CN2849976Y - 氮化镓基发光二极管芯片 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种氮化镓基发光二极管芯片的产品结构。发光有源区3、P型接触层4和P型接触电极6分立阵列在N型接触层2上，N型接触电极7为网格结构，阵列的P型接触电极6和钝化隔离层8上有P电极加厚反射金属层9，通过倒装焊技术和管芯支撑体上的焊料凸块13，P电极加厚反射金属层9与管芯支撑体上P区连接电极层12连接，N电极加厚反射金属层14与管芯支撑体上N区连接电极层15连接；P区连接电极层12和N区连接电极层15设在管芯支撑体的绝缘隔离层11上，绝缘隔离层11位于高热导率的管芯支撑体衬底10上。本实用新型可有效改善电流扩散情况，提高发光效率，增加热传导，大幅度提高发光二极管芯片的性能。

Description

氮化镓基发光二极管芯片

技术领域

本实用新型属于半导体光电子技术领域，特别是指氮化镓基发光二极管芯片的产品。

背景技术

GaN基化合物半导体及其量子阱结构发光二极管(LED)具有高可靠性、高效率、长寿命、全固体化、耗电少等优点，在大屏幕显示、交通灯信息指示及一般的光显示和指示领域具有巨大的应用市场，特别是氮化镓基紫光或蓝光发光二极管与荧光粉结合可以制成白光二极管，在照明领域具有潜在的应用市场，有望将来取代现在的白炽灯和荧光灯，成为21世纪的绿色照明光源。现在一般采用的氮化镓基发光二极管芯片的P型接触电极是一个整体，当芯片面积较大时，即使采用较先进的梳状电极，也存在电流扩散性能不好，在P型区域和N型区域接近的地方容易出现电流集中效应，影响到芯片工作电流密度提高，另外氮化镓基发光二极管芯片的蓝宝石衬底导热性不好，使得芯片工作时产生的热量很难传递出去，当输入功率增加时，会造成芯片温度升高，影响到芯片的可靠性和寿命。同时当芯片面积较大时，连成整体的P型接触电极还会造成所谓的“波导效应”，将发光有源区产生的光限制在芯片之中，降低芯片的出光效率。

实用新型内容

针对上述现有技术存在的的问题，本实用新型的目的是提供一种氮化镓基发光二极管芯片结构的技术方案，这种结构可以提高发光效率，改善电流扩散情况，增加热传导，从而增大芯片单位面积工作电流和输入功率，大幅度提高芯片的性能。

本实用新型所采取的技术方案是：氮化镓基发光二极管芯片包括蓝宝石衬底、N型接触层、发光有源区、P型接触层、P型接触电极和N型接触电极，所述发光有源区、P型接触层、P型接触电极层叠在一起，发光有源区、P型接触层和P型接触电极分立阵列在N型接触层上，阵列中的每一组发光有源区、P型接触层和P型接触电极组成一个阵列单元，网格结构的N型接触电极将每一阵列单元围在一个网格内，所述N型接触电极上除用于电气引出的部分覆盖有N电极加厚反射金属层外，其余部分覆盖有钝化隔离层，阵列的P型接触电极和钝化隔离层上有P电极加厚反射金属层；通过倒装焊技术和管芯支撑体衬底上的焊料凸块，P电极加厚反射金属层与管芯支撑体上P区连接电极层连接，N电极加厚反射金属层与管芯支撑体上N区连接电极层连接；P区连接电极层和N区连接电极层设在管芯支撑体的绝缘隔离层上，绝缘隔离层位于高热导率的管芯支撑体衬底上。

上述氮化镓基发光二极管芯片，采用相同材料和工艺同时制备而成的N电极加厚反射金属层和P电极加厚反射金属层，其厚度在0.01微米到100微米之间。

上述氮化镓基发光二极管芯片，蓝宝石衬底的厚度为70微米到150微米之间。

本实用新型提供了一种发光二极管芯片。与传统的芯片结构相比，该发光二极管因为不存在单一PN结因面积大而导致波导效应的问题，也克服了单一大PN结采用大电流时在P型区域和N型区域接近的地方容易出现电流集中效应的问题，通过高导热率的管芯支撑体和倒装焊技术降低了芯片的热阻，提高了芯片的散热能力，所以可以有效改善电流扩散情况，提高发光效率，增加热传导，从而增大芯片单位面积工作电流和输入功率，大幅度提高发光二极管芯片的性能。

