一種led晶片的製作方法
2024-02-25 03:16:15 1
一種led晶片的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種LED晶片，包括，襯底、第一導電類型半導體層，所述第一導電類型半導體層表面包括第一子表面和第二子表面，所述第二子表面位於所述第一子表面的外圍。第一電極形成在所述第一導電類型半導體層的第二子表面上，在所述第一子表面上依次設置有有源層，第二導電類型半導體層和第二電極。其中，第一電極在第一導電類型半導體層上的投影圍繞第二電極在第一導電類型半導體層上的投影。相較於現有技術，第一電極在該第一導電類型半導體層上的分布相對較廣，提高了注入到有源層各處的電流密度會變得相對均勻，提高了LED晶片的發光性能。
【專利說明】—種LED晶片
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及發光二極體區域，尤其涉及一種LED晶片。
【背景技術】
[0002]目前，LED晶片結構分為垂直結構、正裝結構和倒裝結構。具有較好散熱性能的倒裝結構LED晶片相較於正裝結構的LED晶片更加引起技術人員的關注。
[0003]倒裝結構的LED晶片結構示意圖如圖1所示，該LED晶片包括襯底01、N型半導體層02、有源層03、N型電極04、P型半導體層05以及P型電極06。從圖1看出，N型電極04製作在N型半導體層02下方表面的部分區域，且該N型電極04集中在N型半導體層02的局部區域。由於晶片內的各層結構上均有不同程度的電阻，LED晶片工作時，電流從P型電極06流到N型電極04，注入到有源層03內各處的電流密度會有差異，導致有源層03某些區域電流密度大，某些區域電流密度小，使得有源層03上各處的電流密度分布不均勻，進而影響了 LED晶片的發光性能。
【發明內容】
[0004]為了解決上述電流分布不均勻的技術問題，本實用新型提供了一種LED晶片。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型採用了如下技術方案:
[0006]一種LED晶片,包括，
[0007]襯底；
[0008]位於所述襯底之下的第一導電類型半導體層，所述第一導電類型半導體層表面包括第一子表面和第二子表面，其中，所述第二子表面位於所述第一子表面的外圍；
[0009]位於所述第一導電類型半導體層的第一子表面之下的有源層；
[0010]位於所述第一導電類型半導體層的第二子表面的第一電極，所述第一電極與所述有源層之間存在第一間隔；
[0011]位於所述有源層之下的第二導電類型半導體層；
[0012]位於所述第二導電類型半導體層之下的第二電極；
[0013]其中，所述第一電極在所述第一導電類型半導體層上的投影圍繞所述第二電極在所述第一導電類型半導體層上的投影；
[0014]其中，所述第一導電類型與所述第二導電類型相反，所述第一電極和所述第二電極的極性相反。
[0015]優選地，所述第一電極的形狀為閉合曲線。
[0016]優選地，所述第一電極為環形電極。
[0017]優選地，所述第一導電類型半導體層的第一子表面包括第一區域和第二區域，所述第一區域和所述第二區域之間存在第二間隔，在所述第二間隔的表面上形成有第三電極；其中，所述第三電極不完全覆蓋所述第二間隔的表面，且所述第三電極的極性與所述第一電極的極性相同；[0018]所述第二電極位於所述第一區域之下的第二導電類型半導體層的上方。
[0019]優選地,還包括，
[0020]覆蓋所述第一導電類型半導體層和所述第二導電類型半導體層的絕緣層，並且所述第一電極、所述第二電極以及所述第三電極的表面未被所述絕緣層覆蓋；
[0021]位於所述第一電極和所述第三電極表面之下的第一金屬層；
[0022]位於所述第二電極表面之下的第二金屬層；
[0023]位於部分所述絕緣層之下的第三金屬層，所述部分所述絕緣層覆蓋所述第一導電類型半導體層的第一子表面的第二區域之下的區域；
[0024]其中，所述第一金屬層和所述第三金屬層電連接，所述第二金屬層與所述第一金屬層和所述第三金屬層之間絕緣隔開。
