CN213583842U - 一种抗水解的led芯片 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种抗水解的LED芯片，包括抗水解衬底和发光结构，所述抗水解衬底包括基础衬底，所述基础衬底设有发光区和阻隔区，其中，所述阻隔区将所述发光区包围，所述阻隔区上设有阻隔结构，所述阻隔结构由抗水解绝缘材料制成，所述发光结构设置在发光区内且被阻隔结构包围，所述阻隔结构高于所述发光结构。本实用新型通过阻隔结构将发光结构包围，有效防止水汽侵蚀，增加LED芯片的可靠性。

Description

一种抗水解的LED芯片
技术领域
本实用新型涉及发光二极管技术领域，尤其涉及一种抗水解的LED芯片
背景技术
参见图1，现有的LED芯片包括衬底10、发光结构和绝缘层30，所述发光结构包括设于衬底10上的N-GaN层21、设于N-GaN层21上的有源层22和N 电极25、设于有源层22上的P-GaN层23、设于P-GaN层23上的ITO层24、以及设于ITO层24上的P电极26，所述绝缘层30层覆盖发光结构的表面。
现有的LED芯片没有对N-GaN层进行蚀刻以露出衬底，未对外延层(N-GaN 层21、有源层22和P-GaN层23的侧壁进行保护，在LED芯片通电使用过程中，侧壁的N-GaN层21因封装所用封装胶气密性较差，环境中的水汽、杂质等物质仍会进入并附着在发光结构的侧壁上，在电场的作用下，发光结构的侧壁会被水解腐蚀，LED芯片失效。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种抗水解的LED芯片，通过阻隔结构将发光结构包围，有效防止水汽侵蚀，增加LED芯片的可靠性。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种抗水解LED芯片，包括抗水解衬底和发光结构，所述抗水解衬底包括基础衬底，所述基础衬底设有发光区和阻隔区，其中，所述阻隔区将所述发光区包围，所述阻隔区上设有阻隔结构，所述阻隔结构由抗水解绝缘材料制成，所述发光结构设置在发光区内且被阻隔结构包围，所述阻隔结构高于所述发光结构。
作为上述方案的改进，所述阻隔结构包括多条第一阻隔条和多条第二阻隔条，所述第一阻隔条和第二阻隔条相交形成多个阻隔结构，所述发光区设于所述阻隔结构内。
作为上述方案的改进，所述阻隔结构比发光结构高出100～500nm。
作为上述方案的改进，所述阻隔结构比发光结构高出200～300nm。
作为上述方案的改进，所述阻隔结构的材料选自Al2O3、SiO2、SiNx和DLC 中的一种。
作为上述方案的改进，所述阻隔结构采用蒸镀或PECVD沈积的方法在衬底上形成。
本实用新型还提供了另一种抗水解的LED芯片，包括抗水解衬底和发光结构，所述抗水解衬底包括基础衬底、发光区和阻隔结构，其中，所述阻隔结构高于所述发光区并将所述发光区包围，所述阻隔结构的材料与基础衬底的材料一致，所述发光结构设置在发光区内且被阻隔结构包围，所述阻隔结构高于所述发光结构。
作为上述方案的改进，所述发光区沿着基础衬底的表面凹陷至基础衬底的内部。
作为上述方案的改进，所述发光区通过刻蚀衬底的方式形成。
作为上述方案的改进，所述阻隔结构比发光结构高出100～500nm。
实施本实用新型，具有如下有益效果：
本实用新型提供的一种抗水解LED芯片，在衬底上设置高于发光结构的阻隔结构来将发光结构包围住，不仅可以保护发光结构，防止水汽侵蚀，还可以增加发光结构的可靠性。
此外，本实用新型通过限定阻隔结构的高度，使得两者(形成高度较高的阻隔结构来保护发光结构，以及降低阻隔结构的高度以便于形成外延层和减少两者间的晶格缺陷)之间获得一个平衡，在保护发光结构的同时，提高生产效率和芯片的可靠性。
进一步地，本实用新型的阻隔结构还可以将基础衬底分成多个区块，可以防止基础衬底发生翘度，进一步提高芯片良率。
本实用新型提供的另一种抗水解LED芯片，对衬底进行刻蚀形成凹陷的发光区，并将发光结构设置在发光区内，利用衬底本身的阻隔结构将发光结构包围住，仅可以保护发光结构，防止水汽侵蚀，还可以增加发光结构的可靠性。
附图说明
图1是现有LED芯片的结构示意图；
图2是本实用新型第一种抗水解衬底的结构示意图；
图3是本实用新型第一种抗水解衬底的俯视图；
图4是本实用新型第二种抗水解衬底上形成发光结构的结构示意图。
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。
