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CN103618042B - 一种半导体发光二极管芯片 - Google Patents

一种半导体发光二极管芯片 Download PDF

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李志聪
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Abstract

一种半导体发光二极管芯片，涉及发光二极管的生产技术领域，本发明在N焊盘和P焊盘下分别设有对应的图形化电流扩展层，在发光复合区都有电子复合发光，与现有技术相比增加发光复合区面积，可有效改善芯片电流分布和发光亮度；同时图形化的电流扩展能有效增加焊盘在表面的粘附力，提高芯片的可靠性。

Description

一种半导体发光二极管芯片
技术领域
本发明涉及发光二极管的生产技术领域，特别是发光二极管芯片的生产技术。
背景技术
随着外延技术进步，半导体发光二极管的亮度逐年提升。芯片按功率可分大功率、中功率、小功率；大功率面临着大尺寸芯片，但是5年前的大尺寸大功率亮度现在已经可以用中尺寸的芯片来替代了，成本更低，依次过去中尺寸的中功率芯片可以用现有的小尺寸芯片来替代；同时用来生长外延层的氮化物半导体不属于完美晶体，生长过程中因层与层的生长条件不同，晶体失配引入缺陷，缺陷密度约为109cm-2～1010cm-2，即使现有技术已采用PSS衬底，仍然达到105cm-2以上的缺陷密度，所以越大尺寸的芯片越容易受到缺陷密度的影响，导致芯片可靠性降低，良率相对小尺寸更低。因此对于上游芯片制造来说，制作中、小尺寸芯片对外延片有更高的利用率。
然而中小尺寸芯片因其发光区较少，也大大影响了中小尺寸向更高亮度的使用。现有技术中两个打线焊盘作为外接正极和负极处在芯片表面，一个焊盘大小尺寸都相当直径70～100um的圆面积；现有技术，刻蚀掉N焊盘区域的发光区来制作N焊盘，随着芯片尺寸的缩小，焊盘损失芯片发光区的效应更明显，以典型的10mil×23mil芯片为例，焊盘所占面积约为整体芯片面积的10%。
另外，现有焊盘生长在平的光滑面上的粘附性差，导致芯片在封装体内受冷热交替后将焊盘拉开脱焊。
发明内容
为解决现有技术的芯片因发光区损失引起的亮度低和焊盘粘附性的问题，本发明提出一种发光二极管芯片结构。
本发明包括在长方形基板上依次设置的N型半导体层、发光复合层和P型半导体层，在P型半导体层的中部经刻蚀裸露出的N型半导体层；长方形基板上的两侧的P型半导体层上分别设置P焊盘和N焊盘；在P焊盘和N焊盘区域外的P型半导体层上设置电流阻挡层，在电流阻挡层上设置电流扩展层；
在与P焊盘和N焊盘对应的P型半导体层上分别设置图形化电流扩展层，在图形化电流扩展层上分别设置电绝缘层；在P焊盘的背部、N焊盘的背部分别设置反射器；
在所述电流扩展层上设置至少两组图形化的P扩展电极，各P扩展电极分别与P焊盘电连接；
N焊盘电连接有N扩展电极，所述N扩展电极布置且接触在裸露出的N型半导体层上，P扩展电极接触在电流扩展层上。
本发明的有益效果在于：N焊盘和P焊盘下分别设有对应的图形化电流扩展层，在发光复合区都有电子复合发光，与现有技术相比增加发光复合区面积，可有效改善芯片电流分布和发光亮度；同时图形化的电流扩展能有效增加焊盘在表面的粘附力，提高芯片的可靠性。
为了提高焊盘在表面的粘附力，且不影响焊盘下方的半导体层载流子复合发光，本发明所述图形化电流扩展层为表面呈网点状圆孔的电流扩展层，所述圆孔的直径小于10um。
另外，所述长方形基板的窄边小于300um，这样能更有利于焊盘下方的半导体层复合后光子从侧壁的溢出。
所述反射器为常规的介质层，或铝层，或铂层。
所述电绝缘层为铝的氮化物，或铝的氧化物，或硅的氧化物，或硅的氮化物层。
附图说明
图1为针对N电极的剖面层状结构示意图
图2为针对P电极的剖面层状结构示意图
图3为针对图形化的电流扩展层（200a）和（200b）的俯视效果图。
具体实施方式
如图1、2、3所示：在窄边L（如图3所示）小于300um的长方形基板001上依次设置有N型半导体层002、发光复合层003和P型半导体层004，在P型半导体层004的中部经刻蚀裸露出的N型半导体层002。长方形基板001上的两侧的P型半导体层004上分别设置有P焊盘101a和N焊盘102a。
在与P焊盘101a和N焊盘102a对应的P型半导体层004上分别设置图形化电流扩展层200a和200b，并在图形化电流扩展层200a和200b上分别设置电绝缘层201。
在P焊盘101a的背部、N焊盘102a的背部分别设置反射器211。
P焊盘101a分别与两组图形化的P扩展电极101b电连接，N焊盘102a电连接有N扩展电极102b。N扩展电极102b直接布置在裸露出的N型半导体层002上，P扩展电极101b设置在电流扩展层200上。
在P焊盘101a和N焊盘102a布置区域以外的P型半导体层004上设置有电流阻挡层300，在电流阻挡层300上设置电流扩展层200，两组图形化的P扩展电极101b布置在电流扩展层200上。
N焊盘102a下方的图形化的电流扩展层200b和P焊盘101a下方的图形化电流扩展层200a的图形化可利用光刻工艺制作。
反射器211可以采用常规的介质层（如，SiO2/Ti3O5），或铝层，或铂层。
电绝缘层201为铝的氮化物，或铝的氧化物，或硅的氧化物，或硅的氮化物层。
电流扩展层200a和200b为表面呈网点状的电流扩展层，相邻网孔的间距小于10um。
从图3可见，如一种圆形的图形化电流扩展层200a和200b，其图形为表面呈网点状圆孔的电流扩展层，圆孔的直径小于10um。

Claims (5)

1.一种发光二极管芯片，其特征在于包括在长方形基板上依次设置的N型半导体层、发光复合层和P型半导体层，在P型半导体层的中部经刻蚀裸露出的N型半导体层；长方形基板上的两侧的P型半导体层上分别设置P焊盘和N焊盘；在P焊盘和N焊盘区域外的P型半导体层上设置电流阻挡层，在电流阻挡层上设置电流扩展层；
在与P焊盘和N焊盘对应的P型半导体层上分别设置图形化电流扩展层，在图形化电流扩展层上分别设置电绝缘层；在P焊盘的背部、N焊盘的背部分别设置反射器；
在所述电流扩展层上设置至少两组图形化的P扩展电极，各P扩展电极分别与P焊盘电连接；
N焊盘电连接有N扩展电极，所述N扩展电极布置且接触在裸露出的N型半导体层上，P扩展电极接触在电流扩展层上。
2.根据权利要求1所述发光二极管芯片，其特征在于所述图形化电流扩展层为表面呈网点状圆孔的电流扩展层，所述圆孔的直径小于10um。
3.根据权利要求1所述发光二极管芯片，其特征在于所述长方形基板的窄边小于300um。
4.根据权利要求1所述发光二极管芯片，其特征在于所述反射器为介质层，或铝层，或铂层。
5.根据权利要求1所述发光二极管芯片，其特征在于所述电绝缘层为铝的氮化物，或铝的氧化物，或硅的氧化物，或硅的氮化物层。
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