[發明專利]高壓氮化物LED電路及相應的高壓氮化物LED器件

無效

• 申請號: 201110260173.3
• 申請日: 2011-09-05
• 公開（公告）號: CN102315240A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 于洪波;肖德元;程蒙召;張汝京
• 申請（專利權）人: 映瑞光電科技（上海）有限公司
• 主分類號: H01L27/15
• 分類號: H01L27/15;H01L33/36;H01L33/00;H01L21/82
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本發明屬于發光器件制造領域，涉及一種發光器件的結構設計與制造，尤其涉及一種集成反向放電二極管的高壓氮化物LED器件。

背景技術

隨著以氮化物為基礎的高亮度LED應用的開發，新一代綠色環保固體照明光源氮化物LED已成為研究的重點，尤其是以第三代半導體氮化鎵(GaN)為代表的藍色LED的開發。以GaN、氮化銦鎵(InGaN)和氮化鋁鎵(AlGaN)合金為主的III族氮化物半導體材料具有寬的直接帶隙、內外量子效率高、高熱導率、耐高溫、抗腐蝕、抗震性、高強度和高硬度等特性，是世界上目前制造高亮度發光器件的理想材料。

隨著LED背光應用、路燈等功能性照明領域的應用快速發展，高壓LED器件將成為照明領域中的一個發展趨勢。要實現LED器件的高壓供電，需要將多個LED串聯在一起。但是，LED器件在制造或使用的過程中，由于電荷或電場的存在而產生電荷轉移，從而形成兩個電壓極性相反的能量叫靜電。靜電電荷會不斷積累，如果靜電缺乏泄放通道，不能及時釋放，那么電荷能量經過一段時間會累計到很高的數值，一旦超過LED芯片的最大承受值，電荷將以極短的瞬間(納秒級別)在LED兩個電極層之間進行放電。由于靜電放電現象往往在電阻值很小、電極周邊的位置發生，因此，在這些很小的電阻上泄放電壓瞬間上升，泄放電流也會相應的瞬間變大，產生功率焦耳的熱量，從而在導電層之間局部，往往是在電阻值最小、電極周邊的位置上形成高溫，高溫將會把導電層之間熔融成一些小孔，從而造成漏電、暗亮、死燈、電性飄移等現象，甚至燒毀LED發光器件。而對于多個發光二極管串聯的高壓LED，只要其中一個LED因靜電作用被破壞，整組LED組件就會失效，從而使高壓LED器件因為遭受到靜電損害而大大降低可靠性。

因此，要想使高壓LED在各類產品和各種環境里的使用，就必須提高高壓LED的抗靜電能力。人們正在試圖從技術上嘗試各種能提高LED的抗靜電能力的方法。比如其中一種方式是在器件封裝或電路制造時，將硅質材料制造的齊納二極管獨立的和LED器件并聯在一起。的確，在LED器件上加接齊納二極管能有效提高LED的抗靜電能力。其實，發光二極管本身就屬于半導體的P-N結二極管結構，如果在LED芯片制造過程中直接把放電二極管制造出來，并通過集成手段與發光二極管并聯連接，就可以簡化生產步驟，提高集成發光芯片自身的抗靜電性能。

綜上所述，在制造III族氮化物高壓LED發光芯片時一方面希望通過LED外延片自身質量的提高，以改善LED器件的抗靜電能力，從而得到可靠的高壓LED芯片。另一方面，在實際的實施過程中仍然存在著問題，亟待引進能有效改善上述缺陷的新方法，以解決第三代半導體材料使用面臨的高壓LED抗靜電性能的二極管集成技術的問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種能提高高壓氮化物LED抗靜電能力的方法。

為解決上述問題，本發明提出了一種高壓氮化物LED電路，包括多個發光二極管串聯成一路發光二極管，所述一路發光二極管按序連續劃分成n組，每組發光二極管與一個放電二極管反向并聯，其中n為自然數。

相應地，本發明提供了一種高壓氮化物LED器件，包括基底層以及形成在基底層上的第一器件區域和第二器件區域，所述第一器件區域內制作有N*M-K個發光二極管，所述第二器件區域內制作有K個放電二極管，使得基底層上集成的發光二極管和放電二極管的總數為N*M個，所述第一器件區域內的發光二極管串聯成一路發光二極管，并按序連續劃分成n組，每組發光二極管與第二器件區域內的一個放電二極管反向并聯，其中，N、M、K、n為自然數，且N和M不同時為1、n≤N*M-K、K≤N*M/2。

相應地，本發明還提供了一種高壓氮化物LED器件，包括基底層以及均勻分布在基底層上的n個單元，每個單元依次按序連續串聯，所述每個單元包括一組發光二極管和與該組發光二極管反向并聯的一個放電二極管，所述每個單元中的一組發光二極管依次串聯連接，其中n為自然數。

通過金屬有機化學氣相淀積生長LED外延區后，通過采用集成的放電二極管技術，在沒有改變LED外延結構的前提下，有效利用了原有芯片的自身結構特性，通過一些簡單的工藝就將多個LED分組，且每組LED分別和相應的放電二極管集成反向并聯，不僅能制作高壓LED器件，以提高一組LED的光通量，而且由于放電二極管在制造過程中與LED同步生成，因此，當一個反向的靜電電荷積累瞬間沖擊LED時，經過放電二極管，這些電荷時刻都會被放電二極管釋放掉，因此，提高了抗靜電性能，防止LED靜電損害，延長了LED的使用壽命，降低了成本。

附圖說明