[发明专利]一种发光面为特定平面几何图形的LED芯片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种发光面为特定平面几何图形的LED芯片，所述LED芯片包括基板层，基板层从下至上依次包括接触层、基板反面保护层、支撑基板、基板正面保护层、键合层；基板层的上面从下至上依次设有粘结保护层、反射金属接触层，在反射金属接触层的上面设有图形化外延层；图形化外延层从下至上依次包括：互补结构层、p型层、发光层、n型层；在图形化外延层上面设有第一钝化层、N电极和第二钝化层；所述的图形化外延层形状为特定平面几何图形。本发明还提出了一种发光面为特定平面几何图形的LED芯片制备方法。本发明能够节省LED封装制造端的设计制造环节和批量生产的成本，而又不增加LED芯片制造成本。

技术领域

本发明涉及半导体发光器件及其制备方法，尤其是涉及一种发光面为特定平面几何图形的LED芯片及其制备方法。

背景技术

发光二极管(LED)发展至今，已在各种照明领域得到广泛应用，且逐渐走向智能化和多样化发展。近年来，LED照明的光品质被提出更高的要求，尤其在移动照明、娱乐照明等领域，LED芯片发光图形存在多样化需求。例如，移动照明中的标准圆形、娱乐照明中具有特殊形状或包含各种文字的发光图形等。目前，获得以上特定需求的发光图形通常在封装或灯具制造过程中进行设计，由于多数LED芯片的发光图形为方形，这为特定需求发光图形的设计带来不便，且增加了封装及灯具制造的成本，更重要的是通过封装或灯具设计所照射的特定需求发光图形的品质不高，均匀性较差。若LED芯片直接能够照射出所需求的发光图形，避免在封装和灯具制造过程中进行二次设计，不仅能够降低成本，而且能够提高发光图形的品质，在特定的照明领域中LED的需求量将会得到提高，LED的应用领域得到拓展。

根据芯片结构，LED芯片可以分为三大类，分别是传统的正装结构的LED芯片、倒装结构的LED芯片和垂直结构的LED芯片。传统型的正装LED芯片，P电极和N电极在LED薄膜的同侧且位于出光面，光经透明衬底从四周出射，加正面共为五面出光，这样，出光在空间上的分布不均匀，电极挡光，且位于出光面，导致法向方向的光强比较弱，主要依靠侧面出光。倒装结构的LED芯片，出光面为背面(故相对正装结构，其称之为倒装)，P电极和N电极仍位于同侧且直接与基板(热沉)相连，避免了正装结构中电极挡光且位于出光面导致法向光强弱的缺点，但同样为五面出光，发出的光线需全部透过衬底出射，出光在空间上的分布仍不均匀。正装结构和倒装结构的芯片至少有五个发光面，光线在空间立体角的分布不均匀，需要在封装流程增加扩散膜和透镜才能获得近朗伯分布的发光面。垂直结构的LED芯片为薄膜芯片，即需要将LED薄膜从生长衬底上剥离并转移至具有较好导电导热能力的基板上，芯片的P电极和N电极位于薄膜两侧，故称之为垂直结构。垂直结构的薄膜芯片只有正面出光(单一方向)，出光在空间立体角的分布呈近朗伯图形，发光均匀。

综上所述，具有垂直结构的LED芯片具有单面出光的特点，若通过在芯片端设计能够照射出各种形状发光图形的结构，照射出的发光图形具有更高的品质且能够节省LED封装制造端的设计制造环节和批量生产的成本，而又不增加LED芯片制造的成本。举例说明，LED芯片的形状仍然为方形，可以通过设计LED芯片内各功能层的结构，将发光面设计成圆形、扇形、圆环形、五角星等形状，或发光面包含有其他特定文字等，这样的芯片，在特定的细分市场将会有较为广泛的应用前景。

现有技术中的一些LED芯片制备方法及结构，通过互补电极层和N电极的形状设计，结合金属反射率差异实现LED芯片照射特定设计的平面几何图形。但是并不能完全隔绝电流在非发光区域的注入，从而使得电能消耗增加，使其并不适用于对节能要求高的场合，缩短了采用电池驱动时的工作时间。

发明内容

为克服现有技术中的缺陷，本发明提出了一种发光面为特定平面几何图形的LED芯片，所述LED芯片包括基板层，基板层从下至上依次包括接触层、基板反面保护层、支撑基板、基板正面保护层、键合层；基板层的上面从下至上依次设有粘结保护层、反射金属接触层，在反射金属接触层的上面设有图形化外延层；图形化外延层和反射金属接触层具有相同的形状；