一种具有立体发光结构的高压发光二极管制作方法_3

文档序号:8432376阅读:来源:国知局
行的外延绝缘层在垂直方向上重合,另两条平行的外延绝缘层相互错开,使得高压模块的切割工艺更简易,且提高成品率。
[0017]采用上述方案后,本发明制作的高压发光二极管由至少两层结构的各独立发光结构的子级发光二级管相互错开键合,把各子级发光二极管串联连接,构成立体的至少双层发光结构,明显地增加单位面积发光的功率,且使得同样电压的高压芯片模块的面积缩小近一倍,有效地降低高压芯片模块的封装成本。
【附图说明】
[0018]图1为本发明实施例一的外延结构示意图;
图2为本发明实施例一的各子级发光二极管之间隔离槽示意图;
图3为本发明实施例一的各子级发光二极管电极区域示意图;
图4为本发明实施例一的各子级发光二极管蒸镀第一电极、第二电极及制作外延绝缘层示意图;
图5为本发明实施例一的底部各子级发光二极管蒸镀第一电极、第二电极及制作外延绝缘层的平面示意图;
图6为本发明实施例一的顶部各子级发光二极管蒸镀第一电极、第二电极及制作外延绝缘层的平面示意图;
图7为本发明实施例一的底部各子级发光二极管与顶部各子级发光二极管键合后的结构示意图;
图8为本发明实施例一去除外延衬底后获得的高压发光二极管芯片模块的结构示意图;
图9为本发明实施例二的外延结构示意图;
图10为本发明实施例二底部发光二极管键合在基板后的结构示意图;
图11为本发明实施例二底部发光二极管剥离衬底及去除腐蚀截止层后的结构示意图;
图12为本发明实施例二底部发光二极管蒸镀第一电流扩展导电层后的结构示意图; 图13为本发明实施例二底部发光二极管的各子级发光二极管之间外延隔离槽的示意图;
图14为本发明实施例二底部发光二极管的各子级发光二极管电极区域示意图;
图15为本发明实施例二底部发光二极管的各子级发光二极管的芯片结构示意图;
图16为本发明实施例二的底部发光二极管在蒸镀第一电极、第二电极及制作外延绝缘层的平面示意图;
图17为本发明实施例二的顶部发光二极管之间外延隔离槽的示意图;
图18为本发明实施例二的顶部发光二极管电极区域示意图;
图19为本发明实施例二的顶部发光二极管蒸镀第一电极、第二电极及制作外延绝缘层的芯片结构示意图;
图20为本发明实施例二的顶部发光二极管蒸镀第一电极、第二电极及制作外延绝缘层的平面示意图;
图21为本发明实施例二的底部各子发光二极管与顶部各子发光二极管键合后的结构示意图;
图22为本发明实施例二剥离外延衬底后获得的高压发光二极管芯片模块的结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]以下结合附图及具体实施例对本发明做详细描述。
[0020]实施例一
一种具有立体发光结构的高压发光二极管,由七个具有独立发光结构的子级发光二极管串联而成,串联的各子级发光二极管分为两层,底层由四个底部子级发光二极管构成,顶层由三个顶部子级发光二极管构成,如图8所示。
[0021]其中各个子级发光二极管都包含独立的有源层4,有源层4第一接触面上设置第一型导电层3,有源层4第二接触面上设置第二型导电层5。第一型导电层3由具有Si掺杂的GaN三五族化合物构成,且厚度为2 μ mo有源层4采用6对量子阱和量子皇交叉生长的结构。其中量子皇由GaN三五族化合物构成,厚度为10nm。量子阱由GaInN三五族化合物构成,且厚度为3nm。第二型导电层5采用Mg掺杂的GaN三五族化合物,厚度为300nmo
[0022]底部第一、二、三、四子级发光二极管于基板上设置第一型导电层3,基板包括外延衬底I及设置于其上的缓冲层2,第一型导电层3上设置第一电极,第二型导电层5上设置第二电流扩展导电层6,第二电流扩展导电层6上设置第二电极,第一电极8和第二电极在同一侧。电流扩展导电层的蒸镀材料采用IT0,即为ITO导电层。
[0023]顶部第一、二、三子级发光二极管的第一型导电层3上设置第一电极8,第二型导电层5上设置第二电流扩展导电层6,第二电流扩展导电层6上设置第二电极10,第一电极8和第二电极10在同一侧。电流扩展导电层的蒸镀材料采用IT0,即为ITO导电层。
[0024]顶部第一子级发光二极管与底部第一、二子级发光二极管之间相邻的接触面之间设置非导电键合层;顶部第二子级发光二极管与底部第二、三子级发光二极管之间相邻的接触面之间设置非导电键合层;顶部第三子级发光二极管与底部第三、四子级发光二极管之间相邻的接触面之间设置非导电键合层。非导电键合层的第一接触面与顶部第一、二、三子级发光二极管的第二电流扩展导电层6接触,非导电键合层的第二接触面与底部第一、二、三、四子级发光二极管的第二电流扩展导电层6接触。
[0025]底部第一子级发光二极管的第一电极8与顶部第一子级发光二极管的第二电极10形成金属连接。
[0026]顶部第一子级发光二极管的第一电极8与底部第二子级发光二极管的第二电极10形成金属连接。
[0027]底部第二子级发光二极管的第一电极8与顶部第二子级发光二极管的第二电极10形成金属连接。依次连接方式直至顶、底部第三子级发光二极管。
