一種高發光效率的高壓發光二極體製作方法
2023-12-07 09:32:56
一種高發光效率的高壓發光二極體製作方法
【專利摘要】本發明一種高發光效率的高壓發光二極體製作方法，通過晶片製作工藝把n個獨立發光結構的子級發光二極體串聯連接，形成一體的晶片模塊，其中，第一子級發光二極體上設置第一電極，第n子級發光二極體上設置第二電極。本發明可以增加有源區的出光面積，提高發光效率。
【專利說明】一種高發光效率的高壓發光二極體製作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及發光二極體【技術領域】，尤其是指一種高發光效率的高壓發光二極體製作方法。
【背景技術】
[0002]發光二極體具有低功耗、尺寸小和可靠性高等優點，作為主要的光源得到迅猛發展。近年來，發光二極體的應用領域正在迅速擴展，應用範圍逐漸擴大，而提高亮度和降低成本成為發光二極體領域發展目標。
[0003]使用高壓發光二極體(HV-LED)可明顯降低發光二極體的應用成本。HV-LED具有兩優點:一，有效降低發光二極體照明燈具成本和重量，可以大於270度發光；二，HV-LED高電壓、小電流工作，降低發熱，從而降低對散熱系統的要求，燈具結構可以節省散熱材料。
[0004]HV-LED高電壓、小電流工作條件顛覆了傳統LED低電壓、大電流工作條件。同時，HV-LED只需高壓線性恆流源就能工作，高壓線性恆流電源無變壓器、無電解電容器，解決普通LED的驅動電源和電解電容器的壽命問題。
[0005]然而，現有技術中，提高高壓發光二極體亮度主要在於提高單個發光二極體的內量子效率及外量子效率，主要通過改變單個發光二極體內部結構實現，而所述提高高壓發光二極體發光效率的局限難以突破，本發明提供一種新型的提高發光二極體發光效率的高壓結構，本案由此產生。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在於提供一種高發光效率的高壓發光二極體製作方法，以增加有源區的出光面積，提高發光效率。
[0007]為達成上述目的，本發明的解決方案為:
一種高發光效率的高壓發光二極體製作方法，包括以下步驟:
一，提供外延襯底，在外延襯底上依次設置第一型導電層、有源區、第二型導電層；
二，在第二型導電層表面採用掩膜，ICP刻蝕，形成外延隔離槽，且蝕刻深度至外延襯底，形成若干個獨立外延發光結構的子級發光二極體；
三，在外延隔離槽內蒸鍍外延絕緣層，同時在第二型導電層表面蒸鍍介質層；
四，在外延絕緣層以及介質層中形成多個用於製作導電通道的通孔；
五，在通孔及介質層表面蒸鍍金屬，形成導電通道及金屬反射層，金屬反射層上蒸鍍金屬導電層;
六，在金屬導電層表面掩膜、光刻及蝕刻金屬工藝，在金屬導電層表面形成金屬隔離槽，金屬隔離槽的深度至介質層表面；在相鄰的非串聯各子級發光二極體之間的金屬隔離槽與外延隔離槽在發光結構的垂直方向上重合；
七，採用非導電鍵合材料把金屬導電層與基板鍵合在一起，且非導電鍵合材料充滿金屬隔離槽； 八，腐蝕去除外延襯底，裸露第一子級發光二極體至第η子級發光二極體的第一型導電層，以及外延絕緣層中的導電通道；
九、在第一型導電層上採用掩膜、光刻工藝:同時露出第二發光二極體的表面，包含與第一發光二極體相鄰的區域，範圍直至包含外延絕緣層中導電通道區域且與導電通道邊緣持平的表面，依此直至同時露出第η發光二極體的表面，包含與第η-1發光二極體相鄰的區域，範圍直至包含外延絕緣層中導電通道區域且與導電通道邊緣持平的表面；
十，在各子級發光二極體的裸露表面上蒸鍍ITO導電層，使得各子級發光二極體之間的外延絕緣層中導電通道和與之相鄰的子級發光二極體的第一型導電層形成連接；
