一种倒装led芯片的欧姆接触电极结构及倒装led芯片的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种倒装LED芯片的欧姆接触电极结构及倒装LED芯片，倒装LED芯片的欧姆接触电极结构，芯片包括蓝宝石衬底、设置在蓝宝石衬底下侧的N型半导体层和置于N型半导体层下侧的P型半导体层，P型半导体层下侧覆盖有P型欧姆接触电极层，在P型半导体层和P型欧姆接触电极层上设有长条形的沟槽，沟槽从P型欧姆接触电极层的底面延伸至N型半导体层上，N型半导体层的下侧在沟槽内的部分设有N型欧姆接触电极，N型欧姆接触电极成长条形沿沟槽分布。设计长条形的欧姆接触电极，使倒装LED芯片进行锡焊封装，相比共晶焊接，成本更低；倒装LED芯片的P型和N型半导体之间电流分布均匀，提高芯片的发光效率。
【专利说明】一种倒装LED芯片的欧姆接触电极结构及倒装LED芯片
【技术领域】
[0001]本实用新型属于光电【技术领域】，具体是涉及一种倒装LED芯片的欧姆接触电极结构以及含有该结构的倒装LED芯片。
【背景技术】
[0002]倒装LED芯片与正装LED芯片相比，倒装LED芯片具有较好的散热功能和发光效率，具有低电压、高亮度、高可靠性、高饱和电流密度等优点，性能方面有较大的优势，具有良好的发展前景。
[0003]目前，倒装LED芯片的封装首先制备具有适合共晶焊接的倒装LED芯片，同时制备相应尺寸的硅底板，并在其上制作共晶焊接电极的金导电层和引出导电层(超声波金丝球焊点)。然后，利用共晶焊接设备将倒装LED芯片与硅底板焊在一起。根据热沉底板不同，目前市场上常见有两种热沉底板的倒装法:一是利用共晶焊接设备，将倒装LED芯片与硅底板焊接在一起，这称为硅底板倒装法；一种是陶瓷底板倒装法，制备具有适合共晶焊接电极结构和大出光面积的LED芯片，并在陶瓷底板制作共晶焊接导电层和引出导电层，利用共晶焊接设备将倒装LED芯片与陶瓷底板焊接在一起。
[0004]由于现有的封装方法都是采用共晶焊接，共晶焊接对焊接操作要求较高，且共晶焊接设备昂贵，动则在上千万元，制约了倒装LED芯片的发展，使得倒装LED芯片的制作成本高，难以普遍推广应用，因些本申请研究将锡合金焊接应用
[0005]到倒装LED芯片上，锡合金焊接是电子产品比较常用的一种焊接，可以大大降底成本。
[0006]但是现有的倒装LED芯片是不能直接进行锡合金焊接，主要存在如下技术问题:由于现有倒装LED芯片的N型欧姆接触电极都是采用沉孔方式制作的数个点状电极组成，各电极的焊接面非常小以适合共晶焊接，且LED芯片重量很轻，无法有效的进行锡焊；各N型欧姆接触电极是互相独立的电极，无法对各电极之间进行连接，统一连接到焊接电极上；N型欧姆接触电极为点状，各电极与P型金属电极的间距不等，致使N型半导体上的电流分布不均匀，影响发光的效率。
实用新型内容
[0007]为解决现在技术存在的技术问题，本实用新型的目的是对现在技术中的欧姆电极结构进行改进，提供一种能用于锡合金焊接、N型半导体上电流分布均匀的倒装LED芯片的N型欧姆接触电极结构，使得倒装LED芯片的成本更低，发光效率更高。
[0008]为达到上述目的，本实用新型是通过采用以下的技术方案来实现的:
[0009]构造一种倒装LED芯片的欧姆接触电极结构，芯片包括蓝宝石衬底、设置在蓝宝石衬底下侧的N型半导体层和置于N型半导体层下侧的P型半导体层，其中P型半导体层下侧覆盖有P型欧姆接触电极层，在P型半导体层和P型欧姆接触电极层上设有长条形的沟槽，沟槽从P型欧姆接触电极层的底面延伸至N型半导体层上，N型半导体层的下侧在沟槽内的部分设有N型欧姆接触电极，N型欧姆接触电极成长条形沿沟槽分布。通过以上结构将现在点状欧姆接触电极改进成长条形的欧姆接触电极，满足锡合金焊接的要求。
[0010]以上所述的结构中，进一步的，在所述沟槽内设有至少一扩展部，扩展部的宽度比其他部分宽，N型欧姆接触电极上设有N型焊盘，位于扩展部内，N型焊盘用于与N型电极连接。所述N型欧姆接触电极与沟槽的形状相同，N型欧姆接触电极和沟槽分别为一至三条，相互平行等距排布。
[0011 ] 再进一步，所述N型欧姆接触电极为两条，将两条N型欧姆接触电极的同一端进行连接成U形状，N型焊盘设置在U形状的底部中间。
