CN212365983U - 一种倒装发光二极管芯片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例公开了一种倒装发光二极管芯片，包括：衬底层，位于所述倒装发光二极管芯片的底部；半导体层，位于所述衬底层的上方；扩展电极，位于所述半导体层的上方，并与所述半导体层电连接；以及反射绝缘层，位于所述扩展电极的上方，其中，所述扩展电极包括扩展电极弯折区。本实用新型实施例提供的倒装发光二极管芯片，有效避免了封装时顶针对扩展电极造成破坏，提高了倒装发光二极管芯片的封装可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体光电芯片制造技术领域，特别涉及一种倒装发光二极管芯片。
背景技术
自从20世纪90年代初商业化以来，经过二十几年的发展，LED已被广泛应用于户内外显示屏、投影显示用照明光源、背光源、景观亮化照明、广告、交通指示等领域，并被誉为二十一世纪最有竞争力的新一代固体光源。
作为一种固态发光体，发光二极管具有高光效、寿命长、低能耗等优点。图1示出了根据现有技术的正装芯片封装后的截面示意图。如图1所示，正装芯片例如为GaN发光二极管。该正装芯片包括自下而上依次堆叠的衬底层2、第一半导体层3、第一焊盘4、第二半导体层5以及第二焊盘6。基板电极7位于封装基板1之上，并与封装基板1相连接。封装时，将正装芯片安装在封装基板1上，第一焊盘4和第二焊盘6分别通过焊线71与基板电极7相连接。发光二极管通常选用绝缘体蓝宝石作为衬底。为了实现电气互连，第一焊盘4和第二焊盘6位于芯片上表面。现有的正装结构存在芯片的外量子效率低、散热效果差、产品可靠性低等问题。为了解决以上问题，开发出了如图2所示的倒装结构的发光二极管，即封装时将芯片物理翻转，第一焊盘4和第二焊盘6直接与基板电极7接触实现电连接。
在现有技术中，由于蓝宝石衬底硬度较高，为了便于切割，通常沿蓝宝石的晶向切割，这样就导致芯片长边的切割面不垂直于蓝宝石的底面。倒装发光二极管芯片在翻转固晶时，传感器识别蓝宝石面的中心，由于斜裂面的影响，芯片电极面(第一焊盘和第二焊盘所在的面)中心与蓝宝石面中心具有一定的距离，这个偏差距离将导致固晶顶针顶到芯片电极面的扩展电极上，造成扩展电极表面保护层脱落或扩展电极中断，影响封装可靠性。上述问题亟待解决。
实用新型内容
鉴于上述问题，本实用新型的目的在于提供一种倒装发光二极管芯片，可以有效避免封装时顶针对扩展电极造成破坏，提高倒装发光二极管芯片的封装可靠性。
根据本实用新型的一方面，提供一种倒装发光二极管芯片，包括：衬底层，位于所述倒装发光二极管芯片的底部；半导体层，位于所述衬底层的上方；电流扩展层，位于所述半导体层的上方；扩展电极，位于所述半导体层的上方，并与所述半导体层电连接；以及反射绝缘层，位于所述扩展电极的上方，其中，所述扩展电极包括扩展电极弯折区。
优选地，所述扩展电极弯折区的形状包括圆弧、椭圆弧、折线形中的至少一种。
优选地，所述扩展电极弯折区的形状为圆弧，所述圆弧的半径包括30微米至100微米。
优选地，所述半导体层包括：第一半导体层，位于所述衬底层的上方；所述第一半导体层为N型半导体；以及第二半导体层，位于所述第一半导体层的上方；所述第二半导体层为P型半导体，其中，所述第一半导体层和所述第二半导体层中间设置有发光层。
优选地，所述倒装发光二极管芯片还包括：第一焊盘，位于所述第一半导体层上，并与所述第一半导体层电连接；第二焊盘，位于所述电流扩展层上，并与所述第二半导体层电连接；所述反射绝缘层位于所述第一焊盘和所述第二焊盘上，并覆盖所述半导体层；第三焊盘，位于所述反射绝缘层的上方；以及第四焊盘，位于所述反射绝缘层的上方，其中，在所述反射绝缘层上与所述第一焊盘和所述第二焊盘相对应的位置上分别设置有通孔；所述第一焊盘和所述第三焊盘通过所述通孔电连接，所述第二焊盘和所述第四焊盘通过所述通孔电连接；所述第三焊盘和所述第四焊盘在所述倒装发光二极管芯片固晶时，分别与封装基板的基板电极电连接。
优选地，所述通孔的直径包括12微米至20微米。
优选地，所述扩展电极包括：第一扩展电极，位于所述半导体层上方，并与所述第一焊盘电连接；第二扩展电极，位于所述电流扩展层上方，并与所述第二焊盘电连接。
优选地，所述扩展电极包括：第一扩展电极，位于所述半导体层上方；所述第一扩展电极为N型扩展电极；第二扩展电极，位于所述电流扩展层上方；所述第二扩展电极包括所述扩展电极弯折区，为P型扩展电极。
优选地，所述反射绝缘层顶部的至少一部分区域为顶针区，所述顶针区在所述倒装发光二极管固晶时与顶针相接触，其中，在水平方向上，所述扩展电极弯折区与所述顶针区不重合。
优选地，所述反射绝缘层包括分布式布拉格反射镜。