十一，在第η子級發光二極體的ITO導電層採用掩膜、光刻、ICP蝕刻，形成第二電極的製作區域，蝕刻深度至第二型導電層以下且未達到第二型導電層與介質層的接觸面；在第η子級發光二極體的第二電極的製作區域上分別製作電極隔離層及第二電極；
十二，在第一子級發光二極體的第一型導電層上形成第一電極；
十三，把各子級發光二極體組成的一個大模塊的周圍切割裂片，形成所述一種高發光效率的高壓發光二極體。
[0008]一種高發光效率的高壓發光二極體製作方法，包括以下步驟:
一，提供外延襯底，在外延襯底上依次設置第一型導電層、有源區、第二型導電層；
二，在第二型導電層表面採用掩膜，ICP刻蝕，形成外延隔離槽，且蝕刻深度至外延襯底，形成若干個獨立外延發光結構的子級發光二極體；
三，在外延隔離槽內蒸鍍外延絕緣層；
四，在外延絕緣層內形成用於製作導電通道的通孔；
五，在通孔及第二型導電層表面蒸鍍ITO材料，形成導電通道及第二 ITO導電層；且在第二 ITO導電層表面形成金屬反射層；
六，在金屬反射層表面掩膜、光刻及蝕刻金屬及ITO的工藝,在金屬導電層表面形成金屬隔離槽，金屬隔離槽的深度至外延絕緣層表面；在相鄰的非串聯各子級發光二極體之間的金屬隔離槽與外延絕緣層的一側在發光結構的垂直方向上重合；
七，採用非導電鍵合材料把金屬導電層與基板鍵合在一起，且非導電鍵合材料充滿金屬隔離槽；
八，去除外延襯底，裸露第一子級發光二極體至第η子級發光二極體的第一型導電層，以及外延絕緣層中的導電通道；
九，在第一型導電層上採用掩膜、光刻工藝，同時露出第二發光二極體的表面，包含與第一發光二極體相鄰的區域，範圍直至包含外延絕緣層中導電通道區域且與導電通道邊緣持平的表面，依此直至同時露出第η發光二極體的表面，包含與第η-1發光二極體相鄰的區域，範圍直至包含外延絕緣層中導電通道區域且與導電通道邊緣持平的表面；
十，在各子級發光二極體的裸露表面上蒸鍍ITO導電層，使得各子級發光二極體之間的外延絕緣層中導電通道和與之相鄰的子級發光二極體的第一型導電層形成連接；
十一，在第η子級發光二極體的ITO導電層採用掩膜、光刻、ICP蝕刻，形成第二電極的製作區域，蝕刻深度至第二型導電層以下且未達到第二型導電層與介質層的接觸面；在第η子級發光二極體的第二電極的製作區域上分別製作電極隔離層及第二電極；
十二，在第一子級發光二極體的第一型導電層上形成第一電極； 十三，把各子級發光二極體組成的一個大模塊的周圍切割裂片，形成所述一種高發光效率的高壓發光二極體。
[0009]一種高發光效率的高壓發光二極體，由η個具有獨立發光結構的子級發光二極體串聯構成，其中，各子級發光二極體都包含獨立的有源區且通過外延絕緣層互相隔開；有源區第一接觸面上設置第一型導電層，有源區第二接觸面上設置第二型導電層；
第一子級發光二極體的第一型導電層上設置第一電極，第二型導電層上設置介質層，介質層中設置導電通道，介質層上設置金屬反射層，且金屬反射層通過導電通道與第二型導電層形成歐姆接觸，金屬反射層上設置非導電鍵合層，在非導電鍵合層上設置基板；
第二子級發光二極體的第一型導電層上設置ITO導電層，第二型導電層上設置介質層，介質層中設置導電通道，介質層上設置金屬反射層，金屬反射層通過導電通道與第二型導電層形成歐姆接觸，金屬反射層上設置非導電鍵合層，在非導電鍵合層上設置基板；
第二子級發光二極體與第一子級發光二極體之間設置外延絕緣層，且外延絕緣層中設置導電通道，導電通道與第一子級發光二極體的金屬反射層形成連接，且與第二子級發光二極體的ITO導電層形成連接；
第三子級發光二極體的第一型導電層上設置ITO導電層，第二型導電層上設置介質層，介質層中設置導電通道，介質層上設置金屬反射層，金屬反射層通過導電通道與第二型導電層形成歐姆接觸，金屬反射層上設置非導電鍵合層，在非導電鍵合層上設置基板；依次串聯連接至第η子級發光二極體第一型導電層上設置的ITO導電層，第二型導電層上設置第二電極，且第二電極通過第二電極絕緣層與外延發光結構側面區域分開。
