專利名稱：高效高壓led芯片的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于光電子發(fā)光器件制造領域，特別描述了一種高效高壓LED芯片。
背景技術：
隨著以GaN(氮化鎵)材料P型摻雜的突破為起點的第三代半導體材料的興起，伴隨著以III族氮化物為基礎的高亮度發(fā)光二級管(Light Emitting Diode，LED)的技術突破，用于新一代綠色環(huán)保固體照明光源的氮化物LED正在成為新的研究熱點。目前，LED應用的不斷升級以及市場對于LED的需求，使得LED正朝著大功率和高亮度的方向發(fā)展。其中研究熱點之一是高壓直流LED技術，它是采用多顆芯片組成一個總發(fā)光二極管形式，即多顆LED串聯形成一個LED。目前高壓LED技術屬于新興技術范疇，其技術存在一些問題:LED芯片的出光效率有待提升，多顆芯片的發(fā)光面積差別大，電流密度差別較大。LED芯片出光效率低的主要原因之一是外延材料的折射率遠大于空氣折射率,而傳統的高壓直流LED芯片的圖形往往采用矩形單元的布局(附圖1)，矩形芯片的側面光取出角度很小，從而使有源區(qū)產生的光由于全內反射不能從LED中有效的發(fā)射出去，導致LED的外量子效率很低。以GaN基LED為例，GaN的折射率為2.5，臨界角為23.6°，即只有入射角小于23.6°的光子才能逃逸出LED，其余光子發(fā)生全反射最終為LED吸收。對于AlGaInP系LED，GaP的折射率為
3.4，臨界角僅為17°。
發(fā)明內容本實用新型旨在提供一種增強芯片側面的光取出效率，提升LED整體的出光效率的聞效聞壓LED芯片。為實現上述目的，本實用新型的技術方案提供了一種高效高壓LED芯片，包括襯底、依次形成在所述的襯底上的N型GaN限制層、外延發(fā)光層和P型GaN限制層，所述的N型GaN限制層、外延發(fā)光層和P型GaN限制層上蝕刻隔離出多個獨立的呈陣列分布的圖形單元，其每個所述的圖形單元呈三角形并且整體上構成四邊形結構，每個圖形單元由導電材料連結形成串聯和/或并聯。優(yōu)選地，位于所述的陣列中部的圖形單元呈三角形，而位于所述的陣列兩側的圖形單元呈近似的直角三角形以整體上構成四邊形結構。優(yōu)選地，各個所述的圖形單元的發(fā)光面積相等。優(yōu)選地，各個所述的圖形單元的電流密度相一致。優(yōu)選地，各個所述的圖形單元的之間呈平行排列或者對角排列。優(yōu)選地，所述的P型GaN限制層表面覆蓋有絕緣材料。優(yōu)選地，各個所述的圖形單元的P型電極下方設置有電流阻擋層。優(yōu)選地，每個所述的圖形單元串聯和/或并聯后高電壓LED或高直流電流LED，或者每個所述的圖形單元按橋式電路連接后形成交流高壓LED。優(yōu)選地，所述外延發(fā)光層包括藍光、綠光或紅光發(fā)光層。[0013]與現有技術相比，本發(fā)明的LED中各單元圖形為更利于側壁出光的三角形，顯著提升了芯片的出光效率；不同單元的發(fā)光面積均勻，避免了多顆單元間電流密度不同導致的發(fā)光效率不同、產生熱量不同等問題。本器件具有出光率高、芯片內部發(fā)光發(fā)熱均勻，穩(wěn)定性高的特點，具有更好的可靠性，更加適合于高壓LED的運用領域。
圖1是現有高壓LED矩形單元的示意圖；圖2是根據本實用新型的高效高壓LED的三角形單元的示意圖；圖3是根據本實用新型的方案一中各單元分別為平行排列的頂視圖；圖4是根據本實用新型的方案二中各單元分別為對角排列的頂視圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的較佳實施例進行詳細闡述，以使本實用新型的優(yōu)點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本實用新型的保護范圍做出更為清楚明確的界定。參見附圖2與附圖3所示，實施例一中的高效高壓LED芯片，包括襯底、依次形成在襯底上的N型GaN限制層、外延發(fā)光層和P型GaN限制層，外延發(fā)光層包括藍光、綠光或紅光發(fā)光層，N型GaN限制層、外延發(fā)光層和P型GaN限制層上蝕刻隔離出多個獨立的呈陣列分布的圖形單元，其位于中部的圖形單元呈三角形，而位于兩側的圖形單元呈直角三角形以整體上構成四邊形，各個圖形單元的之間呈平行排列，或者對角排列(如附圖4所示)或其他各種可能的排列方式，每個圖形單元由導電材料連結形成串聯和/或并聯。