本实用新型实施例提供的倒装发光二极管芯片，设置有扩展电极弯折区，既有效避免了封装时顶针顶到扩展电极，又保证了光电性能不受影响。
本实用新型实施例提供的倒装发光二极管芯片在进行倒装固晶时，顶针避开了分布式布拉格反射镜(DBR)层在扩展电极上的凸起，避免了顶针撞击造成DBR层剥离导致的反向漏电异常；固晶时顶针不会顶到扩展电极上，避免了扩展电极表面保护层脱落或扩展电极中断，提高了封装可靠性。
附图说明
通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1示出了根据现有技术的正装芯片封装后的截面示意图；
图2示出了根据现有技术的倒装发光二极管芯片封装后的截面示意图；图3示出了根据本实用新型实施例的倒装发光二极管芯片的内部结构示意图；
图4示出了根据本实用新型实施例的倒装发光二极管芯片的截面示意图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本实用新型的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。在下文中描述了本实用新型的许多特定的细节，例如部件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本实用新型。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本实用新型。
应当理解，在描述部件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将部件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。
本实用新型可以各种形式呈现，以下将描述其中的一些示例。
图3示出了根据本实用新型实施例的倒装发光二极管芯片的内部结构示意图。图4示出了根据本实用新型实施例的倒装发光二极管芯片的截面示意图，具体地，是图3中A-A处的截面示意图。
具体地讲，结合图3和图4所示，衬底层20位于倒装发光二极管芯片的底部，材料例如为蓝宝石。衬底层20的上方设置有第一半导体层30。第一半导体层30例如为N-GaN(N型氮化镓)。第一半导体层30上设置有第二半导体层50。第二半导体层50例如为P-GaN(P型氮化镓)。第一半导体层30和第二半导体层50之间设置有发光层91。发光层91例如为MQW型发光结构。
第一半导体层30上还设置有第一焊盘40。第一焊盘40例如为N型焊盘。第一焊盘40与第一半导体层30电连接。第一扩展电极82与第一焊盘40相连接，例如沿倒装发光二极管芯片长边一侧设置。
第二半导体层50上设置有电流阻挡层92。电流阻挡层92上设置有电流扩展层93。电流扩展层93例如为透明导电层，例如为氧化铟锡通过蒸发或溅射方式形成。在电流扩展层93上设置有第二扩展电极83。
第二焊盘60设置在电流扩展层93上，并与电流扩展层93电连接。第二焊盘60例如为P型焊盘。第二扩展电极83位于电流扩展层93的上方，并与第二焊盘60相连接，例如沿倒装发光二极管芯片长边设置。第一焊盘40和第二焊盘60分别位于芯片的两端。
在衬底层20的上方还设置有反射绝缘层94。反射绝缘层94覆盖上述半导体结构，只在第一焊盘40和第二焊盘60对应的位置上设置有通孔。反射绝缘层94例如为分布式布拉格反射镜，既能提高出光效率，又能作为扩展电极的保护层。反射绝缘层94上与第一焊盘40对应的位置上设置有第一通孔85，与第二焊盘60对应的位置上设置有第二通孔86。第一通孔85穿透反射绝缘层94，截止于第一焊盘40的表面。第二通孔86穿透反射绝缘层94，截止于第二焊盘60的表面。反射绝缘层94上还设置有第三焊盘87和第四焊盘88。第三焊盘87通过第一通孔85与第一焊盘40相连接(电连接)。第四焊盘88通过第二通孔86与第二焊盘60相连接(电连接)。第三焊盘87例如为N型焊盘。第四焊盘88例如为P型焊盘。第三焊盘87和第四焊盘88分别位于芯片的两端。第三焊盘87和第四焊盘88在倒装发光二极管芯片固晶时，分别与封装基板的基板电极电连接。
根据本实用新型实施例的芯片为倒装发光二极管芯片。该倒装发光二极管芯片包括顶针区89(反射绝缘层94顶部的至少一部分区域为顶针区，图中虚线框内的范围例如为顶针区89的区域)，在倒装发光二极管芯片进行固晶时，顶针与顶针区89相接触。在倒装发光二极管芯片进行固晶时，顶针例如与分布式布拉格反射镜相接触。第二扩展电极83包括扩展电极弯折区84，扩展电极弯折区84位于顶针区89的一侧(例如为靠近芯片边缘的一侧)。
根据本实用新型实施例的倒装发光二极管芯片在进行固晶时，将倒装发光二极管芯片进行物理翻转(使芯片处于衬底层20在上、反射绝缘层94在下的姿态)。衬底层20例如为蓝宝石，使用传感器识别蓝宝石的中心，顶针从非衬底层的一侧(顶针例如顶在分布式布拉格反射镜的顶针区89上)将倒装发光二极管芯片顶起。第二扩展电极83上的扩展电极弯折区84位于顶针区89的一侧，使扩展电极避开顶针的位置，避免了顶针对扩展电极的撞击。
