CN210576000U

CN210576000U - 一种Mini CaN LED外延垒晶晶片及芯片

Info

Publication number: CN210576000U
Application number: CN201821426042.1U
Authority: CN
Inventors: 朱俊宜; 庄文荣; 孙明
Original assignee: Dongguan Sino Crystal Semiconductor Co ltd
Current assignee: Dongguan Sino Crystal Semiconductor Co ltd
Priority date: 2018-09-01
Filing date: 2018-09-01
Publication date: 2020-05-19
Anticipated expiration: 2028-09-01

Abstract

本实用新型公开了一种Mini CaN LED外延垒晶晶片，包括：外延垒晶衬底、外延垒晶层，在外延垒晶衬底与外延垒晶层之间设有支撑LED外延结构的氮化镓平台支撑层，以此提高外延垒晶片的质量及后续外延垒晶晶片制备芯片过程中的良率。

Description

一种Mini CaN LED外延垒晶晶片及芯片

技术领域

本实用新型涉及LED外延垒晶晶片及芯片。更具体地说，本实用新型涉及Mini CaNLED外延垒晶晶片及芯片。

背景技术

上个世纪50年代，第一种LED被研发出来后，由于其发光强度有限，仅被应用于仪器仪表的指示光源，在接下来这几十年内LED得到了迅猛发展，各种光色的LED被研发生产出来，LED的光效也逐步有了提高，随着全球能源短缺问题的日益凸显，社会各阶层对节能环保的LED光源在照明领域的应用越来越关注，在此过程中不负众望LED被逐步广泛使用在交通信号灯及大面积显示屏中，取得了喜人的社会效益及经济效益，使得大家对其在照明领域的应用的前景充满了期望，大量的资金、技术被投入到LED技术的研发过程中，LED技术的不断发展提升具备了取代白炽灯、钨丝灯及荧光灯等可能性，其在照明领域的领用也从过去室外景观、指示向室外照明、室内照明转化，随着2009年开始欧盟实施禁止白炽灯使用，节能议题被提到一个新阶层，使得节能环保LED在室内照明领域的应用更为迫切。

近来，在LED照明领域及显示器应用领域的巨大市场前景吸引下及政府部门的大力促成，各公司纷纷投入研发生产，LED成本的降低使LED在照明领域的应用越来越广泛，至2011年LED芯片从之前的供不应求迅速向供过于求转化，使得各公司不得不对LED芯片重新认识、整顿，在低成本的基础上，LED芯片必须向高质量、高光效的方向转变，使LED不但在照明领域有更好的前景，并且使其在显示器中的应用能越来越广泛，为提高显示器的显示效果，小尺寸LED芯片的研究开发得到了各LED公司的青睐，随即micro-LED、mini-LED孕育而生，提高LED芯片的质量至今仍是各大公司的研发热点。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种新型Mini CaN LED外延垒晶晶片，一方面结构简单，另一方面提高了外延垒晶片的质量。

本实用新型另一个目的是提供一种新型Mini CaN LED芯片，结构简单、新颖，提高了良率。

为了实现本实用新型的目的和其它优点，提供了一种Mini CaN LED外延垒晶晶片，包括：外延垒晶衬底、外延垒晶层，在外延垒晶衬底与外延垒晶层之间设有支撑LED外延结构的氮化镓平台支撑层。

本实用新型所述的Mini CaN LED外延垒晶晶片，其中所述在外延垒晶衬底与外延垒晶层之间的氮化镓平台支撑层厚度为1µm——100µm之间。

本实用新型所述的Mini CaN LED外延垒晶晶片，其中所述在外延垒晶衬底与外延垒晶层之间的氮化镓平台支撑层厚度为20µm——50µm之间。

本实用新型所述的Mini CaN LED外延垒晶晶片，其中所述的外延垒晶衬底选自蓝宝石衬底、氮化铝衬底、氧化锌衬底、碳化硅衬底。

本实用新型所述的Mini CaN LED外延垒晶晶片制备的Mini CaN LED芯片，其中所述的芯片尺寸为W，芯片的高度为T，50µm<W<250µm，1<W/T<10。

本实用新型5所述的Mini CaN LED芯片，其中所述Mini CaN LED芯片的发光区为有形发光区。

本实用新型所述的Mini CaN LED芯片，其中所述的有形发光区包括：方形、六边形、圆形、边三角形。

本实用新型所述的Mini CaN LED芯片，其中所述的Mini CaN LED芯片为方形、正六边形、等边三角形，其中方形Mini CaN LED芯片的发光区包括：方形、六边形、圆形发光区；正六边形Mini CaN LED芯片的发光区为六边形；等边三角形LED芯片的发光区为三角形。