本实用新型提供的一种抗水解的LED芯片，包括抗水解衬底和发光结构，参见图2，所述抗水解衬底包括基础衬底10，所述基础衬底10设有发光区11 和阻隔区，其中，所述阻隔区将所述发光区11包围，所述阻隔区上设有阻隔结构12，所述阻隔结构12由抗水解绝缘材料制成，所述发光结构20设置在发光区11内且被阻隔结构12包围，所述阻隔结构12高于所述发光结构20。
本实用新型的基础衬底10优选为蓝宝石衬底，但也可以为硅衬底、碳化硅衬底、氮化镓衬底等。
所述阻隔结构的制备方法包括：
采用蒸镀或PECVD沈积法在基础衬底的阻隔区上形成所述阻隔结构；
对所述阻隔结构进行高温退火。
其中，所述阻隔结构必需由具有抗水解性能的绝缘材料制成。优选的，所述阻隔结构的材料选自Al2O3、SiO2、SiNx和DLC中的一种或几种。所述阻隔结构的材料不同，所述阻隔结构的制备方法也不同，所述阻隔结构的形成温度，形成压力，通入气体的流速，形成速度等对于阻隔结构的厚度、高度、致密性、强度和衬底的翘曲度起着重要的作用。若形成温度和压力过小，则阻隔结构的致密性、强度会过小或过低；若通入气体的流速和形成速度过快，也会降低阻隔结构的致密性、强度；若通入气体的流速和形成速度过慢，则会延长生产时间，同时浪费耗材。
优选的，所述阻隔结构的制备方法包括：在温度为200～300℃、压力为 150～250torr的条件下，通入TMAl气体和N2O气体，其中，TMAl气体的流速为5～10sccm，N2O气体的流速为30～60sccm，在衬底上形成由Al2O3制成的阻隔结构，其中，Al2O3的形成速度为10～20埃/秒。
优选的，所述阻隔结构的制备方法包括：在温度为200～300℃、压力为150～250torr的条件下，通入SiH4气体和N2O气体，其中，SiH4气体的流速为 5～10sccm，N2O气体的流速为30～60sccm，在衬底上形成由SiO2制成的阻隔结构，其中，SiO2的形成速度为10～20埃/秒。
优选的，所述阻隔结构的制备方法包括：在温度为200～300℃、压力为 150～250torr的条件下，通入SiH4气体和NH3气体，其中，SiH4气体的流速为 5～10sccm，NH3气体的流速为30～60sccm，在衬底上形成由SiNx制成的阻隔结构，其中，SiNx的形成速度为10～20埃/秒。
优选的，所述阻隔结构的制备方法包括：在温度为300～500℃、压力为 450～550torr的条件下，通入CH4气体，其中，CH4气体的流速为25～35sccm，在衬底上形成由DLC制成的阻隔结构，其中，DLC的形成速度为10～20埃/秒。
需要说明的是，本实用新型形成阻隔结构之后必须要进行高温退火，以使阻隔结构的晶格重新排列，提高阻隔结构的致密性，进而提高阻隔结构的抗水解能力，让水汽难以进入和穿越；此外，所述阻隔结构通过高温退火后可以更好的承受外延层形成的高温环境。
优选的，所述阻隔结构进行高温退火的温度为900～1100C，退火时间为 25～40min。
更优的，所述阻隔结构进行高温退火的温度为950～1050C，退火时间为 25～30min。
具体的，参见图3，所述阻隔结构包括多条第一阻隔条121和多条第二阻隔条122，所述第一阻隔条121和第二阻隔条122相交形成多个阻隔结构12，所述发光区11设于所述阻隔结构内，即所述发光区11被所述第一阻隔条121和第二阻隔条122包围，每个阻隔结构最后被切割成单颗抗水解LED芯片。
需要说明的是，在外延层的形成过程中，由于GaN与蓝宝石之间的膨胀系数和内应力不相同，因此在外延层形成之后，衬底容易发生翘曲形成破片，降低良率。
本实用新型的阻隔结构将基础衬底分成多个区块，可以防止衬底发生翘度，提高芯片良率。
本实用新型的发光结构20可以为现有的任何种类的发光结构。具体的，所述发光结构包括外延层和设于外延层上的电极。
在本实用新型中，所述阻隔结构的高度对于发光结构的形成、以及对发光结构的保护起着重要的影响。具体的，若阻隔结构的高度过高，则影响外延层的形成，由于发光结构要一层一层地在阻隔结构包围的发光区内形成，若阻隔结构的高度过高，外延层的定位难度增加；若阻隔结构的高度过矮，则不能起到保护、抗水解作用。为了在两者(形成高度较高的阻隔结构来保护发光结构，以及降低阻隔结构的高度以便于形成外延层)之间获得一个平衡，优选的，所述阻隔结构比发光结构高出100～500nm。更优的，所述阻隔结构比发光结构高出200～300nm。
具体的，根据现有的发光结构的厚度来计算，所述阻隔结构的高度为4～6 μm。
本实用新型还提供了另一种抗水解LED芯片，包括抗水解衬底和发光结构，
参见图4，所述抗水解衬底包括基础衬底10、发光区11和阻隔结构12，其中，所述阻隔结构12高于所述发光区11并将所述发光区11包围。
