一种弧线形N电极及垂直结构LED芯片制造技术

本实用新型专利技术公开了一种弧线形N电极，包括插指和焊盘；所述焊盘为长方形；所述插指由中心区域插指及边缘多边形插指组成；所述边缘多边形插指同时为左右对称、上下对称结构；所述中心区域插指由垂直插指和一根弧线形插指组成；所述中心区域插指和焊盘相连组成弧线形插指，所述弧线形插指位于边缘多边形插指内部，所述边缘多边形插指与焊盘顶部长边相连，与垂直插指或弧线形插指底部相连。本实用新型专利技术的弧线形N电极，很大程度上改善了传统米字型、十字型N电极电流分布不均，吸光严重的问题。本实用新型专利技术还公开了一种垂直结构LED芯片，包括所述的弧线形N电极，克服了横向结构LED芯片的电流拥挤的缺点，极大的改善了电流在芯片内传输的均匀性。

An arc shaped N electrode and a vertical structure LED chip

The utility model discloses an arc - shaped N electrode, including the inserting finger and the weld plate, which is a rectangle. The insertion finger is composed of a central region inserting finger and an edge polygon insertion finger; the edge polygon insertion finger is both left and right symmetrical and upper and lower symmetrical; the center area interpolation finger is inserted by the vertical insertion finger and an arc line interpolation. The center area is connected with the welding disk to form a curved insertion finger, which is located inside the edge polygon insertion finger, which is connected with the long edge of the top of the weld plate and connected to the bottom of the vertical insertion finger or the bottom of the arc shape finger. The arc shaped N electrode of the utility model largely improves the uneven distribution of current and the serious absorption of the traditional rice type and cross type N electrodes. The utility model also discloses a vertical structure LED chip, which includes the arc - shaped N electrode, which overcomes the shortcoming of current congestion in the transverse structure of LED chip, and greatly improves the uniformity of the current transmission in the chip.

