半導體發光芯片的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種半導體發光芯片，包括襯底，在襯底第一表面有—至少包括n型導電層、發光層和p型導電層的半導體疊層，半導體疊層表面至少有一裸露出部分n型導電層的n型電極槽位；半導體發光芯片的部分或全部裸露的、具導電性的表面和側面被至少一絕緣層所包裹；絕緣層表面設有裸露的至少一p型電極和至少一n型電極；p型電極和n型電極貫穿絕緣層分別與p型導電層和n型導電層導電連接；裸露在絕緣層表面的p型電極的位置處設有p型焊墊；裸露在絕緣層表面的n型電極的位置處設有n型焊墊；至少一p型焊墊和/或至少一n型焊墊向半導體發光芯片的外側側表面延伸形成側焊墊。本實用新型焊接方便、焊接粘著性好，電阻熱阻低、制造成本低。
【專利說明】
半導體發光芯片
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種半導體發光芯片，進一步涉及一種適用于回流焊的半導體發光芯片。
【背景技術】
[0002]隨著半導體發光芯片發光效率的提升和制造成本的下降，半導體發光芯片已被廣泛應用于背光、顯示和照明等領域。
[0003]現有的半導體發光芯片中，η型焊墊、P型焊墊設置在半導體疊層的表面上，因此半導體疊層的表面需要一定的表面積來供焊墊的設置。隨著半導體發光芯片尺寸的不斷縮小，留給其中的η型焊墊、P型焊墊、金屬基導熱焊墊的表面積越來越小，不僅導致回流焊焊接困難，也導致焊接接觸面積太小，推力不足，電阻熱阻變大等問題，對制造小尺寸大電流類型的半導體發光芯片存在本質的缺陷。
[0004]另外，隨著LED應用場合的拓展，一些場合需要雙面出光的半導體發光芯片，傳統的芯片的焊墊往往需要占用芯片的一個表面，而無法實現雙面出光的要求，限制了芯片的應用場合。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型要解決的技術問題在于，提供一種焊接方便、焊接粘著性好，電阻熱阻低、制造成本低的半導體發光芯片。
[0006]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:提供一種半導體發光芯片，包括具有第一表面和第二表面的襯底，在所述襯底第一表面有一至少包括η型導電層、發光層和P型導電層的半導體疊層，在所述半導體疊層表面至少有一裸露出部分η型導電層的η型電極槽位;所述半導體發光芯片的部分或全部裸露的、具有導電性的表面和側面被至少一絕緣層所包裹；
[0007]所述絕緣層表面設有裸露的至少一 P型電極和至少一 η型電極;所述P型電極和η型電極間彼此絕緣，并貫穿所述絕緣層分別與所述P型導電層和η型導電層導電連接；
[0008]裸露在所述絕緣層表面的所述P型電極的位置處設有與所述P型電極導電連接并緊貼在所述絕緣層表面的P型焊墊;裸露在所述絕緣層表面的所述η型電極的位置處設有與所述η型電極導電連接并緊貼在所述絕緣層表面的η型焊墊；
[0009]至少一所述P型焊墊和/或至少一所述η型焊墊向半導體發光芯片的外側側表面延伸，在所述半導體發光芯片外側的部分或全部側表面形成相應的側焊墊。
[0010]優選地，所述P型導電層表面與所述絕緣層之間設有P型電流擴展層;所述P型電極與所述P型電流擴展層導電連接;和/或，
[0011]所述η型電極槽位底面與所述絕緣層之間設有η型電流擴展層;所述η型電極與所述η型電流擴展層導電連接。
[0012]優選地，所述P型電流擴展層包括P型導電擴展層、P型反射層、P型接觸層中的一種或多種；
[0013]所述η型電流擴展層包括η型導電擴展層、η型反射層、η型接觸層中的一種或多種。
[0014]優選地，所述P型電流擴展層包括P型反射層，所述η型電流擴展層包括η型反射層，所述半導體發光芯片為正面和/或側面出光；或者，所述P型電流擴展層包括P型導電擴展層、和/或P型接觸層;所述η型電流擴展層包括η型導電擴展層、和/或η型接觸層，所述半導體發光芯片為正面、背面和/或側面出光。
[0015]優選地，所述η型電極與所述P型電極之間設有至少一緊貼在所述絕緣層表面的金屬基導熱焊墊，所述金屬基導熱焊墊與所述η型電極和P型電極之間彼此絕緣。
