一種具有不導(dǎo)電襯底的led芯片電極結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種具有不導(dǎo)電襯底的LED芯片的電極結(jié)構(gòu)，包括藍寶石襯底，層疊于藍寶石襯底上的N型半導(dǎo)體層，層疊于N型半導(dǎo)體層上的發(fā)光層和層疊于發(fā)光層上的P型半導(dǎo)體層，芯片的藍寶石襯底和P型半導(dǎo)體層兩側(cè)的面為芯片的出光面，位于出光面?zhèn)冗叺钠溆嗝鏋樾酒膫?cè)面；其特征在于：在所述側(cè)面上設(shè)置有與N型半導(dǎo)體層電接觸的N型電極和與P型半導(dǎo)體層電接觸的P型電極，所述N型電極與發(fā)光層側(cè)面和P型半導(dǎo)體層側(cè)面之間設(shè)置有絕緣層，所述P型電極與發(fā)光層側(cè)面和N型半導(dǎo)體層側(cè)面之間設(shè)置有絕緣層。由于本發(fā)明將電極設(shè)置在芯片的側(cè)面，增加了芯片發(fā)光面積，提高了芯片的亮度。
【專利說明】-種具有不導(dǎo)電襯底的LED芯片電極結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種LED芯片結(jié)構(gòu)，尤其一種LED芯片上電極布置的結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002] 按襯底的導(dǎo)電性能不同，現(xiàn)有的LED芯片一般分為不導(dǎo)電襯底芯片和導(dǎo)電襯底芯 片，前者主要是指藍寶石襯底芯片，也叫正裝結(jié)構(gòu)芯片或雙電極芯片，后主要包括碳化硅襯 底、硅襯底和氮化鎵襯底芯片等，也叫垂直結(jié)構(gòu)芯片或單電極芯片。正裝芯片的P型電極可 以直接制作在P型半導(dǎo)體層上，但由于承載N型半導(dǎo)體層的藍寶石襯底不具有導(dǎo)電功能，在 制作N型電極時，需要在P型半導(dǎo)體面上切割出部分區(qū)域，直至暴露出N型半導(dǎo)體層，再在 該暴露的N型半導(dǎo)體層上制作N型電極。以8mil X 7mil尺寸的芯片來算，芯片的總發(fā)光面 積為8X7 = 56mil2, P型電極的面積約為3X3 = 9mil2,切割的P型半導(dǎo)體區(qū)域約為4X4 =16mil2,制作完電極后芯片剩余的發(fā)光面積為56-9-16 = 31mil，發(fā)光面積的利用率為 31/56X100%= 55%。相對而言，由于垂直結(jié)構(gòu)芯片的襯底是可以導(dǎo)電的，只需要再P型 半導(dǎo)體層上制作一個P型電極即可，發(fā)光面積利用有所提高，但由于P型電極設(shè)置在出光面 上，還是遮擋了部分光?？梢姡F(xiàn)有LED芯片都需要在發(fā)光面上制作電極，對芯片發(fā)光面積 存在不同程度的遮擋，無法完全利用到芯片的全部發(fā)光面積，內(nèi)部量子效率低下。同時，由 于大量的光被反射回芯片內(nèi)，造成芯片內(nèi)熱量積聚，也加快了芯片的衰減速度，降低芯片的 使用壽命。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種出光效率高，熱積聚少，使用壽命高的 LED芯片。
[0004] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)手段是：
[0005] -種具有不導(dǎo)電襯底的LED芯片電極結(jié)構(gòu)，包括藍寶石襯底，層疊于藍寶石襯底 上的N型半導(dǎo)體層，層疊于N型半導(dǎo)體層上的發(fā)光層和層疊于發(fā)光層上的P型半導(dǎo)體層，芯 片的藍寶石襯底和P型半導(dǎo)體層兩側(cè)的面為芯片的出光面，位于出光面?zhèn)冗叺钠溆嗝鏋樾?片的側(cè)面；其特征在于：在所述側(cè)面上設(shè)置有與N型半導(dǎo)體層電接觸的N型電極和與P型半 導(dǎo)體層電接觸的P型電極，所述N型電極與發(fā)光層側(cè)面和P型半導(dǎo)體層側(cè)面之間設(shè)置有絕 緣層，所述P型電極與發(fā)光層側(cè)面和N型半導(dǎo)體層側(cè)面之間設(shè)置有絕緣層。