[0025]優選地，所述第二金屬層的表面和所述第三金屬層的表面處於同一基準面上。
[0026]優選地，所述第二間隔位於所述第一導電類型半導體層的中間。
[0027]優選地，所述LED晶片結構為倒裝結構或正裝結構。
[0028]優選地，所述襯底和所述第一導電類型半導體層之間還包括緩衝層。
[0029]優選地，所述第一導電類型半導體層為N型半導體層，所述第二導電類型半導體層為P型半導體層，所述第一電極為N型電極，所述第二電極為P型電極。
[0030]本實用新型的LED晶片結構中的第一電極位於第一導電類型半導體層靠近外圍的第二子表面上，並且第一電極在第一導電類型半導體層上的投影圍繞第二電極在第一導電類型半導體層上的投影。相較於現有技術，第一電極在該第一導電類型半導體層上的分布相對較廣，當LED工作時，電流從第二電極流向第一電極，由於第一電極的分布較廣，注入到有源層內的電流分布相較於現有技術較為均勻，提高了注入到有源層內的電流密度分布的均勻性，進而提高了晶片的發光性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0032]圖1是現有技術的倒裝結構的LED晶片結構示意圖；
[0033]圖2 (I)和圖2 (2)是本實用新型實施例一的LED晶片結構示意圖；
[0034]圖3 (I)和圖3 (2)是本實用新型實施例二的LED晶片結構示意圖；
[0035]圖4 (I)和圖4 (2)是本實用新型實施例三的LED晶片結構示意圖。
[0036]附圖標記:
[0037]01:襯底，02:N型半導體層，03:有源層，04:N型電極，05:P型半導體層，06:P型電極；
[0038]11:襯底，12:N型半導體層，13:有源層，14:第一N型電極，14』:第二N型電極，15:P型半導體層，16:P型電極，17:緩衝層，18:N型分別限制層:19:P型分別限制層，20:P型歐姆接觸層，21:絕緣層,221:第一金屬層,222:第二金屬層,223:第三金屬層，S1:第一間隔，S2:第二間隔。【具體實施方式】
[0039]為使本實用新型的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】做詳細的說明。
[0040]在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本實用新型，但是本實用新型還可以採用其他不同於在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本實用新型內涵的情況下做類似推廣，因此本實用新型不受下面公開的具體實施例的限制。
[0041]應當理解，當層、區域或襯底這樣的部件被稱為位於另一部件「之下」或「之下」時，它可以直接位於另一部件之下或之下，或可以存在中間部件。
[0042]由於正裝結構的LED和倒裝結構的LED的結構大體相似，且倒裝結構的LED相較於正裝結構的LED具有很多優點，因此，本實用新型實施例以倒裝結構的LED為例進行說明。本領域技術人員根據倒裝結構的詳細描述可以很容易地獲得正裝結構的LED。
[0043]實施例一
[0044]結合圖2 (I)和圖2 (2)來說明實施例一的LED晶片結構。圖2 (I)為實施例一的LED晶片結構的仰視圖，圖2 (2)為實施例一的LED晶片結構沿A-A』方向的剖面示意圖。
[0045]該LED晶片包括，
[0046]襯底11，該襯底11可以由現有技術中製備LED晶片的常規襯底材料製備而成。如採用導熱導電材質，例如摻雜的氮化鎵、摻雜的碳化矽、摻雜的矽、金屬或者合金中的一種或者幾種，也可以採用藍寶石襯底。
[0047]位於襯底11之下的N型半導體層12，該N型半導體層12的表面包括第一子表面Al和第二子表面A2,其中第二子表面A2位於該第一子表面Al的外圍；
[0048]位於該N型半導體層12的第一子表面Al之下的有源層13 ；
