发光二极管芯片结构的制作方法

本发明涉及一种半导体元件，尤其涉及一种发光二极管芯片结构。

背景技术：

传统的发光二极管芯片包括透光基板、设置在透光基板上的n型半导体层、有源层、p型半导体层、p型电极以及n型电极。所述有源层自所述n型半导体层的中心区域向上延伸，所述p型半导体层设置在所述有源层的表面。所述p型电极设置在所述p型半导体层的表面，所述n型电极设置在所述n型半导体层未设有所述有源层的表面。整个n型电极均与所述n型半导体层接触。然而，由于所述n型电极和所述p型电极一般通过蒸镀或溅镀的方式分开制作，容易形成高度差，造成后续金属接合(metalbonding)时接触不良。

技术实现要素：

有鉴于此，有必要提供一种发光二极管芯片，能够解决以上问题。

一种发光二极管芯片结构，包括一外延层以及设置于所述外延层的表面且与所述外延层电性连接的一第一电极和一第二电极，所述外延层被划分为一基区以及一结构支撑区，所述基区包括一基底部以及一顶部，所述基底部的宽度大于所述顶部的宽度，所述顶部自所述基底部的表面的中心区域向一侧延伸，所述结构支撑区自所述基底部除所述顶部之外的表面向同一侧延伸，所述结构支撑区和所述顶部表面齐平，所述第一电极设置于所述顶部的表面，所述第二电极至少设置于所述结构支撑区的表面，位于所述结构支撑区表面的所述第二电极形成电极接触区，其与所述第一电极表面齐平。

与传统的发光二极管芯片结构相比，本发明的发光二极管芯片结构中，由于所述结构支撑区和所述顶部表面齐平，只需控制所述第一电极和所述电极的溅镀时间一致，便可使形成于所述顶部上的第一电极和形成于所述结构支撑区上的第二电极(即电极接触区)相对齐平无高度差，避免后续金属接合时接触不良。

附图说明

图1为本发明一第一较佳实施方式的发光二极管芯片结构的俯视图。

图2为图1所示的发光二极管芯片结构沿ii-ii线的剖面示意图。

图3为图1所示的发光二极管芯片结构沿iii-iii线的剖面示意图。

图4为本发明一第二较佳实施方式的发光二极管芯片结构的俯视图。

图5为图4所示的发光二极管芯片结构沿v-v线的剖面示意图。

图6为本发明一第三较佳实施方式的发光二极管芯片结构的剖面示意图。

符号说明

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参见图1至图3，本发明一第一较佳实施方式的发光二极管芯片结构100包括一外延层30以及设置于所述外延层30的表面且与所述外延层30电性连接的一第一电极10和一第二电极20。所述发光二极管芯片结构100的外观呈圆形，从而满足出光的均匀性及光场控制的需求。在本实施方式中，所述第一电极10以及所述第二电极20通过一电极膜40与所述外延层30接触，从而与所述外延层30电性连接。所述电极膜40的材质可为氧化铟锡(ito)。在另一实施方式中，所述第一电极10以及所述第二电极20还可与所述外延层30直接接触。

所述外延层30被划分为一基区31以及一结构支撑区32。所述基区31沿经过所述发光二极管芯片结构100的中心轴的截面呈“t”型，即，所述基区31包括一基底部310以及一顶部311。所述基底部310的宽度大于所述顶部311的宽度，所述顶部311自所述基底部310的表面的中心区域向一侧延伸，从而在所述基底部310除所述顶部311之外的表面形成一围绕所述顶部311设置的连接面312。所述结构支撑区32呈环形且自所述连接面312向同一侧延伸，使所述结构支撑区32环绕所述顶部311设置。所述结构支撑区32和所述顶部311表面齐平。所述结构支撑区32沿平行于所述发光二极管芯片结构100的中心轴方向开设有至少一沟槽320。所述沟槽320的底部被所述基底部310封闭。

所述第一电极10设置于所述顶部311的表面。所述第二电极20设置于所述沟槽320的底部(即，与所述基底部310接触)以及所述结构支撑区32的表面。位于所述结构支撑区32表面的所述第二电极20形成电极接触区，其与所述第一电极10表面齐平。位于所述沟槽320的底部的所述第二电极20与所述基底部310接触(下方无结构支撑区32)并形成电流注入区。所述第二电极20的所述电极接触区以及所述电流注入区具有高度差。当所述第一电极10和所述第二电极20可通过金属接合的方式与外部电极(图未示)电性连接时，将驱动所述外延层30发出光线。

在本实施方式中，所述外延层30的厚度为2μm-6μm。所述第二电极20的所述电极接触区以及所述电流注入区的高度差(即所述沟槽320的深度)为0.2μm-2μm。其中，所述沟槽320的个数为四个，将所述结构支撑区32划分为四个面积相等的部分。即，相对设置的两个所述沟槽320的连线经过所述发光二极管芯片结构100的中心轴。当然，在另一实施方式中，相对设置的两个所述沟槽320的连线也可不经过所述外延层30的圆心。