[0010]一種高發光效率的高壓發光二極體，由η個具有獨立發光結構的子級發光二極體串聯構成，其中，各子級發光二極體都包含獨立的有源區且通過外延絕緣層互相隔開；有源區第一接觸面上設置第一型導電層，有源區第二接觸面上設置第二型導電層；
第一子級發光二極體的第一型導電層上設置第一電極，第二型導電層上設置第二 ITO導電層，第二 ITO導電層上設置金屬反射層，金屬反射層上設置非導電鍵合層，非導電鍵合層上設置基板；
第二子級發光二極體的第一型導電層設置第一 ITO導電層，第二型導電層上設置第二ITO導電層，第二 ITO導電層上設置金屬反射層，金屬反射層上設置非導電鍵合層，非導電鍵合層上設置基板；
第二子級發光二極體與第一子級發光二極體之間設置外延絕緣層，且外延絕緣層中設置導電通道，導電通道與第一子級發光二極體的第二 ITO導電層形成連接，且與第二子級發光二極體的第一 ITO導電層形成連接；
第三子級發光二極體的第一型導電層上設置第一 ITO導電層，第二型導電層上設置第二ITO導電層，第二 ITO導電層上設置金屬反射層，在金屬反射層上設置非導電鍵合層，在非導電鍵合層上設置基板；依次串聯連接至第η子級發光二極體第一型導電層上設置的第一 ITO導電層；第二 ITO導電層上設置第二電極，且第二電極通過第二電極絕緣層與外延發光結構側面區域分開。
[0011]進一步，子級發光二極體的個數η為2-220。串聯子級發光二極體的個數為2-220，所串聯的發光二極體的整體工作電壓範圍在3-440V之間。採用此設計的高壓LED具有廣泛的應用範圍，亦可直接應用於民用的電壓區間，可節省封裝及應用中的電路及器件的製作成本，也節約使用過程的電能消耗。
[0012]進一步，各子級發光二極體共用非導電鍵合層該同一層功能結構，且各子級發光二極體共用基板該同一支撐體。
[0013]進一步，各子級發光二極體之間外延絕緣層寬度d為2μπι< d ^ 10um0外延絕緣層採用寬度的範圍符合普通LED切割道的寬度範圍；或窄於普通LED切割道的寬度範圍，但寬度不窄於製作外延絕緣層導電通孔的寬度；或寬於普通LED切割道的寬度範圍，但太寬了會浪費整個發光二級管高壓模塊的有效發光區間。
[0014]進一步，各子級發光二極體之間設置的外延絕緣層導電通道規則排列，且其排列密度D為I彡D彡800個/mm2。
[0015]進一步，各子級發光二極體之間外延絕緣層導電通道的圖形包括圓形、正方形、三角型、橢圓形、長方形或梯形，且單個外延絕緣層導電通道的邊長或直徑d為d(200 μ m。
[0016]外延絕緣層導電通道的尺寸、圖形、分布密度在合適的數值選取區間。尺寸、分布密度、圖形選取過小且不合適會導致各子級發光二極體之間無法形成有效的電流傳導，造成電流擁擠，高壓發光二極體模塊的內阻增加且晶片過熱問題。尺寸、分布密度、圖形選取過大且不合適會造成各子級發光二極體之間的外延絕緣層需要設計過寬，導致高壓發光二極體模塊的有效發光區變小，降低了高壓發光二極體模塊的發光效率。
[0017]進一步，η個串聯的子級發光二極體排列圖形包括2* (η/2)矩陣、3* (η/3)矩陣、4* (η/4)矩陣、5* (η/5)矩陣；也包括非矩陣L型、Π型、III型。
[0018]進一步，各子級發光二極體的相鄰且非相連的各個獨立的金屬反射層之間隔著非導電鍵合材料。
[0019]進一步，各子級發光二極體的相鄰且非相連的各個獨立的第二 ITO導電層之間隔著非導電鍵合材料。
[0020]採用上述方案後，本發明把各個獨立發光結構的子級發光二極體串聯連接，形成一體的晶片模塊，明顯地增加有源區出光的面積，有效地提高串聯發光二極體模塊的整體發光效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為本發明實施例一的外延結構示意圖；
