[实用新型]倒装阵列LED芯片

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种倒装阵列LED芯片，尤其涉及一种包括多量子阱有源区的GaN基可控倒装阵列蓝光LED芯片结构。

背景技术

白光LED具有亮度高、节能环保等优点，已经成为最有潜力的照明光源之一。白光LED的能耗仅为白炽灯的1/8，荧光灯的1/2，其寿命可长达10万小时。这对普通家庭明来说可谓“一劳永逸”，同时还可实现无汞化，回收容易等优点，对环境保护和节约能源具有重要意义。

目前制备大功率白光LED的方法主要是在蓝色或近紫外LED芯片上涂覆黄色荧光粉，通过混色得到白光。这种通过蓝光LED的得到白光的方法，构造简单、成本低廉、技术成熟度高，因此运用广泛。大多数5W以上的大功率白光LED是由大功率的蓝光LED芯片制成的。所以制造大功率蓝光LED芯片是制作大功率白光LED的基础。

目前，调节发光亮度的LED主要是通过以下几种方式：第一、单个LED芯片主要是控通过LED芯片的电流来调节发光亮度；第二、多个LED芯片的组合通过控制多个LED芯片的开关来调节发光亮度。但是由于每个LED芯片可能不是同一批次生产的电学性能和光学性能会有不同，通过以上的控制方法连接设计和电源驱动，组合芯片发光的协调性、一致性较差。

目前单色显示屏在户外广告和小型移动数码设备上都有应用，所以发展LED单色显示屏也有很广的应用前景。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种倒装阵列LED芯片，该芯片能有效调节大功率蓝光LED倒装芯片的发光亮度，还可作为单色显示屏使用，通过控制行列的扫描达到显示字符的目的，以克服现有技术存在的LED芯片发光亮度调节困难等不足。

本实用新型的倒装阵列LED芯片结构为：阵列LED芯片由多个阵列单元构成阵列，其中所有的阵列单元每一行的p电极层连接到一起，每一列的n电极层连接到一起，这样可以单独控制每个阵列单元发光；所述阵列单元是蓝宝石衬底上方依次覆盖n型缓冲层、n型半导体层、有源层、p型半导体层、透明电极层、p电极层；每一列阵列单元的n电极层连接在一起；并且全部n电极层和p电极层由绝缘层包覆；在绝缘层包覆的p电极层窗口上方的p电极连接金属层使每一行的p电极连接到一起。蓝宝石衬底的出光面为粗糙化表面，以提高出光率；在p电极连接金属层表面还有钝化层。芯片的p电极层采用光反射率较高的银或铝等金属来增加光反射，并且完全覆盖每一个阵列单元的透明电极层。

其中，LED芯片出光面为蓝宝石衬底，采用蓝宝石（Al₂O₃）；并对出光面进行有组织的表面粗糙化处理形成粗糙化表面，以减少出光表面对光的反射，提高出光率，改善LED的发光效率。

所述的n型半导体层和p型半导体层是由GaN、或GaAs、或AlGaN半导体材料构成；其中n型半导体层掺入的杂质是Si等材料，p型半导体层掺入的杂质是Mg等材料；有源层采用多层的InGaN层和GaN层，形成多量子阱层。

本实用新型的LED芯片由彼此相互独立的阵列单元构成阵列。但是每一列阵列单元n电极层是连接在一起的；n电极层的材料材料包括Cu/Ti/Al/Ni/Au金属，采用其中的两种及以上的金属组合；p电极层采用对可见光反射率很高的金属Ag或Al，并且完全覆盖每一个阵列单元的透明电极层；

在绝缘层包覆的p电极层窗口上方的p电极连接金属层使每一行的p电极连接到一起；p电极连接金属层的材料包括Cu/Ti/Al/Ni/Au金属，采用其中的两种及以上的金属组合。

绝缘层和钝化层是由SiO_x、SiN_x或SiO_xN_y等绝缘材料构成；透明电极层采用金属薄膜Ni/Au或氧化铟锡（ITO）制作。

本实用新型与传统LED芯片相比，既可以增大发光面积，又能够通过控制芯片的阵列的行和列的通电与否控制阵列单元的发光，从而可以控制芯片的功率，达到控制芯片发光亮度的目的；也可以通过外部的驱动扫描电路控制芯片行和列通电与否，用来显示字符。

调整有源层结构（如多个材料的量子阱形成复合量子阱）及材料组分（调整掺杂浓度改变发光波长）可以发多种颜色光，本实用新型也涵盖了这一LED芯片范畴。

附图说明

图1为蓝宝石Al₂O₃(0001)面衬底上外延生长n-GaN层、n⁺-GaN层、有源层、p-GaN层、透明电极和Ag/Al金属电极后的截面的图；