[0012]以上所述的结构中，进一步的，所述P型欧姆接触电极层下侧设有至少一条金属电极，金属电极与N型欧姆接触电极成平行排布。
[0013]其中，所述金属电极为2?4条，与N型欧姆接触电极相互交替排布。所述P型欧姆接触电极层下侧还设有P型焊盘，各金属电极与P型焊盘连接导通，P型焊盘用于与P型电极连接。
[0014]根据以上的欧姆接触电极结构，构造一种含有以上欧姆接触电极的倒装LED芯片，包括蓝宝石衬底；N型半导体层、设置在蓝宝石衬底下侧；P型半导体层、置于N型半导体层下侧，在N型半导体层与P型半导体层之间设有量子阱层，通电后发光；P型欧姆接触电极层，设置在P型半导体层下侧，其上设置有金属电极，金属电极与P型电极连接；N型欧姆接触电极，设置于N型半导体层下侧，其上连接有N型电极；
[0015]其中，所述P型半导体层和P型欧姆接触电极层上设有一长条形的沟槽，沟槽从P型欧姆接触电极层的底面延伸至N型半导体层上，N型半导体层的下侧在沟槽内的部分设有与沟槽的形状相同的N型欧姆接触电极，N型欧姆接触电极成长条形沿沟槽分布，N型欧姆接触电极和沟槽分别为一至三条，所述P型欧姆接触电极层下侧设有至少一条金属电极，金属电极与N型欧姆接触电极成平行排布。
[0016]以上所述的芯片中，进一步的，所述沟槽内设有至少一扩展部，扩展部的宽度比其他部分宽，N型欧姆接触电极上设有N型焊盘，位于扩展部内，N型焊盘用于与N型电极连接。所述N型半导体层和P型半导体层为GaN半导体层。
[0017]本实用新型的技术方案的有益效果在于:设计成长条形的欧姆接触电极，使倒装LED芯片能够利用锡焊进行封装，相比共晶焊接，成本更低；解决了现在倒装LED芯片的P型和N型半导体之间电流分布不均匀的问题，提高LED芯片的发光效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型的N型欧姆接触电极的结构示意图。
[0019]图2是图1中N型欧姆接确电极的结构的部分剖视图。
[0020]图3是实施例1的倒装LED芯片的N型欧姆接触电极部分的正视图。
[0021 ]图4是实施例1的倒装LED芯片的剖视图。
[0022]图5是实施例2的倒装LED芯片的N型欧姆接触电极部分的正视图。
[0023]图6是实施例3的倒装LED芯片的N型欧姆接触电极部分的正视图。
[0024]图7是实施例4的倒装LED芯片的N型欧姆接触电极部分的正视图。【具体实施方式】
[0025]以下结合附图与具本实施例对本实用新型的技术方案作详细说明。
[0026]参照图4所示，为本实用新型的实施例1的剖面结构示图，最上方是蓝宝石的衬底1，蓝宝石衬底的下侧是N-GaN层2，N-GaN层的下侧是量子阱层3，再下侧是P-GaN层4，P-GaN层下侧覆盖P型欧姆接触电极层5，在芯片的中开设有一条沟槽6，沟槽穿过P型欧姆接触电极层5、P-GaN层4和量子阱层3 —直延伸至N-GaN层2上，在N-GaN的下侧沟槽内的部分是N型欧姆接触电极7。
[0027]参照图1、图2、图3所示，为实施例1的N型欧姆接触电极和沟槽的结构示意图，其中N型欧姆接触电极和沟槽成长条形，置于芯片的中部，N型欧姆接触电极位于沟槽内沿并沟槽分布，N型欧姆接触电极与沟槽的侧壁留有一定的距离，中间用绝缘的保护层进行填充。在P型欧姆接触电极层下侧的还有两条金属电极8，金属电极平行分布N型欧姆接触电极的两侧，保证了 N型欧姆接触电极上任意点到金属电极的最短距离都是相同的，使电流分布均匀，进一步还将金属电极的两端分别连接，形成一个四边形的金属电极。沟槽的一端设有一个扩展部61，在扩展部的宽度比沟槽其他部分宽，同时在扩展部的位置，N型欧姆接触电极可以做的更大，形成一个N型焊盘71，N型焊盘用于与N型焊接电极连接以及制作过程中对芯片进行测试。在金属电极上也设计了一个P型焊盘81，便于与P型焊接电极连接。
[0028]参照图4所示，在制作完欧姆接触电极后，在芯片的底部的在P型欧姆接触电极层下方制作反射层9和绝缘的保护层10，反射层可以采用Al或Ag材质，然后在金属电极上制作P型焊接电极11，在N型欧姆接触电极上制作N型焊接电极12，并使两个焊接电极底部焊接面平齐。
