一種高發(fā)光效率的高壓發(fā)光二極管的制作方法
【專利摘要】本實用新型一種高發(fā)光效率的高壓發(fā)光二極管，由n個具有獨立發(fā)光結構的子級發(fā)光二極管串聯(lián)構成，其中，第一子級發(fā)光二極管上設置第一電極，第n子級發(fā)光二極管上設置第二電極。本實用新型可以增加有源區(qū)的出光面積，提高發(fā)光效率。
【專利說明】一種高發(fā)光效率的高壓發(fā)光二極管
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及發(fā)光二極管【技術領域】，尤其是指一種高發(fā)光效率的高壓發(fā)光二極管。
【背景技術】
[0002]發(fā)光二極管具有低功耗、尺寸小和可靠性高等優(yōu)點，作為主要的光源得到迅猛發(fā)展。近年來，發(fā)光二極管的應用領域正在迅速擴展，應用范圍逐漸擴大，而提高亮度和降低成本成為發(fā)光二極管領域發(fā)展目標。
[0003]使用高壓發(fā)光二極管(HV-LED)可明顯降低發(fā)光二極管的應用成本。HV-LED具有兩優(yōu)點:一，有效降低發(fā)光二極管照明燈具成本和重量，可以大于270度發(fā)光；二，HV-LED高電壓、小電流工作，降低發(fā)熱，從而降低對散熱系統(tǒng)的要求，燈具結構可以節(jié)省散熱材料。
[0004]HV-LED高電壓、小電流工作條件顛覆了傳統(tǒng)LED低電壓、大電流工作條件。同時，HV-LED只需高壓線性恒流源就能工作，高壓線性恒流電源無變壓器、無電解電容器，解決普通LED的驅(qū)動電源和電解電容器的壽命問題。
[0005]然而，現(xiàn)有技術中，提高高壓發(fā)光二極管亮度主要在于提高單個發(fā)光二極管的內(nèi)量子效率及外量子效率，主要通過改變單個發(fā)光二極管內(nèi)部結構實現(xiàn)，而所述提高高壓發(fā)光二極管發(fā)光效率的局限難以突破，本實用新型提供一種新型的提高發(fā)光二極管發(fā)光效率的高壓結構，本案由此產(chǎn)生。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型的目的在于提供一種高發(fā)光效率的高壓發(fā)光二極管，以增加有源區(qū)的出光面積，提高發(fā)光效率。
[0007]為達成上述目的，本實用新型的解決方案為:
[0008]一種高發(fā)光效率的高壓發(fā)光二極管，由η個具有獨立發(fā)光結構的子級發(fā)光二極管串聯(lián)構成，其中，各子級發(fā)光二極管都包含獨立的有源區(qū)且通過外延絕緣層互相隔開；有源區(qū)第一接觸面上設置第一型導電層，有源區(qū)第二接觸面上設置第二型導電層；
[0009]第一子級發(fā)光二極管的第一型導電層上設置第一電極，第二型導電層上設置介質(zhì)層，介質(zhì)層中設置導電通道，介質(zhì)層上設置金屬反射層，且金屬反射層通過導電通道與第二型導電層形成歐姆接觸，金屬反射層上設置非導電鍵合層，在非導電鍵合層上設置基板；
[0010]第二子級發(fā)光二極管的第一型導電層上設置ΙΤΟ導電層，第二型導電層上設置介質(zhì)層，介質(zhì)層中設置導電通道，介質(zhì)層上設置金屬反射層，金屬反射層通過導電通道與第二型導電層形成歐姆接觸，金屬反射層上設置非導電鍵合層，在非導電鍵合層上設置基板；
[0011]第二子級發(fā)光二極管與第一子級發(fā)光二極管之間設置外延絕緣層，且外延絕緣層中設置導電通道，導電通道與第一子級發(fā)光二極管的金屬反射層形成連接，且與第二子級發(fā)光二極管的ΙΤΟ導電層形成連接；
[0012]第三子級發(fā)光二極管的第一型導電層上設置ΙΤΟ導電層，第二型導電層上設置介質(zhì)層，介質(zhì)層中設置導電通道，介質(zhì)層上設置金屬反射層，金屬反射層通過導電通道與第二型導電層形成歐姆接觸，金屬反射層上設置非導電鍵合層，在非導電鍵合層上設置基板；依次串聯(lián)連接至第η子級發(fā)光二極管第一型導電層上設置的ITO導電層，第二型導電層上設置第二電極，且第二電極通過第二電極絕緣層與外延發(fā)光結構側面區(qū)域分開。
[0013]一種高發(fā)光效率的高壓發(fā)光二極管，由η個具有獨立發(fā)光結構的子級發(fā)光二極管串聯(lián)構成，其中，各子級發(fā)光二極管都包含獨立的有源區(qū)且通過外延絕緣層互相隔開；有源區(qū)第一接觸面上設置第一型導電層，有源區(qū)第二接觸面上設置第二型導電層；
[0014]第一子級發(fā)光二極管的第一型導電層上設置第一電極，第二型導電層上設置第二ΙΤΟ導電層，第二 ΙΤΟ導電層上設置金屬反射層，金屬反射層上設置非導電鍵合層，非導電鍵合層上設置基板；
