[發(fā)明專利]垂直式交流發(fā)光二極管器件及其制作方法

有效

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• 申請日: 2012-05-21
• 公開（公告）號: CN102683534A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設計）人: 陳順平;曾曉強;黃少華;潘群峰;吳志強
• 申請（專利權）人: 廈門市三安光電科技有限公司
• 主分類號: H01L33/36
• 分類號: H01L33/36;H01L33/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種半導體發(fā)光元件及其制作方法，更具體地說是一種垂直交流發(fā)光二極管（AC-LED）。

背景技術

固態(tài)發(fā)光器件的發(fā)光二極管具有低能耗，高壽命，穩(wěn)定性好，體積小，響應速度快以及發(fā)光波長穩(wěn)定等良好光電特性，被廣泛應用于照明、家電、顯示屏及指示燈等領域。此類型發(fā)光器件在光效、使用壽命等方面均已有可觀的進步，有希望成為新一代照明及發(fā)光器件主流。

傳統(tǒng)LED必須以直流電源（DC）驅動，而電力供應一般為交流電（AC），這就造成電源對LED供電的時候還需要經過一個轉換器，轉換器不但增加了應用產品的成本，DC-AC轉換過程中亦有電能損失，使原本不能以節(jié)能為主要目的的LED應用大打折扣，交流二極管需求通過DC-AC轉換，一般市電通過降壓后即可供AC-LED使用，省去轉換器，節(jié)省了成本和空間，使LED與傳統(tǒng)光源相比更加有競爭力。

一般AC-LED常保留原有的生長襯底，通過水平方向引線互聯(lián)水平結構交流二極管，亦或者單顆芯片制作完成后通過管芯粘貼、倒裝焊鍵合等方式形成垂直結構AC-LED，制程較為復雜。

發(fā)明內容

本發(fā)明旨在一種水平放置管芯的垂直結構交流發(fā)光二極管器件結構及其制作方法，該結構既具有垂直芯片結構的散熱性能佳及過載能力強的特性外，還具有交流LED結構節(jié)省轉換器件成本等優(yōu)勢。

根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，垂直式交流發(fā)光二極管器件，包括：導電基板；發(fā)光模塊，位于所述導電基板之上，其包含兩個水平并列且相互隔離的發(fā)光二極管，所述第一、第二發(fā)光二極管至上而下包括第一半導體層，發(fā)光層，第二半導體層；所述第一發(fā)光二極管的第二半導體層與所述導電基板之間設有一第一絕緣層，實現(xiàn)相互隔離；所述第二發(fā)光二極管的第二半導體層與所述導電基板形成歐姆接觸；第一導電結構，連接所述第一發(fā)光二極管的第一半導體層、第二發(fā)光二極管第二半導體層及所述導電基板；第二導電結構，連接所述第一發(fā)光二極管的第二半導體層與第二發(fā)光二極管的第一半導體層。

?在本發(fā)明的第一個優(yōu)選實施例中，在所述導電基板與發(fā)光模塊之間還設有歐姆接觸層；所述發(fā)光模塊通過一金屬鍵合層與所述導電基板連接；所述第一絕緣層位于所述金屬鍵合層與所述第一發(fā)光二極管的第二半導體層之上的歐姆接觸層之間；在所述第一發(fā)光二極管設置一通道，其貫穿第二半導體層、發(fā)光層，底部位于第一半導體層，側壁覆蓋一絕緣層，所述金屬鍵合層完全覆蓋所述發(fā)光模塊的第二半導體層并填充所述通道，構成所述第一導電結構；所述第一、第二發(fā)光二極管之間設有一溝道，在所述溝道的側壁覆蓋一第二絕緣層，中間填充導電材料形成導電柱，其兩端分別連接所述第一發(fā)光二極管的第二半導體層與第二發(fā)光二極管的第一半導體層，構成所述第二導電結構；在所述發(fā)光模塊的出光面上有且只有一個電極結構，其與所述第二導電結構連接。

在本發(fā)明的第二個優(yōu)選實施例中，區(qū)別于第一個實施例：所述第一絕緣層位于所述導電基板上，通過所述金屬鍵合層與發(fā)光模塊粘結。

根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，垂直式交流發(fā)光二極管器件的制作方法，包括步驟：

1）提供一生長襯底，在其上外延生長發(fā)光外延層，其至下而上包括第一半導體層，發(fā)光層和第二半導體層；

2）定義單個發(fā)光模塊的大小，將所述發(fā)光外延層劃分為若干個發(fā)光模塊，每個發(fā)光模塊包括一正向導通區(qū)域、一反向導通區(qū)域和位于兩者之間的隔離區(qū)域；

3）制作第一導電結構，提供一導電基板，將所述發(fā)光外延層與導電基板連接；其中，所述反向導通區(qū)域的第二半導體層與所述導電基板之間設有一第一絕緣層，實現(xiàn)相互隔離；所述正向導電區(qū)域的第二半導體層與所述導電基板形成歐姆接觸；第一導電結構連接所述反向導通區(qū)域的第一半導體層、正向導通區(qū)域的第二半導體層及所述導電基板；

4）移除生長襯底；

5）隔離正向導通區(qū)域、反向導通區(qū)域的發(fā)光外延層，形成第一發(fā)光二極管和第二發(fā)光二極管，其中第一發(fā)光二極管對應所述反向導通區(qū)域，第二發(fā)光二極管對應所述正向導能區(qū)域；

6）制作第二導電結構，其連接所述第一發(fā)光二極管的第二半導體層與第二發(fā)光二極管的第一半導體層。

在本發(fā)明的制作方法中，還可以包括如下步驟：在所述發(fā)光外延層的第二半導體層之上形成一圖形化歐姆接觸層，其覆蓋前述每個發(fā)光模塊的正向導通區(qū)域、反向導通區(qū)域和靠近反向導通區(qū)域一側的部分隔離區(qū)域。