圖2為本發明實施例一的各子級發光二極體之間隔離槽示意圖；
圖3為本發明實施例一的各子級發光二極體之間外延絕緣層和介質層示意圖；
圖4為本發明實施例一製作外延絕緣層和介質層的通孔示意圖；
圖5為本發明實施例一的各子級發光二極體製作導電通道及金屬反射鏡示意圖；
圖6為本發明實施例一的各子級發光二極體製作金屬反射鏡隔離槽示意圖；
圖7為本發明實施例一的各子級發光二極體金屬反射鏡隔離槽及外延絕緣層導電通道的平面分布示意圖；
圖8為本發明實施例一的發光二極體鍵合基板示意圖；
圖9為本發明實施例一去除外延襯底的發光二極體結構示意圖；
圖10為本發明實施例一的各子級發光二極體製作ITO導電層的示意圖； 圖11為本發明實施例一的各子級發光二極體外延絕緣層導電通道及ITO導電層的平面分布示意圖；
圖12為本發明實施例一的第二電極製作槽的蝕刻形狀的側面示意圖；
圖13為本發明實施例一的第一電極與第二電極製作不意圖；
圖14為本發明實施例一的各子級發光二極體構成的一個大模塊的平面分布不意圖； 圖15為本發明實施例二的外延結構示意圖；
圖16為本發明實施例二的各子級發光二極體之間隔離槽的示意圖；
圖17為本發明實施例二的各子級發光二極體之間的外延絕緣層示意圖；
圖18為本發明實施例二製作外延絕緣層的通孔的示意圖；
圖19為本發明實施例二的各子級發光二極體製作導電通道、第二 ITO導電層及金屬反射層的示意圖；
圖20為本發明實施例二的各子級發光二極體製作第二 ITO導電層、金屬反射層的隔離槽的不意圖；
圖21為本發明實施例二的各子級發光二極體的第二 ITO導電層、金屬反射鏡的隔離槽及外延絕緣層的導電通道的平面分布示意圖；
圖22為本發明實施例二的發光二極體鍵合基板的示意圖；
圖23為本發明實施例二剝離外延襯底後的發光二極體結構示意圖；
圖24為本發明實施例二的各子級發光二極體製作第一 ITO導電層的示意圖；
圖25為本發明實施例二的各子發光二極體外延絕緣層的導電通道及第一 ITO導電層的平面分布示意圖；
圖26為本發明實施例二的第二電極製作槽的蝕刻形狀的側面示意圖；
圖27為本發明實施例二的第一電極及第二電極製作示意圖；
圖28為本發明實施例二的各子級發光二極體構成的一個大模塊的平面分布示意圖。
[0022]標號說明
子級發光二極體10第一電極20
第二電極30第二電極絕緣層301
外延襯底40緩衝層50
腐蝕截止層60外延隔離槽70
犧牲層80 有源區I
第一型導電層2第二型導電層3
介質層4導電通道41
金屬反射層5金屬隔離槽51
非導電鍵合層6基板7
ITO導電層8第一 ITO導電層81
第二 ITO導電層82外延絕緣層9
導電通道91通孔92。
【具體實施方式】
[0023]以下結合附圖及具體實施例對本發明做詳細的說明。
[0024]實施例一
一種高發光效率的高壓發光二極體，由一百個具有獨立發光結構的子級發光二極體10串聯而成，且排列圖形為10*10的矩陣排列，如圖14所示，第一子級發光二極體10上設置第一電極20，第η子級發光二極體10上設置第二電極30。
[0025]如圖13所示，其中各個子級發光二極體10都包含獨立的有源區1，在有源區I第一接觸面上設置第一型導電層2，在有源區I第二接觸面上設置第二型導電層3。第一型導電層2由第一型電流擴展層及第一型限制層組成。具體為第一型電流擴展層由(Ala35Gaa65)a5Ina5P三五族化合物構成，且厚度為4 μ m。第一型限制層由(Ala8Gaa2)a5Ina5P三五族化合物構成，且厚度為800nm。有源層I由20組(Ala8Gaa2)a5Ina5PziGaa5Ina5P三五族化合物交替構成。第二型導電層3由第二型限制層及第二型電流擴展層組成。第二型限制層由(Ala8Gaa2)a5Ina5P三五族化合物構成，且厚度為800nm。第二型電流擴展層由GaP三五族化合物構成,且厚度為4 μ m。