[0015]第二子級發(fā)光二極管的第一型導電層設置第一 ΙΤΟ導電層，第二型導電層上設置第二 ΙΤΟ導電層，第二 ΙΤΟ導電層上設置金屬反射層，金屬反射層上設置非導電鍵合層，非導電鍵合層上設置基板；
[0016]第二子級發(fā)光二極管與第一子級發(fā)光二極管之間設置外延絕緣層，且外延絕緣層中設置導電通道，導電通道與第一子級發(fā)光二極管的第二 ΙΤΟ導電層形成連接，且與第二子級發(fā)光二極管的第一 ΙΤΟ導電層形成連接；
[0017]第三子級發(fā)光二極管的第一型導電層上設置第一 ΙΤΟ導電層，第二型導電層上設置第二 ΙΤΟ導電層，第二 ΙΤΟ導電層上設置金屬反射層，在金屬反射層上設置非導電鍵合層，在非導電鍵合層上設置基板；依次串聯(lián)連接至第η子級發(fā)光二極管第一型導電層上設置的第一 ΙΤΟ導電層；第二 ΙΤΟ導電層上設置第二電極，且第二電極通過第二電極絕緣層與外延發(fā)光結構側面區(qū)域分開。
[0018]進一步，子級發(fā)光二極管的個數(shù)η為2-220。串聯(lián)子級發(fā)光二極管的個數(shù)為2-220，所串聯(lián)的發(fā)光二極管的整體工作電壓范圍在3-440V之間。采用此設計的高壓LED具有廣泛的應用范圍，亦可直接應用于民用的電壓區(qū)間，可節(jié)省封裝及應用中的電路及器件的制作成本，也節(jié)約使用過程的電能消耗。
[0019]進一步，各子級發(fā)光二極管共用非導電鍵合層該同一層功能結構，且各子級發(fā)光二極管共用基板該同一支撐體。
[0020]進一步，各子級發(fā)光二極管之間外延絕緣層寬度d為2 μπι彡d ^ 100 μ mo外延絕緣層采用寬度的范圍符合普通LED切割道的寬度范圍；或窄于普通LED切割道的寬度范圍，但寬度不窄于制作外延絕緣層導電通孔的寬度；或?qū)捰谄胀↙ED切割道的寬度范圍，但太寬了會浪費整個發(fā)光二級管高壓模塊的有效發(fā)光區(qū)間。
[0021]進一步，各子級發(fā)光二極管之間設置的外延絕緣層導電通道規(guī)則排列，且其排列密度 D 為 D < 800 個 /mm2。
[0022]進一步，各子級發(fā)光二極管之間外延絕緣層導電通道的圖形包括圓形、正方形、三角型、橢圓形、長方形或梯形，且單個外延絕緣層導電通道的邊長或直徑d為d
(200 μ--ο
[0023]外延絕緣層導電通道的尺寸、圖形、分布密度在合適的數(shù)值選取區(qū)間。尺寸、分布密度、圖形選取過小且不合適會導致各子級發(fā)光二極管之間無法形成有效的電流傳導，造成電流擁擠，高壓發(fā)光二極管模塊的內(nèi)阻增加且芯片過熱問題。尺寸、分布密度、圖形選取過大且不合適會造成各子級發(fā)光二極管之間的外延絕緣層需要設計過寬，導致高壓發(fā)光二極管模塊的有效發(fā)光區(qū)變小，降低了高壓發(fā)光二極管模塊的發(fā)光效率。
[0024]進一步，η個串聯(lián)的子級發(fā)光二極管排列圖形包括2* (η/2)矩陣、3* (η/3)矩陣、4* (η/4)矩陣、5* (η/5)矩陣；也包括非矩陣L型、Π型、III型。
[0025]進一步，各子級發(fā)光二極管的相鄰且非相連的各個獨立的金屬反射層之間隔著非導電鍵合材料。
[0026]進一步，各子級發(fā)光二極管的相鄰且非相連的各個獨立的第二 ΙΤΟ導電層之間隔著非導電鍵合材料。
[0027]一種高發(fā)光效率的高壓發(fā)光二極管制作方法，包括以下步驟:
[0028]一，提供外延襯底，在外延襯底上依次設置第一型導電層、有源區(qū)、第二型導電層；
[0029]二，在第二型導電層表面采用掩膜，ICP刻蝕，形成外延隔離槽，且蝕刻深度至外延襯底，形成若干個獨立外延發(fā)光結構的子級發(fā)光二極管；
[0030]三，在外延隔離槽內(nèi)蒸鍍外延絕緣層，同時在第二型導電層表面蒸鍍介質(zhì)層；
[0031]四，在外延絕緣層以及介質(zhì)層中形成多個用于制作導電通道的通孔；
[0032]五，在通孔及介質(zhì)層表面蒸鍍金屬，形成導電通道及金屬反射層，金屬反射層上蒸鍍金屬導電層；
[0033]六，在金屬導電層表面掩膜、光刻及蝕刻金屬工藝，在金屬導電層表面形成金屬隔離槽，金屬隔離槽的深度至介質(zhì)層表面；在相鄰的非串聯(lián)各子級發(fā)光二極管之間的金屬隔離槽與外延隔離槽在發(fā)光結構的垂直方向上重合；
[0034]七，采用非導電鍵合材料把金屬導電層與基板鍵合在一起，且非導電鍵合材料充滿金屬隔離槽；
[0035]八，腐蝕去除外延襯底，裸露第一子級發(fā)光二極管至第η子級發(fā)光二極管的第一型導電層，以及外延絕緣層中的導電通道；
[0036]九、在第一型導電層上采用掩膜、光刻工藝:同時露出第二發(fā)光二極管的表面，包含與第一發(fā)光二極管相鄰的區(qū)域，范圍直至包含外延絕緣層中導電通道區(qū)域且與導電通道邊緣持平的表面，依此直至同時露出第η發(fā)光二極管的表面，包含與第η-1發(fā)光二極管相鄰的區(qū)域，范圍直至包含外延絕緣層中導電通道區(qū)域且與導電通道邊緣持平的表面；