[0006] 本發(fā)明的有益效果是：由于本發(fā)明將電極設(shè)置在芯片的側(cè)面，取消了芯片出光面 上的電極，而芯片側(cè)面的出光量大大小于芯片側(cè)面的出光量，相對于雙電極芯片來說，在電 出光面上不再有電阻擋的基礎(chǔ)上，還免于切割芯片的發(fā)光層，相當于又增加了芯片的發(fā)光 面積，或者說在相同的亮度要求下，可以將芯片切割的更小，在相同面積的外延片上可以切 割出更多芯片，提高了芯片的產(chǎn)能；同時，由于芯片的出光量增加，還可減少芯片內(nèi)的熱量 積聚，延緩芯片哀減，提1?芯片壽命。
[0007] 作為本發(fā)明的一種改進，還可以設(shè)置所述N型電極和P型電極位于芯片的同一側(cè) 面上，使得芯片可以采用倒裝焊的方式封裝，免于打電極線。
[0008] 作為本發(fā)明的一種改進，還可以設(shè)置所述N型電極和P型電極分別位于芯片相對 的兩側(cè)面上，從而可以讓電流更均勻地分布到發(fā)光層上。
[0009] 作為本發(fā)明的一種改進，還可以所述的N型電極還設(shè)置有圍繞芯片的其他側(cè)面， 并與其他側(cè)面的N型半導(dǎo)體層電接觸的N極導(dǎo)電層；所述P型電極還設(shè)置有圍繞芯片的其 他側(cè)面，并與其他側(cè)面的P型半導(dǎo)體層電接觸的P極導(dǎo)電層。從而可以讓電流更均勻地分 布到發(fā)光層上。
[0010] 作為本發(fā)明的一種改進，還可以在所述P型半導(dǎo)體層上還設(shè)置有電流擴散層，所 述P型電極及P極導(dǎo)電層通過所述電流擴散層與所述P型半導(dǎo)體層電接觸，從而可以讓電 流更均勻地分布到發(fā)光層上。
[0011] 作為本發(fā)明的一種改進，還可以在所述N型半導(dǎo)體層上還設(shè)置有電流擴散層，所 述N型電極及N極導(dǎo)電層通過所述電流擴散層與所述N型半導(dǎo)體層電接觸，從而可以讓電 流更均勻地分布到發(fā)光層上。
[0012] 作為本發(fā)明的一種改進，還可以在所述N型半導(dǎo)體層或P型半導(dǎo)體層上設(shè)置有光 反射層，從而增加芯片出光的方向性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1為本發(fā)明電極在芯片同一側(cè)面的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014] 圖2為本發(fā)明電極在芯片不同側(cè)面的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 圖3為本發(fā)明電極上設(shè)置導(dǎo)電層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖4為具有導(dǎo)電襯底的芯片上制作側(cè)電極的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖5為無襯底芯片上制作側(cè)電極的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖6為無襯底芯片僅一個電極設(shè)置在側(cè)面的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明。本發(fā)明至少可以實施于具 有不導(dǎo)電襯底的LED芯片，具有導(dǎo)電襯底的LED芯片和無襯底的LED芯片上。除有特別說 明外，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的知識范圍內(nèi)，下述針對某一類型的芯片上描述的電極結(jié)構(gòu) 在其他類型的芯片上具有通用性。
