一種倒裝led芯片的歐姆接觸電極結(jié)構(gòu)及倒裝led芯片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種倒裝LED芯片的歐姆接觸電極結(jié)構(gòu)以及含有該結(jié)構(gòu)的倒裝LED芯片，倒裝LED芯片的歐姆接觸電極結(jié)構(gòu)，芯片包括藍(lán)寶石襯底、設(shè)置在藍(lán)寶石襯底下側(cè)的N型半導(dǎo)體層和置于N型半導(dǎo)體層下側(cè)的P型半導(dǎo)體層，P型半導(dǎo)體層下側(cè)覆蓋有P型歐姆接觸電極層，在P型半導(dǎo)體層和P型歐姆接觸電極層上設(shè)有長條形的溝槽，溝槽從P型歐姆接觸電極層的底面延伸至N型半導(dǎo)體層上，N型半導(dǎo)體層的下側(cè)在溝槽內(nèi)的部分設(shè)有N型歐姆接觸電極，N型歐姆接觸電極成長條形沿溝槽分布。設(shè)計(jì)長條形的歐姆接觸電極，使倒裝LED芯片進(jìn)行錫焊封裝，相比共晶焊接，成本更低；倒裝LED芯片的P型和N型半導(dǎo)體之間電流分布均勻，提高芯片的發(fā)光效率。
【專利說明】一種倒裝LED芯片的歐姆接觸電極結(jié)構(gòu)及倒裝LED芯片
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于光電【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是涉及一種倒裝LED芯片的歐姆接觸電極結(jié)構(gòu)以及含有該結(jié)構(gòu)的倒裝LED芯片。
【背景技術(shù)】
[0002]倒裝LED芯片與正裝LED芯片相比，倒裝LED芯片具有較好的散熱功能和發(fā)光效率，具有低電壓、高亮度、高可靠性、高飽和電流密度等優(yōu)點(diǎn)，性能方面有較大的優(yōu)勢(shì)，具有良好的發(fā)展前景。
[0003]目前，倒裝LED芯片的封裝首先制備具有適合共晶焊接的倒裝LED芯片，同時(shí)制備相應(yīng)尺寸的硅底板，并在其上制作共晶焊接電極的金導(dǎo)電層和引出導(dǎo)電層(超聲波金絲球焊點(diǎn))。然后，利用共晶焊接設(shè)備將倒裝LED芯片與硅底板焊在一起。根據(jù)熱沉底板不同，目前市場上常見有兩種熱沉底板的倒裝法:一是利用共晶焊接設(shè)備，將倒裝LED芯片與硅底板焊接在一起，這稱為硅底板倒裝法；一種是陶瓷底板倒裝法，制備具有適合共晶焊接電極結(jié)構(gòu)和大出光面積的LED芯片，并在陶瓷底板制作共晶焊接導(dǎo)電層和引出導(dǎo)電層，利用共晶焊接設(shè)備將倒裝LED芯片與陶瓷底板焊接在一起。
[0004]由于現(xiàn)有的封裝方法都是采用共晶焊接，共晶焊接對(duì)焊接操作要求較高，且共晶焊接設(shè)備昂貴，動(dòng)則在上千萬元，制約了倒裝LED芯片的發(fā)展，使得倒裝LED芯片的制作成本高，難以普遍推廣應(yīng)用，因些本申請(qǐng)研究將錫合金焊接應(yīng)用
[0005]到倒裝LED芯片上，錫合金焊接是電子產(chǎn)品比較常用的一種焊接，可以大大降底成本。
[0006]但是現(xiàn)有的倒裝LED芯片是不能直接進(jìn)行錫合金焊接，主要存在如下技術(shù)問題:由于現(xiàn)有倒裝LED芯片的N型歐姆接觸電極都是采用沉孔方式制作的數(shù)個(gè)點(diǎn)狀電極組成，各電極的焊接面非常小以適合共晶焊接，且LED芯片重量很輕，無法有效的進(jìn)行錫焊；各N型歐姆接觸電極是互相獨(dú)立的電極，無法對(duì)各電極之間進(jìn)行連接，統(tǒng)一連接到焊接電極上；N型歐姆接觸電極為點(diǎn)狀，各電極與P型金屬電極的間距不等，致使N型半導(dǎo)體上的電流分布不均勻，影響發(fā)光的效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為解決現(xiàn)在技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是對(duì)現(xiàn)在技術(shù)中的歐姆電極結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，提供一種能用于錫合金焊接、N型半導(dǎo)體上電流分布均勻的倒裝LED芯片的N型歐姆接觸電極結(jié)構(gòu)，使得倒裝LED芯片的成本更低，發(fā)光效率更高。