[0037]十，在各子級發(fā)光二極管的裸露表面上蒸鍍ΙΤΟ導電層，使得各子級發(fā)光二極管之間的外延絕緣層中導電通道和與之相鄰的子級發(fā)光二極管的第一型導電層形成連接；
[0038]十一，在第η子級發(fā)光二極管的ΙΤΟ導電層采用掩膜、光刻、ICP蝕刻，形成第二電極的制作區(qū)域，蝕刻深度至第二型導電層以下且未達到第二型導電層與介質(zhì)層的接觸面；在第η子級發(fā)光二極管的第二電極的制作區(qū)域上分別制作電極隔離層及第二電極；
[0039]十二，在第一子級發(fā)光二極管的第一型導電層上形成第一電極；
[0040]十三，把各子級發(fā)光二極管組成的一個大模塊的周圍切割裂片，形成所述一種高發(fā)光效率的高壓發(fā)光二極管。
[0041]一種高發(fā)光效率的高壓發(fā)光二極管制作方法，包括以下步驟:
[0042]一，提供外延襯底，在外延襯底上依次設置第一型導電層、有源區(qū)、第二型導電層；
[0043]二，在第二型導電層表面采用掩膜，ICP刻蝕，形成外延隔離槽，且蝕刻深度至外延襯底，形成η個獨立外延發(fā)光結構的子級發(fā)光二極管；
[0044]三，在外延隔離槽內(nèi)蒸鍍外延絕緣層；
[0045]四，在外延絕緣層內(nèi)形成用于制作導電通道的通孔；
[0046]五，在通孔及第二型導電層表面蒸鍍ΙΤΟ材料，形成導電通道及第二 ΙΤΟ導電層；且在第二 ΙΤΟ導電層表面形成金屬反射層；
[0047]六，在金屬反射層表面掩膜、光刻及蝕刻金屬及ΙΤΟ的工藝，在金屬導電層表面形成金屬隔離槽，金屬隔離槽的深度至外延絕緣層表面；在相鄰的非串聯(lián)各子級發(fā)光二極管之間的金屬隔離槽與外延絕緣層的一側在發(fā)光結構的垂直方向上重合；
[0048]七，采用非導電鍵合材料把金屬導電層與基板鍵合在一起，且非導電鍵合材料充滿金屬隔離槽；
[0049]八，去除外延襯底，裸露第一子級發(fā)光二極管至第η子級發(fā)光二極管的第一型導電層，以及外延絕緣層中的導電通道；
[0050]九，在第一型導電層上采用掩膜、光刻工藝，同時露出第二發(fā)光二極管的表面，包含與第一發(fā)光二極管相鄰的區(qū)域，范圍直至包含外延絕緣層中導電通道區(qū)域且與導電通道邊緣持平的表面，依此直至同時露出第η發(fā)光二極管的表面，包含與第η-1發(fā)光二極管相鄰的區(qū)域，范圍直至包含外延絕緣層中導電通道區(qū)域且與導電通道邊緣持平的表面；
[0051]十，在各子級發(fā)光二極管的裸露表面上蒸鍍ΙΤΟ導電層，使得各子級發(fā)光二極管之間的外延絕緣層中導電通道和與之相鄰的子級發(fā)光二極管的第一型導電層形成連接；
[0052]十一，在第η子級發(fā)光二極管的ΙΤΟ導電層采用掩膜、光刻、ICP蝕刻，形成第二電極的制作區(qū)域，蝕刻深度至第二型導電層以下且未達到第二型導電層與介質(zhì)層的接觸面；在第η子級發(fā)光二極管的第二電極的制作區(qū)域上分別制作電極隔離層及第二電極；
[0053]十二，在第一子級發(fā)光二極管的第一型導電層上形成第一電極；
[0054]十三，把各子級發(fā)光二極管組成的一個大模塊的周圍切割裂片，形成所述一種高發(fā)光效率的高壓發(fā)光二極管。
[0055]采用上述方案后，本實用新型把各個獨立發(fā)光結構的子級發(fā)光二極管串聯(lián)連接，形成一體的芯片模塊，明顯地增加有源區(qū)出光的面積，有效地提高串聯(lián)發(fā)光二極管模塊的整體發(fā)光效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0056]圖1為本實用新型實施例一的外延結構示意圖；
[0057]圖2為本實用新型實施例一的各子級發(fā)光二極管之間隔離槽示意圖；
[0058]圖3為本實用新型實施例一的各子級發(fā)光二極管之間外延絕緣層和介質(zhì)層示意圖；
[0059]圖4為本實用新型實施例一制作外延絕緣層和介質(zhì)層的通孔示意圖；
[0060]圖5為本實用新型實施例一的各子級發(fā)光二極管制作導電通道及金屬反射鏡示意圖；
[0061]圖6為本實用新型實施例一的各子級發(fā)光二極管制作金屬反射鏡隔離槽示意圖；
[0062]圖7為本實用新型實施例一的各子級發(fā)光二極管金屬反射鏡隔離槽及外延絕緣層導電通道的平面分布示意圖；
[0063]圖8為本實用新型實施例一的發(fā)光二極管鍵合基板示意圖；
[0064]圖9為本實用新型實施例一去除外延襯底的發(fā)光二極管結構示意圖；
[0065]圖10為本實用新型實施例一的各子級發(fā)光二極管制作ITO導電層的示意圖；