[0049]位於該N型半導體層12的第二子表面A2之下的第一 N型電極14，所述第一 N型電極14與所述有源層13之間存在第一間隔SI。即第一 N型電極14未完全覆蓋N型半導體層12的第二子表面A2，僅覆蓋了第二子表面A2的部分區域，並且第一 N型電極14和有源層13之間存在第一間隔SI，該第一間隔SI的存在能夠防止第一 N型電極14與有源層13的電連接，防止LED晶片出現短路。其中，第一 N型電極14可以是位於N型半導體層12上的非閉合曲線形狀的電極，也可以是閉合曲線形狀的電極，當為閉合曲線形狀的電極時，第一 N型電極14進一步可以為環形電極。本實施例中，所述第一 N型電極14為環形電極。
[0050]該LED結構還包括位於有源層13之下的P型半導體層15、位於該P型半導體層15之下的P型電極16。
[0051]本實施例的LED晶片各層的製備均可以採用現有技術中製備LED晶片的材料和方法來實現，本領域技術人員很容易地獲得這些技術手段。
[0052]其中，本實施例的LED晶片結構中的第一 N型電極14在N型半導體層12上的投影圍繞P型電極16在N型半導體層12上的投影。換句話說，P型電極16在N型半導體層12上的投影位於第一 N型電極14在N型半導體層12上的投影的內部。由於第一 N型電極14位於N型半導體層12表面的第二子表面A2之下，相較於現有技術，該實施例的第一N型電極14分布在N型半導體層12上較大範圍的區域內，N型電極14圍繞P型電極16在N型半導體12上的投影分布。當LED晶片工作時，在第一 N型電極14和P型電極16接通電源後，電流從P型電極16流向第一 N型電極14，電流從中間流向四周，注入到有源層13各處的電流密度會變得相對均勻，提高了 LED晶片的發光性能。
[0053]進一步地，為了提高晶片的性能，該LED晶片還包括位於襯底11和N型半導體層之間的緩衝層17。此外，為了進一步提高有源層13內的電流密度的均勻性，在N型半導體層12和有源層13之間還包括N型分別限制層18，有源層13和P型半導體層15之間還包括P型分別限制層19。
[0054]為了與PCB板上的焊墊形成良好的電連接，在P型半導體層15之下還包括P型歐姆接觸層20。該P型歐姆接觸層20還能夠使光發生反射，相當於P型反射鏡層，能夠提高LED晶片的出光效率。第一 N型電極14和P型電極16通過焊錫分別與PCB板上的焊墊連接。
[0055]相較於現有技術中的LED晶片的N型電極集中在N型半導體層的局部區域的結構，實施例一提供的LED晶片能夠提高晶片內的電流密度分布的均勻性，進而提高LED晶片的發光性能。但是，當LED晶片的尺寸較大時，其相應的有源區的尺寸也會隨之增大，此時，如果僅在N型半導體層12表面靠近外圍的區域設置有第一 N型電極14，注入有源層13的電流從P型電極16流向第一 N型電極14，電流中流入有源層的外圍區域，有源層的中間區域電流密度相對較小，整個有源層區域的電流密度不夠均勻，進而影響LED晶片發光的均勻性。
[0056]為了改善尺寸較大的LED晶片的電流均勻性，有效改善注入到有源層的電流密度的均勻性，還可以在靠近N型半導體層的中間區域設置第二 N型電極。
[0057]實施例二
[0058]該實施例的LED晶片結構是在實施例一的基礎上進行的改進，與實施例一 LED晶片有諸多相似之處，為了簡要起見，本實施例只對與實施例一的不同之處進行詳細說明，其相同之處請參閱實施例一。
[0059]參閱圖3 (I)和3 (2)，說明本實施例的LED晶片結構。該LED晶片的N型半導體層12的第一子表面Al包括第一區域和第二區域，並且第一區域和第二區域之間存在第二間隔S2。在該第二間隔S2的表面上設置有第二 N型電極14』，該第二 N型電極14』不完全覆蓋該第二間隔S2的表面，其與周邊的有源層13之間存在一定的縫隙，以防短路。該第二間隔S2的位置優選在靠近N型半導體層12的中間區域，這樣會使得從P型電極流向N型電極注入有源層的電流密度分布會更加均勻。