所述结构支撑区32与所述顶部311相互间隔，从而在所述结构支撑区32和所述顶部311之间形成一环形槽33。其中，所述沟槽320与所述环形槽33连通，所述沟槽320的深度可大致等于所述环形槽33的深度。所述环形槽33内设有一绝缘层34，所述绝缘层34包覆所述顶部311的周缘，使所述第一电极10和所述第二电极20之间实现电气绝缘。在本实施方式中，所述绝缘层34可大致与所述电极膜40齐平。所述绝缘层34的材质可为二氧化硅(sio2)、氮化硅(sinx)以及环氧树脂(如su-8环氧树脂)中的其中一种。

在本实施方式中，所述第一电极10和所述第二电极20远离所述外延层30的表面均设有一凸块垫(solderbump)50。

所述外延层30包括依次叠设的一第一型半导体层301、一有源层302以及一第二型半导体层303。所述第二型半导体层303位于所述基底部310并延伸至所述顶部311以及所述结构支撑区32。所述有源层302以及所述第一型半导体层301均位于所述顶部311以及所述结构支撑区32。位于所述顶部311的所述有源层302与位于所述结构支撑区32的所述有源层302齐平。位于所述顶部311的所述第一型半导体层301与位于所述结构支撑区32的所述第一型半导体层301齐平。所述第一电极10设置于位于所述顶部311的所述第一型半导体层31的表面。所述第二电极20设置于所述沟槽320的底部(即，与所述第二型半导体303接触)以及所述结构支撑区32的所述第一型半导体层301的表面。使用时，被所述绝缘层34围绕的所述有源层302将发射光线，所述光线可自所述第二型半导体层303远离所述有源层302的表面出射，且朝向所述外延层30的周缘发出的光线可被所述绝缘层34反射后集中自所述第二型半导体层303远离所述有源层302的表面出射。

在本实施方式中，所述第一电极10和所述第二电极20分别为p型电极和n型电极。所述第一型半导体层31为p-gan层，所述有源层32为多量子阱层，所述第二型半导体层33为n-gan层。所述第一电极10和所述第二电极20的材质可选自锗(ge)、镍(ni)、铬(cr)、钛(ti)、钨(w)以及金(au)等金属元素中的至少一种。

在本实施方式中，所述发光二极管芯片结构100还包括一支撑部60。所述支撑部60设置于所述第二型半导体303远离所述有源层302的表面。所述支撑部60的材料为胶材、光阻材料、高分子材料、sio2、sinx、量子点(qds)，颜色可为黑、白、透明色。

进一步地，所述发光二极管芯片结构100还可包括一保护层(图未示)。所述保护层覆盖所述外延层30的周缘。所述保护层可由aln等导热性佳且透光性好的的材料制成，用于保护所述外延层30，从而提高所述发光二极管芯片100的整体的机械强度。

请参照图4和图5，本发明一第二较佳实施方式还提供一种发光二极管芯片结构200，与上述发光二极管芯片结构100不同的是，所述发光二极管芯片结构200的外观呈方形。所述结构支撑区32并非环绕所述顶部311，而是位于所述顶部311的一侧并与所述顶部311齐平。所述第二电极20设置于所述结构支撑区32的表面以及所述结构支撑区32的周缘。位于所述结构支撑区32表面的所述第二电极20形成电极接触区，位于所述结构支撑区32周缘的所述第二电极20与所述基底部310接触并形成电流注入区。

请参照图6，本发明一第三较佳实施方式还提供一种发光二极管芯片结构300，与上述发光二极管芯片结构200不同的是，所述结构支撑区32中开设有一凹陷321，所述第二电极20设置于所述结构支撑区32未开设有所述凹陷321的表面以及填充于所述凹陷321中。位于所述凹陷321中的所述第二电极20与所述基底部310接触并形成电流注入区。

在以上发光二极管芯片结构100，200，300中，由于所述结构支撑区32和所述顶部311表面齐平，只需控制所述第一电极10和所述电极20的溅镀时间一致，便可使形成于所述顶部311上的第一电极10和形成于所述结构支撑区32上的第二电极20相对齐平无高度差。即，所述发光二极管芯片结构100藉由所述结构支撑区32垫高原第二型半导体层303的周边区域，从而使所述第一电极10和所述第二电极20无高度差，避免后续金属接合时接触不良。再者，部分所述第二电极20形成于所述结构支撑区32上形成电极接触区，而部分所述第二电极20与所述基底部310接触形成电流注入区。因此，并非整个所述第二电极20均与所述基底部310接触，而是所述第二电极20的所述电极接触区与所述电流注入区具有高度差。最后，由于所述结构支撑区32使得所述外延层30的周边区域的厚度增加，从而可提高所述发光二极管芯片结构100，200，300的机械强度。

另外，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。