[发明专利]具有点状分布N电极的氮化镓基发光二极管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体照明技术领域，尤其涉及一种具有点状分布N电极结构的氮化镓基倒装工艺发光二极管及其制备方法。

背景技术

在半导体照明领域，在非光出射端面上的光损失一直是倒装焊LED芯片发光效率难以更大幅度提高的问题之一，氮化镓(GaN)基化合物半导体材料具有宽禁带直接带隙，可以用来制作绿光、蓝光和紫外光LED，在普通LED的基础上，通过增加管芯尺寸，即所谓大管芯LED，能够提高发光功率，同时为了进一步提高发光功率和利于器件散热，通常采用倒装焊技术，使氮化镓基大管芯LED倒装焊在硅基片上，产生的光从双抛面蓝宝石端出射，但是有很大一部分光在面向硅基片的非出光端面损失掉了，从而限制了GaN基大管芯LED发光功率的提高。

专利“ZL200510011812，桥式N电极型氮化镓基大管芯发光二极管及制备方法”采用了N电极多点桥式连接，有效减少了N、P电极间形成的PN结边缘长度，增大了P型发光区面积，减小了PN结电流密度；同时利用了电极边缘区域的光反射，使得LED出光效率得以提高。但是，在氮化镓芯片表面制备桥式电极连接，工艺复杂，并且桥式连接下面的绝缘介质层也有限制，降低了可靠性，增加了成本。

在倒装焊工艺中，LED芯片一般倒装于硅基板上，我们采用在硅基板上制备压焊点，并利用该压焊点连接电极，实现了LED芯片多点N电极的连接，相比上述专利，提高了芯片工艺灵活性，提高了器件可靠性，降低了成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的发光二极管的上述缺陷，而提供一种具有点状分布N电极结构的氮化镓基发光二极管及其制备方法。

本发明提供的具有点状分布N电极结构的氮化镓基发光二极管，包括：

一氮化镓基芯片；

分布在所述氮化镓基芯片上的至少一片状P电极区和至少两个N电极；其特征在于，所述至少两个N电极为呈点状分布于片状P电极区之间的N电极；

一倒装焊用基板；

所述倒装焊用基板上制备的与分布在所述氮化镓基芯片上的N电极对应的N压焊电极之间使用常规的金属结构薄膜连接；

所述氮化镓基芯片与所述倒装焊用基板采用倒装焊方法键合。

本发明提供的制备具有点状分布N电极结构的氮化镓基发光二极管的方法的步骤为：

(1)制作氮化镓基芯片，所述氮化镓基芯片上分布有片状P电极区和呈点状分布于片状P电极区之间的至少两个N电极；

(2)制备一倒装焊用基板，所述倒装焊用基板上制备的与分布在所述氮化镓基芯片上的N电极对应的N压焊电极之间使用常规的金属结构薄膜连接；

(3)采用倒装焊方法将氮化镓基芯片与倒装焊用基板键合，形成具有点状分布N电极结构的氮化镓基发光二极管。

本发明提供的具有点状分布N电极结构的氮化镓基发光二极管，由于采用了N电极点式分布，有效减少了N、P电极间形成的PN结边缘长度，增大了P型发光区面积，减小了PN结电流密度；同时利用了电极边缘区域的光反射；同时，在倒装基板上实现N电极连接，避免在氮化镓芯片表面制备N电极连接，简化了工艺，所以能够提高GaN基倒装焊LED芯片的内、外量子效率，使其发光效率得以提高，同时提高可靠性，降低成本。

附图说明

图1为根据本发明所述方法制备的GaN基LED外延片。

图2为在GaN基LED外延片的P-GaN层表面制备ITO透明导电层和Al/Ag金属反射层后的结构示意图。

图3为形成N电极区的GaN基芯片的结构示意图。

图4为GaN基芯片制备P、N电极后的结构示意图。

图5为Si散热基板的表面结构图。

图6为完整的具有点状分布N电极结构的氮化镓基倒装发光二极管的剖面图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

其中涉及的附图标记说明如下：

1.蓝宝石基板

2.缓冲层

3.N-GaN层

4.多量子阱层

5.P-GaN层

6.ITO透明导电层+Al/Ag反射层

本发明所提出的具有点状分布N电极结构的氮化镓基倒装发光二极管的制备方法，具体包括如下步骤：

如图1所示，在一蓝宝石基板1上，依次生长缓冲层2、N-GaN层3、多量子阱层4、P-GaN层5等，制备形成GaN基LED外延片。