[发明专利]交流表面贴片式垂直结构半导体发光二极管

说明书

技术领域

本发明揭示一种交流表面贴片式垂直结构半导体发光二极管(AC SMDVertical LED)，属于光电子技术领域。

背景技术

半导体发光二极管(LED)正在进入普通照明领域，交流电驱动的LED 芯片已被推出到市场上。一个交流LED芯片实施例的结构如下，一个交流LED芯片包括多个LED单元芯片，LED单元芯片分别串联成为五串，五串LED单元芯片组成类似一个整流桥。整流桥的两端分别联接交流源，整流桥的另两端联接一串LED单元芯片，交流的正半周沿一条通路流动，3串LED单元芯片发光，负半周沿另一条通路流动，3串LED单元芯片发光。因此可以将交流LED芯片直接电连接到外界交流电源上，而无需外接变压器和整流器。但是，组成交流LED芯片中的每一个LED单元芯片具有横向结构。横向结构LED芯片的缺点是发光效率低、电流拥塞(current crowding)、热阻大，因此不能采用大电流密度驱动，等。

因此需要一种交流LED芯片，可以采用大电流密度驱动，并且进一步提高发光效率和改善散热。

发明内容

本发明揭示一种交流表面贴片式垂直结构LED芯片(或交流三维垂直结构LED芯片)及制造工艺，以克服上述的不足之处。本发明提供交流表面贴片式垂直结构LED的一个实施例，其结构如下：交流表面贴片式垂直结构LED芯片包括多个直流垂直结构LED单元芯片，垂直结构LED单元芯片按照预定的正反向并联或桥式整流的方式电连接，形成交流表面贴片式垂直结构LED芯片。一个实施例：垂直结构LED单元芯片的半导体外延薄膜的P-类型限制层层叠在金属膜或P电极-金属膜上，使得散热优良，采用大电流驱动。

交流表面贴片式垂直结构LED芯片包括：

(1)通孔支持衬底。通孔支持衬底包括绝缘支架，绝缘支架的预定位置上形成多个通孔，通孔中填充金属栓；绝缘支架的第一个主表面上形成多个互相电绝缘的金属膜，称为通孔支持衬底的第一个主表面；绝缘支架的与第一个主表面相对的第二个主表面上形成至少两个互相电绝缘的金属膜，分别称为N-电极和P-电极。N-电极和P-电极分别通过通孔中的金属栓与绝缘支架的第一个主表面上的两个金属膜形成电连接，这两个金属膜分别称为N电极-金属膜和P电极-金属膜。N-电极和P-电极的功能是与外界电源相连接，绝缘支架的第二个主表面上的其他金属膜的功能是提高散热效率，与绝缘支架的第一个主表面上的金属膜没有电连接。

(2)多个半导体外延薄膜。半导体外延薄膜的结构包括，但不限于，第一类型限制层，活化层(active layer)，第二类型限制层。活化层形成在第一类型限制层和第二类型限制层之间。多个半导体外延薄膜的第二类型限制层分别层叠在绝缘支架的第一主表面上的不同的金属膜上。层叠即可以是在晶圆水平(wafer level bonding)的层叠，也可以是在芯片(chip level flip chipbonding)水平的层叠。每个半导体外延薄膜、相应的金属膜和相应的金属电极构成一个LED单元芯片。

一个实施例：对于整流桥的一个节点，设置一个金属膜，其上没有层叠半导体外延薄膜，该金属膜按预定方式通过金属电极分别与两个半导体外延薄膜的相同类型的限制层和另一个半导体外延薄膜的不同类型的限制层形成电连接，使得两个半导体外延薄膜的相同类型的限制层和另一个半导体外延薄膜的不同类型的限制层形成电连接。

一个实施例：对于整流桥的一个节点，通过设置金属电极，使得两个半导体外延薄膜的相同类型的限制层和另一个半导体外延薄膜的不同类型的限制层形成电连接。

(3)钝化层。钝化层覆盖通孔支持衬底的第一主表面、金属膜和半导体外延薄膜。在半导体外延薄膜的第一类型限制层的上方的预定的位置上的钝化层中形成窗口(opening)，使得第一类型限制层暴露。在金属膜的上方的预定的位置上的钝化层中形成窗口，使得金属膜暴露。