[0020] 參考圖1，以具有不導(dǎo)電介質(zhì)藍寶石為襯底的芯片結(jié)構(gòu)為例，由下至上依次為襯底 1、N型半導(dǎo)體層2、發(fā)光層3和P型半導(dǎo)體層4。芯片被切割為六面體結(jié)構(gòu)，芯片的藍寶石襯 底1側(cè)和P型半導(dǎo)體層4兩側(cè)的面為芯片的出光面01，位于出光面01側(cè)邊與出光面01垂 直的其余4個面為芯片的側(cè)面00。芯片大部分的光都是從出光面01發(fā)出的，芯片側(cè)面00 出光較少。對于上述每一半導(dǎo)體層來說，其位于該芯片側(cè)面〇〇的面也可以稱之為該半導(dǎo)體 層的側(cè)面。在所述芯片的側(cè)面〇〇上設(shè)置有與N型半導(dǎo)體層2電接觸的N型電極5, N型電 極5粘附在芯片的側(cè)面00,并在芯片各半導(dǎo)體層的層疊方向上延伸，與N型半導(dǎo)體層2的側(cè) 面電接觸，為加強電極與芯片側(cè)面〇〇的粘附強度，可以少部分延伸至芯片的出光面01上， 但主體部分仍保留在芯片側(cè)面00內(nèi)。N型電極5可以僅覆蓋部分半導(dǎo)體層，也可以覆蓋完 所有N型半導(dǎo)體層2、發(fā)光層3和P型半導(dǎo)體層4,當采用后者結(jié)構(gòu)時，為避免N型電極5與 發(fā)光層3和P型半導(dǎo)體層4的側(cè)面電接觸形成短路，在所述N型電極5與芯片側(cè)面00之間 設(shè)置絕緣層51。所述絕緣層51可以覆蓋全部N型半導(dǎo)體層2、發(fā)光層3和P型半導(dǎo)體層4 的側(cè)面，N型電極5通過出光面01側(cè)的N型半導(dǎo)體層2電連接；所述絕緣層51也可以僅覆 蓋發(fā)光層3和P型半導(dǎo)體層4的側(cè)面，N型電極5可以通過N型半導(dǎo)體層2的出光面01側(cè) 和/或N型半導(dǎo)體層2的側(cè)面00電連接。在芯片的同一側(cè)面00上，還設(shè)置有與P型半導(dǎo) 體層2電接觸的P型電極6,P型電極6與N型電極5類似，不同之處在于，當所述P型電極 6覆蓋完所有芯片側(cè)面的半導(dǎo)體層時，所述絕緣層51可以覆蓋全部N型半導(dǎo)體層2、發(fā)光層 3和P型半導(dǎo)體層4的側(cè)面，P型電極6通過出光面01側(cè)的P型半導(dǎo)體層4電連接；所述絕 緣層51也可以僅覆蓋發(fā)光層3和N型半導(dǎo)體層2的側(cè)面，P型電極6可以通過P型半導(dǎo)體 層4的出光面01側(cè)和/或P型半導(dǎo)體層4的側(cè)面00電連接。
[0021] 所述P型半導(dǎo)體層4上還可設(shè)置有電流擴散層41，這時P型電極6可以同時與P 型半導(dǎo)體層4的側(cè)面和電流擴散層41的側(cè)面電接觸，也可以不與P型半導(dǎo)體層4直接電接 觸，而是通過電流擴散層41與P型半導(dǎo)體層4電接觸，電流通過電流擴散層41擴散后再進 入P型半導(dǎo)體層4。同樣，也可以在N型半導(dǎo)體層2上設(shè)置類似的電流擴散層21。為便于 增加芯片發(fā)光的方向性或當方向出光的強度，還可在所述N型半導(dǎo)體層2或P型半導(dǎo)體層 4上或藍寶石襯底上設(shè)置有光反射層7。
[0022] 所述N型電極5和P型電極4可以設(shè)置在芯片的同一側(cè)面00上，這樣的芯片可以 采用倒裝焊的方式封裝，從而節(jié)省焊金線的工序及成本，同時增強芯片的散熱功能。也可以 參考圖2所示，所述N型電極2和P型電極4分別設(shè)置在芯片的不同側(cè)面00上，其中當兩 電極分別位于相對的兩側(cè)面00上，且位于芯片對角位置時，電流流過發(fā)光層3最均勻，發(fā)光 效果最好。還可以僅將N型電極2設(shè)置在芯片側(cè)面00, P型電極4則設(shè)置在芯片P型半導(dǎo) 體層4的出光面01上。
[0023] 參考圖3,所述的N型電極5還可延伸出圍繞芯片的其他側(cè)面00,并與其他側(cè)面00 的N型半導(dǎo)體層2電接觸的N極導(dǎo)電層52 ;所述P型電極6也延伸出圍繞芯片的其他側(cè)面 〇〇,并與其他側(cè)面〇〇的P型半導(dǎo)體層4電接觸的P極導(dǎo)電層62。這樣，電流可以均勻地從 P型半導(dǎo)體層4的多個側(cè)面流入，從N型半導(dǎo)體層2的多個側(cè)面流出，電流擴散更好，流過發(fā) 光層3就更加均勻，從而芯片發(fā)光更均勻。當所述P型半導(dǎo)體層4上還設(shè)置有電流擴散層 41時，所述P型電極6及P極導(dǎo)電層62通過所述電流擴散層41與所述P型半導(dǎo)體層4電 接觸。此時，電流通過電流擴散層41擴散后再進入P型半導(dǎo)體層4,電流分布更均勻。當所 述N型半導(dǎo)體層2上還設(shè)置有電流擴散層21時，所述N型電極5及N極導(dǎo)電層52通過所 述電流擴散層21與所述N型半導(dǎo)體層2電接觸，其結(jié)構(gòu)和原理前述類似。