在本实用新型的可选实施例中，扩展电极弯折区84例如为圆弧形弯折，即第二扩展电极83在芯片长边中点形成圆弧弯折。可选地，圆弧侧偏向芯片边缘一侧。可选地，圆弧半径在30-100微米之间。优选地，圆弧半径为50微米。
在本实用新型的可选实施例中，扩展电极弯折区84的形状可以是不同的形状。扩展电极弯折区84例如为折线形、椭圆弧等。在进行倒装发光二极管芯片的固晶时，顶针顶在反射绝缘层94的顶针区89上，不会顶到第二扩展电极83上。
在本实用新型的可选实施例中，倒装发光二极管芯片的形状例如为矩形、菱形。第三焊盘87和第四焊盘88的形状大致为矩形(可选地，第三焊盘87的一边上设置有凹槽)，分别位于芯片的两端。
在本实用新型的可选实施例中，第一焊盘40和第二焊盘60的形状为圆形。反射绝缘层94上与第一焊盘40和第二焊盘60相对应的位置上设置有第一通孔85和第二通孔86。可选地，第一通孔85和第二通孔86的直径为12-20微米。优选地，第一通孔85和第二通孔86的直径为16微米。
需要说明的是，本实用新型实施例可以有多种设计，以上实施例为本实用新型的优选实施例。上文提及的实施例在满足功能的基础上，同时考虑到了外观设计。
应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
依照本实用新型的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本实用新型以及在本实用新型基础上的修改使用。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (10)
1.一种倒装发光二极管芯片，其特征在于，包括：
衬底层，位于所述倒装发光二极管芯片的底部；
半导体层，位于所述衬底层的上方；
电流扩展层，位于所述半导体层的上方；
扩展电极，位于所述半导体层的上方，并与所述半导体层电连接；以及
反射绝缘层，位于所述扩展电极的上方，
其中，所述扩展电极包括扩展电极弯折区。
2.根据权利要求1所述的倒装发光二极管芯片，其特征在于，所述扩展电极弯折区的形状包括圆弧、椭圆弧、折线形中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的倒装发光二极管芯片，其特征在于，所述扩展电极弯折区的形状为圆弧，所述圆弧的半径包括30微米至100微米。
4.根据权利要求1所述的倒装发光二极管芯片，其特征在于，所述半导体层包括：
第一半导体层，位于所述衬底层的上方；所述第一半导体层为N型半导体；以及
第二半导体层，位于所述第一半导体层的上方；所述第二半导体层为P型半导体，
其中，所述第一半导体层和所述第二半导体层中间设置有发光层。
5.根据权利要求4所述的倒装发光二极管芯片，其特征在于，所述倒装发光二极管芯片还包括：
第一焊盘，位于所述第一半导体层上，并与所述第一半导体层电连接；
第二焊盘，位于所述电流扩展层上，并与所述第二半导体层电连接；
所述反射绝缘层位于所述第一焊盘和所述第二焊盘上，并覆盖所述半导体层；
第三焊盘，位于所述反射绝缘层的上方；以及
第四焊盘，位于所述反射绝缘层的上方，
其中，在所述反射绝缘层上与所述第一焊盘和所述第二焊盘相对应的位置上分别设置有通孔；所述第一焊盘和所述第三焊盘通过所述通孔电连接，所述第二焊盘和所述第四焊盘通过所述通孔电连接；
所述第三焊盘和所述第四焊盘在所述倒装发光二极管芯片固晶时，分别与封装基板的基板电极电连接。
6.根据权利要求5所述的倒装发光二极管芯片，其特征在于，所述通孔的直径包括12微米至20微米。
7.根据权利要求5所述的倒装发光二极管芯片，其特征在于，所述扩展电极包括：
第一扩展电极，位于所述半导体层上方，并与所述第一焊盘电连接；
第二扩展电极，位于所述电流扩展层上方，并与所述第二焊盘电连接。
8.根据权利要求1所述的倒装发光二极管芯片，其特征在于，所述扩展电极包括：
第一扩展电极，位于所述半导体层上方；所述第一扩展电极为N型扩展电极；
第二扩展电极，位于所述电流扩展层上方；所述第二扩展电极包括所述扩展电极弯折区，为P型扩展电极。
9.根据权利要求1所述的倒装发光二极管芯片，其特征在于，所述反射绝缘层顶部的至少一部分区域为顶针区，所述顶针区在所述倒装发光二极管固晶时与顶针相接触，
其中，在水平方向上，所述扩展电极弯折区与所述顶针区不重合。
10.根据权利要求1所述的倒装发光二极管芯片，其特征在于，所述反射绝缘层包括分布式布拉格反射镜。
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