本实用新型所述的Mini CaN LED芯片，其中所述的外延垒晶层中的P-氮化镓层、N-氮化镓层上分别设置P电极、N电极，使N型氮化镓层上的N电极与P型氮化镓层上的P电极的上表面水平的差值为h，h≤0.2µm；

本实用新型所述的Mini CaN LED芯片，其中所述的N型氮化镓层上的N电极与P型氮化镓层上的P电极表面固定于同一基板的同一表面，基板选自：蓝膜、玻璃板、陶瓷板、硅基板、铝基板。

本实用新型所述的Mini CaN LED芯片，其中所述外延垒晶衬底在外延垒晶衬底处或氮化镓平台支撑层处剥离。

本实用新型至少包括以下有益效果：

本实用新型的发明人通过对Mini CaN LED外延垒晶片的研究，发明人发现，本实用新型的Mini CaN LED外延垒晶片的外延垒晶衬底在外延垒晶前，在外延垒晶衬底上生长以氮化镓为材料的氮化镓平台支撑层，在以氮化镓为材料的氮化镓平台支撑层上外延生长外延垒晶层，一方面提供了一种新型的LED外延片，另一方面有效提高了Mini CaN LED外延垒晶片的外延垒晶质量，本使用新型的发明人通过对本实用新型Mini CaN LED外延垒晶片用于芯片的制备中定义发光区，制备掩膜，蚀刻出N氮化镓平台、蚀刻出有形发光区至N氮化镓层，在外延垒晶层中的P-氮化镓层、N-氮化镓层上分别制备P电极、N电极，使N型氮化镓层上的N电极与P型氮化镓层上的P电极的上表面水平的差值为h，h≤0.2µm，在外延垒晶晶片上分Mini CaN LED芯片至外延垒晶衬底处或氮化镓平台支撑层处， N型氮化镓层上的N电极表面、P型氮化镓层上的P电极表面固定于同一基板的同一表面，利用激光剥离外延垒晶衬底，对Mini CaN LED芯片剥离处表面进行抛光减薄芯片厚度至预设厚度，对芯片氮化镓平台支撑层表面进行粗糙化或图形化处理。以此制备的Mini CaN LED芯片简化了制备工艺，节约了生产成本。

本实用新型的发明人通过对Mini CaN LED芯片研究，发现本实用新型中芯片尺寸为W，芯片的高度为T，控制50µm<W<250µm，1<W/T<10，在外延生长前在衬底上生长一层以氮化镓为材料的氮化镓平台支撑层、对定义后的发光区进行有形蚀刻，蚀刻出有形发光区，使P电极、N电极上表面的差值h≤0.2µm，提高了芯片的制备良率、及发光效果。

本实用新型中发明人通过对Mini CaN LED芯片的研究发现本实用新型中外延垒晶衬底在外延垒晶前，在外延垒晶衬底上设置一层以氮化镓为材料的氮化镓平台支撑层，一方面可以有效提高后续外延垒晶层的晶格匹配度，另一方面可以有效补偿Mini CaN LED芯片厚度的缺失，使其在芯片制程中降低了芯片破碎几率。尤其在本实用新型中控制氮化镓平台支撑层的厚度为1µm——100µm之间，优选20µm——30µm之间，能使外延垒晶层的晶格匹配度达到最佳水平，使芯片制程中降低了芯片破碎几率降低到最低点。

本实用新型中发明人通过对Mini CaN LED芯片的研究发现本实用新型中对发光区进行有形化处理，包括方形、六边形、圆形、三角形，其中方形、正六边形、圆形尤其是圆形发光区，有效提高了Mini CaN LED芯片各角度发光的均匀性，使其在应用中尤其在制备显示器应用中发光效果更佳，光色均匀饱和，各角度都能统一显色。其中具备三角形发光区的Mini CaN LED芯片在制备显示器的发光体中的应用，可以有效提高单位面积内LED芯片的使用数量，提高了LED电子显示器的像素。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

