[发明专利]适用于大功率GaN基LED芯片的复合电极

说明书

技术领域

本发明涉及LED芯片技术领域，具体的是一种适用于大功率GaN基LED芯片的新的复合电极。

背景技术

发光二极管（LED）是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，能直接将电转化为光，是新一代固态光源。LED具有体积小、耗电量低、使用寿命长、发光效率高、热量低、环保节能、坚固耐用等诸多优点，因而具有广阔的应用市场。目前，LED已在背光源、交通灯、大屏幕显示、汽车、装饰照明等领域得到了广泛应用，并随着技术的不断发展与成熟，LED将有望成为第四代照明光源。而氮化镓（GaN）及其化合物是继锗（Ge）、硅（Si）和砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）之后重要的第三代半导体材料，基于GaN基的LED的发展目前被公认为是光电子科学与技术的重大成就，是发展固态照明、实现人类照明革命的关键性光源，具有广泛的应用前景。

商品化的LED生产主要是采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）的方法在蓝宝石衬底上外延得到的。由于蓝宝石为绝缘体，对其进行剥离较难实现，所以目前商业化的GaN基LED多采用平面结构。相应的做法是：先对蓝宝石衬底外延层表面部分区域进行刻蚀，形成台面结构，然后裸露出N区，将P电极、N电极做在器件的同一侧。由于电流在流动过程中总是趋向于“寻找”最小路径，这样必然存在电流横向扩展不均问题以及金属电极对芯片出光的影响。所以对于平面结构的LED芯片来说，设计合理的电极对提升芯片的质量具有非常关键的作用。

目前，普通LED芯片的电极一般由P、N面金属焊盘与P面透明导电层两部分构成，所述金属焊盘一般采用与GaN粘附性比较好的金属材料，其设计一般不需要考虑透光性能。而所述P面透明导电层的设计则需要同时考虑对光的透过性及导电性。普通LED芯片的P面透明导电层采用蒸镀镍（Ni）、金（Au）薄膜并对其进行合金的方式实现。但是，此方式做成的导电薄膜对光的透过性较差。透明导电金属氧化物氧化铟锡（ITO）的出现，在很大程度上克服了原有技术的不足，提高了导电薄膜光的透过率。但是，ITO材料本身的结构特性导致其电性能与光性能不可能同时都达到最佳点。这样，为了获得较好的透光特性必然要降低导电薄膜的导电性能。氧化铟锡(ITO)或掺锡氧化铟是铟（III族）氧化物(In2O3) 与锡（IV族）氧化物(SnO₂)的混合物。对大尺寸的LED芯片来说，这种具有高电阻率特性的ITO薄膜对电流横向扩展的影响尤为明显。为解决此问题，目前对应的办法是：将Cr/Au等低阻性不透光材料制成的金属条形电极由P、N金属焊盘延伸出并均匀分布于透明导电薄膜表面。这一方法可解决电流难于在ITO薄膜层内扩展的问题。然而伴随着LED芯片尺寸的增大，这种高透光性的ITO薄膜将会需要更多的金属条形电极来增加电流的扩展度，从而占用较多的透光面积，随之带来的问题是对光的阻挡吸收会逐渐增大，从而降低了LED芯片的出光效率。但如果金属条形电极用的过少，又会降低电流扩展的能力。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种适用于大功率GaN基LED芯片的新的复合电极，它能提高LED芯片的出光效率及电流扩展的均匀性，能在一定程度上改善LED芯片散热的均匀性。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下。

一种适用于大功率GaN基LED芯片的复合电极，含有P面电极和N面电极，其特征是，所述P面电极为含有ITO薄膜、P面金属焊盘和P面ITO条形电极的P面复合电极，所述ITO薄膜覆盖在P型氮化镓（GaN）表面，所述P面金属焊盘设置在P型GaN表面的一端，所述P面ITO条形电极与所述P面金属焊盘连接并由P面金属焊盘向另一端延伸；所述N面电极为含有N面金属焊盘、N面ITO条形电极的N面复合电极，所述N面金属焊盘设置在N面一端（有内凹）的中间，所述N面ITO条形电极与所述N面金属焊盘连接并由N面金属焊盘两端沿N面边缘向N面的另一端延伸至靠近P面金属焊盘的一端。

进一步，所述P面ITO条形电极为条状或者辐射状的结构。

进一步，所述P面ITO条形电极采用与N面ITO条形电极相同或者不同的材料。

进一步，所述P面ITO条形电极和N面ITO条形电极为由导电性能优于ITO薄膜的导电材料制作的条形电极。

进一步，所述导电性能优于ITO薄膜的导电材料为二氧化锡（SnO₂）质量百分比大于等于10%的ITO材料。

本发明适用于大功率GaN基LED芯片的复合电极的积极效果是

（1）采用的P面ITO条形电极具有一定的透光性能。