TW201342653A - 發光二極體晶片 - Google Patents
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Abstract
一種發光二極體晶片，包括半導體發光層，該半導體發光層包括N型半導體層、P型半導體層、位於P型半導體層及N型半導體層之間的主動層、電連接P型半導體層的P型電極以及電連接N型半導體層的N型電極，該發光二極體晶片包括主出光面及與該主出光面相對的接合面，該發光二極體晶片還包括第一電極層及第二電極層，該第一電極層連接該N型電極並延伸至半導體發光層的接合面，該第二電極層連接該P型電極並延伸至半導體發光層的接合面，該第一電極層與P型半導體層及主動層保持隔開，第二電極層與N型半導體層及主動層保持隔開。
Description
本發明涉及一種發光器件，尤其是一種發光二極體晶片。
LED（發光二極體，Light-emitting diode）產業是近幾年最受矚目的產業之一，發展至今，LED產品已具有節能、省電、高效率、反應時間快、壽命週期時間長、且不含汞、具有環保效益等優點，因此被認為是新世代綠色節能照明的最佳光源。在現有技術中，發光二極體封裝結構一般需要打金線以將發光二極體晶粒的電極與基板的焊墊電連接。一般LED晶片為增加其發光效率，會將其正、負電極製作成指狀電極結構以增加其電流分佈。但是，由於指狀電極需要使正、負電極之間彼此靠近，在通過導電膠等導電材料將正負電極連接至外部電極結構時容易將正負電極短接。因此，指狀電極結構的LED晶片不容易將LED晶片以倒裝、共晶等方式電性連接在封裝基板上，也即是較難利用表面安裝技術安裝該LED晶片。
有鑒於此，有必要提供一種易於安裝的發光二極體晶片。
一種發光二極體晶片，包括半導體發光層，該半導體發光層包括N型半導體層、P型半導體層、位於P型半導體層及N型半導體層之間的主動層、電連接P型半導體層的P型電極以及電連接N型半導體層的N型電極，該發光二極體晶片包括主出光面及與該主出光面相對的接合面，還包括第一電極層及第二電極層，該第一電極層連接該N型電極並延伸至半導體發光層的接合面，該第二電極層連接該P型電極並延伸至半導體發光層的接合面，該第一電極層與P型半導體層及主動層保持隔開，第二電極層與N型半導體層及主動層保持隔開。
由於該發光二極體晶片通過第一、第二電極層將其P型電極與N型電極導引到發光二極體晶片的接合面，後續可以方便簡易地利用表面安裝將該晶片安裝於電路板上，符合實際安裝需求。
下面結合附圖對本發明作進一步的詳細說明。
請同時參閱圖1及圖2，示出了本發明發光二極體晶片10的剖面示意圖以及俯視示意圖。發光二極體晶片10包括半導體發光層20以及第一電極層44、第二電極層42。該半導體發光層20包括基板26、緩衝層25、N型半導體層24、主動層23、P型半導體層22以及導電層21。該基板26作為生長其他半導體結構的基板，其由矽、碳化矽、藍寶石或其他適合的材料製成。在基板26上表面依次向上外延生長該緩衝層25、N型半導體層24、主動層23、P型半導體層22以及導電層21。該導電層21的上表面，也即是遠離該P型半導體層22的表面為半導體發光層20的主出光面27。該基板26的下表面，也即是遠離該緩衝層25的表面為半導體發光層20的接合面28。可以理解地，該基板26以及緩衝層25也可在後續製造過程中去除，此時該N型半導體層24的下表面即是該半導體發光層20的接合面28。當然，也可僅去除基板26，此時緩衝層25的下表面為接合面28。同樣地，當省去導電層21時，該P型半導體層22的上表面為該半導體發光層20的主出光面27。