[0028]顶部第三子级发光二极管的第一电极8与底部第四子级发光二极管的第二电极10形成金属连接。
[0029]底部第四子级发光二极管的第一电极8与底部第一子级发光二极管的第二电极10为焊台电极。
[0030]一种具有立体发光结构的高压发光二极管制作方法,包括以下步骤:
一,如图1所示,在外延衬底I的上表面由下至上依次外延缓冲层2、第一型导电层3、有源层4和第二型导电层5。
[0031]具体为外延衬底I采用4英寸的蓝宝石,厚度为400 μm。缓冲层2采用无掺杂的GaN三五族化合物,厚度为2 μ m。
[0032]二,制作底部各子级发光二极管,在第二型导电层5表面蒸镀ITO材料,形成第二电流扩展导电层6。
[0033]三,如图2所示,在第二电流扩展导电层6表面采用掩膜、ICP刻蚀,形成外延隔离槽7,外延隔离槽7在各子级发光二极管的切割边的宽度为20 μ m,外延隔离槽7在各子级发光二极管的非切割边的宽度为4 μ m,且蚀刻深度至外延衬底1,形成几万个10mil*10mil尺寸的独立外延发光结构。
[0034]四,如图3所示,在第二电流扩展导电层6表面采用掩膜、ICP刻蚀,形成第一电极制作区域,蚀刻深度至第一型导电层3。
[0035]五,在第一型导电层3的第一电极制作区域上形成第一电极8,第一电极8与外延发光结构之间隔着电极隔离槽,如图4所示。
[0036]六,在第二电流扩展导电层6上形成第二电极10 ;第一电极8与第二电极10在同一侧面且表面在同一水平面。
[0037]七,蒸镀绝缘材料填充外延隔离槽和电极隔离槽形成外延绝缘层11和电极绝缘层9,且底部各子级发光二极管构成底部高压模块的周围切割道12的外延隔离槽无填充;由此形成底部各子级发光二极管,如图4和图5所示。
[0038]八,顶部各子级发光二极管制作步骤与底部各子级发光二极管几乎相同,除了步骤四增加:同时形成顶部第一子级发光二极管、第三子级发光二极管电极空台13。但与底部各子级发光二极管采用的芯片尺寸及电极版图不同,如图6所示,形成几万个5mil/10mil*10mil/10mil*15mil尺寸的周期交替的独立外延发光结构。底、顶各子级发光二极管采用不同的设计版图,有利于各子级发光二极管形成串联的条件下,两层发光二极管在发光面积上相同且空间上重合。
[0039]九,底部第一子级发光二极管与顶部第一子级发光二极管键合:底部第一子级发光二极管的第一电极8与顶部第一子级发光二极管的第二电极10采用金属键合材料形成连接;底部第一子级发光二极管的第二电流扩展导电层6与顶部第一子级发光二极管的第二电流扩展导电层6采用非导电键合材料键合,形成非导电键合层14。
[0040]十,顶部第一子级发光二极管与底部第二子级发光二极管键合:顶部第一子级发光二极管的第一电极8与底部第二子级发光二极管的第二电极10采用金属键合材料形成连接;顶部第一子级发光二极管的第二电流扩展导电层6与底部第二子级发光二极管的第二电流扩展导电层6采用非导电键合材料键合,形成非导电键合层14。
[0041]十一,底部第二子级发光二极管与顶部第二子级发光二极管键合:底部第二子级发光二极管的第一电极8与顶部第二子级发光二极管的第二电极10采用金属键合材料形成连接;底部第二子级发光二极管的第二电流扩展导电层6与顶部第二子级发光二极管的第二电流扩展导电层6采用非导电键合材料键合,形成非导电键合层14。依次连接方式至顶部第三子级发光二极管和底部第三子级发光二极管。
[0042]十二,顶部第三子级发光二极管与底部第四子级发光二极管键合;顶部第三子级发光二极管的第一电极8与底部第四子级发光二极管的第二电极10采用金属键合材料形成连接;顶部第三子级发光二极管的第二电流扩展导电层6与底部第四子级发光二极管的第二电流扩展导电层6采用非导电键合材料键合,形成非导电键合层14。
[0043]十三,底部第四子级发光二极管的第一电极8与底部第一子级发光二极管的第二电极10为焊台电极,如图7所示。
[0044]十四,采用激光剥离技术去除顶部各子级发光二极管共有的蓝宝石外延衬底1,蒸镀氮化硅材料作为PV保护层15保护外延结构,如图8所示。采用背切技术,在外延衬底I上切割裂片,形成高压发光二极管。
[0045]实施例二
一种具有立体发光结构的高压发光二极管,由九个具有独立发光结构的子级发光二极管串联而成,串联的各子级发光二极管分为两层,底层由五个底部子级发光二极管构成,顶层由四个顶部子级发光二极管构成,如图22所示。
[0046]其中各个子级发光二极管都包含独立的有源层4,有源层4第一接触面上设置第一型导电层3,有源层4第二接触面上设置第二型导电层5。第一型导电层3由第一型电流扩展层、第一型限制层组成。具体为第一型电流扩展层由(Ala4Gaa6)a5Ina5PS五族化合物构成,且厚度为5 μ m。第一型限制层由(Ala9Gaai)a5Ina5P三五族化合物构成,且厚度为600nm。有源层4由1
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