[0066]圖11為本實用新型實施例一的各子級發(fā)光二極管外延絕緣層導電通道及ITO導電層的平面分布示意圖；
[0067]圖12為本實用新型實施例一的第二電極制作槽的蝕刻形狀的側面示意圖；
[0068]圖13為本實用新型實施例一的第一電極與第二電極制作示意圖；
[0069]圖14為本實用新型實施例一的各子級發(fā)光二極管構成的一個大模塊的平面分布示意圖；
[0070]圖15為本實用新型實施例二的外延結構示意圖；
[0071]圖16為本實用新型實施例二的各子級發(fā)光二極管之間隔離槽的示意圖；
[0072]圖17為本實用新型實施例二的各子級發(fā)光二極管之間的外延絕緣層示意圖；
[0073]圖18為本實用新型實施例二制作外延絕緣層的通孔的示意圖；
[0074]圖19為本實用新型實施例二的各子級發(fā)光二極管制作導電通道、第二 ITO導電層及金屬反射層的示意圖；
[0075]圖20為本實用新型實施例二的各子級發(fā)光二極管制作第二 ITO導電層、金屬反射層的隔離槽的示意圖；
[0076]圖21為本實用新型實施例二的各子級發(fā)光二極管的第二 ITO導電層、金屬反射鏡的隔離槽及外延絕緣層的導電通道的平面分布示意圖；
[0077]圖22為本實用新型實施例二的發(fā)光二極管鍵合基板的示意圖；
[0078]圖23為本實用新型實施例二剝離外延襯底后的發(fā)光二極管結構示意圖；
[0079]圖24為本實用新型實施例二的各子級發(fā)光二極管制作第一 ITO導電層的示意圖；
[0080]圖25為本實用新型實施例二的各子發(fā)光二極管外延絕緣層的導電通道及第一ITO導電層的平面分布不意圖；
[0081]圖26為本實用新型實施例二的第二電極制作槽的蝕刻形狀的側面示意圖；
[0082]圖27為本實用新型實施例二的第一電極及第二電極制作示意圖；
[0083]圖28為本實用新型實施例二的各子級發(fā)光二極管構成的一個大模塊的平面分布示意圖。
[0084]標號說明
[0085]子級發(fā)光二極管10第一電極20
[0086]第二電極30第二電極絕緣層301
[0087]外延襯底40緩沖層50
[0088]腐蝕截止層60外延隔離槽70
[0089]犧牲層80
[0090]有源區(qū)1
[0091]第一型導電層2第二型導電層3
[0092]介質(zhì)層4導電通道41
[0093]金屬反射層5金屬隔離槽51
[0094]非導電鍵合層6基板7
[0095]ITO導電層8第一 ITO導電層81
[0096]第二 ITO導電層82外延絕緣層9
[0097]導電通道91通孔92。
【具體實施方式】
[0098]以下結合附圖及具體實施例對本實用新型做詳細的說明。
[0099]實施例一
[0100]一種高發(fā)光效率的高壓發(fā)光二極管，由一百個具有獨立發(fā)光結構的子級發(fā)光二極管10串聯(lián)而成，且排列圖形為10*10的矩陣排列，如圖14所示，第一子級發(fā)光二極管10上設置第一電極20，第η子級發(fā)光二極管10上設置第二電極30。
[0101]如圖13所示，其中各個子級發(fā)光二極管10都包含獨立的有源區(qū)1，在有源區(qū)1第一接觸面上設置第一型導電層2，在有源區(qū)1第二接觸面上設置第二型導電層3。第一型導電層2由第一型電流擴展層及第一型限制層組成。具體為第一型電流擴展層由(AluPaaduInuP三五族化合物構成，且厚度為4ym。第一型限制層由(AluGac.Ur^P三五族化合物構成，且厚度為800nm。有源層1由20組(Al0.8Ga0.2) 0.5In0.5P/Ga0.5In0.5P三五族化合物交替構成。第二型導電層3由第二型限制層及第二型電流擴展層組成。第二型限制層由(AlMGaaUr^P三五族化合物構成，且厚度為800nm。第二型電流擴展層由GaP三五族化合物構成，且厚度為4 μ m。
[0102]第一子級發(fā)光二極管10的第一型電流擴展層上設置第一電極20，第二型導電層3上設置Si02介質(zhì)層4，S1 2介質(zhì)層4中設置有填充金屬材料的導電通道41，Si02介質(zhì)層4上設置金屬反射層5，且金屬反射層5通過導電通道41與第二型電流擴展層形成歐姆接觸，在金屬反射層5上設置非導電鍵合層6，在非導電鍵合層6上設置硅基板7。
[0103]第二子級發(fā)光二極管10的第一型電流擴展層上設置IT0導電層8，第二型電流擴展層上設置Si02介質(zhì)層4，S1 2介質(zhì)層4中設置有填充金屬材料的導電通道41，S1 2介質(zhì)層4上設置金屬反射層5，且金屬反射層5通過導電通道41與第二型電流擴展層形成歐姆接觸，在金屬反射層5上設置非導電鍵合層6，在非導電鍵合層6上設置硅基板7。