該緩衝層25完全覆蓋該基板26且比基板26薄。該緩衝層25用於減少N型半導體層24的晶格錯位，使N型半導體層24具有較佳的生長品質。該緩衝層25可由GaN或AlN等適合的材料製成。該N型半導體層24為N型氮化鎵層，其於該緩衝層25上表面生成並完全覆蓋該緩衝層25。一N型電極13形成於該N型半導體層24的右側部分。該N型電極13向上延伸並凸起以連接外界電源，從而為該半導體發光層20供電。該N型電極13由導電性良好的金屬等材料製成。該N型電極13為一指狀電極，其包括一主體132及自主體132一側向左延伸的若干指狀結構130。該主體132暴露在外，這些指狀結構130延伸至主動層23底部而被主動層23所覆蓋。在本實施方式中，N型電極13在該N型半導體層24遠離緩衝層25的上表面延伸出二指狀結構130。該二指狀結構130從N極13朝向該N型半導體層24的左側部分相互平行延伸。該二指狀結構130均為細針狀等寬度較窄的形狀，其只覆蓋該N型半導體層24上表面的一小部分。可以理解的，該指狀結構130也可以在該N型半導體層24的內部延伸。該主動層23形成於N型半導體層24上表面。該主動層23的左側部分覆蓋指狀結構130，右側部分繞開並部分圍繞該N型電極13。該主動層23的右側部分形成一凹陷及位元於該凹陷相對兩側的二凸出。該N型電極13的主體132位於該凹陷內並位於二凸出之間。該P型半導體層22於該主動層23的上表面生長並完全覆蓋該主動層23。該P型半導體層22的輪廓形狀與該主動層23一致，也包括凹陷及位於凹陷相對兩側的二凸出。
該P型半導體層22為P型氮化鎵層，其較該N型半導體層24薄。該主動層23位於該N型半導體層24與該P型半導體層22之間。該導電層21覆蓋於該P型半導體層22上。該導電層21由透明導電材料製成，例如氧化銦錫（ITO）。該導電層21的輪廓及形狀與P型半導體層22一致，也包括突出211及凹陷213。一P型電極11形成於導電層21的中部位置處向上延伸並凸起，以連接外界電源為該半導體發光層20供電。該P型電極11由導電性良好的金屬等材料製成。該P型電極11為一指狀電極，其包括一主體112及自主體112一側向右延伸的若干指狀結構110。在本實施方式中，該多個指狀結構110配合由N型電極13延伸的二指狀結構130，包括三針狀或條狀的指狀結構110。該三指狀結構110從P型電極11的主體112朝向該P型半導體層22的右側部分相互平行延伸，並與該二指狀結構130在如圖2所示的俯視視角上交錯排列。更具體地，中部的指狀結構110朝向凹陷213延伸並位於二指狀結構130之間，兩側的指狀結構110朝向二凸出211延伸並位於二指狀結構130外側。
一絕緣層30形成於該基板26的下表面，並沿著半導體發光層20的側面向上延伸，直至包覆該半導體發光層20除去該N型電極13以及該P型電極11之外的所有表面，使得該半導體發光層20只有N型電極13與P型電極11暴露在外，而其他部分與外界絕緣。該絕緣層30由例如二氧化矽等透明絕緣材料製成。一第一電極層44及一第二電極層42分別自該N型電極13以及該P型電極11的相對兩側面向該半導體發光層20的底面延伸。當然，當該絕緣層30延伸至該半導體發光層20的底面時，該絕緣層30的下表面為接合面28。其中，該第一電極層44連接該N型電極13的部分自N型電極13的右側延伸，第二電極層42連接該P型電極11的部分自P型電極11的左側延伸。第一電極層44及第二電極層42於該半導體發光層20的底面形成二彼此絕緣的第一電極43與第二電極41。為使電流更充分地從該第一及第二電極層44、42從該N型電極13、P型電極11進入該半導體發光層20，該第一及第二電極層44、42在該半導體發光層20的側面擴寬以完全包覆半導體發光層20的相對兩側面。可以理解地，該第一及第二電極層44、42也可以不完全包覆該半導體發光層20的相對兩側面。絕緣層30的厚度儘量薄並優選為等厚，且其厚度不大於該N型電極13以及該P型電極11的高度的一半。該絕緣層30與附著於其表面的該第一、第二電極層44、42的總厚度不大於該N型電極13與P型電極11的厚度。
請參閱圖3，使用該發光二極體晶片10時，將其置於一導電性能良好的連接層60上，與一第一外接電極51以及一第二外接電極52連接。在本實施方式中，該連接層60為一焊料層，也即是將發光二極體晶片10通過焊料直接固定在該第一外接電極51以及第二外接電極52上，以供後續工序使用。