[0026]第一子級發光二極體10的第一型電流擴展層上設置第一電極20，第二型導電層3上設置S12介質層4，S12介質層4中設置有填充金屬材料的導電通道41，S12介質層4上設置金屬反射層5，且金屬反射層5通過導電通道41與第二型電流擴展層形成歐姆接觸，在金屬反射層5上設置非導電鍵合層6，在非導電鍵合層6上設置矽基板7。
[0027]第二子級發光二極體10的第一型電流擴展層上設置ITO導電層8，第二型電流擴展層上設置S12介質層4，S12介質層4中設置有填充金屬材料的導電通道41，S12介質層4上設置金屬反射層5，且金屬反射層5通過導電通道41與第二型電流擴展層形成歐姆接觸，在金屬反射層5上設置非導電鍵合層6，在非導電鍵合層6上設置矽基板7。
[0028]第二子級發光二極體10與第一子級發光二極體10之間設置有S12外延絕緣層9，且S12外延絕緣層9中設置有填充金屬材料的導電通道91，導電通道91與第一子級發光二極體10的金屬反射層5形成連接，且與第二子級發光二極體10的ITO導電層8形成連接。
[0029]第三子級發光二極體10的第一型電流擴展層上設置ITO導電層5，第二型電流擴展層上設置S12介質層4，S12介質層4中設置有填充金屬材料的導電通道41，S12介質層4上設置金屬反射層5，且金屬反射層5通過導電通道41與第二型電流擴展層形成歐姆接觸，在金屬反射層5上設置非導電鍵合層6，在非導電鍵合層6上設置矽基板7。
[0030]第三子級發光二極體10與第二子級發光二極體10之間設置有S12外延絕緣層9，且S12外延絕緣層9中設置有填充金屬材料的導電通道91，導電通道91與第二子級發光二極體10的金屬反射層5形成連接，且與第三子級發光二極體10的ITO導電層8形成連接。
[0031]循環所述的兩個子級發光二極體10的晶片結構連接方式至第九十九子級發光二極體10。
[0032]第一百子級發光二極體10的第一型電流擴展層上設置ITO導電層8，第二型電流擴展層上設置S12介質層4，S12介質層4中設置有填充金屬材料的導電通道41，S12介質層4上設置金屬反射層5，且金屬反射層5通過導電通道41與第二型電流擴展層形成歐姆接觸，在金屬反射層5上設置非導電鍵合層6，在非導電鍵合層6上設置矽基板7 ;第二型電流擴展層與有源區I相鄰面設置有第二電極30，且第二電極30通過第二電極絕緣層301與外延發光結構分開。
[0033]第一百子級發光二極體10與第九十九子級發光二極體10之間設置有S12外延絕緣層9，且S12外延絕緣層9中設置有填充金屬材料的導電通道91，導電通道91與第九十九子級發光二極體10的金屬反射層5形成連接，且與第一百子級發光二極體10的ITO導電層8形成連接。
[0034]所述一種高發光效率的高壓發光二極體製作方法，主要包括以下步驟:
一，如圖1所示,在外延襯底40的上表面由下至上依次外延:緩衝層50、腐蝕截止層60、第一型導電層2、有源區1、第二型導電層3。
[0035]外延襯底40採用2英寸的GaAs襯底,厚度為270 μ m。緩衝層50由300nm的GaAs材料組成。腐蝕截止層60由300nm厚的(41(|.和(|.3)(|.5111(|.丨材料組成。
[0036]二，如圖2所示，在2英寸的外延片表面的第二型導電層3上採用掩膜，ICP刻蝕，在非串聯的各子級發光二極體10形成寬度為4 μ m的外延隔離槽70，在串聯的各子級發光二極體10形成寬度為20 μ m外延隔離槽70，且蝕刻深度至腐蝕截止層60，形成幾萬個10mil*10mil尺寸的獨立外延發光結構。
[0037]三，如圖3所示，在外延隔離槽70內蒸鍍S12形成外延絕緣層9，同時在第二型導電層3表面蒸鍍S12形成介質層4。