[0016]優選地，所述η型焊墊與P型焊墊之間設有至少一緊貼在所述絕緣層表面的金屬基導熱焊墊，所述金屬基導熱焊墊與所述η型焊墊和P型焊墊之間彼此絕緣。
[0017]優選地，該半導體發光芯片四周有一內凹；所述內凹位于所述半導體疊層一側，所述內凹的底面位于所述襯底第一表面或所述襯底內，所述內凹側面和底面被至少一所述絕緣層所包裹。
[0018]優選地，所述絕緣層的部分或全部含有一光反射層;所述光反射層位于所述絕緣層的中間或位于所述絕緣層的裸露表面。
[0019]優選地，所述襯底為透光襯底;所述襯底第一表面和/或第二表面為平坦光滑表面或結構化表面;所述結構化表面包括錐狀粗糙表面、凹凸表面、金字塔狀表面中的一種或多種。
[0020]優選地，所述襯底側面和/或所述半導體疊層側面為與所述襯底第一表面垂直或斜交的光滑平面、光滑曲面、結構化平面、或結構化曲面;所述結構化包括凹凸、鋸齒中的一種或多種。
[0021 ]優選地，所述η型電極槽位包括臺階和/或通孔。
[0022]本實用新型的半導體發光芯片，焊墊向半導體發光芯片的外側側表面延伸形成側焊墊，結構簡單，焊接方便、焊接粘著性好，電阻熱阻低、制造成本低，適用于制造小尺寸大電流類型的半導體發光芯片。
[0023]進一步的，通過側焊墊的設置，能大大減小焊墊占用芯片出光面的面積，從而使得芯片具有雙面出光的可行性，拓展了芯片的應用場合。
【附圖說明】
[0024]下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中:
[0025]圖1是本實用新型第一實施例的半導體發光芯片的結構示意圖；
[0026]圖2是本實用新型第二實施例的半導體發光芯片的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0027]如圖1所示，本實用新型第一實施例的半導體發光芯片，包括襯底10、半導體疊層
11、至少一η型電極12、至少一P型電極13、至少一η型焊墊14以及至少一ρ型焊墊15。其中，襯底10具有第一表面和第二表面;半導體疊層11設置在第一表面上，其包括依次疊設的η型導電層111、發光層112及ρ型導電層113。該半導體發光芯片的部分或全部裸露的、具有導電性的表面和側面被至少一絕緣層16所包裹。
[0028]至少一ρ型電極13裸露在絕緣層16的表面;至少一η型電極12裸露在絕緣層16的表面。P型電極13和η型電極12間彼此絕緣，并貫穿絕緣層16分別與ρ型導電層113和η型導電層111導電連接。η型電極12和ρ型電極13優選靠近半導體發光芯片的外側設置。
[0029]ρ型焊墊15設置在裸露在絕緣層16表面的ρ型電極13的位置處并緊貼在絕緣層16表面，且與P型電極13導電連接;η型焊墊14設置在裸露在絕緣層16表面的η型電極12的位置處并緊貼在絕緣層16表面的，且與η型電極12導電連接。ρ型焊墊15和η型焊墊14間彼此絕緣。
[°03°] 至少一ρ型焊墊15和/或至少一η型焊墊14向半導體發光芯片的外側側表面延伸，在半導體發光芯片外側的部分或全部側表面形成相應的側焊墊。側焊墊的形成方便焊接，焊接粘著性好，電阻熱阻低、制造成本低，適用于制造小尺寸大電流類型的半導體發光芯片。此外，通過側焊墊的設置，能大大減小焊墊占用芯片出光面的面積，對于需要雙面出光的半導體發光芯片而言，該側焊墊的設置不影響兩面的發光。從而使得芯片具有雙面出光的可行性，拓展了芯片的應用場合。
[0031]具體地，在本實施例中，半導體疊層11設置在襯底10的第一表面上，而襯底10的第二表面可作為出光表面，半導體疊層11產生的光線通過第二表面發出。襯底10優選為藍寶石襯底。可以理解的，襯底10也可以采用其他材質做成的透光襯底。
[0032]該襯底10的第一表面和/或第二表面為平坦光滑表面或結構化表面;結構化表面包括錐狀粗糙表面、凹凸表面、金字塔狀表面中的一種或多種。
[0033]該襯底10的側面、半導體疊層11側面為與襯底10的第一表面垂直或斜交的光滑平面、光滑曲面、結構化平面、或結構化曲面;結構化包括凹凸、鋸齒中的一種或多種。
