[发明专利]垂直式发光器件及其制作方法有效
申请号: | 201210130389.2 | 申请日: | 2012-04-28 |
公开(公告)号: | CN102637681A | 公开(公告)日: | 2012-08-15 |
发明(设计)人: | 曾晓强;陈顺平;黄少华;潘群峰;吴志强 | 申请(专利权)人: | 厦门市三安光电科技有限公司 |
主分类号: | H01L25/075 | 分类号: | H01L25/075;H01L33/62;H01L33/00 |
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地址: | 361009 福建省厦*** | 国省代码: | 福建;35 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 垂直 发光 器件 及其 制作方法 | ||
技术领域
本发明涉及一种半导体发光器件及其制作方法,更具体地是一种垂直式高压发光器件及其制作方法。
背景技术
固态发光器件的发光二极管具有低能耗,高寿命,稳定性好,体积小,响应速度快以及发光波长稳定等良好光电特性,被广泛应用于照明、家电、显示屏及指示灯等领域。此类型发光器件在光效及使用寿命等方面均已有可观的进步,有希望成为新一代照明及发光器件主流。
市电供应为交流电,传统直流LED器件需要制作开关电源等电源转换器将市电转为低压电源,此电力转换存在损耗。
图1提出了一种横向结构的高压发光二极管的剖面结构,高压发光二极管可以在电源转换端减少损耗;但其单个LED单元110为横向结构,横向结构LED芯片存在发光效率低,电流拥塞、热阻大等问题,无法采用大电流密度驱动。
发明内容
本发明旨在提供一种垂直式高压发光器件以及其制作方法,通过区域激光剥离及管芯键合等手段将相邻的两个发光二极管极性翻转,并且该极性翻转的两个二极管置于含有金属键合连线的绝缘衬底之上,同时于发光器件表面分布连线,从而单个LED单元呈垂直结构,多个LED串联形成高压LED,以解决上述横向结构发光效率低,热阻大等问题。
根据本发明的第一个方面,垂直式发光器件,其包括:绝缘基板,其包括正、反两个主表面,正表面上分布有键合金属层单元阵列;发光模块,形成于所述第一基板的正表面上,包含复数个发光单元,发光单元与键合金属层单元一一对应;每个发光单元由两个反向并排的发光二极管构成,两者之间相互隔离,并通过键合金属层串联;其中第一发光二极管至上而下包含p型体,有源区,n型层,第二发光二极管至上而下包括n型层,有源区,p型层;导电结构,将所述复数个发光单元串联起来,其中各个发光单元的第一个发光二极管和与其相邻的发光单元的第二个发光二极管连接。
在本发明中,所述各个发光单元之间设有绝缘层,实现相互隔离;所述每个发光单元的两个发光二极管设有绝缘层,实现相互隔离。在本发明的第一个优选实施例,所述垂直式发光器件与直流电源连接,其包括两个电极,分别与发光模块的首、尾发光单元连接,构成串联电路。在本发明的第二个优选实施例,所述垂直式发光器件与交流电流连接,其包括两个电极,其呈对称分布且同时连接两个相邻的发光单元,构成串并联电路。
本发明的第二个方面,垂直式发光器件的制作方法,包括步骤:1)提供一生长衬底,在其上外延生长发光外延层,其至下而上至少包括n型层、有源层,p型层;2)定义单个LED的大小,将发光外延层划分为两个LED系列,其中第一系列的各个LED与第二系列的各个LED相邻;3)提供一绝缘基板,并在其上制作键合金属层单元阵列,各个键合金属层单元之间具有隔离区;4)将第一LED系列转移至绝缘基板的图案化键合金属层上,n型层为出光面,每个LED对应一个键合金属层单元;5)通过二次基板转移,将第二LED系列转移至所述绝缘基板的图案化键合金属层上,p型层为出光面,至此每个键合金属层单元包括一个第一系列的LED和一个第二系列的LED,两者反向并排且具有一隔离区;6)填充隔离区,在隔离区及器件表面上制作导电结构,使各个LED单元连接成为一串联结构之LED序列。
本发明的制作方法中,所述步骤5)包括:提供一临时基板,将所述第二LED系列与该临时基板连结;剥离生长衬底,使所述第二LED系列与生长衬底分离;将所述第二LED系列与所述永久基板连结,去除临时基板。在本发明的第一个优选实施例中,还包括:步骤7)分别在LED序列的首、尾LED上制作电极结构,构成串联电路。由此获得垂直式直流高压发光器件。在本发明的第二个优选实施例中,步骤7)制作两个电极,其呈对称分布且同时连接两个相邻的发光单元,构成串并联电路。由此获得垂直式交流高压发光器件。
本发明采用垂直结构,解决了现有横向高压发光二极管的电流拥塞、热阻大等问题。另一方面,采用多个LED芯粒反转并排列于设计有连线的绝缘基板上,比传统横向结构芯片更易实现连线,稳定性高。垂直结构制作可避免横向结构设计由于电学接触损失的发光区,有利于提升亮度。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。此外,附图数据是描述概要,不是按比例绘制。
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