一種用于高壓led的反射弧型隔離槽的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于高壓LED的反射弧型隔離槽，屬于半導(dǎo)體器件領(lǐng)域。本發(fā)明的隔離槽為位于第一LED芯片和第二LED芯片之間、在互聯(lián)電極以下的具有布拉格結(jié)構(gòu)的反射層，反射層由三層以上的、結(jié)構(gòu)形式相同的隔離層組成，最底部的第一隔離層由自左向右依次連接的左部、底部和右部組成，左部與底部之間的夾角α和右部與底部之間夾角β均為鈍角。本發(fā)明中隔離槽采用的是布拉格反射結(jié)構(gòu)且兩側(cè)與底部之間的夾角為鈍角，使得LED芯片射到隔離槽部分的光經(jīng)過反射又返回到芯片內(nèi)部并從正面射出，這種結(jié)構(gòu)造成的光能損失遠(yuǎn)小于現(xiàn)有結(jié)構(gòu)在溝槽內(nèi)的損失，避免了由于芯片間距小而導(dǎo)致的光線無法從側(cè)面逸出的情況，大大提高了提升了高壓LED的出光效率，提高了其亮度。
【專利說明】—種用于高壓LED的反射弧型隔離槽
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于半導(dǎo)體器件【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，簡稱LED)能將電能轉(zhuǎn)化為光能。LED光源屬于綠色光源，具有節(jié)能環(huán)保、壽命長、能耗低、安全系數(shù)高等優(yōu)點，因此被廣泛應(yīng)用于照明和背光等領(lǐng)域。目前，氮化鎵(GaN)基的LED發(fā)展迅速，但仍然存在發(fā)光效率低等問題。
[0003]高壓LED (HV LED)是將多個LED芯片通過金屬互聯(lián)工藝串聯(lián)起來，各相鄰的芯片之間設(shè)有隔離槽。圖1所示為傳統(tǒng)的高壓LED的部分結(jié)構(gòu)示意圖，圖中所示為兩個同樣的第一 LED芯片和第二 LED芯片左右相串聯(lián)，獨立的LED芯片由下往上主要包括襯底100、N型層101、發(fā)光層102、P型層103、電流擴展層104、P電極105，在N型層101上表面設(shè)有N電極107，在N電極107與相鄰LED芯片的P電極105之間設(shè)有互聯(lián)電極108，兩個LED芯片之間設(shè)有隔離槽106，隔離槽106由自左向右依次連接的左部、底部和右部組成，左部的左端與位于隔離槽106左側(cè)的第一 LED芯片上的N電極107相連，右部的右端與位于隔離槽106右側(cè)的第二 LED芯片上的P電極105相連；左部的左側(cè)與第一 LED芯片上的N型層101的右側(cè)相接觸，右部的右側(cè)與第二 LED芯片上的N型層101、發(fā)光層102、P型層103和電流擴展層104的左側(cè)相接觸，底部的下表面與第一 LED芯片的襯底100的上表面相接觸。左部與底部的夾角為90°，右端與底部的夾角為90°。高壓LED由于芯片之間的互聯(lián)受隔離槽106結(jié)構(gòu)限制，導(dǎo)致LED芯片之間的間距過小，發(fā)光層102射出光線通過N型層101射出LED芯片外后，由于空氣的折射率遠(yuǎn)小于GaN折射率，這部分光線因為全反射現(xiàn)象的存在，很難如射入LED內(nèi)，只能在溝槽內(nèi)多次散射，最終將絕大多數(shù)能量損失掉，最終對芯片發(fā)光的亮度帶來不良影響，光線在隔離槽106中的路線如圖1中箭頭所示。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種用于高壓LED的反射弧型隔離槽，該隔離槽結(jié)構(gòu)合理、制作工藝簡單，可以提高高壓LED的出光效率。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種用于高壓LED的反射弧型隔離槽，該隔離槽為位于相鄰兩個LED芯片之間、在互聯(lián)電極以下的具有布拉格結(jié)構(gòu)的反射層，反射層由三層以上的、結(jié)構(gòu)形式相同的隔離層組成，最底部的第一隔離層由自左向右依次連接的左部、底部和右部組成，左部與底部之間的夾角α和右部與底部之間夾角β均為鈍角。