[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過采用以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
[0009]構(gòu)造一種倒裝LED芯片的歐姆接觸電極結(jié)構(gòu)，芯片包括藍(lán)寶石襯底、設(shè)置在藍(lán)寶石襯底下側(cè)的N型半導(dǎo)體層和置于N型半導(dǎo)體層下側(cè)的P型半導(dǎo)體層，其中P型半導(dǎo)體層下側(cè)覆蓋有P型歐姆接觸電極層，在P型半導(dǎo)體層和P型歐姆接觸電極層上設(shè)有長條形的溝槽，溝槽從P型歐姆接觸電極層的底面延伸至N型半導(dǎo)體層上，N型半導(dǎo)體層的下側(cè)在溝槽內(nèi)的部分設(shè)有N型歐姆接觸電極，N型歐姆接觸電極成長條形沿溝槽分布。通過以上結(jié)構(gòu)將現(xiàn)在點(diǎn)狀歐姆接觸電極改進(jìn)成長條形的歐姆接觸電極，滿足錫合金焊接的要求。
[0010]以上所述的結(jié)構(gòu)中，進(jìn)一步的，在所述溝槽內(nèi)設(shè)有至少一擴(kuò)展部，擴(kuò)展部的寬度比其他部分寬，N型歐姆接觸電極上設(shè)有N型焊盤，位于擴(kuò)展部內(nèi)，N型焊盤用于與N型電極連接。所述N型歐姆接觸電極與溝槽的形狀相同，N歐姆接觸電極和溝槽分別為一至三條，相互平行等距排布。
[0011 ] 再進(jìn)一步，所述N型歐姆接觸電極為兩條，將兩條N型歐姆接觸電極的同一端進(jìn)行連接成U形狀，N型焊盤設(shè)置在U形狀的底部中間。
[0012]以上所述的結(jié)構(gòu)中，進(jìn)一步的，所述P型歐姆接觸電極層下側(cè)設(shè)有至少一條金屬電極，金屬電極與N型歐姆接觸電極成平行排布。
[0013]其中，所述金屬電極為2?4條，與N型歐姆接觸電極相互交替排布。所述P型歐姆接觸電極層下側(cè)還設(shè)有P型焊盤，各金屬電極與P型焊盤連接導(dǎo)通，P型焊盤用于與P型電極連接。
[0014]根據(jù)以上的歐姆接觸電極結(jié)構(gòu)，構(gòu)造一種含有以上歐姆接觸電極的倒裝LED芯片，包括藍(lán)寶石襯底；N型半導(dǎo)體層、設(shè)置在藍(lán)寶石襯底下側(cè)；P型半導(dǎo)體層、置于N型半導(dǎo)體層下側(cè)，在N型半導(dǎo)體層與P型半導(dǎo)體層之間設(shè)有量子阱層，通電后發(fā)光；P型歐姆接觸電極層，設(shè)置P型半導(dǎo)體層下側(cè)，其上設(shè)置有金屬電極，金屬電極與P型電極連接；N型歐姆接觸電極，設(shè)置于N型半導(dǎo)體層下側(cè)，其上連接有N型電極；
[0015]其中，所述P型半導(dǎo)體層和P型歐姆接觸電極層上設(shè)有一長條形的溝槽，溝槽從P型歐姆接觸電極層的底面延伸至N型半導(dǎo)體層上，N型半導(dǎo)體層的下側(cè)在溝槽內(nèi)的部分設(shè)有與溝槽的形狀相同的N型歐姆接觸電極，N型歐姆接觸電極成長條形沿溝槽分布，N歐姆接觸電極和溝槽分別為一至三條，所述P型歐姆接觸電極層下側(cè)設(shè)有至少一條金屬電極，金屬電極與N型歐姆接觸電極成平行排布。
[0016]以上所述的芯片中，進(jìn)一步的，所述溝槽內(nèi)設(shè)有至少一擴(kuò)展部，擴(kuò)展部的寬度比其他部分寬，N型歐姆接觸電極上設(shè)有N型焊盤，位于擴(kuò)展部內(nèi)，N型焊盤用于與N型電極連接。所述N型半導(dǎo)體層和P型半導(dǎo)體層為GaN半導(dǎo)體層。
[0017]本發(fā)明的技術(shù)方案的有益效果在于:設(shè)計(jì)成長條形的歐姆接觸電極，使倒裝LED芯片能夠利用錫焊進(jìn)行封裝，相比共晶焊接，成本更低；解決了現(xiàn)在倒裝LED芯片的P型和N型半導(dǎo)體之間電流分布不均勻的問題，提高LED芯片的發(fā)光效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1
[0019]圖2
[0020]圖3
[0021]圖4
[0022]圖5
[0023]圖6
[0024]圖7
是本發(fā)明的N型歐姆接觸電極的結(jié)構(gòu)示意圖。
是圖1中N型歐姆接確電極的結(jié)構(gòu)的部分剖視圖。
是實(shí)施例1的倒裝LED芯片的N型歐姆接觸電極部分的正視圖。是實(shí)施例1的倒裝LED芯片的剖視圖。