[0024] 對具有導(dǎo)電襯底的LED芯片，如襯底材料為碳化硅、硅、氧化鋅或氮化鎵等時，由 于襯底本身具有導(dǎo)電功能，所以只需要制作一個電極，即P型電極即可，其他結(jié)構(gòu)與上述藍 寶石襯底芯片的側(cè)電極結(jié)構(gòu)相同或相似。具有側(cè)電極的導(dǎo)電襯底芯片結(jié)構(gòu)如圖4所示，由 下至上依次為，導(dǎo)電襯底1，N型半導(dǎo)體層2、發(fā)光層3和P型半導(dǎo)體層4,芯片切割為六面體 結(jié)構(gòu)，芯片的導(dǎo)電襯底1側(cè)和P型半導(dǎo)體層4兩側(cè)的面為芯片的出光面01，位于出光面01 側(cè)邊與出光面01垂直的其余4個面為芯片的側(cè)面00。P型電極6粘附在芯片的側(cè)面00,其 具體結(jié)構(gòu)與前述具有藍寶石襯底芯片的電極結(jié)構(gòu)大體相同。不同之處在于為避免P型電極 6導(dǎo)電襯底1電接觸，所述絕緣層51需要覆蓋至導(dǎo)電襯底1的側(cè)面00。
[0025] 作為具有導(dǎo)電襯底LED芯片側(cè)電極結(jié)構(gòu)的進一步改進，還可如圖1和圖3所示，所 述P型半導(dǎo)體層4上還可設(shè)置有電流擴散層41，這時P型電極6可以同時與P型半導(dǎo)體層 4的側(cè)面和電流擴散層41的側(cè)面電接觸，也可以不與P型半導(dǎo)體層4直接電接觸，而是通過 電流擴散層41與P型半導(dǎo)體層4電接觸，電流通過電流擴散層41擴散后再進入P型半導(dǎo) 體層4?？扇鐖D1所示，所述P型半導(dǎo)體層4上還可設(shè)置有電流擴散層41，這時P型電極6 可以同時與P型半導(dǎo)體層4的側(cè)面和電流擴散層41的側(cè)面電接觸，也可以不與P型半導(dǎo)體 層4直接電接觸，而是通過電流擴散層41與P型半導(dǎo)體層4電接觸，電流通過電流擴散層 41擴散后再進入P型半導(dǎo)體層4。還可在襯底側(cè)設(shè)置光反射層7。
[0026] 參照圖5,對于剝離了襯底的無襯底LED芯片，芯片不包括襯底，芯片主體結(jié)構(gòu)包 括N型半導(dǎo)體層2,層疊于N型半導(dǎo)體層2上的發(fā)光層3和層疊于發(fā)光層3上的P型半導(dǎo)體 層4, N型半導(dǎo)體層2和P型半導(dǎo)體層4兩側(cè)的面為芯片的出光面01，位于出光面01側(cè)邊 的其余面為芯片的側(cè)面〇〇,與N型半導(dǎo)體層2電接觸的N型電極5和與P型半導(dǎo)體層4電 接觸的P型電極6,所述N型電極5和P型電極6至少一個電極設(shè)置在所述芯片的側(cè)面00 上，該設(shè)置在芯片側(cè)面的N型電極5和/或P型電極6與芯片側(cè)面00間設(shè)置有絕緣層51。 該設(shè)置在芯片側(cè)面的N型電極5和/或P型電極6與前述具有藍寶石襯底芯片的N電極或 P電極相同。不同之處在于由于N型半導(dǎo)體層2上沒有襯底，當需要在N型半導(dǎo)體層2側(cè)的 出光面01上設(shè)置N型電極5時，N型電極5可以直接設(shè)置在N型半導(dǎo)體層2上。
[0027] 作為無襯底LED芯片的進一步改進，參考圖1和圖2,可以將N型電極5和P型電 極6都設(shè)置在所述芯片的側(cè)面00上，即所述N型電極5和P型電極6設(shè)置在芯片的同一側(cè) 面00上，或所述N型電極5和P型電極6分別設(shè)置在芯片相對的兩側(cè)面00上?；騼HP型 電極6或N電極5之一設(shè)置在所述芯片的側(cè)面上00,另一電極設(shè)置在相應(yīng)的半導(dǎo)體層上。 如參考圖6, P型電極6設(shè)置在芯片側(cè)面，N型電極5設(shè)置N型半導(dǎo)體層2上?；騈型電極 5設(shè)置在芯片側(cè)面，P型電極6設(shè)置在P型半導(dǎo)體層4上。參考圖1和圖3,所述設(shè)置在芯 片側(cè)面00的電極上還設(shè)置有圍繞芯片的其他側(cè)面00,并與其他側(cè)面00相應(yīng)的半導(dǎo)體層電 接觸的導(dǎo)電層。所述P型半導(dǎo)體層4和/或N型半導(dǎo)體層2上還設(shè)置有電流擴散層41、21。 所述N型半導(dǎo)體層2或P半導(dǎo)體層4上設(shè)置有光反射層7。