附图说明

本说明书附图为本实用新型一种实施例的产品结构示意图。

附图中，1是蓝宝石衬底，2是N型接触层，3是发光有源区，4是P型接触层，6是P型接触电极，7是N型接触电极，8是钝化隔离层，9是P电极加厚反射金属层，10是管芯支撑体衬底，11是绝缘隔离层，12是P区连接电极层，13是焊料凸块，14为N电极加厚反射金属层，15为N区连接电极层。

具体实施方式

为了进一步说明本实用新型的内容，以下结合实施例对本实用新型做一详细的描述。

附图中所示的氮化镓基发光二极管芯片中，厚度在70微米到150微米之间的蓝宝石衬底1(这样的厚度既有良好的透光性，又有比较好的工艺性)上设有N型接触层2，层叠的发光有源区3、P型接触层4和P型接触电极6分立阵列在N型接触层2上，阵列中的每一组发光有源区3、P型接触层4和P型接触电极6组成一个阵列单元，网格结构的N型接触电极7将每一阵列单元围在一个网格内。一般阵列单元线度(圆形的线度为直径长度，椭圆的线度指长径长度，三角形的线度指最大边长度，多边形的线度指最大对角线长度等)可取1-1000微米。所述一系列阵列单元的N型接触电极7上除用于电气引出的部分覆盖有N电极加厚反射金属层14外，其余部分覆盖有钝化隔离层8。所述阵列的P型接触电极6和钝化隔离层8上设有由高反射率材料制成的P电极加厚反射金属层9(P电极加厚反射金属层9同时具有反射和连接作用；高反射率材料制成的P电极加厚反射金属层9可以提高发光二极管芯片的出光率)。采用倒装焊技术，P电极加厚反射金属层9通过焊料凸块13与P区连接电极层12连接，N电极加厚反射金属层14通过焊料凸块13(焊料凸块13采用金锡合金或铅锡合金，其厚度在0.1-100微米之间)与N区连接电极层15连接；P区连接电极层12和N区连接电极层15设在绝缘隔离层11上，绝缘隔离层11设在高热导率的管芯支撑体衬底10上。所述P型接触电极6和N型接触电极7的材料可以采用Ti/Al或Au/Cr等合金，厚度在0.01-10微米之间。采用相同材料和工艺同时制备而成的N电极加厚反射金属层14和P电极加厚反射金属层9，其厚度在0.01微米到100微米之间。P区连接电极层12和N区连接电极层15设在管芯支撑体的绝缘隔离层11上，绝缘隔离层11位于高热导率的管芯支撑体衬底10上。

所述管芯支撑体包括管芯支撑体衬底10和绝缘隔离层11以及设在绝缘隔离层11上的P区连接电极层12和N区连接电极层15。

Claims (3)

1.一种氮化镓基发光二极管芯片，包括蓝宝石衬底(1)、N型接触层(2)、发光有源区(3)、P型接触层(4)、P型接触电极(6)和N型接触电极(7)，所述发光有源区(3)、P型接触层(4)、P型接触电极(6)层叠在一起，其特征在于：发光有源区(3)、P型接触层(4)和P型接触电极(6)分立阵列在N型接触层(2)上，阵列中的每一组发光有源区(3)、P型接触层(4)和P型接触电极(6)组成一个阵列单元，网格结构的N型接触电极(7)将每一阵列单元围在一个网格内，所述一系列阵列单元的N型接触电极(7)上除用于电气引出的部分覆盖有N电极加厚反射金属层(14)外，其余部分覆盖有钝化隔离层(8)，阵列的P型接触电极(6)和钝化隔离层(8)上有P电极加厚反射金属层(9)，通过倒装焊技术和管芯支撑体衬底(10)上的焊料凸块(13)，P电极加厚反射金属层(9)与管芯支撑体上P区连接电极层(12)连接，N电极加厚反射金属层(14)与管芯支撑体上N区连接电极层(15)连接；P区连接电极层(12)和N区连接电极层(15)设在管芯支撑体的绝缘隔离层(11)上，绝缘隔离层(11)位于高热导率的管芯支撑体衬底(10)上。

2.根据权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于：所述N电极加厚反射金属层(14)和P电极加厚反射金属层(9)，其厚度在0.01微米到100微米之间。

3.根据权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于：所述蓝宝石衬底(1)的厚度为70微米到150微米之间。