[0060]相較於實施例一，實施例二在靠近N型半導體層12中間的區域形成有第二 N型電極14』，這樣分別在N型半導體層靠近外圍區域和中間區域分別形成了第一 N型電極14和第二 N型電極14』。這樣電流從P型電極16流向N型電極(包括第一 N型電極14和第二 N型電極14』時，使得注入到有源層13整個區域的電流密度更加均勻，提高了 LED晶片的發光性能。
[0061]實施例一和實施例二的LED晶片提高了電流密度的均勻性，提高了晶片的發光性能，但是LED晶片的第一N型電極14(實施例一)或者第一 N型電極14和第二 N型電極14』(實施例二)的電極面積較小，在與PCB板進行焊接時，很容易造成N型電極的虛焊、脫焊等不良後果，使得倒裝結構的LED晶片的封裝良率較低。
[0062]為了改善倒裝結構LED晶片的封裝良率，本實用新型還進一步提供了實施例三。[0063]實施例三
[0064]實施例三的目的是增大N型電極的錫焊面，減少N型電極脫焊或虛焊的可能，提高LED晶片的封裝良率。
[0065]實施例三示例出在上述實施例二的基礎上進行改進後的LED晶片結構。與實施例二的LED晶片有諸多相似之處，為了簡要起見，本實施例只對與實施例二的不同之處進行詳細說明，其相同之處請參閱實施例二。
[0066]參閱圖4 (I)和圖4 (2)，說明實施例三的LED晶片結構。圖4 (I)是實施例二的LED晶片結構仰視圖。圖4 (2)是實施例三的LED晶片結構沿A-A』方向的剖面示意圖，如圖4 (2)所示，該LED晶片包括襯底11、N型半導體層12、有源層13、P型半導體層15以及第一 N型電極14和第二 N型電極14』和P型電極15。上述層結構與實施例二中的晶片結構相同，為了簡要起見，不再詳細說明。
[0067]該LED晶片還包括覆蓋N型半導體體層12和P型半導體層15的絕緣層21，並且第一 N型電極14、第二 N型電極14』以及P型電極16未被所述絕緣層21覆蓋。結合圖4
(2)，可以看出，該LED晶片除了第一 N型電極14、第二 N型電極14』、以及P型電極16的表面未被絕緣層21覆蓋以外，其它層結構的表面和側面均被絕緣層21所覆蓋。具體地說，所述絕緣層21覆蓋在N型半導體層12未被第一 N型電極14和第二 N型電極14』以及有源層13覆蓋的表面上、位於N型半導體層12的第一子表面Al上的層結構的側面上以及位於N型半導體層12的第一子表面Al的第二區域之下的P型歐姆接觸層20的表面上。
[0068]需要說明的是，本實施例所述的層結構包括有源層13、P型半導體層15。當然當LED結構包括N型分別限制層18、P型分別限制層19、以及P型歐姆接觸層20時，所述層結構還可以包括上述所述的N型分別限制層18、P型分別限制層19、以及P型歐姆接觸層20。當P型半導體層15的表面之下形成有P型歐姆接觸層20時、所述P型歐姆接觸層20位於所述P型半導體層15和所述絕緣層22之間。
[0069]本實用新型的LED晶片結構還包括位於第一 N型電極14和第二 N型電極14』的表面之下的第一金屬層221、位於P型電極16之下的第二金屬層222、位於部分絕緣層22之下的第三金屬層223，其中，該部分絕緣層21覆蓋在N型半導體層12的第一子表面Al的第二區域之下的區域。所述N型半導體層12的第一子表面Al的第二區域之下的區域包括所述第二區域之下的各層結構的側面以及位於最外層的層結構的表面。其中，所述第一金屬層221和所述第三金屬層223電連接。該第一金屬層221和第三金屬層223可以為一整體金屬層，也可以為獨立的兩金屬層，當為兩個獨立的金屬層時，兩金屬層採用電性連接，使其兩金屬層的電性能相同。所述第二金屬層222與第一金屬層221和所述第三金屬層223之間絕緣隔開。
[0070]需要說明的是，第一金屬層221和第三金屬層223可以作為N型電極(包括第一 N型電極14和第二 N型電極14』 )的錫焊面，第二金屬層222可以作
[0071]為P型電極16的錫焊面。由於第三金屬層223不是位於N型電極之下的金屬層，但其由於與位於N型電極之下的金屬層221電連接，其可以作為N型電極的錫焊面。因此，本實施例中第一金屬層221和第三金屬層223均可以作為N型電極的錫焊面，因此，相較於實施例二，本實施例增大了 N型電極的錫焊面面積，提高了 LED晶片的封裝良率。