[0038]四，如圖4所示，在串聯的各子級發光二極體10之間的20 μ m寬的外延絕緣層9形成密度為300個/ mm2、直徑為4μπι的圓形的外延絕緣層通孔92 ;且同時在介質層4中形成密度為150個/ mm2,直徑為10 μ m的圓形的介質層通孔42。
[0039]五,如圖5所示,在外延絕緣層通孔92、介質層通孔42及介質層4表面蒸鍍金屬，金屬填充滿外延絕緣層通孔92、介質層通孔42，形成導電通道(91、41);以及形成400nm厚的金屬反射層5 ;再增厚金屬反射層5至I μ m厚，使得金屬反射層5形成較好的導電效果。
[0040]六,如圖6所不,在金屬反射層5表面掩膜、光刻及蝕刻金屬工藝,在金屬反射層5表面形成規則的金屬隔離槽51，金屬隔離槽51的寬度大小為4 μ m，金屬隔離槽51的深度至介質層4表面；在相鄰的非串聯各子級發光二極體10之間的金屬隔離槽51與外延絕緣層9在發光結構的垂直方向上重合；在相鄰的串聯各子級發光二極體10之間的金屬隔離槽51與外延絕緣層9導電通道91錯開，且與單邊的外延絕緣層9在發光結構的垂直方向上，重合，形成如圖7所示的金屬隔離槽51分布情況。
[0041]七，如圖8所示，採用非導電鍵合材料把金屬反射層5與矽基板7鍵合在一起，且形成非導電鍵合層6，非導電鍵合層6充滿金屬隔離槽51形成絕緣。
[0042]八，如圖9所示，分別腐蝕去除外延襯底40、緩衝層50與腐蝕截止層60，露出第一型導電層2。
[0043]九，在第一型導電層2上經過掩膜、光刻工藝後，露出第二子級發光二極體10表面的第一型導電層2，包含與第一子級發光二極體10相鄰的區域，範圍至包含外延絕緣層9中導電通道91區域，且與導電通道91邊緣持平的表面；同時露出第三子級發光二極體10表面第一型導電層2，包含與第二子級發光二極體10相鄰的區域，範圍至包含外延絕緣層9中導電通道91區域，且與導電通道91邊緣持平的表面，依次直至同時露出第一百子級發光二極體10表面第一型導電層2，包含與第九十九子級發光二極體10相鄰的區域，直至包含外延絕緣層9中導電通道91區域，且與導電通道91邊緣持平的表面。
[0044]十，如圖10及圖11所示，在各子級發光二極體10裸露的第一型導電層2表面上蒸鍍ITO導電層8，使得各子級發光二極體10之間的外延絕緣層9中導電通道91與與之相鄰的子級發光二極體10第一型導電層2形成連接。
[0045]十一，如圖12所示，在第一百子級發光二極體10的ITO導電層8採用掩膜、光刻、ICP蝕刻，形成第二電極30的製作區域，蝕刻深度至第二型電流擴展層以下2 μ m。
[0046]十二，如圖13所示，在第一百子級發光二極體10的第二電極30製作區域上分別製作第二電極絕緣層301及第二電極30。
[0047]十三，如圖13所示，在第一子級發光二極體10的第一型電流擴展層上形成第一電極20。
[0048]十四，如圖14所示，把一百個子級發光二極體10組成的一個大模塊的周圍切割裂片，形成所述高發光效率的高壓發光二極體。
[0049]實施例二
一種高發光效率的高壓發光二極體，由七十二個具有獨立發光結構的子級發光二極體10串聯而成,且排列圖形為8*9的矩陣排列，如圖28所示。
[0050]如圖27所示，其中各個子級發光二極體10都包含獨立的有源區1，有源區I第一接觸面上設置第一型導電層2，有源區I第二接觸面上設置第二型導電層3。第一型導電層2採用Si摻雜的GaN三五族化合物，厚度為2.5 μ m。有源層I採用5對量子阱和量子壘交叉生長的結構。具體為量子壘由AlGaN三五族化合物構成，厚度為12nm。量子阱由GaInN三五族化合物構成，厚度為4nm。第二型導電層3採用Mg摻雜的GaN三五族化合物，厚度為200nmo
