CN108428774B - 一种led芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种LED芯片，所述LED芯片包括发光二极管、反射层、阻挡层和绝缘层，所述发光二极管位于衬底上，所述反射层位于所述发光二极管上，所述阻挡层位于所述反射层上，所述反射层和所述阻挡层在所述发光二极管上形成阶梯形结构，所述绝缘层覆盖所述发光二极管、所述反射层和所述阻挡层。在本发明提供的LED芯片中，通过将位于发光二极管上的反射层以及位于反射层上的阻挡层形成阶梯形结构，使阻挡层的面积小于反射层的面积，再通过绝缘层进行覆盖，从而可消除“黑带”现象并能防止反射层中的金属扩散或迁移到发光二极管区域造成漏电异常等，提高了LED芯片的性能。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种LED芯片。
背景技术
在LED(Light Emitting Diode)芯片中通常会采用金属的反射层，来提高光的反射率，但是反射层中的金属在受热和电流通过时会发生热扩散和电迁移现象，所以在芯片制程里会使用防止金属扩散的阻挡层(Barrier)完全包裹住金属的反射层，从而防止反射层中金属的热扩散和电迁移造成不良影响，从而较佳的提升LED芯片的可靠性能。
但是，在现有技术中，如图1所示，发光二极管1上的反射层2通常被阻挡层3包裹，采用阻挡层3完全包裹的方法存在一个比较严重的问题，由于阻挡层3的反射率较低，这样使得阻挡层3包裹住反射层2的边缘区域的反射率较低，从而形成俗称“黑带”的现象。虽然反射层2的面积和反射率的高低可以直接决定LED芯片的亮度，但是“黑带”现象的发生会使得LED芯片发光时的亮度降低，于是降低了LED的性能。
因此，如何提高LED芯片的性能是本领域技术人员需要解决的一个技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种LED芯片，以解决现有技术中LED芯片的性能有待提高的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种LED芯片，所述LED芯片包括发光二极管、反射层、阻挡层和绝缘层，所述发光二极管位于衬底上，所述反射层位于所述发光二极管上，所述阻挡层位于所述反射层上，所述反射层和所述阻挡层在所述发光二极管上形成阶梯形结构，所述绝缘层覆盖所述发光二极管、所述反射层和所述阻挡层。
可选的，在所述LED芯片中，还包括覆盖层，所述覆盖层位于所述绝缘层上并在所述阶梯形结构上方。
可选的，在所述LED芯片中，所述覆盖层覆盖所述反射层未覆盖的区域。
可选的，在所述LED芯片中，所述覆盖层的材料包括银或铝，所述覆盖层的反射率大于80％。
可选的，在所述LED芯片中，所述绝缘层包括第一绝缘层和第二绝缘层，所述第一绝缘层覆盖所述发光二极管的侧边，所述第二绝缘层覆盖所述第一绝缘层以及所述发光二极管、所述反射层和所述阻挡层。
可选的，在所述LED芯片中，所述绝缘层的材料包括二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或三氧化二铝中的一种或多种的组合。
可选的，在所述LED芯片中，所述绝缘层的厚度大于所述绝缘层通过化学气相沉积方式或原子层沉积方式形成。
可选的，在所述LED芯片中，还包括导电层，所述导电层位于发光二极管与反射层之间，所述导电层的材料包括氧化铟锡。
可选的，在所述LED芯片中，所述发光二极管包括依次分布的第一半导体层、多量子阱层和第二半导体层，所述第一半导体层位于所述衬底上，所述第一半导体层的材料为N型氮化镓，所述第二半导体层的材料为P型氮化镓。
可选的，在所述LED芯片中，握权这反射层的材料为银或铝。
可选的，在所述LED芯片中，所述阻挡层的材料包括铬、金、铂金、钛和镍中的一种或多种的组合。
综上所述，在本发明提供的LED芯片中，通过将位于发光二极管上的反射层以及位于反射层上的阻挡层形成阶梯形结构，使阻挡层的面积小于反射层的面积，再通过绝缘层进行覆盖，从而可消除“黑带”现象并能防止反射层中的金属扩散或迁移到发光二极管区域造成漏电异常等，提高了LED芯片的性能。