说明书附图是为了进一步解释本实用新型，不是对本实用新型的发明保护范围的限制。

图1 为本实用新型Mini CaN LED芯片的结构示意图。

图2为本实用新型Mini CaN LED芯片的结构示意图中N、P电极上表面差为h。

图3为本实用新型未完全分开的Mini CaN LED芯片的结构示意图。

图4为本实用新型表面进行粗糙化或图形化处理的氮化镓氮化镓平台支撑层的Mini CaN LED芯片的结构示意图。

图5为本实用新型具备方形发光区的方形Mini CaN LED芯片俯视结构示意图。

图6为本实用新型具备正六边形发光区的方形Mini CaN LED芯片俯视结构示意图。

图7为本实用新型具备圆形发光区的方形Mini CaN LED芯片俯视结构示意图。

图8为本实用新型具备等边三角形发光区的等边三角形Mini CaN LED芯片俯视结构示意图。

图9为本实用新型具备圆形发光区的等边三角形Mini CaN LED芯片俯视结构示意图。

图10为本实用新型具备正六边形发光区的正六边形Mini CaN LED芯片俯视结构示意图。

其中01为外延垒晶衬底，02为氮化镓平台支撑层，03为N型氮化镓层，04为发光层，05为P型氮化镓层，06为P电极，07为N电极，08为芯片与芯片之间蚀刻的或激光的切割道，2为图形化或粗糙表面的氮化镓平台支撑层，31为方形芯片，32为等边三角形芯片，33为正六边形芯片，41为方形发光区，42为六边形发光区，43为圆形发光区，44为三角形发光区。

具体实施方式

在说明书中描述了本实用新型公开的实施例。所公开的实施例仅仅是示例，并且其他实施例可以采取各种和替代形式。数字不一定按比例；某些功能可能被夸大或最小化，以显示特定组件的细节。因此，公开的特定结构和功能细节不应被解释为限制性的，而是仅作为教导本领域技术人员各种应用实施例的代表性基础。

下面结合具体实施方式，对本实用新型做进一步详细的说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施，而非对本实用新型发明范围的限制。

在本说明书中定义：本实用新型所述的“Mini CaN LED芯片”为：芯片尺寸为W，芯片的高度为T，50µm<W<250µm，1<W/T<10；本实用新型所述的“有形发光区”区别于普通的发光区，其有特定的形状：圆形、方形、六边形、三角形，其中圆形、方形、六边形的发光区可以设置于方形芯片上，六边形发光区可以设置于正六边形芯片上、三角形发光区在等边三角形LED芯片上。本发明中方形、六边形、圆形、三角形等有形发光区均为从Mini CaN LED芯片上方俯视所呈现的发光区的形状。本发明中Mini CaN LED芯片为方形、正六边形、等边三角形，为从Mini CaN LED芯片上方俯视，Mini CaN LED芯片底部的形状或从Mini CaN LED芯片下方仰视芯片呈现的形状。

实施例1

本实用新型Mini CaN LED芯片

如图3所示，首先取蓝宝石01为外延垒晶衬底，在外延垒晶前，在MOCVD内在蓝宝石衬底上生长厚度为25µm，以氮化镓为材料的氮化镓平台支撑层02，在平台支撑层上生长外延垒晶层包括：N型氮化镓层03、发光层04、P型氮化镓层05，如图7所示，定义Mini CaN LED芯片的发光区，制备掩膜，蚀刻出N氮化镓平台31、蚀刻出圆形发光区43至N氮化镓层03，在P-氮化镓层05、N-氮化镓层03上分别制备P电极06、N电极07，使N型氮化镓层03上的N电极07与P型氮化镓层05上的P电极06的上表面在同一水平面上。用激光在外延垒晶晶片上分方形Mini CaN LED芯片至外延垒晶蓝宝石衬底01处，利用激光剥离蓝宝石衬底01，从剥离处减薄Mini CaN LED芯片至芯片高度为80µm，对减薄完的Mini CaN LED芯片氮化镓平台支撑层表面进行图形化处理。提供了一种新型的Mini CaN LED芯片，优化了一般Mini CaN LED芯片的制备工艺，简化了制备工艺的同时提高了Mini CaN LED芯片的制备良率降低了生产成本。

实施例2

取外延垒晶衬底，可以选自蓝宝石衬底、氮化铝衬底、氧化锌衬底、碳化硅衬底，对于用于Mini CaN LED芯片的制备，优选晶格与氮化镓相对匹配的透明外延垒晶衬底。

在外延垒晶衬底上生长以氮化镓为材料的氮化镓平台支撑层，厚度选自1µm——100µm之间，优选20µm——50µm之间，以氮化镓为材料的氮化镓平台支撑层可以是在MOCVD或HVPE内生长，以氮化镓为材料的氮化镓平台支撑层一方面可以对外延垒晶衬底与氮化镓外延垒晶层之间的一个晶格缓冲，作为后续垒晶的一个晶格更为匹配生长支撑平台，能提高后续外延垒晶的质量；另一方面氮化镓平台支撑层作为Mini CaN LED芯片厚度补偿层，对于芯片尺寸为W，芯片的高度为T，50µm<W<250µm，1<W/T<10，氮化镓平台支撑层的厚度优选20µm——30µm之间，提高LED芯片制备过程中提高良率，降低LED芯片的破片几率，以此可以降低Mini CaN LED芯片一部分生产成本。