[0034]半導體疊層11表面至少有一裸露出部分η型導電層111的η型電極槽位I KLn型電極12位于該η型電極槽位110中，以與η型導電層111導電連接。
[0035]η型電極槽位110包括臺階和/或通孔。η型電極槽位110的底面用于制作η型電極12和/或η型電流擴展層，該底面可位于η型導電層111上，或位于η型導電層111內。η型電極槽位110的側面可為與襯底10的第一表面垂直或斜交的光滑平面、光滑曲面、結構化平面、或結構化曲面;結構化包括凹凸、鋸齒中的一種或多種。
[0036]為最大限度地減少發光層113面積的減少，制作η型電極槽位110應該盡量的窄，可優選通孔代替臺階。
[0037]在本實施例中，在半導體發光芯片的四周形成有一內凹100。內凹100相對于襯底1的邊緣向半導體疊層11 一側收縮的，從而內凹100位于半導體疊層11 一側。該內凹100的底面位于襯底10第一表面上或襯底10內。
[0038]內凹100側面和底面被至少一絕緣層所包裹，該絕緣層可由上述的絕緣層16延伸形成。內凹100的設置，在襯底10上形成襯底臺階。絕緣層包裹內凹100且填滿整個襯底臺階，從而可以更方便的將整個半導體發光芯片的導電側面包裹，形成絕緣。絕緣層16材料可包括二氧化娃、三氧化二鋁、氮化鋁、和氮化娃等。
[0039]半導體發光芯片的所有裸露的、具有導電性的表面和側面包括半導體疊層11的所有裸露的、具有導電性的表面和側面，未被η型電極12所覆蓋的η型導電層111的裸露表面和裸露側面、未被P型電極13覆蓋的ρ型導電層113的裸露表面和裸露側面、發光層112的裸露側面、η型電極槽位110側面、和內凹100側面及其底面等。絕緣層16的最薄處的厚度通常大于150納米。整個半導體發光芯片由于被絕緣層16完全包裹，所以即使沒有灌封膠保護也同樣能使用。
[0040]進一步地，本實施例的半導體發光芯片還包括ρ型電流擴展層18。
[0041]η型導電層111通常比ρ型導電層113厚5-15倍，且具有更佳的導電特性，所以其電流能較好地分布到整個η型導電層111。相反，由于ρ型導電層113很薄，導電性能又比較差，為了確保電流能均勻垂直通過發光層112，優選在ρ型導電層113表面覆蓋ρ型電流擴展層18。
[0042]ρ型電流擴展層18—方面具有良好的導電特性，另一方面能與ρ型導電層113形成低阻接觸或低阻歐姆接觸，此外，為提高從襯底10第二表面的出光量，ρ型電流擴展層18包含P型反射層。所以，P型電流擴展層18通常由具有良好導電特性的ρ型導電擴展層、ρ型接觸層和P型反射層組成；當然，P型電流擴展層18也可以根據需要設置成包括ρ型導電擴展層、ρ型反射層和P型接觸層中的一種或多種。
[0043]其中，？型導電擴展層使用的材料包括11'0^8^11^1、0、11^?(1、附、￥、2110中的一種或多種4型接觸層使用的材料包括1!'0^8^1、0、11^?(1、附、祖0、2110、重摻低阻？型導電層中的一種或多種，P型反射層使用的材料包括Ag、Al、布拉格全反射膜(DBR)中的一種或多種。從P型導電層113開始依次排列次序為ρ型接觸層、ρ型反射層、ρ型導電擴展層，當P型導電擴展層透明時，依次排列次序也可以是P型接觸層、P型導電擴展層、P型反射層。
[0044]ρ型電流擴展層18設置在ρ型導電層113表面與絕緣層16之間，并與ρ型電極13導電連接。
[0045]ρ型電極13可貫穿ρ型電流擴展層18，與ρ型導電層113和ρ型電流擴展層18導電連接。P型電極13也可以只與ρ型電流擴展層18接觸，并通過ρ型電流擴展層18與ρ型導電層113形成導電連接。P型電極13也可以部分貫穿ρ型電流擴展層18，與ρ型導電層113直接接觸形成導電連接，其余部分與P型電流擴展層18直接接觸形成導電連接。
[0046]根據需要，本實施例的半導體發光芯片還包括η型電流擴展層17，與ρ型電流擴展層18具有相同的作用和功能。η型電流擴展層17設置在η型電極槽位110底面與絕緣層16之間，并與η型電極12導電連接。