[0006]所述左部和右部均呈斜線狀或弧線狀。
[0007]所述左部與底部之間的夾角α的范圍為:116° -154°，右部與底部之間夾角β的范圍為:116° -154。。
[0008]所述左部與底部之間的夾角α為120°。
[0009]所述右部與底部之間的夾角β為120°。[0010]所述左部和右部對稱設(shè)置。
[0011]所述發(fā)射層包括三層隔離層:位于最底部的第一隔離層、位于中間的第二隔離層、直接與互聯(lián)電極接觸的第三隔離層。
[0012]所述第一隔離層為SIO2，厚度為78±3nm，第二隔離層為TIO2，厚度為54±2nm，第三隔離層為SIO2，厚度為78±3nm。
[0013]采用上述技術(shù)方案取得的技術(shù)進(jìn)步為:LED芯片發(fā)光層射出光線的一部分通過P型層、電流擴展層射出LED上表面，一部分通過N型層射向隔離槽，本發(fā)明中隔離槽采用的是布拉格反射結(jié)構(gòu)且兩側(cè)與底部之間的夾角為鈍角(可以為斜線型或弧線型結(jié)構(gòu))，因此射向隔離槽的部分光線通過隔離槽的反射作用又反射入LED芯片內(nèi)部，再經(jīng)幾次反射后從正面射出LED芯片，這樣造成的光能損失遠(yuǎn)小于現(xiàn)有結(jié)構(gòu)在溝槽內(nèi)的損失，因此本發(fā)明的隔離槽結(jié)構(gòu)避免了由于芯片間距小而導(dǎo)致的光線無法從側(cè)面逸出的情況，大大提高了提升了高壓LED的出光效率，提高了其亮度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為傳統(tǒng)高壓LED中LED芯片單元連接結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；
其中，100、襯底，101、N型層，102、發(fā)光層，103、P型層，104、電流擴展層，105、P電極，106、隔離槽，107、N電極，108、互聯(lián)電極，109、第一隔離層，110、第二隔離層，111、第三隔離層，112、第四隔離層，LI為隔離槽的深度，L2為隔離槽的寬度。
【具體實施方式】
[0015]實施例1
由圖2所示可知，一種用于高壓LED的反射弧型隔離槽，該隔離槽為位于相鄰的第一LED芯片和第二 LED芯片之間、在互聯(lián)電極108以下的具有布拉格結(jié)構(gòu)的反射層，反射層由三層結(jié)構(gòu)形式相同的隔離層組成，位于最底部的第一隔離層109、位于中間的第二隔離層110、直接與互聯(lián)電極108接觸的第三隔離層111，最底部的第一隔離層109由自左向右依次連接的左部、底部和右部組成，左部和右部對稱設(shè)置，左部和右部均為弧線狀且為上凸的弧線，隔離槽的深度LI即第一隔離層109的弧線段的高度為5um，隔離槽的寬度即弧線的寬度L2為3um。左部的底端與底部之間的夾角α和右部的底端與底部之間夾角β均為120°，由于左部和右部呈弧線狀，因此，左部底端與底部之間的夾角為左部上兩者交點處的切線與底部之間的夾角，右部的情況相同。
[0016]三個隔離層的具體的位置關(guān)系為:第二隔離層110的下表面與第一隔離層109的上表面相接觸，第二隔離層110的上表面與第三隔離層111的下表面相接觸，第三隔離層111的上表面與互聯(lián)電極108的下表面相接觸。
[0017]三個隔離層的左端均與第一 LED芯片的N電極107相連接，三者的右端均與第二LED芯片的P電極105相連接。
[0018]本實施例中，第一隔離層109為SIO2，厚度為76nm，第二隔離層110為TIO2，厚度為56nm，第三隔離層111為SIO2，厚度為79nm。
