一種稻草人形N電極及垂直結構LED芯片的制作方法

本發明涉及led制造領域，特別涉及一種稻草人形n電極及垂直結構led芯片。

背景技術：

隨著led在照明領域的逐步應用，市場對白光led光效的要求越來越高，gan基垂直結構led具有良好的散熱能力，能夠承受大電流注入，這樣一個垂直結構led芯片可以相當于幾個正裝結構芯片，折合成本只有正裝結構的幾分之一。因此，gan基垂直結構led是市場所向，是半導體照明發展的必然趨勢。與傳統的平面結構led相比，垂直結構led具有許多優點：垂直結構led兩個電極分別在led的兩側，電流幾乎全部垂直流過外延層，沒有橫向流動的電流，電流分布均勻，產生的熱量減少；采用鍵合與剝離的方法將導熱不好的藍寶石襯底去除，換成導電性好并且具有高熱導率的襯底，可有效地散熱；n-gan層為出光面，該層具有一定的厚度，便于制作表面微結構，以提高光提取效率。總之，與傳統平面結構相比，垂直結構在出光、散熱等方面具有明顯的優勢。

隨著半導體技術的高速發展，led的內部量子效率能達到90％以上，而外部量子效率的提高并不顯著，受到諸多因素的影響，如led結構，電極形狀，電極材料，電流擴展層厚度等，成為制約led發光效率提高的主導因素。相對于其他提高led亮度的方法(如高反射膜，襯底剝離，表面粗化等)而言，最易操作的是對芯片的電極形狀進行優化，電極形狀對光輸出影響很大，如果電流擴散不充分、不均勻，會導致出光減少，通過合理設計電極的形狀可以提高led的發光效率。

理論上，在離電極越遠的地方，電流越小，亮度越低。對于現有垂直電極結構技術，傳統認為電極形狀為“十”字形或“米”字形狀的led芯片的i-v性能最好。但“十”字形或“米”字形電極在芯片中心部分，由于電極比較集中，電流也相對比較集中，這樣導致led電流分布不夠均勻，尤其是到臺面的邊緣部分，電流分布極不均勻，使得邊緣部分的亮度很小。在中心圓形電極周圍及插指附近，電流擁擠，在芯片邊緣部分，電流小。電流趨勢從中間到邊緣越來越小，亮度也是越來越弱。

一般在制作垂直結構led時，通常使用金屬銀作為反射層，但是由于ag的易擴散，會制作一層電流阻擋層(barrier)包裹住反射層，每一個芯片周圍會有大概5μm～10μm區域沒有反射層(如圖1)，在圖1中，反射層20被電流阻擋層10包圍，由于反射層20用于反射光線，而阻擋層10由于材料限制，反射光線極弱，導致該區域反射光線會有很大部分損失，而在蒸鍍上一般的“十”字形或“米”字形n電極后，此區域電流分布也不均勻，對出光貢獻也大大減小。

技術實現要素：

為了克服現有技術的上述缺點與不足，本發明的目的在于提供一種稻草人形n電極，很大程度上改善了傳統米字型、十字型n電極電流分布不均，吸光嚴重的問題。

本發明的另一目的在于提供一種垂直結構led芯片，克服了橫向結構led芯片的電流擁擠的缺點，極大的改善了電流在芯片內傳輸的均勻性。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種稻草人形n電極，包括插指和焊盤；所述焊盤為長方形；所述插指由中心區域插指及邊緣多邊形插指組成；

所述邊緣多邊形插指同時為左右對稱、上下對稱結構；

所述中心區域插指由一根垂直插指和兩根平行插指組成；所述中心區域插指和焊盤相連組成稻草人形插指，所述稻草人形插指位于邊緣多邊形插指內部，所述邊緣多邊形插指與焊盤頂部長邊相連，與垂直插指底部相連；

所述稻草人形插指整體呈左右對稱結構，所述垂直插指位于邊緣多邊形插指的左右對稱軸上，頂端與焊盤相接,并與焊盤長邊垂直，底端與邊緣多邊形插指相接；所述兩根平行插指相互平行，分別位于邊緣多邊形插指的上下對稱軸兩側，所述兩根平行插指到上下對稱軸的距離相等；所述兩根平行插指分別與垂直插指垂直相交，其長邊與焊盤長邊平行。

所述邊緣多邊形插指為正方形插指或八邊形插指。

所述插指的寬度范圍為4μm～11μm。

所述焊盤的長邊邊長范圍是50μm-100μm,短邊邊長范圍是30um-80um。

一種垂直結構led芯片，包括所述的稻草人形n電極。

所述的垂直結構led芯片，由下至上依次包括p電極保護層、反射層、電流阻擋層、外延層及稻草人形n電極，所述電流阻擋層的形狀與稻草人形n電極的形狀構成相似圖形，所述流阻擋層的尺寸比稻草人形n電極的尺寸大18％～25％。