[0047]η型電極12可貫穿η型電流擴展層17，與η型導電層111和η型電流擴展層17導電連接。η型電極12也可以只與η型電流擴展層17接觸，并通過ρ型電流擴展層18與η型導電層111形成導電連接。η型電極12也可以部分貫穿η型電流擴展層17，與η型導電層111直接接觸形成導電連接，其余部分與η型電流擴展層17直接接觸形成導電連接。
[0048]η型電流擴展層17也可以包括η型導電擴展層、η型反射層、η型接觸層中的一種或多種。11型導電擴展層使用的材料包括11'0^8^11^1、0、11、？1?(1、附、1、2110中的一種或多種，11型接觸層使用的材料包括11'0^8^1、0、1^、？1?(1、附、祖0、2110、重摻低阻11型導電層中的一種或多種，η型反射層使用的材料包括Ag、Al、布拉格全反射膜(DBR)中的一種或多種。
[0049]上述的ρ型電流擴展層18和η型電流擴展層17中，當P型電流擴展層18包括有ρ型反射層，η型電流擴展層17包括有η型反射層時，半導體發光芯片可以正面和/或側面出光；當ρ型電流擴展層18不包括ρ型反射層，如包括ρ型接觸層和/或ρ型導電擴展層，η型電流擴展層17不包括η型反射層，如包括η型接觸層和/或η型導電擴展層時，半導體發光芯片可以正面、側面和/或背面出光。
[0050]當然，根據需要，η型電流擴展層17和ρ型電流擴展層18也可選擇其一進行設置，或均不設置。
[0051]由于回流焊接需要較大面積的焊接表面，η型電極12和ρ型電極13的截面積不夠大，特別是η型電極12的截面積更加受到η型電極槽位110尺寸的限制，遠不能滿足回流焊涂敷金屬焊料的要求。因此，在絕緣層16表面設置的ρ型焊墊15和η型焊墊14很好地解決了上述問題。可以理解的，可以根據需要同時設置P型焊墊15和η型焊墊14，或者根據需要設置其中任意一個。
[0052]進一步地，本實施例的半導體發光芯片還可包括至少一金屬基導熱焊墊(未圖示)。
[0053]金屬基導熱焊墊緊貼在絕緣層16表面，可設置在η型電極12與ρ型電極13之間，和/或，η型焊墊14與ρ型焊墊15之間。并且，金屬基導熱焊墊與η型電極12和ρ型電極13、η型焊墊14和ρ型焊墊15之間彼此絕緣，從而可以直接與散熱裝置相連接，提升散熱效率。金屬基導熱焊墊通常采用良導熱金屬材料，包括銀、鋁、金。
[0054]半導體發光芯片可通過金屬基導熱焊墊回流焊到LED支架的焊盤上，整個工藝簡單，并可以采用與其它電子元器件兼容的簡單廉價的回流焊設備和工藝代替通常使用的復雜昂貴的LED固晶打線設備和工藝，大大節省設備投資，降低制造成本和減少工藝環節。
[0055]如圖2所示，本實用新型第二實施例的半導體發光芯片，包括襯底10、半導體疊層
11、至少一η型電極12、至少一ρ型電極13、至少一η型焊墊14以及至少一ρ型焊墊15。其中，襯底10具有第一表面和第二表面;半導體疊層11設置在第一表面上，其包括依次疊設的η型導電層111、發光層112及ρ型導電層113。該半導體發光芯片的部分或全部裸露的、具有導電性的表面和側面被至少一絕緣層16所包裹。
[0056]至少一ρ型電極13裸露在絕緣層16的表面;至少一η型電極12裸露在絕緣層16的表面。P型電極13和η型電極12間彼此絕緣，并貫穿絕緣層16分別與ρ型導電層113和η型導電層111導電連接。
[0057]ρ型焊墊15設置在裸露在絕緣層16表面的ρ型電極13的位置處并緊貼在絕緣層16表面，且與P型電極13導電連接;η型焊墊14設置在裸露在絕緣層16表面的η型電極12的位置處并緊貼在絕緣層16表面的，且與η型電極12導電連接。ρ型焊墊15和η型焊墊14間彼此絕緣。
[0058]至少一ρ型焊墊15和/或至少一η型焊墊14向半導體發光芯片的外側側表面延伸，在半導體發光芯片外側的部分或全部側表面形成相應的側焊墊。側焊墊的形成方便焊接，焊接粘著性好，電阻熱阻低、制造成本低，適用于制造小尺寸大電流類型的半導體發光芯片。此外，對于雙面發光的半導體芯片而言，該側焊墊的設置不影響兩面的發光。
[0059]該實施例與上述第一實施例不同的是:絕緣層16的部分或全部含有一光反射層
19。光反射層19可位于絕緣層16的中間或位于絕緣層16的裸露表面。