由於該發光二極體晶片10通過第一、第二電極層44、42將其P型電極11與N型電極13導引到發光二極體晶片10的底部，後續可以利用表面安裝將該晶片10安裝於電路板上，而不會由於P型電極11的指狀結構110過於靠近N型電極13所導致難以直接進行表面貼裝的情況出現。
10．．．發光二極體晶片
11．．．P極
13．．．N極
110、130．．．指狀結構
112、132．．．主體
20．．．半導體發光結構
21．．．導電層
211．．．凸出
213．．．凹陷
22．．．P型半導體層
23．．．主動層
24．．．N型報半導體層
25．．．緩衝層
26．．．磊晶層
27．．．主出光面
28．．．接合面
30．．．絕緣層
43．．．第二電極層
44．．．第一電極層
41．．．P電極
42．．．N電極
51．．．第一外接電極
52．．．第二外接電極
60．．．連接層
圖1是本發明發光二極體晶片的剖面示意圖。
圖2是本發明發光二極體晶片的俯視示意圖，其中晶片的絕緣層被隱藏。
圖3是本發明發光二極體晶片安裝於外部電極的示意圖。
10．．．發光二極體晶片
11．．．P極
13．．．N極
20．．．半導體發光結構
21．．．導電層
22．．．P型半導體層
23．．．主動層
24．．．N型報半導體層
25．．．緩衝層
26．．．磊晶層
27．．．主出光面
28．．．接合面
30．．．絕緣層
43．．．第二電極層
44．．．第一電極層
41．．．P電極
42．．．N電極
Claims (10)
- 一種發光二極體晶片，包括半導體發光層，該半導體發光層包括N型半導體層、P型半導體層、位於P型半導體層及N型半導體層之間的主動層、電連接P型半導體層的P型電極以及電連接N型半導體層的N型電極，該發光二極體晶片包括主出光面及與該主出光面相對的接合面，其改良在於：還包括第一電極層及第二電極層，該第一電極層連接該N型電極並延伸至半導體發光層的接合面，該第二電極層連接該P型電極並延伸至半導體發光層的接合面，該第一電極層與P型半導體層及主動層保持隔開，第二電極層與N型半導體層及主動層保持隔開。
- 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體晶片，其中：還包括絕緣層，該第二電極層通過該絕緣層與N型半導體層及主動層隔開。
- 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體晶片，其中：該絕緣層覆蓋該半導體發光層的除該P型電極與該N型電極以外的表面，該第一及第二電極層覆蓋於該絕緣層上。
- 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體晶片，其中：該P型電極高於該N型電極。
- 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體晶片，其中：該P型半導體層上形成有透明導電材料製成的導電層。
- 如申請專利範圍第5項所述的發光二極體晶片，其中：該P型電極在該導電層表面延伸，該N型電極在該N型半導體層上延伸。
- 如申請專利範圍第6項所述的發光二極體晶片，其中：該P型電極與該N型電極均包括主體及從主體延伸出的若干指狀結構。
- 如申請專利範圍第7項所述的發光二極體晶片，其中：該N型電極的指狀結構延伸於主動層及N型半導體層之間。
- 如申請專利範圍第6或7其中一項所述的發光二極體晶片，其中：該主動層、P型半導體層及導電層均包括二凸出及形成於二凸出之間的凹陷，該N型電極的主體位於凹陷內。
- 如申請專利範圍第9項所述的發光二極體晶片，其中：該P型電極的指狀結構分別朝向凹陷及凸出延伸。
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