所述抗水解衬底的制备方法包括：对基础衬底10进行刻蚀，形成凹陷的发光区11，所述基础衬底10高于发光区的部分为阻隔结构12。
具体的，采用ICP干法刻蚀或腐蚀液湿法蚀刻的方法刻蚀基础衬底10，以形成凹陷的发光区11。其中，发光区11沿着基础衬底10的表面凹陷至基础衬底10的内部，即发光区11的深度为阻隔结构12的高度。其次，所述阻隔结构 12为基础衬底10的一部分，其材料与基础衬底10的材料一致。所述基础衬底 10优选为蓝宝石衬底。
所述阻隔结构12将发光结构20包围，且所述阻隔结构12高于所述发光结构20。
本实用新型的发光结构可以为现有的任何种类的发光结构。具体的，所述发光结构包括外延层和设于外延层上的电极。
在本实用新型中，所述阻隔结构的高度对于发光结构的形成、以及对发光结构的保护起着重要的影响。具体的，若阻隔结构的高度过高，则影响外延层的形成，由于发光结构要一层一层地在阻隔结构包围的发光区内形成，若阻隔结构的高度过高，外延层的定位难度增加；若阻隔结构的高度过矮，则不能起到保护、抗水解作用。为了在两者(形成高度较高的阻隔结构来保护发光结构，以及降低阻隔结构的高度以便于形成外延层)之间获得一个平衡，优选的，所述阻隔结构比发光结构高出100～500nm。更优的，所述阻隔结构比发光结构高出200～300nm。
具体的，根据现有的发光结构的厚度来计算，所述阻隔结构的高度为4～6 μm。
本实用新型提供的一种抗水解LED芯片，在衬底上设置高于发光结构的阻隔结构来将发光结构包围住，不仅可以保护发光结构，防止水汽侵蚀，还可以增加发光结构的可靠性。
此外，本实用新型通过限定阻隔结构的高度，使得两者(形成高度较高的阻隔结构来保护发光结构，以及降低阻隔结构的高度以便于形成外延层和减少两者间的晶格缺陷)之间获得一个平衡，在保护发光结构的同时，提高生产效率和芯片的可靠性。
进一步地，本实用新型的阻隔结构还可以将基础衬底分成多个区块，可以防止基础衬底发生翘度，进一步提高芯片良率。
本实用新型提供的另一种抗水解LED芯片，对衬底进行刻蚀形成凹陷的发光区，并将发光结构设置在发光区内，利用衬底本身的阻隔结构将发光结构包围住，仅可以保护发光结构，防止水汽侵蚀，还可以增加发光结构的可靠性。
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 (10)

1.一种抗水解的LED芯片，其特征在于，包括抗水解衬底和发光结构，所述抗水解衬底包括基础衬底，所述基础衬底设有发光区和阻隔区，其中，所述阻隔区将所述发光区包围，所述阻隔区上设有阻隔结构，所述阻隔结构由抗水解绝缘材料制成，所述发光结构设置在发光区内且被阻隔结构包围，所述阻隔结构高于所述发光结构。
2.如权利要求1所述的抗水解的LED芯片，其特征在于，所述阻隔结构包括多条第一阻隔条和多条第二阻隔条，所述第一阻隔条和第二阻隔条相交形成多个阻隔结构，所述发光区设于所述阻隔结构内。
3.如权利要求1所述的抗水解的LED芯片，其特征在于，所述阻隔结构比发光结构高出100～500nm。
4.如权利要求3所述的抗水解的LED芯片，其特征在于，所述阻隔结构比发光结构高出200～300nm。
5.如权利要求1所述的抗水解的LED芯片，其特征在于，所述阻隔结构的材料选自Al2O3、SiO2、SiNx和DLC中的一种。
6.如权利要求5所述的抗水解的LED芯片，其特征在于，所述阻隔结构采用蒸镀或PECVD沈积的方法在衬底上形成。
7.一种抗水解的LED芯片，其特征在于，包括抗水解衬底和发光结构，所述抗水解衬底包括基础衬底、发光区和阻隔结构，其中，所述阻隔结构高于所述发光区并将所述发光区包围，所述阻隔结构的材料与基础衬底的材料一致，所述发光结构设置在发光区内且被阻隔结构包围，所述阻隔结构高于所述发光结构。
8.如权利要求7所述的抗水解的LED芯片，其特征在于，所述发光区沿着基础衬底的表面凹陷至基础衬底的内部。
9.如权利要求8所述的抗水解的LED芯片，其特征在于，所述发光区通过刻蚀衬底的方式形成。
10.如权利要求8所述的抗水解的LED芯片，其特征在于，所述阻隔结构比发光结构高出100～500nm。
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CN114156385A (zh) * 2021-11-03 2022-03-08 普瑞(无锡)研发有限公司 一种绝缘保护的倒装led芯片结构及其制作方法

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