【權(quán)利要求】
1. 一種具有不導(dǎo)電襯底的LED芯片電極結(jié)構(gòu)，包括藍寶石襯底，層疊于藍寶石襯底上 的N型半導(dǎo)體層，層疊于N型半導(dǎo)體層上的發(fā)光層和層疊于發(fā)光層上的P型半導(dǎo)體層，芯片 的藍寶石襯底和P型半導(dǎo)體層兩側(cè)的面為芯片的出光面，位于出光面?zhèn)冗叺钠溆嗝鏋樾酒?的側(cè)面；其特征在于：在所述側(cè)面上設(shè)置有與N型半導(dǎo)體層電接觸的N型電極和與P型半導(dǎo) 體層電接觸的P型電極，所述N型電極與發(fā)光層側(cè)面和P型半導(dǎo)體層側(cè)面之間設(shè)置有絕緣 層，所述P型電極與發(fā)光層側(cè)面和N型半導(dǎo)體層側(cè)面之間設(shè)置有絕緣層。
2. 根據(jù)要求1所述的一種具有不導(dǎo)電襯底的LED芯片電極結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述N型 電極和P型電極位于芯片的同一側(cè)面上。
3. 根據(jù)要求1所述的一種具有不導(dǎo)電襯底的LED芯片電極結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述N型 電極和P型電極分別位于芯片相對的兩側(cè)面上。
4. 根據(jù)要求1或2或3所述的一種具有不導(dǎo)電襯底的LED芯片電極結(jié)構(gòu)，其特征在于： 所述的N型電極還設(shè)置有圍繞芯片的其他側(cè)面，并與其他側(cè)面的N型半導(dǎo)體層電接觸的N 極導(dǎo)電層；所述P型電極還設(shè)置有圍繞芯片的其他側(cè)面，并與其他側(cè)面的P型半導(dǎo)體層電接 觸的P極導(dǎo)電層。
5. 根據(jù)要求4所述的一種具有不導(dǎo)電襯底的LED芯片電極結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述P型 半導(dǎo)體層上還設(shè)置有電流擴散層，所述P型電極及P極導(dǎo)電層通過所述電流擴散層與所述 P型半導(dǎo)體層電接觸。
6. 根據(jù)要求5所述的一種具有不導(dǎo)電襯底的LED芯片電極結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述N型 半導(dǎo)體層上還設(shè)置有電流擴散層，所述N型電極及N極導(dǎo)電層通過所述電流擴散層與所述 N型半導(dǎo)體層電接觸。
7. 根據(jù)要求1或2或3所述的一種具有不導(dǎo)電襯底的LED芯片電極結(jié)構(gòu)，其特征在于： 所述P型半導(dǎo)體層上還設(shè)置有電流擴散層，所述P型電極通過所述電流擴散層與所述P型 半導(dǎo)體層電接觸。
8. 根據(jù)要求7所述的一種具有不導(dǎo)電襯底的LED芯片電極結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述N半 導(dǎo)體層上還設(shè)置有電流擴散層，所述N型電極通過所述電流擴散層與所述的N型半導(dǎo)體層 電接觸。
9. 根據(jù)要求1所述的一種具有不導(dǎo)電襯底的LED芯片電極結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述N型 半導(dǎo)體層或P半導(dǎo)體層上設(shè)置有光反射層。
【文檔編號】H01L33/48GK104157767SQ201410355837
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月22日
【發(fā)明者】李媛 申請人:李媛