[发明专利]一种薄膜垂直集成单元二极管芯片

说明书

本发明提供一种薄膜垂直集成单元二极管芯片，包括：保护金属层，反射镜，第二导电类型层，第二导电类型电极，量子阱有源区，第一导电类型层，绝缘介质层，第一导电类型电极，及远离第一导电类型电极的一侧形成n个二极管台面结构和沟槽结构，沟槽结构位于二极管单元之间；相邻二极管单元在垂直于所述第二导电类型电极线延伸方向上的距离根据电流扩散长度确定。本发明提供的薄膜二极管芯片大大降低了二极管芯片厚度，提高了二极管芯片散热性能的同时解决了现有技术存在的二极管结构在流明效率、流明密度输出、流明成本三个重要的参数上极大局限性的技术问题，提高了单位面积芯片的流明输出，降低了流明成本。

技术领域

本发明涉及半导体材料和器件工艺领域，特别是半导体光电器件，更具体地，本发明涉及一种薄膜垂直集成单元二极管芯片。

背景技术

常规的垂直结构LED芯片中，电流扩散主要依靠n电极侧，有电极引线型引线或钻孔型的引线，但总体电流扩散仍不均匀，导致发光效率的损失，散热也不均匀，从而影响单元二极管芯片的效率和稳定性。从而限制了垂直大功率LED芯片提供单位面积流明输出更高的产品。电流扩散的不均匀、热扩散的不均匀和光提取的不均匀，导致其在流明效率、流明密度输出、流明成本三个重要的参数上有极大的局限性，目前市场上的垂直LED芯片技术无法提供有效的解决方案。

现有技术一为Proc.of SPIE Vol.10021 100210X-1 2016会议论文，如图1-3所示，其中，图1为垂直LED芯片的结构图，其中P型电极与背面的电极相连(back metal Au)，黑色部分边缘的方框与中间3根手指型引线代表了N型电极，通过下方的两个大的N型焊盘打线引出。因此整个芯片的电流扩散，主要为N型金属线所限制。

图2展示了现有技术一的垂直芯片的近场分析图和中线上归一化的电流分布图，芯片的尺寸为1.2mm×1.2mm。近场图中可见，芯片的电流分布仍然十分不均匀，靠近n电极线的区域光强很大，电流密度大，而远离N电极线的区域光强较小，电流密度小。归一化的分布图显示，电流密度较小的区域不到较大区域的70％。因此，大电流下的LED光效、散热和稳定性都会受到严重的限制。

发明内容

本发明为解决现有技术存在的二极管结构流明效率、流明密度输出、流明成本三个重要的参数上有极大局限性的技术问题，提出一种流明效率高、流明密度输出大的集成单元二极管。

为实现上述目的，本发明提供一种薄膜垂直集成单元二极管芯片，包括：保护金属层，反射镜，第二导电类型层，第二导电类型电极，量子阱有源区，第一导电类型层，绝缘介质层，第一导电类型电极，及远离第一导电类型电极的一侧形成n个二极管台面结构和沟槽，第二导电类型电极线沿所述第二导电类型层之上的沟槽延伸，所述延伸的第二导电类型电极线之间形成n个二极管单元台面结构，其中，n≥2；沟槽位于二极管单元之间；其中，相邻二极管单元的N型导电电极在垂直于电极线延伸方向上的距离小于横向临界电流扩散长度，所述横向临界电流扩散长度为与二极管单元的“工作电压(VF)-单元尺寸”曲线上的拐点所对应的电流扩散长度。

优选的，所述横向临界电流扩散长度小于70微米。

优选的，采用激光剥离或化学蚀刻的方式移除芯片的生长衬底。

优选的，所述二极管单元之间的沟槽横截面形状为三角形、四边形、弧形、同心圆环、十字形。

优选的，所述沟槽宽度为0.5纳米-10微米，深度为0.5纳米-10微米。

优选的，所述二极管台面结构内的n个二极管单元沿沟槽底部向上的垂直方向上，并垂直于所述第二导电类型电极延伸方向上的截面面积不变或逐渐缩小。

优选的，所述二极管单元均匀或非均匀排布在芯片上。

优选的，第二导电类型电极线从n个二极管单元第一端面延伸至第二端面，或所述第二导电类型电极线从部分二极管单元第一端面延伸至第二端面。