是實(shí)施例2的倒裝LED芯片的N型歐姆接觸電極部分的正視圖。是實(shí)施例3的倒裝LED芯片的N型歐姆接觸電極部分的正視圖。是實(shí)施例4的倒裝LED芯片的N型歐姆接觸電極部分的正視圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0025]以下結(jié)合附圖與具本實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作詳細(xì)說明。
[0026]參照?qǐng)D4所示，為本發(fā)明的實(shí)施例1的剖面結(jié)構(gòu)示圖，最上方是藍(lán)寶石的襯底1，藍(lán)寶石襯底的下側(cè)是N-GaN層2，N-GaN層的下側(cè)是量子阱層3，再下側(cè)是P-GaN層4，P-GaN層下側(cè)覆蓋P型歐姆接觸電極層5，在芯片的中開設(shè)有一條溝槽6，溝槽穿過P型歐姆接觸電極層5、P-GaN層4和量子阱層3 —直延伸至N-GaN層2上，在N-GaN的下側(cè)溝槽內(nèi)的部分是N型歐姆接觸電極7。
[0027]參照?qǐng)D1、圖2、圖3所示，為實(shí)施例1的N型歐姆接觸電極和溝槽的結(jié)構(gòu)示意圖，其中N型歐姆接觸電極和溝槽成長條形，置于芯片的中部，N型歐姆接觸電極位于溝槽內(nèi)沿并溝槽分布，N型歐姆接觸電極與溝槽的側(cè)壁留有一定的距離，中間用絕緣的保護(hù)層進(jìn)行填充。在P型歐姆接觸電極層下側(cè)的還有兩條金屬電極8，金屬電極平行分布N歐姆接觸電極的兩側(cè)，保證了 N歐姆接觸電極上任意點(diǎn)到金屬電極的最短距離都是相同的，使電流分布均勻，進(jìn)一步還將金屬電極的兩端分別連接，形成一個(gè)四邊形的金屬電極。溝槽的一端設(shè)有一個(gè)擴(kuò)展部61，在擴(kuò)展部的寬度比溝槽其他部分寬，同時(shí)在擴(kuò)展部的位置，N型歐姆接觸電極可以做的更大，形成一個(gè)N型焊盤71，N型焊盤用于與N型焊接電極連接以及制作過程中對(duì)芯片進(jìn)行測試。在金屬電極上也設(shè)計(jì)了一個(gè)P型焊盤81，便于與P型焊接電極連接。
[0028]參照?qǐng)D4所示，在制作完歐姆接觸電極后，在芯片的底部的在P型歐姆接觸電極層下方制作反射層9和絕緣的保護(hù)層10，反射層可以采用Al或Ag材質(zhì)，然后在金屬電極上制作P型焊接電極11，在N型歐姆接觸電極上制作N型焊接電極12，并使兩個(gè)焊接電極底部焊接面平齊。
[0029]參照?qǐng)D5所示，為本發(fā)明的實(shí)施例2的倒裝LED芯片的N型歐姆接觸電極的結(jié)構(gòu)示圖，與實(shí)施例1的不同之處是有兩條長條形的溝槽和N型歐姆接觸電極，在兩條N型歐姆接觸電極間增加一條金屬電極，相比實(shí)施例1具有較均勻的電流分布。
[0030]參照?qǐng)D6所示，為本發(fā)明的實(shí)施例3的倒裝LED芯片的N型歐姆接觸電極的結(jié)構(gòu)示圖，與實(shí)施例1的不同之處是有三條長條形的溝槽和N型歐姆接觸電極，在相鄰兩條N型歐姆接觸電極間分別增加一條金屬電極，相比實(shí)施例1具有更均勻的電流分布。
[0031]參照?qǐng)D7所示，為本發(fā)明的實(shí)施例8的倒裝LED芯片的N型歐姆接觸電極的結(jié)構(gòu)示圖，在實(shí)施例2的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，將兩條長條形的溝槽和N型歐姆接觸電極的同一端進(jìn)行連接成U形狀，N型焊盤設(shè)置在U形狀的底部中間。
[0032]以上實(shí)施例為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明技術(shù)原理的基礎(chǔ)上所做的任何顯而易見的改動(dòng)，都屬于本發(fā)明的構(gòu)思和所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種倒裝LED芯片的歐姆接觸電極結(jié)構(gòu)，芯片包括藍(lán)寶石襯底、設(shè)置在藍(lán)寶石襯底下側(cè)的N型半導(dǎo)體層和置于N型半導(dǎo)體層下側(cè)的P型半導(dǎo)體層，其特征在于:P型半導(dǎo)體層下側(cè)覆蓋有P型歐姆接觸電極層，在P型半導(dǎo)體層和P型歐姆接觸電極層上設(shè)有長條形的溝槽，溝槽從P型歐姆接觸電極層的底面延伸至N型半導(dǎo)體層上，N型半