附图说明
图1是现有技术的LED芯片的剖示图；
图2是本发明一实施例的LED芯片的剖示图；
图3是本发明另一实施例的LED芯片的剖示图；
图4是本发明还一实施例的LED芯片的剖示图；
图5是本发明又一实施例的LED芯片的剖示图；
其中，1、10-发光二极管，2、20-反射层，3、30-阻挡层，40-绝缘层，41-第一绝缘层，42-第二绝缘层，50-衬底，60-覆盖层，70导电层。
具体实施方式
为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
本发明的核心思想在于消除“黑带”的给LED芯片带来的不良影响，然而如果只采用使形成的阻挡层的面积小于反射层的面积的方式，会引发可靠性能差的问题，在热效应或电场效应的作用下，反射层中的金属会扩散或迁移到发光二极管的区域，影响LED芯片的性能，本发明提供的LED芯片在消除“黑带”的同时并不会产生影响可靠性的其它问题，从而有效的提高LED芯片的性能。
如图2所示，本发明提供一种LED芯片，所述LED芯片包括发光二极管10、反射层20、阻挡层30和绝缘层40，所述发光二极管10位于衬底50上，所述反射层20位于所述发光二极管10上，所述阻挡层30位于所述反射层20上，所述反射层20和所述阻挡层30在所述发光二极管10上形成阶梯形结构，所述绝缘层40覆盖所述发光二极管10、所述反射层20和所述阻挡层30。
继续参考图2所示，所述LED芯片还包括覆盖层(Covering Layer)60，所述覆盖层60位于所述绝缘层40上并在所述阶梯形结构上方，在反射层20和阻挡层30形成阶梯形结构时，反射层20的面积会小于发光二极管10的面积，而阻挡层30的面积会小于反射层20的面积，在本发明中可通过覆盖层30来增加发光二极管10发光时光的反射面积，覆盖层30可反射由于反射层20未覆盖的区域，从而达到提升亮度的目的，其中覆盖层30可通过溅镀形成。
在覆盖范围上，所述覆盖层60覆盖所述反射层20未覆盖的区域，反射层20未覆盖的区域指相对于发光二极管10以反射层20的外边缘作区分，也就是在俯视时反射层20未能遮挡住发光二极管10的边缘部分，当然在覆盖层60进行覆盖时，可覆盖到反射层20正上方式的区域来达到更好的效果，对于远离反射层20的另一侧可覆盖至LED芯片的边缘但不作限制，都能够实现覆盖层增加发光二极管10发出的光的反射面积。可以理解的是，为了方便表达以及图示的目的，上述实施例中仅进行了单侧的描述，即附图2中的右部分，也就是说对于LED芯片的任意一侧边或其它对称形式的结构都可以采用本发明的方案，从而达到消除“黑带”现象，提高LED芯片的性能的目的，在实施例中以垂直倒装结构为例。
可选的，所述覆盖层60的材料包括银或铝，所述覆盖层60的反射率大于80％，银和铝都可以形成较佳的反射面，通过形成大于80％的反射率来反射反射层未能反射的光线，可通过在绝缘层40上形成凹槽，使覆盖层60附着形成在凹槽上，这样形成的覆盖层60会更好的附着在绝缘层40上，防止覆盖层60出现脱落等。
如图3所示，所述绝缘层40包括第一绝缘层41和所述第二绝缘层42，所述第一绝缘层41覆盖所述发光二极管10的侧边，在形成发光二极管10后即可通过第一绝缘层41来对侧边进行防护，可防止后续工艺在形成反射层等造成的损伤，所述第二绝缘层42覆盖所述第一绝缘层41以及所述发光二极管10、所述反射层20和所述阻挡层30，从而形成的绝缘层40来对LED芯片进行防护。
在材料的选择上，所述绝缘层40的材料包括二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或三氧化二铝中的一种或多种的组合，这些材料可具有较好的致密性和绝缘性能，绝缘层起到防护的作用，由于绝缘层40会覆盖住发光二极管从而可防止反射层20中的金属向外扩散，同时作为一个整体防护来自外界诸如空气、水分等的影响。在具体的实施方式中，绝缘层可分为两次分别形成，可分别形成覆盖发光二极管侧边的第一绝缘层和全面覆盖的第二绝缘层，降低工艺要求并可方便发光二极管的电极的处理。