[0072]優選地，第二金屬層222和第三金屬層223的表面處於同一基準面上，錫焊面在同一基準面上，進一步降低了虛焊或脫焊的可能，能夠進一步提聞封裝良率。
[0073]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，並非對本實用新型作任何形式上的限制。雖然本實用新型已以較佳實施例揭露如上，然而並非以限定本實用新型。任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本實用新型技術方案範圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術內容對本實用新型技術方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本實用新型技術方案的內容，依據本實用新型的技術實質上對以上實施例所做的任何簡單修改，等同變化及修飾，均仍屬於本實用新型技術方案的範圍內。
【權利要求】
1.一種LED晶片，其特徵在於，包括，襯底；位於所述襯底之下的第一導電類型半導體層，所述第一導電類型半導體層表面包括第一子表面和第二子表面，其中，所述第二子表面位於所述第一子表面的外圍；位於所述第一導電類型半導體層的第一子表面之下的有源層；位於所述第一導電類型半導體層的第二子表面的第一電極，所述第一電極與所述有源層之間存在第一間隔；位於所述有源層之下的第二導電類型半導體層；位於所述第二導電類型半導體層之下的第二電極；其中，所述第一電極在所述第一導電類型半導體層上的投影圍繞所述第二電極在所述第一導電類型半導體層上的投影；其中，所述第一導電類型與所述第二導電類型相反，所述第一電極和所述第二電極的極性相反。
2.根據權利要求1所述的LED晶片，其特徵在於，所述第一電極的形狀為閉合曲線。
3.根據權利要求2所述的LED晶片，其特徵在於，所述第一電極為環形電極。
4.根據權利要求1至3任一項所述的LED晶片，其特徵在於，所述第一導電類型半導體層的第一子表面包括第一區域和第二區域，所述第一區域和所述第二區域之間存在第二間隔，在所述第二間隔的表面上形成有第三電極；其中，所述第三電極不完全覆蓋所述第二間隔的表面，且所述第三電極的極性與所述第一電極的極性相同；所述第二電極位於所述第一區域之下的第二導電類型半導體層的上方。
5.根據權利要求4所述的LED晶片，其特徵在於，還包括，覆蓋所述第一導電類型半導體層和所述第二導電類型半導體層的絕緣層，並且所述第一電極、所述第二電極以及所述第三電極的表面未被所述絕緣層覆蓋；位於所述第一電極和所述第三電極表面之下的第一金屬層；位於所述第二電極表面之下的第二金屬層；位於部分所述絕緣層之下的第三金屬層，所述部分所述絕緣層覆蓋所述第一導電類型半導體層的第一子表面的第二區域之下的區域；其中，所述第一金屬層和所述第三金屬層電連接，所述第二金屬層與所述第一金屬層和所述第三金屬層之間絕緣隔開。
6.根據權利要求5所述的LED晶片，其特徵在於，所述第二金屬層的表面和所述第三金屬層的表面處於同一基準面上。
7.根據權利要求4所述的LED晶片，其特徵在於，所述第二間隔位於所述第一導電類型半導體層的中間。
8.根據權利要求1至3任一項所述的LED晶片，其特徵在於，所述LED晶片結構為倒裝結構或正裝結構。
9.根據權利要求1至3任一項所述的LED晶片，其特徵在於，所述襯底和所述第一導電類型半導體層之間還包括緩衝層。
10.根據權利要求1至3任一項所述的LED晶片，其特徵在於，所述第一導電類型半導體層為N型半導體層，所述第二導電類型半導體層為P型半導體層，所述第一電極為N型電極，所述 第二電極為P型電極。
【文檔編號】H01L33/38GK203423213SQ201320409434
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年7月9日 優先權日:2013年7月9日
【發明者】祝進田 申請人:佛山市國星半導體技術有限公司