【技术实现步骤摘要】
一种弧线形N电极及垂直结构LED芯片
本技术涉及LED制造领域，特别涉及一种弧线形N电极及垂直结构LED芯片。
技术介绍
随着LED在照明领域的逐步应用，市场对白光LED光效的要求越来越高，GaN基垂直结构LED具有良好的散热能力，能够承受大电流注入，这样一个垂直结构LED芯片可以相当于几个正装结构芯片，折合成本只有正装结构的几分之一。因此，GaN基垂直结构LED是市场所向，是半导体照明发展的必然趋势。与传统的平面结构LED相比，垂直结构LED具有许多优点：垂直结构LED两个电极分别在LED的两侧，电流几乎全部垂直流过外延层，没有横向流动的电流，电流分布均匀，产生的热量减少；采用键合与剥离的方法将导热不好的蓝宝石衬底去除，换成导电性好并且具有高热导率的衬底，可有效地散热；n-GaN层为出光面，该层具有一定的厚度，便于制作表面微结构，以提高光提取效率。总之，与传统平面结构相比，垂直结构在出光、散热等方面具有明显的优势。随着半导体技术的高速发展，LED的内部量子效率能达到90％以上，而外部量子效率的提高并不显著，受到诸多因素的影响，如LED结构，电极形状，电极材料，电流扩展层厚度等，成为制约LED发光效率提高的主导因素。相对于其他提高LED亮度的方法(如高反射膜，衬底剥离，表面粗化等)而言，最易操作的是对芯片的电极形状进行优化，电极形状对光输出影响很大，如果电流扩散不充分、不均匀，会导致出光减少，通过合理设计电极的形状可以提高LED的发光效率。理论上，在离电极越远的地方，电流越小，亮度越低。对于现有垂直电极结构技术，传统认为电极形状为“十”字形或“米”字形状的LED芯片的I-V性能最好。但“十”字形或“米”字形电极在芯片中心部分，由于电极比较集中，电流也相对比较集中，这样导致LED电流分布不够均匀，尤其是到台面的边缘部分，电流分布极不均匀，使得边缘部分的亮度很小。在中心圆形电极周围及插指附近，电流拥挤，在芯片边缘部分，电流小。电流趋势从中间到边缘越来越小，亮度也是越来越弱。一般在制作垂直结构LED时，通常使用金属银作为反射层，但是由于Ag的易扩散，会制作一层电流阻挡层(barrier)包裹住反射层，每一个芯片周围会有大概5μm～10μm区域没有反射层(如图1)，在图1中，反射层20被电流阻挡层10包围，由于反射层20用于反射光线，而阻挡层10由于材料限制，反射光线极弱，导致该区域反射光线会有很大部分损失，而在蒸镀上一般的“十”字形或“米”字形N电极后，此区域电流分布也不均匀，对出光贡献也大大减小。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺点与不足，本技术的目的在于提供一种弧线形N电极，很大程度上改善了传统米字型、十字型N电极电流分布不均，吸光严重的问题。本技术的另一目的在于提供一种垂直结构LED芯片，克服了横向结构LED芯片的电流拥挤的缺点，极大的改善了电流在芯片内传输的均匀性。本技术的目的通过以下技术方案实现：一种弧线形N电极，包括插指和焊盘；所述焊盘为长方形；所述插指由中心区域插指及边缘多边形插指组成；所述边缘多边形插指同时为左右对称结构、上下对称结构；所述焊盘和中心区域插指位于边缘多边形插指内部，均为左右对称结构，对称轴为边缘多边形插指的左右对称轴；所述中心区域插指的顶端与焊盘相接，并与焊盘长边垂直，底端与边缘多边形插指相接；所述中心区域插指包括弧线形插指和垂直插指；所述垂直插指位于边缘多边形插指的左右对称轴上。所述中心区域插指由两根垂直插指及一个圆环插指组成，所述圆环插指关于边缘多边形插指的左右对称轴对称；第一垂直插指连接圆环插指和焊盘；第二垂直插指连接圆环插指和边缘多边形插指。所述圆环插指的半径范围是150um-250um。所述中心区域插指由一根垂直插指及一条曲线插指组成；所述垂直插指连接曲线插指和焊盘；所述曲线插指与边缘多边形插指相接；所述曲线插指为一条开口向下的抛物线。所述抛物线的方程是为y2＝kx，其中，0.5<k<2。所述插指的宽度范围为4μm～11μm；所述焊盘的长边边长范围是50μm-100μm,短边边长范围是30um-80um。一种垂直结构LED芯片，包括所述的弧线形N电极。所述的垂直结构LED芯片，由下至上依次包括p电极层、反射层、电流阻挡层、外延层及弧线形N电极，所述电流阻挡层的形状与弧线形N电极的形状构成相似图形，所述流阻挡层的尺寸比弧线形N电极的尺寸大18％～25％；所述外延层由下至上依次包括P-GaN、量子阱和N-GaN。