一种圆形垂直结构LED芯片及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种圆形垂直结构LED芯片，包括键合衬底、金属层、发光外延层、N电极和绝缘保护层；键合衬底、金属层和发光外延层自下自上依次同轴心层叠，发光外延层为圆形；绝缘保护层台阶式依次套设于保护层、金属层和发光外延层外；N电极包括位于内周的圆环电极和十字电极以及位于外周的电极盖；圆环电极与十字电极同轴心电性连接且与发光外延层同轴心贴合，电极盖与十字电极电性连接且沿绝缘保护层延伸。该圆形垂直结构LED芯片在出光面具有较均匀的电流密度、焊线位置具有较大的选择空间。同时该圆形垂直结构LED芯片具有较好的防漏电性和强度。本发明专利技术还提供该圆形垂直结构LED芯片的制备方法。

A circular vertical structure LED chip and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种圆形垂直结构LED芯片及其制备方法
本专利技术涉及LED
，具体涉及一种圆形垂直结构LED芯片及其制备方法。
技术介绍
LED由于具有发光效率高、寿命长、环保等优点，已经广泛应用在固态照明、显示、移动照明等领域。垂直结构LED芯片由于具备电流扩散度好、散热性能优良、驱动电流大等天然优势，是重要的LED芯片结构之一。目前市场中主流的大功率LED几乎均为垂直结构LED，垂直结构LED两个电极分别在LED的两侧，因为出光需要，N电极通常为电极线的形状，并且通过设置在出光面上的电极焊盘将其连接，电极焊盘占据了很大一块面积，造成出光面并非360°对称，这需要下游厂家在灯具的光学设计上匹配芯片的发光光型，在一定程度上增加了灯具光学设计的难度，并且限制了灯具光学设计的多样性。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种圆形垂直结构LED芯片，能有效解决传统垂直结构LED芯片存在的发光光斑不对称、光学设计难的问题。本专利技术的目的之二在于提供该圆形垂直结构LED芯片的制备方法，通过该方法制备出的圆形垂直结构LED芯片，出光面完全中心对称，光学设计得以简化。本专利技术的目的之一采用如下技术方案实现：一种圆形垂直结构LED芯片，包括键合衬底、金属层、发光外延层、N电极和绝缘保护层；键合衬底、金属层和发光外延层自下自上依次同轴心层叠，发光外延层为圆形；绝缘保护层台阶式依次套设于保护层、金属层和发光外延层外；N电极包括位于内周的圆环电极和十字电极以及位于外周的电极盖；圆环电极与十字电极同轴心电性连接且与发光外延层同轴心贴合，电极盖与十字电极电性连接且沿绝缘保护层延伸。即该圆形垂直结构LED芯片通过将发光外延层设置为圆形的方式以得到完全对称的出光面，同时通过使呈N电极的内部十字和圆环结构以实现区域电流在发光处延层表面均匀分布，N电极沿绝缘保护层延伸的电极盖区域可作为焊盘，支持多点焊线，有利于大幅提升芯片的电流扩展度。进一步地，金属层包括相层叠的保护金属层和反射金属层，其中保护金属层与键合衬底相层叠，反射金属层与发光外延结构相层叠。采用两层金属的方式，一方面为发光外延层提供较强的硬度支撑，另一方而提高金属的出光效率提高散热效率。更进一步地，所述反射金属层的边长小于所述保护金属层的边长。即金属层内部采用台阶式的设置，有助于后期绝缘层在金属层中形成较强的绝缘包覆强度。具体地，所述保护金属层的材质为TiW，所述反射金属层由Ag层和Ni层交替生长而成。TiW具有较好的耐高温性和导电性，反射金属层具有较高的镜面反射效果。进一步地，所述绝缘保护层自发光外延层侧壁延伸至发光外延层顶部。通过绝缘保护层的包覆至发光外延层的顶部，能有效确保侧壁不会暴露，从而避免了N电极金属扩散至台阶侧壁导致N-P导通从而导致漏电。进一步地，圆环电极的内径与十字电极内径之比为0.4-0.6：1。进一步地，所述键合衬底为导电硅衬底；所述绝缘保护层的材质为二氧化硅，所述N电极的材质为Cr、Al、Ni、Ti、Au和Pt的一种或多种组合。进一步地，所述金属层的厚度为200-2000nm；所述绝缘保护层的厚度为100-3000nm；所述N电极的厚度为50-5000nm，线宽为5-50μm。本专利技术的目的之二采用如下技术方案实现：一种如上述的圆形垂直结构LED芯片的制备方法，包括以下步骤：1)制备LED外延片：在生长衬底表面依次生长非掺杂GaN层、n型GaN层、多量子阱发光层及p型GaN层，得到LED外延片；2)制作金属层：在LED外延片的p型GaN层表面依次生长金属层；3)制作圆形发光外延层：去除LED外延片圆形区域以外的外延层；4)制备绝缘保护层台阶：在3)得到的芯片顶面和侧面沉积绝缘层，将发光外延层表面的绝缘层去除，制得绝缘保护层台阶；5)N电极制备：以发光外延层的圆心为中心，沉积十字电极和圆环电极，并在十字电极的外周沿绝缘保护层台阶沿积电极盖，得到N电极，制成圆形垂直结构LED芯片。进一步地，步骤5)中，通过电子束蒸镀或磁控溅射沉积N电极，通过光刻剥离工艺得到十字电极和圆环电极。相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供的圆形垂直结构LED芯片，通过将发光外延层设置为圆形的方式以得到完全对称的出光面，同时通过使呈N电极的内部十字和圆环结构以实现区域电流在发光处延层表面均匀分布，N电极沿绝缘保护层延伸的电极盖区域可作为焊盘，支持多点焊线，有利于大幅提升芯片的电流扩展度；本专利技术提供的圆形垂直结构LED芯片，发光外延层与P电极之间设置的绝缘保护层呈台阶式盖状，一方面能提供安全性高的物理隔离，另一方面能提供较强的力学支撑，极大地提高了产品的安全可靠性。附图说明图1为实施例1的圆形垂直结构LED芯片的纵截面结构示意图；图2为实施例1的圆形垂直结构LED芯片的俯视图。图中，各附图标记：01、N电极；02、绝缘保护层；03、发光外延层；04、反射金属层；05、保护金属层；06、键合衬底。具体实施方式下面，结合附图和具体实施方式，对本专利技术做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。本专利技术提供一种圆形垂直结构LED芯片，如图1和图2所示，包括键合衬底06、金属层、发光外延层03、N电极01和绝缘保护层02；键合衬底06、金属层和发光外延层03自下自上依次同轴心层叠，发光外延层03为圆形；绝缘保护层02台阶式依次套设于保护层、金属层和发光外延层03外；N电极01包括位于内周的圆环电极和十字电极以及位于外周的电极盖；圆环电极与十字电极同轴心电性连接且与发光外延层03同轴心贴合，电极盖与十字电极电性连接且沿绝缘保护层02延伸。本专利技术还提供一种上述的圆形垂直结构LED芯片的制备方法，包括以下步骤：1)制备LED外延片：在生长衬底表面依次生长非掺杂GaN层、n型GaN层、多量子阱发光层及p型GaN层，得到LED外延片；2)制作金属层：在LED外延片的p型GaN层表面依次生长金属层；3)制作圆形发光外延层03：去除LED外延片圆形区域以外的外延层；4)制备绝缘保护层02台阶：在3)得到的芯片顶面和侧面沉积绝缘层，将发光外延层03表面的绝缘层去除，制得绝缘保护层02台阶；5)N电极01制备：以发光外延层03的圆心为中心，沉积十字电极和圆环电极，并在十字电极的外周沿绝缘保护层02台阶沿积电极盖，得到N电极01，制成圆形垂直结构LED芯片。以下具体实施例中，所涉及的上、下等具有方位指示性含义的词仅应该理解为对附图的方位指示。实施例1：一种圆形垂直结构LED芯片，如图1所示，包括键合衬底06、金属层、发光外延层03、N电极01和绝缘保护层02；键合衬底06、金属层和发光外延层03自下自上依本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种圆形垂直结构LED芯片，其特征在于，包括键合衬底、金属层、发光外延层、N电极和绝缘保护层；/n键合衬底、金属层和发光外延层自下自上依次同轴心层叠，发光外延层为圆形；绝缘保护层台阶式依次套设于保护层、金属层和发光外延层外；/nN电极包括位于内周的圆环电极和十字电极以及位于外周的电极盖；圆环电极与十字电极同轴心电性连接且与发光外延层同轴心贴合，电极盖与十字电极电性连接且沿绝缘保护层延伸。/n