[0060]由于絕緣層16通常是透光薄層，光反射層19的設置很好地防止光通過絕緣層16外射。光反射層19包括銀層、鋁層、布拉格全反射膜(DBR)中的一種或多種。
[0061]如果ρ型電流擴展層18已含有ρ型反射層，覆蓋ρ型電流擴展層18的那部分絕緣層16可以不再重復設置光反射層。
[0062]可以理解的，上述各技術特征可以任意組合使用而不受限制。
[0063]以上所述僅為本實用新型的實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內。
【主權項】
1.一種半導體發光芯片，包括具有第一表面和第二表面的襯底，在所述襯底第一表面有一至少包括η型導電層、發光層和P型導電層的半導體疊層，在所述半導體疊層表面至少有一裸露出部分η型導電層的η型電極槽位;其特征在于，所述半導體發光芯片的部分或全部裸露的、具有導電性的表面和側面被至少一絕緣層所包裹； 所述絕緣層表面設有裸露的至少一 P型電極和至少一 η型電極;所述P型電極和η型電極間彼此絕緣，并貫穿所述絕緣層分別與所述P型導電層和η型導電層導電連接； 裸露在所述絕緣層表面的所述P型電極的位置處設有與所述P型電極導電連接并緊貼在所述絕緣層表面的P型焊墊;裸露在所述絕緣層表面的所述η型電極的位置處設有與所述η型電極導電連接并緊貼在所述絕緣層表面的η型焊墊； 至少一所述P型焊墊和/或至少一所述η型焊墊向半導體發光芯片的外側側表面延伸，在所述半導體發光芯片外側的部分或全部側表面形成相應的側焊墊。2.根據權利要求1所述的半導體發光芯片，其特征在于，所述P型導電層表面與所述絕緣層之間設有P型電流擴展層;所述P型電極與所述P型電流擴展層導電連接;和/或， 所述η型電極槽位底面與所述絕緣層之間設有η型電流擴展層;所述η型電極與所述η型電流擴展層導電連接。3.根據權利要求2所述的半導體發光芯片，其特征在于，所述P型電流擴展層包括P型導電擴展層、P型反射層、P型接觸層中的一種或多種；所述η型電流擴展層包括η型導電擴展層、η型反射層、η型接觸層中的一種或多種;或者， 所述P型電流擴展層包括P型反射層，所述η型電流擴展層包括η型反射層，所述半導體發光芯片為正面和/或側面出光；或者，所述P型電流擴展層包括P型導電擴展層、和/或P型接觸層;所述η型電流擴展層包括η型導電擴展層、和/或η型接觸層，所述半導體發光芯片為正面、背面和/或側面出光。4.根據權利要求1所述的半導體發光芯片，其特征在于，所述η型電極與所述P型電極之間設有至少一緊貼在所述絕緣層表面的金屬基導熱焊墊，所述金屬基導熱焊墊與所述η型電極和P型電極之間彼此絕緣。5.根據權利要求1所述的半導體發光芯片，其特征在于，所述η型焊墊與P型焊墊之間設有至少一緊貼在所述絕緣層表面的金屬基導熱焊墊，所述金屬基導熱焊墊與所述η型焊墊和P型焊墊之間彼此絕緣。6.根據權利要求1所述的半導體發光芯片，其特征在于，該半導體發光芯片四周有一內凹；所述內凹位于所述半導體疊層一側，所述內凹的底面位于所述襯底第一表面或所述襯底內，所述內凹側面和底面被至少一所述絕緣層所包裹。7.根據權利要求1所述的半導體發光芯片，其特征在于，所述絕緣層的部分或全部含有一光反射層;所述光反射層位于所述絕緣層的中間或位于所述絕緣層的裸露表面。8.根據權利要求1-7任一項所述的半導體發光芯片，其特征在于，所述襯底為透光襯底;所述襯底第一表面和/或第二表面為平坦光滑表面或結構化表面;所述結構化表面包括錐狀粗糙表面、凹凸表面、金字塔狀表面中的一種或多種。9.根據權利要求1-7任一項所述的半導體發光芯片，其特征在于，所述襯底側面和/或所述半導體疊層側面為與所述襯底第一表面垂直或斜交的光滑平面、光滑曲面、結構化平面、或結構化曲面;所述結構化包括凹凸、鋸齒中的一種或多種。10.根據權利要求1-7任一項所述的半導體發光芯片，其特征在于，所述η型電極槽位包括臺階和/或通孔。
【文檔編號】H01L33/62GK205645865SQ201620318116
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年4月15日
【發明人】李剛
【申請人】深圳大道半導體有限公司