[0104]第二子級發(fā)光二極管10與第一子級發(fā)光二極管10之間設置有Si02外延絕緣層9，且Si02外延絕緣層9中設置有填充金屬材料的導電通道91，導電通道91與第一子級發(fā)光二極管10的金屬反射層5形成連接，且與第二子級發(fā)光二極管10的IT0導電層8形成連接。
[0105]第三子級發(fā)光二極管10的第一型電流擴展層上設置IT0導電層5，第二型電流擴展層上設置Si02介質(zhì)層4，S1 2介質(zhì)層4中設置有填充金屬材料的導電通道41，S1 2介質(zhì)層4上設置金屬反射層5，且金屬反射層5通過導電通道41與第二型電流擴展層形成歐姆接觸，在金屬反射層5上設置非導電鍵合層6，在非導電鍵合層6上設置硅基板7。
[0106]第三子級發(fā)光二極管10與第二子級發(fā)光二極管10之間設置有Si02外延絕緣層9，且Si02外延絕緣層9中設置有填充金屬材料的導電通道91，導電通道91與第二子級發(fā)光二極管10的金屬反射層5形成連接，且與第三子級發(fā)光二極管10的IT0導電層8形成連接。
[0107]循環(huán)所述的兩個子級發(fā)光二極管10的芯片結構連接方式至第九十九子級發(fā)光二極管10。
[0108]第一百子級發(fā)光二極管10的第一型電流擴展層上設置ITO導電層8，第二型電流擴展層上設置Si02介質(zhì)層4，S1 2介質(zhì)層4中設置有填充金屬材料的導電通道41，3;102介質(zhì)層4上設置金屬反射層5，且金屬反射層5通過導電通道41與第二型電流擴展層形成歐姆接觸，在金屬反射層5上設置非導電鍵合層6，在非導電鍵合層6上設置硅基板7 ;第二型電流擴展層與有源區(qū)1相鄰面設置有第二電極30，且第二電極30通過第二電極絕緣層301與外延發(fā)光結構分開。
[0109]第一百子級發(fā)光二極管10與第九十九子級發(fā)光二極管10之間設置有Si02外延絕緣層9，且Si02外延絕緣層9中設置有填充金屬材料的導電通道91，導電通道91與第九十九子級發(fā)光二極管10的金屬反射層5形成連接，且與第一百子級發(fā)光二極管10的IT0導電層8形成連接。
[0110]所述一種高發(fā)光效率的高壓發(fā)光二極管制作方法，主要包括以下步驟:
[0111]一，如圖1所示，在外延襯底40的上表面由下至上依次外延:緩沖層50、腐蝕截止層60、第一型導電層2、有源區(qū)1、第二型導電層3。
[0112]外延襯底40采用2英寸的GaAs襯底，厚度為270 μ m。緩沖層50由300nm的GaAs材料組成。腐蝕截止層60由300nm厚的材料組成。
[0113]二，如圖2所示，在2英寸的外延片表面的第二型導電層3上采用掩膜，ICP刻蝕，在非串聯(lián)的各子級發(fā)光二極管10形成寬度為4 μπι的外延隔離槽70，在串聯(lián)的各子級發(fā)光二極管10形成寬度為20 μ m外延隔離槽70，且蝕刻深度至腐蝕截止層60，形成幾萬個10mil*10mil尺寸的獨立外延發(fā)光結構。
[0114]三，如圖3所示，在外延隔離槽70內(nèi)蒸鍍Si02B成外延絕緣層9，同時在第二型導電層3表面蒸鍍Si02形成介質(zhì)層4。
[0115]四，如圖4所示，在串聯(lián)的各子級發(fā)光二極管10之間的20 μ m寬的外延絕緣層9形成密度為300個/ mm2、直徑為4 μπι的圓形的外延絕緣層通孔92 ;且同時在介質(zhì)層4中形成密度為150個/ mm2，直徑為10 μπι的圓形的介質(zhì)層通孔42。
[0116]五，如圖5所示，在外延絕緣層通孔92、介質(zhì)層通孔42及介質(zhì)層4表面蒸鍍金屬，金屬填充滿外延絕緣層通孔92、介質(zhì)層通孔42，形成導電通道(91、41)；以及形成400nm厚的金屬反射層5 ;再增厚金屬反射層5至1 μ m厚，使得金屬反射層5形成較好的導電效果。
[0117]六，如圖6所示，在金屬反射層5表面掩膜、光刻及蝕刻金屬工藝，在金屬反射層5表面形成規(guī)則的金屬隔離槽51，金屬隔離槽51的寬度大小為4 μπι，金屬隔離槽51的深度至介質(zhì)層4表面；在相鄰的非串聯(lián)各子級發(fā)光二極管10之間的金屬隔離槽51與外延絕緣層9在發(fā)光結構的垂直方向上重合；在相鄰的串聯(lián)各子級發(fā)光二極管10之間的金屬隔離槽51與外延絕緣層9導電通道91錯開，且與單邊的外延絕緣層9在發(fā)光結構的垂直方向上，重合，形成如圖7所示的金屬隔離槽51分布情況。
[0118]七，如圖8所不，米用非導電鍵合材料把金屬反射層5與娃基板7鍵合在一起，且形成非導電鍵合層6，非導電鍵合層6充滿金屬隔離槽51形成絕緣。
[0119]八，如圖9所示，分別腐蝕去除外延襯底40、緩沖層50與腐蝕截止層60，露出第一型導電層2。