導(dǎo)體層的下側(cè)在溝槽內(nèi)的部分設(shè)有N型歐姆接觸電極，N型歐姆接觸電極成長條形沿溝槽分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的歐姆接觸電極結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述溝槽內(nèi)設(shè)有至少一擴(kuò)展部，擴(kuò)展部的寬度比溝槽其他部分寬，N型歐姆接觸電極上設(shè)有N型焊盤，位于擴(kuò)展部內(nèi)，N型焊盤用于與N型電極連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的歐姆接觸電極結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述N型歐姆接觸電極與溝槽的形狀相同，N歐姆接觸電極和溝槽分別為一至三條，相互平行等距排布。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的歐姆接觸電極結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述N型歐姆接觸電極為兩條，將兩條N型歐姆接觸電極的同一端進(jìn)行連接成U形狀，N型焊盤設(shè)置在U形狀的底部中間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4任意項(xiàng)所述的歐姆接觸電極結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述P型歐姆接觸電極層下側(cè)設(shè)有至少一條金屬電極，金屬電極與N型歐姆接觸電極成平行排布。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的歐姆接觸電極結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述金屬電極為2?4條，與N型歐姆接觸電極相互交替排布。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的歐姆接觸電極結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述P型歐姆接觸電極層下側(cè)還設(shè)有P型焊盤，各金屬電極與P型焊盤連接導(dǎo)通，P型焊盤用于與P型電極連接。
8.一種倒裝LED芯片，包括藍(lán)寶石襯底；N型半導(dǎo)體層、設(shè)置在藍(lán)寶石襯底下側(cè)；P型半導(dǎo)體層、置于N型半導(dǎo)體層下側(cè)，在N型半導(dǎo)體層與P型半導(dǎo)體層之間設(shè)有量子阱層，通電后發(fā)光；P型歐姆接觸電極層，設(shè)置P型半導(dǎo)體層下側(cè)，其上設(shè)置有金屬電極，金屬電極與P型電極連接；N型歐姆接觸電極，設(shè)置于N型半導(dǎo)體層下側(cè)，其上連接有N型電極；其特征在于:所述P型半導(dǎo)體層和P型歐姆接觸電極層上設(shè)有一長條形的溝槽，溝槽從P型歐姆接觸電極層的底面延伸至N型半導(dǎo)體層上，N型半導(dǎo)體層的下側(cè)在溝槽內(nèi)的部分設(shè)有與溝槽的形狀相同的N型歐姆接觸電極，N型歐姆接觸電極成長條形沿溝槽分布，N歐姆接觸電極和溝槽分別為一至三條，所述P型歐姆接觸電極層下側(cè)設(shè)有至少一條金屬電極，金屬電極與N型歐姆接觸電極成平行排布。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的倒裝LED芯片，其特征在于:所述溝槽內(nèi)設(shè)有至少一擴(kuò)展部，擴(kuò)展部的寬度比其他部分寬，N型歐姆接觸電極上設(shè)有N型焊盤，位于擴(kuò)展部內(nèi)，N型焊盤用于與N型電極連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的倒裝LED芯片，其特征在于:所述N型半導(dǎo)體層和P型半導(dǎo)體層為GaN半導(dǎo)體層。
【文檔編號(hào)】H01L33/36GK103456856SQ201310400362
【公開日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月5日
【發(fā)明者】唐小玲, 夏紅藝, 羅路遙 申請(qǐng)人:深圳市智訊達(dá)光電科技有限公司