[发明专利]能增进横向电流扩散并拥有双反射表面的LED芯片电极结构

说明书

技术领域

本发明涉及LED芯片的生产技术领域。

背景技术

常规的GaN-LED电极结构有Cr/Pt/Au和Cr/Al/Ti/Pt/Ti/Pt/Au两种结构，第一种结构采用的金属对光的反射率都不是很高，且还有一定的吸光，由此LED的取光效果不是很好。第二种结构采用Al的单面反射（电极的底部对光有一定的反射效果），但是其上面以及侧面对光的反射效果不好。另外，这两种电极结构都采用纯金属堆积结构，其纵向（垂直于电极结构方向）的导电效果较好，不利于电流的横向扩散（平行于电极方向）。

发明内容

本发明的目的在于提供一种LED电极结构。

本发明目的在于设计一种电极结构，以增加电流的横向扩散，并且达到光的多面反射效果。

本发明包括在GaN层的表层向上依次包覆式设置由Cr层、第一Al层、至少一对TiN/Pt层、Au层、第二Al层和TiN外层组成的梯形结构电极扩展条。

本发明的有益效果是：

1、由于电流的垂直走向受到电阻率较低的TiN层的阻挡，会促进电流在金属层的横向扩散。两层TiN/Pt结构的电流阻挡已能达到一定的电流扩散促进作用。如果电极扩展条较长或者需要更大的电流扩散效果，能够增加TiN/Pt的对数。此种电极结构设计能够促进电流在电极以及电极扩展条上的扩散。

2、从有源层点发出的光，入射到电极或者电极扩展条底部，能被双反射电极中的第一Al层反射，最终成为出射光。从有源层点发出的侧向光，入射到电极或者电极扩展条侧面，能被双反射电极中的第二Al层反射，最终成为出射光。此双反射的电极结构能够增加LED的出光效率。

因此，本发明的电极结构可以增加电流的横向扩散，并且达到光的多面反射的效果。

另外，本发明Cr层设计很薄，为10～50埃，其作用是增加电极黏附性，使金属电极与GaN形成欧姆接触。

第一Al层厚度为1000～5000埃，其紧挨Cr层设计，能将传输到P、N电极底部的光反射回芯片内部，被反射回的光最终又从芯片内部反射出来，从而提高取光效率。

紧接着是两对TiN/Pt层，各TiN/Pt层中TiN的厚度为500～2000埃，Pt的厚度为500～2000埃，采用电流阻挡层/导电层交替设计，其中TiN的导电率会比Pt等其他金属低一到两个数量级，其目的一是减缓电流的垂直注入，增加电流的横向扩散，使电流较容易从电极扩散至电极扩展条尾部，增加电流分布的均匀性，提高电流注入效率，最终提高外量子效率。其目的二在于阻挡第一Al层向上扩散，TiN和Pt都是较好的原子扩散阻挡层。

Au层为电极的主体，具有较高的厚度：5000～20000埃，其目的一是为了配合封装打线，其目的二是为了增加电流的横向扩散。

在Au层上面的第二Al层，能将传输到P、N电极侧面（特别是N电极以及电极扩展条）的光直接反射出光，提高取光效率。

最上面层的TiN外层设计是为了防止第二Al层的扩散氧化。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明电极结构应用于常规的平行电极结构的设计图。

图3为本发明电极结构应用于在MESA由N电极扩展条包裹的情况下的设计图。

图4为本发明的电流扩散原理图。

图5为本发明的出光原理图。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括在GaN层的表层向上依次包覆式设置由Cr层1、第一Al层2、第一对TiN/Pt层3、第二对TiN/Pt层4、Au层5、第二Al层6和TiN外层7组成的梯形结构电极扩展条。

其中，Cr层的厚度为10～50埃。

第一Al层的厚度为1000～5000埃。

每对TiN/Pt层中，TiN的厚度为500～2000埃，Pt的厚度为500～2000埃。

Au层的厚度为5000～20000埃。

本发明电极结构应用于常规的平行电极结构设计如图2所示。

本发明电极结构应用于在MESA由N电极扩展条包裹的情况下的设计如图3所示。其双反射效果更佳，在芯片较大的情况下，电极手指将会更长，这种电极结构将会拥有更好的横向电流扩散效果。

如图4所示，由于电流的垂直走向受到电阻率较低的TiN层的阻挡，会促进电流在金属层的横向扩散。两层TiN/Pt结构的电流阻挡已能达到一定的电流扩散促进作用。如果电极扩展条较长或者需要更大的电流扩散效果，能够增加TiN/Pt的对数。此种电极结构设计能够促进电流在电极以及电极扩展条上的扩散。

如图5所示，从有源层点A发出的光，入射到电极或者电极扩展条底部，能被双反射电极中的第一AL层反射，最终成为出射光。从有源层点B发出的侧向光，入射到电极或者电极扩展条侧面，能被双反射电极中的第二Al层反射，最终成为出射光。此双反射的电极结构能够增加LED的出光效率。