、第二电极焊盘82露出来，钝化层80为二氧化硅。

应当理解的是，本实用新型以单个N电极为例进行说明，N电极延伸部62在N电极区域上方交替与延伸阻挡部322和N型GaN外延层连接，在其他实施方式中，也可以应用于多个N电极上，此处不再一一举例进行说明。

由以上技术方案可以看出，与现有技术相比，本实用新型的N电极区域20及N电极60之间具有第二电流阻挡层32，改善了电流分布，提高了LED芯片的亮度；另外，屏障部70可以阻止金属迁移，且可以提高LED芯片边缘的漫反射效果，从而增加LED芯片边缘出光，进而提高了LED芯片的亮度及可靠性。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种LED芯片，包括衬底、位于所述衬底上的LED外延结构以及位于所述LED外延结构中P电极区域上方的P电极和N电极区域上方的N电极，其特征在于，所述LED芯片还包括电流阻挡层，所述电流阻挡层包括位于所述P电极区域及所述P电极之间的第一电流阻挡层及位于所述N电极区域及所述N电极之间的第二电流阻挡层。

2.根据权利要求1所述的LED芯片，其特征在于，所述N电极包括N电极主体部及自N电极主体部向外延伸的N电极延伸部，所述第二电流阻挡层包括对应所述N电极延伸部设置的若干相互分离的延伸阻挡部。

3.根据权利要求2所述的LED芯片，其特征在于，所述第二电流阻挡层还包括覆盖所述N电极主体部的主体阻挡部。

4.根据权利要求2所述的LED芯片，其特征在于，所述LED芯片还包括至少环绕所述N电极设置的屏障部。

5.根据权利要求4所述的LED芯片，其特征在于，所述屏障部包括环绕所述N电极主体部的第一屏障部及环绕所述N电极延伸部的第二屏障部，所述第一屏障部与所述N电极主体部之间的第一间隙大于所述第二屏障部与所述N电极延伸部之间的第二间隙。

6.根据权利要求1所述的LED芯片，其特征在于，所述LED芯片还包括透明导电层，所述透明导电层位于所述第一电流阻挡层及所述P电极之间。