所述外延層由下至上依次包括p-gan、量子阱和n-gan。

所述p電極保護層由下至上依次包括種子層、鍵合層、摻雜硅襯底層、防氧化層。

所述電流阻擋層的制備方法如下：

利用pecvd在p-gan表面先生長一層sio2，再用正膠光刻板保護住與稻草人形n電極圖案相對應部分的sio2，將其余的sio2用boe腐蝕液腐蝕掉，sio2與p-gan形成肖特基接觸，形成高勢壘區，形成電流阻擋層。

與現有技術相比，本發明具有以下優點和有益效果：

(1)本發明的稻草人形n電極，很大程度上改善了傳統米字型、十字型n電極電流分布不均，吸光嚴重的問題。稻草人形中心區域簡化了米字型和十字型圖案的復雜性，電極中心區域的主要部分置于邊緣，改善了電極的吸光問題；同時邊緣多邊形插指解決了十字型或米字型電極邊緣部分電流較弱，分布較少的問題。

(2)本發明的稻草人形垂直結構led芯片克服了橫向結構led芯片的電流擁擠的缺點，極大的改善了電流在芯片內傳輸的均勻性。

(3)本發明的利用sio2與p型gan接觸形成肖特勢壘高阻區，進而形成電流阻擋層的方法。在n電極對應的垂直投影區域形成電流阻擋層的方法，代替了直接在n電極下方沉積sio2作為電流阻擋層的方法，使電流更加充分的利用，更加充分的擴散到整個芯片。

(4)本發明采用金屬電極保護層替代sio2防止ag反射鏡的擴散和氧化，并且反射光的能力大為增強，減小保護層對ag反射鏡反射效率的影響。

附圖說明

圖1為現有技術中p電極層包圍反射層的結構示意圖。

圖2為本發明的實施例1的稻草人形n電極的示意圖。

圖3為本發明的實施例1垂直結構led芯片的截面示意圖。

圖4為本發明的實施例2的稻草人形n電極的示意圖。

具體實施方式

下面結合實施例，對本發明作進一步地詳細說明，但本發明的實施方式不限于此。

實施例1

如圖2所示，本實施例的稻草人形n電極，包括插指和焊盤11；所述焊盤為長方形；所述插指由中心區域插指及邊緣多邊形插指12組成；所述邊緣多邊形插指12為正方形；所述中心區域插指由一根垂直插指13和兩根平行插指14組成。

所述中心區域插指和焊盤相連組成稻草人形插指，所述稻草人形插指位于邊緣四邊形插指內部，所述邊緣四邊形插指與焊盤頂部長邊相連,，與垂直插指底部相連；所述稻草人形插指整體呈左右對稱結構，所述垂直插指位于邊緣多邊形插指的左右對稱軸上，頂端與焊盤相接,并與焊盤長邊垂直，底端與邊緣多邊形插指相接；所述兩根平行插指相互平行，分別位于邊緣多邊形插指的上下對稱軸兩側，所述兩根平行插指到上下對稱軸的距離相等；所述兩根平行插指分別與垂直插指垂直相交，其長邊與焊盤長邊平行。

本實施例的插指的寬度范圍可為4μm～11μm；所述焊盤的長邊邊長范圍是50μm-100μm,短邊邊長范圍是30um-80um。所述n電極的材質為al、ti、au、ni或類似金屬的一種或多種。

如圖3所示，本實施例的垂直結構led芯片，由下至上依次包括p電極保護層100、反射層110、電流阻擋層120、外延層130及稻草人形n電極140，所述電流阻擋層120的形狀與稻草人形n電極140的形狀構成相似圖形，所述流阻擋層120的尺寸比稻草人形n電極140的尺寸大18％～25％。其中，所述外延層由下至上依次包括p-gan131、量子阱132和n-gan133。所述p電極保護層由下依次包括種子層、鍵合層、摻雜硅襯底層、防氧化層。

本實施例的電流阻擋層的制備方法如下：

利用pecvd在p-gan表面先生長一層sio2，再用正膠光刻板保護住與稻草人形n電極圖案相對應部分的sio2,將其余的sio2用boe腐蝕液腐蝕掉，sio2與p-gan形成肖特基接觸，形成高勢壘區，形成電流阻擋層。

在本實施例中，邊緣多邊形插指能夠使電流在n-gan面分布的更加均勻，提高發光和發熱，增加led芯片的發光效率，此外，由于稻草人形插指形成在反光較強的電極保護層的正上方，不會降低較多的反射鏡的反射效率。

實施例2

本實施例除邊緣多邊形插指采用八邊形外，其余特征與實施例1同。

如圖4所示，本實施例的稻草人形n電極，包括插指和焊盤11；所述焊盤為長方形；所述插指由中心區域插指及邊緣多邊形插指22組成；所述邊緣多邊形插指22為正方形；所述中心區域插指由一根垂直插指13和兩根平行插指組成14。

在本實施例中，將邊緣多邊形由實施例一中的四邊形字形修改為八邊形，能夠解決拐角處電流密集的現象，且減少遮擋的發光面積，使電流在n-gan面分布的更加均勻，進一步的提高了發光效率。此外，稻草人形插指依舊形成在不反射光的電流阻擋層上，并未占用較多的反射鏡的反射面積。

上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受所述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。