CN214043698U - 一种高压倒装紫外led芯片 - Google Patents

Abstract

本专利公开了一种高压倒装紫外LED芯片，包括：衬底，形成在所述LED芯片的底部；发光单元，所述发光单元的数量为多个，设置在所述衬底上，多个所述发光单元相互之间串联设置；增透膜，所述增透膜设置在所述衬底的底部，所述增透膜的厚度d＝(2k+1)λ/4，其中，k为自然数，λ为增透膜中的波长。通过设置增透膜改善高压倒装结构的深紫外LED芯片的光提取效率，并且，结构简单提高制作效率。

Description

一种高压倒装紫外LED芯片

技术领域

本专利属于半导体芯片技术领域，具体而言涉及一种高压倒装紫外LED芯片。

背景技术

在现有的高压发光二极管(LED)芯片中，大部分是正装高压芯片。部分的倒装高压芯片用于蓝光或者近紫外的芯片。

正装高压芯片，因为需要正面出光，表面的金属连接层面积占比必须要小。因为金属反射率高，会把出来的光线直接反射回去，所以芯片晶胞之间的设计上受限大，为了追求亮度必须减少金属连接层的面积，从而在晶胞与晶胞之间使用金属条进行连接，金属连接层减少会导致在桥连处则断开的风险提高，可靠性降低。同时正装高压芯底下是蓝宝石与支架通过固晶胶连接，散热差。

现有技术中，高压倒装芯片出光的提取方式主要是通过反射镜的将芯片正面的光反射至衬底面来增加出光，而深紫外LED芯片由于P型氮化镓对深紫外光的强烈吸收作用，导致反射镜在深紫外倒装芯片中起不到实际的作用。

高压深紫外芯片也不例外。作为高压芯片在体现它高压优势的同时，还有着作为深紫外芯片出光效率低的问题，因此，本专利通过增透膜的方式对高压深紫外芯片进行出光提取的优化。

因此，需要采用更多方式从出光面也就是倒装高压芯片的衬底面加强芯片出光的提取。

发明内容

本专利正是基于现有技术的上述需求而提出的，本专利要解决的技术问题是提供一种高压倒装紫外LED芯片，以提高从出光面也就是倒装高压芯片的衬底面加强芯片出光的提取。

为了解决上述技术问题，本专利提供的技术方案包括：

一种高压倒装紫外LED芯片，其特征在于，包括：衬底，形成在所述LED芯片的底部；发光单元，所述发光单元的数量为多个，设置在所述衬底上，多个所述发光单元相互之间串联设置；增透膜，所述增透膜设置在所述衬底的底部，所述增透膜的厚度d＝(2k+1)λ/4，其中，k为自然数，λ为增透膜中的波长。

优选地，光在增透膜中的折射率为n在

的范围内。

优选地，所述发光单元包括：自下而上依次设置的N型半导体外延材料层、量子阱层和P型半导体外延材料层，以及反射层，设置在所述发光单元的上方。

优选地，所述N型半导体外延材料层为N-AlGaN层，所述P型半导体外延材料层为P-AlGaN层。

优选地，所述反射层上还设置有钝化层。

优选地，所述高压倒装紫外LED芯片的发光波长包括深紫外光波段。

综上所述，本专利采用上述方案后，通过设置增透膜改善高压倒装结构的深紫外LED芯片的光提取效率，并且，结构简单提高制作效率。

附图说明

图1是本专利提供的一种高压倒装紫外LED芯片的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本专利的具体实施方式进行详细说明。但是需要说明的是，该具体实施方式仅仅是对本专利优选技术方案的举例，并不能理解为对本专利保护范围的限制。

在本具体实施方式中提供了一种高压倒装紫外LED芯片，其结构如图1所示。

所述高压倒装紫外LED芯片具有衬底2，所述衬底是形成高压倒装紫外LED芯片的基底，在其上形成各种外延层以将所述芯片。所述衬底2可以采用蓝宝石衬底、碳化硅衬底等。在倒装紫外LED芯片中，衬底可以透过紫外光，其对于紫外光的折射率以n1来表示。

在所述衬底2上形成有多个发光单元，所述发光单元的数量为2个以上，在本具体实施方式中，发光单元的数量为3个。通常紫外LED芯片发送紫外光的场所需要具有较高的发光强度，因此在本实施例的芯片中，采用高压芯片结构提高发光强度，具体而言，将多个放光单元采用串联的方式彼此连接，从而提高了整个芯片的电压，达到提高发光强度的目的。

在本具体实施方式中，每个发光单元可以相同也可以有所区别，但是组成结构基本相似。

以图1中最左侧的发光单元为例，其包括设置在所述衬底上的N型半导体外延材料层3，虽然在本具体实施方式中显示的所述N型半导体外延材料层直接设置在所述衬底上，但是实际上在所述N型半导体外延材料层和所述衬底之间还可以根据需要设置其他的层，也就是说所述N型半导体外延材料层可以间接地设置在所述衬底上。