[0019]圖2中用箭頭的形式給出了光線在反射弧形隔離槽上的反射路徑。由路徑顯示可知，LED芯片的發(fā)出的光線不能進(jìn)入隔離槽內(nèi)部，被第一隔離層109反射至芯片內(nèi)部，經(jīng)過多次全反射之后從芯片的上面發(fā)出。這樣就大大減小了光損失，提高了高壓LED的出光效率。
[0020]實施例2
如圖3所示，與實施例1不同的是，三層隔離層的左部和右部呈斜線狀，但是左部和右部不對稱，左部與底部之間的夾角α為116°。右部底端與底部之間夾角β為125°。第一隔尚層109為SIO2，厚度為78nm，弟二隔尚層110為TIO2，厚度為59nm，弟二隔尚層111為Sio2，厚度為76nm。隔離槽右部的深度LI為6um，右部的寬度L2即斜線的寬度L2約為2um，左部的深度LI為7um，左部的寬度L2為2um。
[0021]實施例3
如圖4所示，與實施例1不同的是，反射層包括四層隔離層，還包括第四隔離層112，各隔離層的左部和右部不對稱設(shè)置，左部呈弧線狀，為下凹的弧形，右部呈斜線狀。左部的底端與底部之間的夾角α為140°。右部底端與底部之間夾角β為135°。隔離槽右部的深度LI即斜線部分的高度為5um，寬度L2即斜線部分的寬度為3um，左部的深度LI即弧線部分的高度為7um，寬度L2即弧線部分的寬度為4um。第一隔離層109為SIO2，厚度為80nm，弟二隔尚層110為TIO2,厚度為58nm，弟二隔尚層111為SIO2,厚度為78nm，弟四隔尚層112為Tio2，厚度為58nm。
[0022]實施例4
與實施例3不同的是，左部的底端與底部之間的夾角α為116°，底端與底部之間夾角β為154°。隔離槽右部的深度LI即斜線部分的高度為7m，寬度L2即斜線部分的寬度為6m，左部的深度LI即弧線部分的高度為7um，寬度L2即弧線部分的寬度為5m。
[0023]實施例5
與實施例2不同的是，左部的底端與底部之間的夾角α為154底端與底部之間夾角β為116°。隔離槽右部的深度LI即斜線部分的高度為7m，寬度L2即斜線部分的寬度為7，左部的深度LI即弧線部分的高度為7um，寬度L2即弧線部分的寬度為7um。
[0024]本發(fā)明的一個特殊之處在于采用了布拉格結(jié)構(gòu)的發(fā)射層，使LED芯片之間的側(cè)出光不能透進(jìn)隔離槽中，這樣就可以減少光損失，間接提高發(fā)光效率。
[0025]本發(fā)明的另一個特殊之處在于隔離槽的左部分和右部分，即各隔離層的左部和右部不再垂直于底部(現(xiàn)有技術(shù)中隔離槽的左部分和右部分垂直于底部，如圖1所示)。這樣的結(jié)構(gòu)使得布拉格反射層均勻連續(xù)的覆蓋在LED芯片側(cè)壁，一方面，使每層材料的厚度盡可能的接近設(shè)計厚度，保證了布拉格反射層的反射效果。另一方面，由于隔離開的LED芯片需要金屬互聯(lián)，金屬下方必須有隔離層才能防止芯片短路，連續(xù)均勻覆蓋的隔離層能夠才能充分的保證了隔離層的隔離效果。
[0026]本發(fā)明中左部與底部之間的夾角α的范圍為:116° -154°，右部與底部之間夾角β的范圍為:116° -154°，兩個夾角的優(yōu)選值都為120°，當(dāng)然，兩個夾角可以相等也可以不相等，可以自由選擇。第一隔離層109高度LI的范圍為2-7um，寬度L2的范圍為2_7um，兩者的選擇也較為靈活。[0027]當(dāng)然，夾角的選擇、第一隔離層109的高度和寬度的選擇跟布拉格反射層的材料也有一定的關(guān)系。
[0028]要實現(xiàn)反射層對光線的較理想反射，反射層中各隔離層的厚度d與材料折射率N以及中心波長λ應(yīng)遵循的關(guān)系為:(1=λ/4Ν。本發(fā)明以藍(lán)光LED為例選擇材料，藍(lán)光的中心波長為455nm，實際制備中SIO2的折射率為1.40-1.50，TIO2的折射率為2.05-2.15。兩者的厚度就是根據(jù)上述公式得到的。
