一種無襯底led芯片的電極結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種無襯底LED芯片的電極結(jié)構(gòu)，包括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，N型半導(dǎo)體層和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，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型電極和P型電極至少一個電極設(shè)置在所述芯片的側(cè)面上，該側(cè)面電極與芯片側(cè)面間設(shè)置有絕緣層。由于本實用新型將電極設(shè)置在芯片的側(cè)面，增加了芯片發(fā)光面積，提局了芯片的見度。
【專利說明】一種無襯底LED芯片的電極結(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]一種無襯底LED芯片的電極結(jié)構(gòu)，包括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，N型半導(dǎo)體層和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，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型電極和P型電極至少一個電極設(shè)置在所述芯片的側(cè)面上，該設(shè)置在芯片側(cè)面的N型電極和/或P型電極與發(fā)光層及無需電接觸的半導(dǎo)體層側(cè)面間設(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(dāng)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，延緩芯片裳減，提聞芯片壽命。
[0007]作為本發(fā)明的一種改進，還可以N型電極和P型電極都設(shè)置在所述芯片的側(cè)面。
[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。
[0009]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。
[0010]作為本發(fā)明的一種改進，還可僅P型電極或N電極之一設(shè)置在所述芯片的側(cè)面上，另一電極設(shè)置在相應(yīng)的半導(dǎo)體層上。
[0011]作為本發(fā)明的一種改進，所述設(shè)置在芯片側(cè)面的電極上還設(shè)置有圍繞芯片的其他側(cè)面，并與其他側(cè)面相應(yīng)的半導(dǎo)體層電接觸的導(dǎo)電層。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，所述P型半導(dǎo)體層和/或N型半導(dǎo)體層上還設(shè)置有電流擴散層，從而可以讓電流更均勻地分布到發(fā)光層上。
[0013]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】
[0014]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；
[0015]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；
[0016]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；
[0017]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；
[0018]圖5為無襯底芯片上制作側(cè)電極的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]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】
[0020]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。
[0021]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UN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I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00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00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00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(dāng)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Ol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(dāng)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。
[0022]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(dāng)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。
[0023]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(dāng)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。
[0024]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00，并與其他側(cè)面00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(dāng)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(dāng)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。
[0025]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I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I電接觸，所述絕緣層51需要覆蓋至導(dǎo)電襯底I的側(cè)面00。
[0026]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。
[0027]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00，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(dāng)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。
[0028]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。或僅P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】
1.一種無襯底LED芯片的電極結(jié)構(gòu)，包括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，N型半導(dǎo)體層和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，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，其特征在于:所述N型電極和P型電極至少一個電極設(shè)置在所述芯片的側(cè)面上，該設(shè)置在芯片側(cè)面的N型電極和/或P型電極與發(fā)光層及無需電接觸的半導(dǎo)體層側(cè)面間設(shè)置有絕緣層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無襯底LED芯片的電極結(jié)構(gòu)，其特征在于:N型電極和P型電極都設(shè)置在所述芯片的側(cè)面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種無襯底LED芯片的電極結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述N型電極和P型電極設(shè)置在芯片的同一側(cè)面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種無襯底LED芯片的電極結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述N型電極和P型電極分別設(shè)置在芯片相對的兩側(cè)面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無襯底LED芯片的電極結(jié)構(gòu)，其特征在于:僅P型電極或N電極之一設(shè)置在所述芯片的側(cè)面上，另一電極設(shè)置在相應(yīng)的半導(dǎo)體層上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無襯底LED芯片的電極結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述設(shè)置在芯片側(cè)面的電極上還設(shè)置有圍繞芯片的其他側(cè)面，并與其他側(cè)面相應(yīng)的半導(dǎo)體層電接觸的導(dǎo)電層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無襯底LED芯片的電極結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述P型半導(dǎo)體層和/或N型半導(dǎo)體層上還設(shè)置有電流擴散層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無襯底LED芯片的電極結(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】H01L33/38GK204029844SQ201420407500
【公開日】2014年12月17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