[0120]九，在第一型導電層2上經(jīng)過掩膜、光刻工藝后，露出第二子級發(fā)光二極管10表面的第一型導電層2，包含與第一子級發(fā)光二極管10相鄰的區(qū)域，范圍至包含外延絕緣層9中導電通道91區(qū)域，且與導電通道91邊緣持平的表面；同時露出第三子級發(fā)光二極管10表面第一型導電層2，包含與第二子級發(fā)光二極管10相鄰的區(qū)域，范圍至包含外延絕緣層9中導電通道91區(qū)域，且與導電通道91邊緣持平的表面，依次直至同時露出第一百子級發(fā)光二極管10表面第一型導電層2，包含與第九十九子級發(fā)光二極管10相鄰的區(qū)域，直至包含外延絕緣層9中導電通道91區(qū)域，且與導電通道91邊緣持平的表面。
[0121]十，如圖10及圖11所不，在各子級發(fā)光二極管10裸露的第一型導電層2表面上蒸鍍ITO導電層8，使得各子級發(fā)光二極管10之間的外延絕緣層9中導電通道91與與之相鄰的子級發(fā)光二極管10第一型導電層2形成連接。
[0122]^^一，如圖12所示，在第一百子級發(fā)光二極管10的ITO導電層8采用掩膜、光刻、ICP蝕刻，形成第二電極30的制作區(qū)域，蝕刻深度至第二型電流擴展層以下2 μπι。
[0123]十二，如圖13所示，在第一百子級發(fā)光二極管10的第二電極30制作區(qū)域上分別制作第二電極絕緣層301及第二電極30。
[0124]十三，如圖13所示，在第一子級發(fā)光二極管10的第一型電流擴展層上形成第一電極20。
[0125]十四，如圖14所示，把一百個子級發(fā)光二極管10組成的一個大模塊的周圍切割裂片，形成所述高發(fā)光效率的高壓發(fā)光二極管。
[0126]實施例二
[0127]一種高發(fā)光效率的高壓發(fā)光二極管，由七十二個具有獨立發(fā)光結構的子級發(fā)光二極管10串聯(lián)而成，且排列圖形為8*9的矩陣排列，如圖28所示。
[0128]如圖27所示，其中各個子級發(fā)光二極管10都包含獨立的有源區(qū)1，有源區(qū)1第一接觸面上設置第一型導電層2，有源區(qū)1第二接觸面上設置第二型導電層3。第一型導電層2采用Si摻雜的GaN三五族化合物，厚度為2.5 μπι。有源層1采用5對量子阱和量子皇交叉生長的結構。具體為量子皇由AlGaN三五族化合物構成，厚度為12nm。量子阱由GalnN三五族化合物構成，厚度為4nm。第二型導電層3采用Mg摻雜的GaN三五族化合物，厚度為200nmo
[0129]第一子級發(fā)光二極管10的第一型導電層2上設置第一電極20，第二型導電層3上設置第二 ITO導電層82，第二 ITO導電層82上設置金屬反射層5，在金屬反射層5上設置非導電鍵合層6，在非導電鍵合層6上設置硅基板7。
[0130]第二子級發(fā)光二極管10的第一型導電層2上設置第一 ITO導電層81，第二型導電層3上設置第二 ITO導電層82，第二 ITO導電層82上設置金屬反射層5，在金屬反射層5上設置非導電鍵合層6，在非導電鍵合層6上設置硅基板7。
[0131]第二子級發(fā)光二極管10與第一子級發(fā)光二極管10之間設置有Si02外延絕緣層9，且Si02外延絕緣層9中設置有填充滿金屬的導電通道91，導電通道91與第一子級發(fā)光二極管10的第二 ITO導電層82形成連接，且與第二子級發(fā)光二極管10的第一 ITO導電層81形成連接。
[0132]第三子級發(fā)光二極管10的第一型導電層2上設置第一 ITO導電層81，第二型導電層3上設置第二 ITO導電層82，第二 ITO導電層82上設置金屬反射層5，在金屬反射層5上設置非導電鍵合層6，在非導電鍵合層6上設置硅基板7。
[0133]第三子級發(fā)光二極管10與第二子級發(fā)光二極管10之間設置有Si02外延絕緣層9，且Si02外延絕緣層9中設置有填充滿金屬的導電通道91，導電通道91與第二子級發(fā)光二極管10的第二 ITO導電層82形成連接，且與第三子級發(fā)光二極管10的第一 ITO導電層81形成連接。
[0134]循環(huán)所述子級發(fā)光二極管10的芯片結構的連接方式至第七十一子級發(fā)光二極管10。
[0135]第七十二子級發(fā)光二極管10的第一型導電層2上設置第一 ITO導電層81，第二型導電層3上設置第二 ITO導電層82，第二 ITO導電層82上設置金屬反射層5，在金屬反射層5上設置非導電鍵合層6，在非導電鍵合層6上設置硅基板7 ;第二 ITO導電層82與第二型導電層3的相接觸面上設置有第二電極30，且第二電極30通過3丨02第二電極絕緣層301與外延發(fā)光結構分開。
[0136]第七十二子級發(fā)光二極管10與第七十一子級發(fā)光二極管10之間設置有S1jF延絕緣層9，且Si02外延絕緣層9中設置有填充滿金屬的導電通道91，導電通道91與第七十一子級發(fā)光二極管10的第二 IT0導電層82形成連接，且與第七十二子級發(fā)光二極管10的第一 IT0導電層81形成連接。