[0051 ] 第一子級發光二極體10的第一型導電層2上設置第一電極20，第二型導電層3上設置第二 ITO導電層82，第二 ITO導電層82上設置金屬反射層5，在金屬反射層5上設置非導電鍵合層6，在非導電鍵合層6上設置矽基板7。
[0052]第二子級發光二極體10的第一型導電層2上設置第一 ITO導電層81，第二型導電層3上設置第二 ITO導電層82，第二 ITO導電層82上設置金屬反射層5，在金屬反射層5上設置非導電鍵合層6，在非導電鍵合層6上設置矽基板7。
[0053]第二子級發光二極體10與第一子級發光二極體10之間設置有S12外延絕緣層9，且S12外延絕緣層9中設置有填充滿金屬的導電通道91，導電通道91與第一子級發光二極體10的第二 ITO導電層82形成連接，且與第二子級發光二極體10的第一 ITO導電層81形成連接。
[0054]第三子級發光二極體10的第一型導電層2上設置第一 ITO導電層81，第二型導電層3上設置第二 ITO導電層82，第二 ITO導電層82上設置金屬反射層5，在金屬反射層5上設置非導電鍵合層6，在非導電鍵合層6上設置矽基板7。
[0055]第三子級發光二極體10與第二子級發光二極體10之間設置有S12外延絕緣層9，且S12外延絕緣層9中設置有填充滿金屬的導電通道91，導電通道91與第二子級發光二極體10的第二 ITO導電層82形成連接，且與第三子級發光二極體10的第一 ITO導電層81形成連接。
[0056]循環所述子級發光二極體10的晶片結構的連接方式至第七十一子級發光二極體10
[0057]第七十二子級發光二極體10的第一型導電層2上設置第一 ITO導電層81，第二型導電層3上設置第二 ITO導電層82，第二 ITO導電層82上設置金屬反射層5，在金屬反射層5上設置非導電鍵合層6，在非導電鍵合層6上設置矽基板7 ;第二 ITO導電層82與第二型導電層3的相接觸面上設置有第二電極30，且第二電極30通過S12第二電極絕緣層301與外延發光結構分開。
[0058]第七十二子級發光二極體10與第七十一子級發光二極體10之間設置有S12外延絕緣層9，且S12外延絕緣層9中設置有填充滿金屬的導電通道91，導電通道91與第七十一子級發光二極體10的第二 ITO導電層82形成連接，且與第七十二子級發光二極體10的第一 ITO導電層81形成連接。
[0059]所述一種高發光效率的高壓發光二極體製作方法，主要包括以下步驟:
一，如圖15所示，在外延襯底40的上表面由下至上依次外延:緩衝層50、犧牲層80、第一型導電層2、有源區1、第二型導電層3。
[0060]具體為外延襯底40採用4英寸的藍寶石襯底，厚度為400 μ m。緩衝層50採用無摻雜的GaN三五族化合物，厚度為2 μ m。
[0061]二，如圖16所示，在4英寸的外延片表面的第二型導電層3上採用掩膜，ICP刻蝕，形成外延隔離槽70，外延隔離槽70在非串聯的各子級發光二極體10寬度為3 μ m，外延隔離槽70在串聯的各子級發光二極體10形成寬度為24 μ m,且蝕刻深度至犧牲層80，形成幾萬個10mil*10mil尺寸的獨立外延發光結構。
[0062]三,如圖17所示,在外延隔離槽70內蒸鍍S12材料,形成外延絕緣層9。
[0063]四，如圖18所示，在外延絕緣層9形成密度為200個/ mm2、直徑為8 μ m的圓形的通孔92。
[0064]五，如圖19所示，在通孔92及第二型導電層3表面蒸鍍ITO材料，形成導電通道91及第二 ITO導電層82 ;且在第二 ITO導電層82表面形成金屬反射層5。
[0065]六，如圖20所示，在金屬反射層5表面經過掩膜、光刻及蝕刻金屬、ITO的工藝，在金屬反射層5表面形成規則的金屬隔離槽51,金屬隔離槽51的寬度大小為4 μ m,金屬隔離槽51的深度至外延絕緣層9表面；在相鄰的非串聯各子級發光二極體10之間的金屬隔離槽51與外延絕緣層9在發光結構的垂直方向上重合；在相鄰的串聯各子級發光二極體10之間的金屬隔離槽51與導電通道91錯開，且與單邊的外延絕緣層9在發光結構的垂直方向上重合，形成如圖21所示的金屬隔離槽51分布情況。