【技术特征摘要】
1.一种圆形垂直结构LED芯片，其特征在于，包括键合衬底、金属层、发光外延层、N电极和绝缘保护层；
键合衬底、金属层和发光外延层自下自上依次同轴心层叠，发光外延层为圆形；绝缘保护层台阶式依次套设于保护层、金属层和发光外延层外；
N电极包括位于内周的圆环电极和十字电极以及位于外周的电极盖；圆环电极与十字电极同轴心电性连接且与发光外延层同轴心贴合，电极盖与十字电极电性连接且沿绝缘保护层延伸。


2.如权利要求1所述的圆形垂直结构LED芯片，其特征在于，金属层包括相层叠的保护金属层和反射金属层，其中保护金属层与键合衬底相层叠，反射金属层与发光外延结构相层叠。


3.如权利要求2所述的圆形垂直结构LED芯片，其特征在于，所述反射金属层的边长小于所述保护金属层的边长。


4.如权利要求2所述的圆形垂直结构LED芯片，其特征在于，所述保护金属层的材质为TiW，所述反射金属层由Ag层和Ni层交替生长而成。


5.如权利要求1所述的圆形垂直结构LED芯片，其特征在于，所述绝缘保护层自发光外延层侧壁延伸至发光外延层顶部。


6.如权利要求1所述的圆形垂直结构LED芯片，其特征在于，圆环电极的内径与十字电极内径之比为0.4-0.6：1。


7.如权利要求1所述的圆形垂直结构L...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国强，
申请(专利权)人：河源市众拓光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44