[發明專利]高壓氮化物LED器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201110298596.4
• 申請日: 2011-09-30
• 公開（公告）號: CN102354699A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 肖德元;于洪波;于婷婷;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;H01L33/02;H01L33/36;H01L33/00;H01L33/48;H01L33/62
• 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，尤其涉及一種高壓氮化物LED器件及其制造方法。

背景技術

隨著以氮化物為基礎的高亮度發光二極管(Light?Emitting?Diode，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。以氮化鎵(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，是目前制造高亮度發光器件的理想材料。

傳統的LED芯片一般采用低電壓直流電驅動。從交流電經過電源整流和變壓后可以輸出高壓直流電或低壓直流電。當輸出為高壓直流電時，其輸入端和輸出端壓差低，則交流電到直流電的轉換效率高；當輸出為低壓直流電時，其輸入端和輸出端壓差高，則交流電到直流電的轉換效率低。為了輸出和高壓直流電同樣的輸出功率，提高從交流電到低電壓直流電的轉換效率，勢必會增加LED驅動電流，必然導致低壓LED在工作時散熱性要遠低于高壓LED，這意味著LED散熱外殼的成本隨之增高，同時也縮短了LED芯片的壽命。因此，LED驅動器的價格(包括電源整理部分和變壓部分的成本)以及LED外殼散熱材料的使用均推高了LED燈具的價格。

目前，為了降低LED芯片和燈具的價格，采用的技術方案主要包括：大電流密度驅動的直流LED芯片，其優勢是極大的降低LED燈具的芯片成本；交流高電壓LED芯片，其優勢是降低LED燈具的整流和變壓功能的成本；直流高電壓LED芯片，其優勢是降低LED燈具的變壓功能的成本；大電流密度驅動的直流高電壓LED芯片，其優勢是降低LED芯片的成本，降低LED燈具的變壓功能的成本；大電流密度驅動的交流高電壓LED芯片，其優勢是降低LED芯片的成本，降低LED燈具的整流和變壓功能的成本。

因此，就現有產品而言，LED要進入通用照明領域仍然存在著不少問題，其原因是因為目前這些現有產品都是先進行LED芯片結構的制造，接著進行切割劃片，最后，對形成LED模塊進行測試、驗收，其技術方案只是單純的從降低整流、變壓、大電流密度驅動下的LED芯片的結構的改進或LED燈具成本的某一角度出發，解決單一類型產品成本高的缺陷，并沒有解決因光電性能等特性不良的LED芯片的封裝而造成的原材料的浪費、成本的增高，降低了LED模塊成品率與封裝效率，增加了封裝所需要的引線數及封裝空間，不能真正實現大功率LED模塊的可客制化、封裝尺寸的小型化與集成化。由此可見，現有LED產品的技術方案并沒有從LED芯片產業成本整體方面出發，因此，LED芯片和燈具的價格整體成本仍然比普通照明燈具高出不少，不能被大眾普遍接受。

為了解決上述問題，在實現高壓III族氮化物LED發光芯片結構時，需要尋求一種能以LED整體行業為出發點，進一步降低LED芯片和燈具的價格，使LED能更快進入通用照明領域。但是，在實際的實施過程中仍然存在相當大的壁壘，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時所面臨的LED芯片產業成本和燈具價格高、成品率低的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種高壓氮化物LED器件及其制造方法，以降低整體LED芯片產業成本、提高成品率

為解決上述問題，本發明提供了一種高壓氮化物LED器件的制造方法，包括如下步驟：提供一襯底，所述襯底上依次形成有N型氮化物成核層和外延層；蝕刻所述外延層形成N型接觸電極臺階；依次蝕刻所述N型氮化物成核層，形成LED隔離溝槽，所述LED隔離溝槽暴露出所述襯底的表面；在所述N型接觸電極臺階上制作N型接觸電極，在所述外延層上制作P型接觸電極，形成多個LED單元芯片；對所述多個LED單元芯片進行光電性能測試，并根據所述測試結果選擇性的對所述多個LED單元芯片進行激光劃片，以將多個LED單元芯片分組切割成至少一個LED模塊；對所述LED模塊進行封裝，所述LED模塊中的各LED單元芯片通過引線進行串聯和/或并聯，形成高壓氮化物LED器件。

根據本發明的另一方面，還提出了一種高壓氮化物LED器件，至少一個高壓LED模塊，每個高壓LED模塊包括至少兩個LED單元芯片，其中，每個LED單元芯片具有N型接觸電極和P型接觸電極，各LED單元芯片通過N型接觸電極和P型接觸電極進行串聯和/或并聯；以及一基板，所述基板表面設置有基板電極，所述基板電極與所述高壓LED模塊通過引線鍵合。