其制備工藝包括如下步驟:a) 提供一襯底 ，所述襯底上依次形成有N型GaN限制層、外延發(fā)光層和P型GaN限制層；b)通過光刻結合蝕刻工藝將襯底上的N型GaN限制層、外延發(fā)光層和P型GaN限制層隔離出至少兩個以上的獨立圖形單元，其大部分的圖形單元呈三角形，而兩側圖形單元呈梯形，所有的圖形單元呈陣列分布并整體上構成四邊形；c)將每個圖形單元由金屬線連結形成串聯和/或并聯，由此形成互聯的多個 LED。優(yōu)選地，各個圖形單元的發(fā)光面積相等，各個圖形單元的電流密度相一致；進一步的，所有芯片單元串聯則形成高壓直流LED;也可以是將一行單元串聯，而將各行并聯，形成高直流電流LED ;也可以將單元按橋式電路連接，形成交流高壓LED ;其電路排布式在此不再詳細描述。作為本發(fā)明進一步的改進，制備絕緣材料覆蓋于芯片表面以保護芯片和增加芯片光提取效率。制備絕緣材料填充于刻蝕至襯底的深溝并作為掩膜，使GaN側面得到保護防止漏電，利用光刻的方法制備圖形并作為掩膜，并將深溝以外的部分利用化學或物理的方法去除掉使GaN暴露出便于下一步驟的加工。制備絕緣材料覆蓋于芯片表面，利用光刻的方法制備圖形并作為掩膜，將除打線盤以外的部分保護起來，減少由外來物導致的漏電情況并利用透射原理增加芯片光提取效率。出于改善電流分布以提高器件發(fā)光效率的目的，本發(fā)明還于各單元的P型電極下方設置了電流阻擋層。與現有技術相比，本發(fā)明的LED中各單元圖形為更利于側壁出光的三角形，顯著提升了芯片的出光效率；不同單元的發(fā)光面積均勻，避免了多顆單元間電流密度不同導致的發(fā)光效率不同、產生熱量不同等問題。本器件具有出光率高、芯片內部發(fā)光發(fā)熱均勻，穩(wěn)定性高的特點，具有更好的可靠性，更加適合于高壓LED的運用領域。以上實施方式只為說明本實用新型的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人了解本實用新型的內容并加以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍，凡根據本實用新型精神實質所做的等效變化或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍內。
權利要求1.一種高效高壓LED芯片，包括襯底、依次形成在所述的襯底上的N型GaN限制層、夕卜延發(fā)光層和P型GaN限制層，其特征在于:所述的N型GaN限制層、外延發(fā)光層和P型GaN限制層上蝕刻隔離出多個獨立的呈陣列分布的圖形單元，其每個所述的圖形單元呈三角形并且整體上構成四邊形結構，每個圖形單元由導電材料連結形成串聯和/或并聯。
2.根據權利I所述的高效高壓LED芯片，其特征在于:位于所述的陣列中部的圖形單元呈三角形，而位于所述的陣列兩側的圖形單元呈近似的直角三角形以整體上構成四邊形結構。
3.根據權利I所述的高效高壓LED芯片，其特征在于:各個所述的圖形單元的發(fā)光面積相等。
4.根據權利2所述的高效高壓LED芯片，其特征在于:各個所述的圖形單元的電流密度相一致。
5.根據權利I所述的高效高壓LED芯片，其特征在于:各個所述的圖形單元的之間呈平行排列或者對角排列。
6.根據權利I所述的高效高壓LED芯片，其特征在于:所述的P型GaN限制層表面覆蓋有絕緣材料。
7.根據權利I所述的高效高壓LED芯片，其特征在于:各個所述的圖形單元的P型電極下方設置有電流阻擋層。
8.根據權利I所述的高效高壓LED芯片，其特征在于:每個所述的圖形單元串聯和/或并聯后形成高電壓LED或高直流電流LED，或者每個所述的圖形單元按橋式電路連接后形成交流高壓LED。
9.根據權利I所述的高效高壓LED芯片，其特征在于:所述外延發(fā)光層包括藍光、綠光或紅光發(fā)光層。
專利摘要本實用新型公開了一種高效高壓LED芯片，包括襯底、依次形成在所述的襯底上的N型GaN限制層、外延發(fā)光層和P型GaN限制層，所述的N型GaN限制層、外延發(fā)光層和P型GaN限制層上蝕刻隔離出多個獨立的呈陣列分布的圖形單元，其位于中部的圖形單元呈三角形，而位于兩側的圖形單元呈梯形以整體上構成四邊形，每個圖形單元由導電材料連結形成串聯和/或并聯。與現有技術相比，本實用新型的LED中各單元圖形為更利于側壁出光的三角形，顯著提升了芯片的出光效率；不同單元的發(fā)光面積均勻，避免了多顆單元間電流密度不同導致的發(fā)光效率不同、產生熱量不同等問題。本器件具有出光率高、芯片內部發(fā)光發(fā)熱均勻，穩(wěn)定性高的特點，具有更好的可靠性，更加適合于高壓LED的運用領域。
文檔編號H01L33/20GK202917531SQ20122050451
公開日2013年5月1日 申請日期2012年9月29日 優(yōu)先權日2012年9月29日
發(fā)明者趙鴻悅, 華斌, 孫智江 申請人:海迪科(蘇州)光電科技有限公司