所述p电极层由下至上依次包括种子层、键合层、掺杂硅衬底层、防氧化层。所述电流阻挡层的制备方法如下：利用PECVD在P-GaN表面先生长一层SiO2，再匀一层正性光刻胶，用正胶光刻板曝光与弧线形N电极图案垂直投影区域相对应部分的光刻胶，用BOE溶液洗掉曝光区的SiO2，以光刻胶为掩膜，使用ICP对曝光区域的GaN进行O2plasma表面轰击微处理，再使用全自动去胶机去除剩余光刻胶，再在处理过的表面进行反射镜，保护层等一系列金属层的生长，反射镜与P-GaN形成微处理过的区域形成肖特基接触，形成高势垒区，形成电流阻挡层。与现有技术相比，本技术具有以下优点和有益效果：(1)本技术的弧线形N电极，很大程度上改善了传统米字型、十字型N电极电流分布不均，吸光严重的问题。弧线形中心区域简化了米字型和十字型图案的复杂性，电极中心区域的主要部分置于边缘，改善了电极的吸光问题；同时边缘多边形插指解决了十字型或米字型电极边缘部分电流较弱，分布较少的问题。(2)本技术的垂直结构LED芯片克服了横向结构LED芯片的电流拥挤的缺点，极大的改善了电流在芯片内传输的均匀性。(3)本技术利用ICP刻蚀p型GaN部分区域接触形成肖特势垒高阻区，进而形成电流阻挡层的方法。在与N电极对应的垂直投影区域形成电流阻挡层的方法，代替了直接在N电极下方沉积SiO2作为电流阻挡层的方法，使电流更加充分的利用，更加充分的扩散到整个芯片。(4)本技术采用金属电极保护层替代SiO2防止Ag反射镜的扩散和氧化，并且反射光的能力大为增强，减小保护层对Ag反射镜反射效率的影响。附图说明图1为现有技术中P电极层包围反射层的结构示意图。图2为本技术的实施例1的弧线形N电极的示意图。图3为本技术的实施例1垂直结构LED芯片的截面示意图。图4为本技术的实施例2的弧线形N电极的示意图。具体实施方式下面结合实施例，对本技术作进一步地详细说明，但本技术的实施方式不限于此。实施例1如图2所示，本实施例的弧线形N电极，包括插指和焊盘11；所述焊盘为长方形；所述插指由中心区域插指及边缘多边形插指12组成；所述边缘多边形插指12为正方形；所述焊盘和中心区域插指位于边缘多边形插指内部，均为左右对称结构，对称轴为边缘多边形插指的左右对称轴；所述中心区域插指的顶端与焊盘相接，并与焊盘长边垂直，底端与边缘多边形插指相接。所述中心区域插指由第一垂直插指13、第二垂直插指15和一根圆环形插指14组成。所述圆环插指关于边缘多边形插指的左右对称轴对称；第一垂直插、第二垂直插位于边缘多边形插指的左右对称轴上；第一垂直插指连接圆环插指和焊盘；第二垂直插指连接圆环插本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种弧线形N电极，其特征在于，包括插指和焊盘；所述焊盘为长方形；所述插指由中心区域插指及边缘多边形插指组成；所述边缘多边形插指同时为左右对称结构、上下对称结构；所述焊盘和中心区域插指位于边缘多边形插指内部，均为左右对称结构，对称轴为边缘多边形插指的左右对称轴；所述中心区域插指的顶端与焊盘相接，并与焊盘长边垂直，底端与边缘多边形插指相接；所述中心区域插指包括弧线形插指和垂直插指；所述垂直插指位于边缘多边形插指的左右对称轴上。

【技术特征摘要】
1.一种弧线形N电极，其特征在于，包括插指和焊盘；所述焊盘为长方形；所述插指由中心区域插指及边缘多边形插指组成；所述边缘多边形插指同时为左右对称结构、上下对称结构；所述焊盘和中心区域插指位于边缘多边形插指内部，均为左右对称结构，对称轴为边缘多边形插指的左右对称轴；所述中心区域插指的顶端与焊盘相接，并与焊盘长边垂直，底端与边缘多边形插指相接；所述中心区域插指包括弧线形插指和垂直插指；所述垂直插指位于边缘多边形插指的左右对称轴上。2.根据权利要求1所述的弧线形N电极，其特征在于，所述中心区域插指由两根垂直插指及一个圆环插指组成，所述圆环插指关于边缘多边形插指的左右对称轴对称；第一垂直插指连接圆环插指和焊盘；第二垂直插指连接圆环插指和边缘多边形插指。3.根据权利要求2所述的弧线形N电极，其特征在于，所述圆环插指的半径范围是150um-250um。4.根据权利要求1所述的弧线形N电极，其特征在于，所述中心区域插指由一根垂直插指及一条曲线插指组成；所述垂直插指连接曲线插指和...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国强，张云鹏，张子辰，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东,44