本具体提实施方式中，所述N型半导体外延材料层采用N-AlGaN材质。进一步在本具体实施方式中LED芯片的发光层采用AlGaN体系，即在所述N-AlGaN层上形成有量子阱(MQW)层6，也称为发光层；在量子阱层的上方形成有P-AlGaN层7，这样构成了一个AlGaN体系的PN结，即为LED芯片的发光结构。

在本具体实施方式中，相邻的两个发光单元之间采用串联的方式连接，即一个发光单元的负极与相邻发光单元的正极连接。将多个发光单元串联之后，预留其中的一个端部的发光单元的正极连接P电极9，另一个端部的发光单元的负极连接N电极4。通过串联的方式形成高压芯片。

进一步地，在本具体实施方式中，在所述P型半导体外延材料上形成有反射层8，所述反射层反射发光层产生的光，使得光线向下沿着所述衬底射出。

在所述反射层上还设置有钝化层5，用于形成绝缘保护所述芯片。

高压芯片具有出光效率高的优点，但是在紫外LED领域，由于倒装LED芯片的P型半导体材料对于紫外光尤其是深紫外光具有很强的吸收性，因此实际上高压芯片的光提取能力并没有显著增强。因此在高压半导体芯片中，尤其需要增加整体的光线提取效率。

在本具体实施方式中，为了提高高压倒装LED芯片的出光效率，在所述衬底的下方形成有一层增透膜，所述增透膜的位置如图1所示。

当光入射在给定的材料的光学元件的表面时，所产生的反射光与透射光能量确定，在不考虑吸收、散射等其他因素时，反射光与透射光的总能量等于入射光的能量。即满足能量守恒定律。增透膜的作用是使反射光与透射光的能量重新分配。对增透膜而言，分配的结果使反射光的能量减小，透射光的能量增大。

在本具体实施方式中，通过在高压倒装芯片的出光面，也就是减薄后的衬底面制作增透膜1，从而起到提高芯片紫外光提取效率的作用。所述增透膜的厚度d＝(2k+1)λ/4，其中k为自然数，λ为增透膜中的波长。在此厚度下，通过增透的作用，能够减小反射的光的能量，从而提高高压紫外LED芯片的光提取效率。

设光在增透膜中的折射率为n，在衬底中的折射率为n1，在空气中的折射率为n2，因此在衬底和空气中间的增透膜材质折射率n较为合适的是

这样可以减小光线在各个介质之间传射时产生全反射。但是通常，实际中与该计算结果完全一致的材质比较困难，因此，在本具体实施方式中将该折射率的范围扩大为n±0.1；以选取合适的材质。

例如，当衬底为蓝宝石衬底时，光在蓝宝石衬底中的折射率n1＝1.78、光在空气中的折射率n2＝1进行折射率为n的增透膜材质选择：

根据计算的值，可选择接近该折射率的氟化镁，折射率为1.38。

氟化镁材质的增透膜的制作工艺有以下四种：溶胶-凝胶法、脉冲激光沉淀法、磁控溅射法和真空蒸镀法。

本具体实施方式中通过在衬底背面镀一层增透膜，将极大的改善高压倒装结构的深紫外LED芯片的光提取效率，同时，相较于现有工艺中相关衬底粗化等提高出光效率的工艺，增透膜的工序相对简单高效了许多。

需要指出的是，以上仅仅是本专利优选的技术方案而已，凡是在本专利发明构思下对本专利的要素进行的修改替换和删除，都应当纳入到本专利的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高压倒装紫外LED芯片，其特征在于，包括：衬底，形成在所述LED芯片的底部；发光单元，所述发光单元的数量为多个，设置在所述衬底上，多个所述发光单元相互之间串联设置；增透膜，所述增透膜设置在所述衬底的底部，所述增透膜的厚度为：

d＝(2k+1)λ/4，其中，k为自然数，λ为增透膜中的波长。

2.根据权利要求1所述的一种高压倒装紫外LED芯片，其特征在于，光在增透膜中的折射率为n在

的范围内；其中，光在衬底中的折射率为n1，在空气中的折射率为n2。

3.根据权利要求1或2所述的一种高压倒装紫外LED芯片，其特征在于，所述发光单元包括：自下而上依次设置的N型半导体外延材料层、量子阱层和P型半导体外延材料层，以及反射层，设置在所述发光单元的上方。

4.根据权利要求3所述的一种高压倒装紫外LED芯片，其特征在于，所述N型半导体外延材料层为N-AlGaN层，所述P型半导体外延材料层为P-AlGaN层。

5.根据权利要求3所述的一种高压倒装紫外LED芯片，其特征在于，所述反射层上还设置有钝化层。

6.根据权利要求1或2所述的一种高压倒装紫外LED芯片，其特征在于，所述高压倒装紫外LED芯片的发光波长包括深紫外光波段。

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