可选的，所述绝缘层40的厚度大于通过上述厚度达到较佳的防护作用，由于绝缘层40覆盖的区域并不规则，只需要满足下限的要求，对于上限并不作限定，对于第一绝缘层41以及第二绝缘层42的厚度可分别按具体的产品设置，所述绝缘层40通过化学气相沉积方式(PECVD)或原子层沉积方式(ALD)形成，优选的可采用原子层沉积方式。
为了实现电连接，如图4所示，所述LED芯片还包括导电层70，所述导电层70位于发光二极管10与反射层20之间，所述导电层70的材料包括氧化铟锡，通过导电层70满足不同产品的发光二极管10的电连接的需要，氧化铟锡具有很好的导电性和透明性。
如图5所示，所述发光二极管10包括依次分布的第一半导体层11、多量子阱层12(MQWS)和第二半导体层13，所述第一半导体层11位于所述衬底50上，所述第一半导体层11的材料为N型氮化镓，所述第二半导体层13的材料为P型氮化镓，通过形成于第一半导体层11和第二半导体层之13间的多量子阱层12形成约束载流子的电子或空穴的势阱，提高发光二极管10的工作效率。其中衬底50的材料包括蓝宝石(Sapphire)、氮化镓、硅或碳化硅，通过不同的材料来适应不同的产品的需要。
可选的，所述反射层20的材料为银或铝，反射层20可直接设置在发光二极管10上实现光的反射。
可选的，所述阻挡层30的材料包括铬(Cr)、金(Au)、铂金(Pt)、钛(Ti)和镍(Ni)中一种或多种的组合，阻挡层30的材料的物理化学性质要比反射层更稳定，防止在热效应或电场效应的作用下反射层20中的金属扩散或迁移造成的不良影响。
本发明提供的LED芯片的结构可适用于倒装芯片、垂直芯片、垂直倒装芯片、倒装高压芯片、垂直倒装高压芯片等具有反射层结构的芯片，同样可以实现消除“黑带”现象，从而提高发光性能的目的。
综上所述，在本发明提供的LED芯片中，通过将位于发光二极管上的反射层以及位于反射层上的阻挡层形成阶梯形结构，使阻挡层的面积小于反射层的面积，再通过绝缘层进行覆盖，从而可消除“黑带”现象并能防止反射层中的金属扩散或迁移到发光二极管区域造成漏电异常等，提高了LED芯片的性能。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (8)
1.一种LED芯片，其特征在于，所述LED芯片包括：
发光二极管，所述发光二极管位于衬底上；
反射层以及阻挡层，所述反射层位于所述发光二极管上，所述阻挡层位于所述反射层上，其用于防止金属扩散或迁移，所述反射层和所述阻挡层在所述发光二极管上形成阶梯形结构；
绝缘层，所述绝缘层覆盖所述发光二极管、所述反射层和所述阻挡层；
覆盖层，所述覆盖层位于所述绝缘层上并在所述阶梯形结构上方，且所述覆盖层覆盖所述反射层未覆盖的区域，所述覆盖层的材料包括银或铝，所述覆盖层的反射率大于80％。
2.根据权利要求1所述的LED芯片，其特征在于，所述绝缘层包括第一绝缘层和第二绝缘层，所述第一绝缘层覆盖所述发光二极管的侧边，所述第二绝缘层覆盖所述第一绝缘层以及所述发光二极管、所述反射层和所述阻挡层。
3.根据权利要求1或2所述的LED芯片，其特征在于，所述绝缘层的材料包括二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或三氧化二铝中的一种或多种的组合。
4.根据权利要求3所述的LED芯片，其特征在于，所述绝缘层的厚度大于所述绝缘层通过化学气相沉积方式或原子层沉积方式形成。
5.根据权利要求1所述的LED芯片，其特征在于，所述LED芯片还包括导电层，所述导电层位于发光二极管与反射层之间，所述导电层的材料包括氧化铟锡。
6.根据权利要求1或2所述的LED芯片，其特征在于，所述发光二极管包括依次分布的第一半导体层、多量子阱层和第二半导体层，所述第一半导体层位于所述衬底上，所述第一半导体层的材料为N型氮化镓，所述第二半导体层的材料为P型氮化镓。
7.根据权利要求1或2所述的LED芯片，其特征在于，所述反射层的材料为银或铝。
8.根据权利要求1或2所述的LED芯片，其特征在于，所述阻挡层的材料包括铬、金、铂金、钛和镍中的一种或多种的组合。
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