[0029]本發(fā)明的優(yōu)點概括起來便是:可以很好的將互聯(lián)的LED芯片之間側(cè)出光反射回去，令其從LED芯片的正面發(fā)射，從而提高整個高壓LED的出光效率。
[0030]以反射弧形隔離槽的第一隔離層109的左部和右部均為弧形為例，介紹本發(fā)明的具體制作過程為:
(1)在襯底100上利用金屬有機化合物化學(xué)氣相沉淀外延層，其從下到上依次包括N型層101、發(fā)光層102、P型層103 ；
(2)在該外延層上，利用光刻、腐蝕和干蝕刻技術(shù)，從P型層103表面往下蝕刻出部分裸露的N型層101 ；
(3)利用光刻、腐蝕、砂輪切割工藝將芯片之間的劃片槽磨出2-7um深、2-7um寬的圓弧形溝槽；
(4)采用電子束蒸發(fā)、光刻、和腐蝕技術(shù)，在所述P型層103表面上形成ITO透明電流擴展層104 ；
(5)利用濺射臺在芯片側(cè)邊沉積發(fā)射弧隔離槽一即三層隔離層，第一隔離層109為SIO2，厚度76nm，第二隔離層110為TiO2，厚度56nm，第三隔離層為SiO2，厚度79nm ；
(6)采用光刻、電子束蒸發(fā)和金屬剝離技術(shù)，在所述ITO電流擴展層104和裸露的N型層101上蒸發(fā)金屬電極、互聯(lián)電極108 ；
(7)利用PECVD淀積SIO2，在芯片表面除了焊接電極的位置上淀積鈍化層做保護(hù)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于高壓LED的反射弧型隔離槽，其特征在于該隔離槽為位于相鄰兩個LED芯片之間、在互聯(lián)電極(108)以下的具有布拉格結(jié)構(gòu)的反射層，反射層由三層以上的、結(jié)構(gòu)形式相同的隔離層組成，最底部的第一隔離層(109)由自左向右依次連接的左部、底部和右部組成，左部與底部之間的夾角α和右部與底部之間夾角β均為鈍角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于高壓LED的反射弧型隔離槽，其特征在于所述左部和右部均呈斜線狀或弧線狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于高壓LED的反射弧型隔離槽，其特征在于所述左部與底部之間的夾角α的范圍為:116° -154°，右部與底部之間夾角β的范圍為:116。 -154。。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于高壓LED的反射弧型隔離槽，其特征在于所述左部與底部之間的夾角α為120°。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于高壓LED的反射弧型隔離槽，其特征在于所述右部與底部之間的夾角β為120°。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的一種用于高壓LED的反射弧型隔離槽，其特征在于所述左部和右部對稱設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的一種用于高壓LED的反射弧型隔離槽，其特征在于所述發(fā)射層包括三層隔離層:位于最底部的第一隔離層(109)、位于中間的第二隔離層(110)、直接與互聯(lián)電極(108)接觸的第三隔離層(111)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種用于高壓LED的反射弧型隔離槽，其特征在于所述第一隔離層(109)為SIO2，厚度為78±3nm，第二隔離層(110)為TIO2，厚度為54±2鹽，第三隔尚層(111)為SIO2,厚度為78 土 3nm。
【文檔編號】H01L33/46GK103762288SQ201410031539
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月23日
【發(fā)明者】李珅, 甄珍珍, 王靜輝, 李曉波, 王義虎, 蘇銀濤, 曹培 申請人:同輝電子科技股份有限公司