[0137]所述一種高發(fā)光效率的高壓發(fā)光二極管制作方法，主要包括以下步驟:
[0138]一，如圖15所示，在外延襯底40的上表面由下至上依次外延:緩沖層50、犧牲層80、第一型導電層2、有源區(qū)1、第二型導電層3。
[0139]具體為外延襯底40采用4英寸的藍寶石襯底，厚度為400 μπι。緩沖層50采用無摻雜的GaN三五族化合物，厚度為2 μ mo
[0140]二，如圖16所示，在4英寸的外延片表面的第二型導電層3上采用掩膜，ICP刻蝕，形成外延隔離槽70，外延隔離槽70在非串聯(lián)的各子級發(fā)光二極管10寬度為3 μ m，外延隔離槽70在串聯(lián)的各子級發(fā)光二極管10形成寬度為24 μ m，且蝕刻深度至犧牲層80，形成幾萬個10mil*10mil尺寸的獨立外延發(fā)光結構。
[0141]三，如圖17所示，在外延隔離槽70內(nèi)蒸鍍Si02材料，形成外延絕緣層9。
[0142]四，如圖18所示，在外延絕緣層9形成密度為200個/ mm2、直徑為8 μm的圓形的通孔92。
[0143]五，如圖19所示，在通孔92及第二型導電層3表面蒸鍍IT0材料，形成導電通道91及第二 IT0導電層82 ;且在第二 IT0導電層82表面形成金屬反射層5。
[0144]六，如圖20所示，在金屬反射層5表面經(jīng)過掩膜、光刻及蝕刻金屬、IT0的工藝，在金屬反射層5表面形成規(guī)則的金屬隔離槽51，金屬隔離槽51的寬度大小為4 μπι，金屬隔離槽51的深度至外延絕緣層9表面；在相鄰的非串聯(lián)各子級發(fā)光二極管10之間的金屬隔離槽51與外延絕緣層9在發(fā)光結構的垂直方向上重合；在相鄰的串聯(lián)各子級發(fā)光二極管10之間的金屬隔離槽51與導電通道91錯開，且與單邊的外延絕緣層9在發(fā)光結構的垂直方向上重合，形成如圖21所示的金屬隔離槽51分布情況。
[0145]七，如圖22所不，米用非導電鍵合材料把金屬反射層5與娃基板7鍵合在一起，且形成非導電鍵合層6，非導電鍵合層6充滿金屬隔離槽51形成絕緣。
[0146]八，如圖23所示，采用激光剝離技術去除外延襯底40、緩沖層50及犧牲層80，露出第一型導電層2。
[0147]九，在第一型導電層2上采用掩膜、光刻工藝，露出第二發(fā)光二極管10第一型導電層2的表面，包含與第一發(fā)光二極管10相鄰的區(qū)域，范圍至包含外延絕緣層9中導電通道91區(qū)域，且與導電通道91邊緣持平的表面；同時露出第三發(fā)光二極管10第一型導電層2的表面，包含與第二發(fā)光二極管10相鄰的區(qū)域，范圍直至包含外延絕緣層9中導電通道91區(qū)域，且與導電通道91邊緣持平的表面，依次直至同時露出第七十二發(fā)光二極管10第一型導電層2的表面，包含與第七十一發(fā)光二極管10相鄰的區(qū)域，范圍直至包含外延絕緣層9中導電通道91區(qū)域，且與導電通道91邊緣持平的表面。
[0148]十，如圖24及圖25所不，在各子級發(fā)光二極管10的裸露的第一型導電層2表面上蒸鍍第一 ITO導電層81，使得各子級發(fā)光二極管10之間的外延絕緣層9中導電通道91與與之相鄰的單個第一型導電層2形成連接。
[0149]^^一，如圖26所示，在第七十二子級發(fā)光二極管10的第一 ITO導電層81采用掩膜、光刻、ICP蝕刻，形成第二電極30制作區(qū)域，蝕刻深度至第二 ITO導電層82與第二型導電層3的接觸面。
[0150]十二，如圖27所示，在第七十二子級發(fā)光二極管10的第二電極30制作區(qū)域上分別制作第二電極絕緣層301及第二電極30。
[0151]十三，如圖27所示，在第一子級發(fā)光二極管10的第一型導電層2上形成第一電極
20 ο
[0152]十四，如圖28所示，把七十二個子級發(fā)光二極管10組成的一個大模塊的周圍切割裂片，形成所述的高發(fā)光效率的高壓發(fā)光二極管。
[0153]以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，并非對本案設計的限制，凡依本案的設計關鍵所做的等同變化，均落入本案的保護范圍。
【權利要求】