根据Mini CaN LED芯片高度要求，在外延垒晶晶片上分Mini CaN LED芯片至外延垒晶衬底处或氮化镓平台支撑层处，对方形、等边三角形Mini CaN LED芯片通过蚀刻或激光的方式进行分，对正六边形Mini CaN LED芯片通过蚀刻的方式进行分。本步骤在外延垒晶后、垒晶衬底剥离前任何一个步骤前后。

如图5-10所示，在方形Mini CaN LED芯片定义方形或圆形或六边形发光区，在正六边形Mini CaN LED芯片定义六边形发光区，在等边三角形LED芯片定义三角形发光区或圆形发光区，然后制备掩膜，蚀刻出N氮化镓平台、蚀刻出有形发光区至N氮化镓层。对图形化的发光区可以有效增加出光率，提高光效，不同图形的发光区可以有不同的光效，根据需要，相对于普通的LED芯片，更优选正方形、六边形，尤其更优选圆形发光区。另，对有三角形发光区的等边三角形LED芯片更利于组装于LED显示器的发光体内，也使三原色之间的LED芯片的组装出来的光型更好，可以减少芯片与芯片之间的间隙，提高了单位面积内的LED芯片的数量。

在外延垒晶层中的P-氮化镓层、N-氮化镓层上分别制备P电极、N电极，使N型氮化镓层上的N电极与P型氮化镓层上的P电极的上表面水平的差值为h，h≤0.2µm，优选上表面在同一水平， N型氮化镓层上的N电极表面、P型氮化镓层上的P电极表面固定于同一基板的同一表面，基板可以选自：蓝膜、剥离板、陶瓷板、硅基板、铝基板。为提高出光，利用激光剥离外延垒晶衬底，对Mini CaN LED芯片剥离处表面进行抛光减薄芯片厚度至预设厚度，对芯片氮化镓平台支撑层表面进行粗糙化或图形化处理。

显而易见的是，本领域的技术人员可以从根据本实用新型的实施方式的各种结构中获得根据不麻烦的各个实施方式尚未直接提到的各种效果。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims

1.一种Mini GaN LED外延垒晶晶片，其特征在于，包括：外延垒晶衬底、外延垒晶层，在外延垒晶衬底与外延垒晶层之间设有支撑LED外延结构的氮化镓平台支撑层，氮化镓平台支撑层厚度为20µm——50µm之间。

2.根据权利要求1所述的Mini GaN LED外延垒晶晶片，其特征在于，其中所述的外延垒晶衬底选自蓝宝石衬底、氮化铝衬底、氧化锌衬底、碳化硅衬底。

3.用权利要求1—2任一项Mini GaN LED外延垒晶晶片制备的Mini GaN LED芯片，其特征在于，其中所述的芯片尺寸为W，芯片的高度为T，50µm<W<250µm，1<W/T<10。

4.根据权利要求3所述的Mini GaN LED芯片，其特征在于，其中所述Mini GaN LED芯片的发光区为有形发光区。

5.根据权利要求4所述的Mini GaN LED芯片，其特征在于，其中所述的有形发光区包括：方形、六边形、圆形、边三角形。

6.根据权利要求4所述的Mini GaN LED芯片，其特征在于，其中所述的Mini GaN LED芯片为方形、正六边形、等边三角形，其中方形Mini GaN LED芯片的发光区包括：方形、六边形、圆形发光区；正六边形Mini GaN LED芯片的发光区为六边形；等边三角形LED芯片的发光区为三角形。

7.根据权利要求3所述的Mini GaN LED芯片，其特征在于，其中所述的外延垒晶层中的P-氮化镓层、N-氮化镓层上分别设置P电极、N电极，使N型氮化镓层上的N电极与P型氮化镓层上的P电极的上表面水平的差值为h，h≤0.2µm。

8.根据权利要求7所述的Mini GaN LED芯片，其特征在于，其中所述的N型氮化镓层上的N电极与P型氮化镓层上的P电极表面固定于同一基板的同一表面，基板选自：蓝膜、玻璃板、陶瓷板、硅基板、铝基板。