[0029]参照图5所示，为本实用新型的实施例2的倒装LED芯片的N型欧姆接触电极的结构示图，与实施例1的不同之处是有两条长条形的沟槽和N型欧姆接触电极，在两条N型欧姆接触电极间增加一条金属电极，相比实施例1具有较均匀的电流分布。
[0030]参照图6所示，为本实用新型的实施例3的倒装LED芯片的N型欧姆接触电极的结构示图，与实施例1的不同之处是有三条长条形的沟槽和N型欧姆接触电极，在相邻两条N型欧姆接触电极间分别增加一条金属电极，相比实施例1具有更均匀的电流分布。
[0031]参照图7所示，为本实用新型的实施例8的倒装LED芯片的N型欧姆接触电极的结构示图，在实施例2的基础上进行改进，将两条长条形的沟槽和N型欧姆接触电极的同一端进行连接成U形状，N型焊盘设置在U形状的底部中间。
[0032]以上实施例为本实用新型的优选实施例，本实用新型不限于上述实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不背离本实用新型技术原理的基础上所做的任何显而易见的改动，都属于本实用新型的构思和所附权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种倒装LED芯片的欧姆接触电极结构，芯片包括蓝宝石衬底、设置在蓝宝石衬底下侧的N型半导体层和置于N型半导体层下侧的P型半导体层， 其特征在于:P型半导体层下侧覆盖有P型欧姆接触电极层，在P型半导体层和P型欧姆接触电极层上设有长条形的沟槽，沟槽从P型欧姆接触电极层的底面延伸至N型半导体层上，N型半导体层的下侧在沟槽内的部分设有N型欧姆接触电极，N型欧姆接触电极成长条形沿沟槽分布。
2.根据权利要求1所述的欧姆接触电极结构，其特征在于:所述沟槽内设有至少一扩展部，扩展部的宽度比沟槽其他部分宽，N型欧姆接触电极上设有N型焊盘，位于扩展部内，N型焊盘用于与N型电极连接。
3.根据权利要求1所述的欧姆接触电极结构，其特征在于:所述N型欧姆接触电极与沟槽的形状相同，N型欧姆接触电极和沟槽分别为一至三条，相互平行等距排布。
4.根据权利要求3所述的欧姆接触电极结构，其特征在于:所述N型欧姆接触电极为两条，将两条N型欧姆接触电极的同一端进行连接成U形状，N型焊盘设置在U形状的底部中间。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的欧姆接触电极结构，其特征在于:所述P型欧姆接触电极层下侧设有至少一条金属电极，金属电极与N型欧姆接触电极成平行排布。
6.根据权利要求5所述的欧姆接触电极结构，其特征在于:所述金属电极为2?4条，与N型欧姆接触电极相互交替排布。
7.根据权利要求5所述的欧姆接触电极结构，其特征在于:所述P型欧姆接触电极层下侧还设有P型焊盘，各金属电极与P型焊盘连接导通，P型焊盘用于与P型电极连接。
8.一种倒装LED芯片，包括蓝宝石衬底；N型半导体层、设置在蓝宝石衬底下侧；P型半导体层、置于N型半导体层下侧，在N型半导体层与P型半导体层之间设有量子阱层，通电后发光；P型欧姆接触电极层，设置在P型半导体层下侧，其上设置有金属电极，金属电极与P型电极连接；N型欧姆接触电极，设置于N型半导体层下侧，其上连接有N型电极； 其特征在于:所述P型半导体层和P型欧姆接触电极层上设有一长条形的沟槽，沟槽从P型欧姆接触电极层的底面延伸至N型半导体层上，N型半导体层的下侧在沟槽内的部分设有与沟槽的形状相同的N型欧姆接触电极，N型欧姆接触电极成长条形沿沟槽分布，N型欧姆接触电极和沟槽分别为一至三条，所述P型欧姆接触电极层下侧设有至少一条金属电极，金属电极与N型欧姆接触电极成平行排布。
9.根据权利要求8所述的倒装LED芯片，其特征在于:所述沟槽内设有至少一扩展部，扩展部的宽度比其他部分宽，N型欧姆接触电极上设有N型焊盘，位于扩展部内，N型焊盘用于与N型电极连接。
10.根据权利要求8所述的倒装LED芯片，其特征在于:所述N型半导体层和P型半导体层为GaN半导体层。
【文档编号】H01L33/36GK203521454SQ201320550892
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年9月5日 优先权日:2013年9月5日
【发明者】唐小玲, 夏红艺, 罗路遥 申请人:深圳市智讯达光电科技有限公司