1.一種高發(fā)光效率的高壓發(fā)光二極管，其特征在于:由η個具有獨立發(fā)光結構的子級發(fā)光二極管串聯(lián)構成，其中，各子級發(fā)光二極管都包含獨立的有源區(qū)且通過外延絕緣層互相隔開；有源區(qū)第一接觸面上設置第一型導電層，有源區(qū)第二接觸面上設置第二型導電層； 第一子級發(fā)光二極管的第一型導電層上設置第一電極，第二型導電層上設置介質(zhì)層，介質(zhì)層中設置導電通道，介質(zhì)層上設置金屬反射層，且金屬反射層通過導電通道與第二型導電層形成歐姆接觸，金屬反射層上設置非導電鍵合層，在非導電鍵合層上設置基板； 第二子級發(fā)光二極管的第一型導電層上設置ITO導電層，第二型導電層上設置介質(zhì)層，介質(zhì)層中設置導電通道，介質(zhì)層上設置金屬反射層，金屬反射層通過導電通道與第二型導電層形成歐姆接觸，金屬反射層上設置非導電鍵合層，在非導電鍵合層上設置基板； 第二子級發(fā)光二極管與第一子級發(fā)光二極管之間設置外延絕緣層，且外延絕緣層中設置導電通道，導電通道與第一子級發(fā)光二極管的金屬反射層形成連接，且與第二子級發(fā)光二極管的ITO導電層形成連接； 第三子級發(fā)光二極管的第一型導電層上設置ITO導電層，第二型導電層上設置介質(zhì)層，介質(zhì)層中設置導電通道，介質(zhì)層上設置金屬反射層，金屬反射層通過導電通道與第二型導電層形成歐姆接觸，金屬反射層上設置非導電鍵合層，在非導電鍵合層上設置基板；依次串聯(lián)連接至第η子級發(fā)光二極管第一型導電層上設置的ITO導電層，第二型導電層上設置第二電極，且第二電極通過第二電極絕緣層與外延發(fā)光結構側面區(qū)域分開。
2.一種高發(fā)光效率的高壓發(fā)光二極管，其特征在于:由η個具有獨立發(fā)光結構的子級發(fā)光二極管串聯(lián)構成，其中，各子級發(fā)光二極管都包含獨立的有源區(qū)且通過外延絕緣層互相隔開；有源區(qū)第一接觸面上設置第一型導電層，有源區(qū)第二接觸面上設置第二型導電層； 第一子級發(fā)光二極管的第一型導電層上設置第一電極，第二型導電層上設置第二 ITO導電層，第二 ITO導電層上設置金屬反射層，金屬反射層上設置非導電鍵合層，非導電鍵合層上設置基板； 第二子級發(fā)光二極管的第一型導電層設置第一 ITO導電層，第二型導電層上設置第二ITO導電層，第二 ITO導電層上設置金屬反射層，金屬反射層上設置非導電鍵合層，非導電鍵合層上設置基板； 第二子級發(fā)光二極管與第一子級發(fā)光二極管之間設置外延絕緣層，且外延絕緣層中設置導電通道，導電通道與第一子級發(fā)光二極管的第二 ITO導電層形成連接，且與第二子級發(fā)光二極管的第一 ITO導電層形成連接； 第三子級發(fā)光二極管的第一型導電層上設置第一 ITO導電層，第二型導電層上設置第二 ITO導電層，第二 ITO導電層上設置金屬反射層，在金屬反射層上設置非導電鍵合層，在非導電鍵合層上設置基板；依次串聯(lián)連接至第η子級發(fā)光二極管第一型導電層上設置的第一 ITO導電層；第二 ITO導電層上設置第二電極，且第二電極通過第二電極絕緣層與外延發(fā)光結構側面區(qū)域分開。
3.如權利要求1或2所述的一種高發(fā)光效率的高壓發(fā)光二極管，其特征在于:子級發(fā)光二極管的個數(shù)η為2-220。
4.如權利要求1或2所述的一種高發(fā)光效率的高壓發(fā)光二極管，其特征在于:各子級發(fā)光二極管共用非導電鍵合層為同一層功能結構，且各子級發(fā)光二極管共用基板為同一支撐體。
5.如權利要求1或2所述的一種高發(fā)光效率的高壓發(fā)光二極管，其特征在于:各子級發(fā)光二極管之間外延絕緣層寬度d為2 μ m < d ^ 10ymo
6.如權利要求1或2所述的一種高發(fā)光效率的高壓發(fā)光二極管，其特征在于:各子級發(fā)光二極管之間設置的外延絕緣層導電通道規(guī)則排列，且其排列密度D為I < D < 800個/ 2/mm ο
7.如權利要求1或2所述的一種高發(fā)光效率的高壓發(fā)光二極管，其特征在于:各子級發(fā)光二極管之間外延絕緣層導電通道的圖形包括圓形、正方形、三角型、橢圓形、長方形或梯形，且單個外延絕緣層導電通道的邊長或直徑d為d ^ 200 μ mo
8.如權利要求1或2所述的一種高發(fā)光效率的高壓發(fā)光二極管，其特征在于:n個串聯(lián)的子級發(fā)光二極管排列圖形包括2* (n/2)矩陣、3* (n/3)矩陣、4* (n/4)矩陣、5* (n/5)矩陣；也包括非矩陣L型、Π型、III型。
9.如權利要求1所述的一種高發(fā)光效率的高壓發(fā)光二極管，其特征在于:各子級發(fā)光二極管的相鄰且非相連的各個獨立的金屬反射層之間隔著非導電鍵合材料。
10.如權利要求2所述的一種高發(fā)光效率的高壓發(fā)光二極管，其特征在于:各子級發(fā)光二極管的相鄰且非相連的各個獨立的第二 ITO導電層之間隔著非導電鍵合材料。
【文檔編號】H01L27/15GK204243043SQ201420699609
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月20日 優(yōu)先權日:2014年11月20日
【發(fā)明者】林志偉, 陳凱軒, 張永, 卓祥景, 姜偉, 楊凱, 白繼鋒, 蔡建九, 李俊承, 張銀橋, 黃尊祥, 王向武 申請人:廈門乾照光電股份有限公司