[0066]七,如圖22所不,米用非導電鍵合材料把金屬反射層5與娃基板7鍵合在一起,且形成非導電鍵合層6，非導電鍵合層6充滿金屬隔離槽51形成絕緣。
[0067]八，如圖23所示，採用雷射剝離技術去除外延襯底40、緩衝層50及犧牲層80，露出第一型導電層2。
[0068]九，在第一型導電層2上採用掩膜、光刻工藝，露出第二發光二極體10第一型導電層2的表面，包含與第一發光二極體10相鄰的區域，範圍至包含外延絕緣層9中導電通道91區域，且與導電通道91邊緣持平的表面；同時露出第三發光二極體10第一型導電層2的表面，包含與第二發光二極體10相鄰的區域，範圍直至包含外延絕緣層9中導電通道91區域，且與導電通道91邊緣持平的表面，依次直至同時露出第七十二發光二極體10第一型導電層2的表面，包含與第七十一發光二極體10相鄰的區域，範圍直至包含外延絕緣層9中導電通道91區域，且與導電通道91邊緣持平的表面。
[0069]十,如圖24及圖25所不,在各子級發光二極體10的裸露的第一型導電層2表面上蒸鍍第一 ITO導電層81，使得各子級發光二極體10之間的外延絕緣層9中導電通道91與與之相鄰的單個第一型導電層2形成連接。
[0070]i^一，如圖26所示，在第七十二子級發光二極體10的第一 ITO導電層81採用掩膜、光刻、ICP蝕刻，形成第二電極30製作區域，蝕刻深度至第二 ITO導電層82與第二型導電層3的接觸面。
[0071]十二，如圖27所示，在第七十二子級發光二極體10的第二電極30製作區域上分別製作第二電極絕緣層301及第二電極30。
[0072]十三，如圖27所示，在第一子級發光二極體10的第一型導電層2上形成第一電極20。
[0073]十四，如圖28所示，把七十二個子級發光二極體10組成的一個大模塊的周圍切割裂片，形成所述的高發光效率的高壓發光二極體。
[0074]以上所述僅為本發明的優選實施例，並非對本案設計的限制，凡依本案的設計關鍵所做的等同變化，均落入本案的保護範圍。
【權利要求】
1.一種高發光效率的高壓發光二極體製作方法，其特徵在於，包括以下步驟: 一，提供外延襯底，在外延襯底上依次設置第一型導電層、有源區、第二型導電層； 二，在第二型導電層表面採用掩膜，ICP刻蝕，形成外延隔離槽，且蝕刻深度至外延襯底，形成若干個獨立外延發光結構的子級發光二極體； 三，在外延隔離槽內蒸鍍外延絕緣層，同時在第二型導電層表面蒸鍍介質層； 四，在外延絕緣層以及介質層中形成多個用於製作導電通道的通孔； 五，在通孔及介質層表面蒸鍍金屬，形成導電通道及金屬反射層，金屬反射層上蒸鍍金屬導電層; 六，在金屬導電層表面掩膜、光刻及蝕刻金屬工藝，在金屬導電層表面形成金屬隔離槽，金屬隔離槽的深度至介質層表面；在相鄰的非串聯各子級發光二極體之間的金屬隔離槽與外延隔離槽在發光結構的垂直方向上重合； 七，採用非導電鍵合材料把金屬導電層與基板鍵合在一起，且非導電鍵合材料充滿金屬隔離槽； 八，腐蝕去除外延襯底，裸露第一子級發光二極體至第η子級發光二極體的第一型導電層，以及外延絕緣層中的導電通道； 九、在第一型導電層上採用掩膜、光刻工藝:同時露出第二發光二極體的表面，包含與第一發光二極體相鄰的區域，範圍直至包含外延絕緣層中導電通道區域且與導電通道邊緣持平的表面，依此直至同時露出第η發光二極體的表面，包含與第η-1發光二極體相鄰的區域，範圍直至包含外延絕緣層中導電通道區域且與導電通道邊緣持平的表面； 十，在各子級發光二極體的裸露表面上蒸鍍ITO導電層，使得各子級發光二極體之間的外延絕緣層中導電通道和與之相鄰的子級發光二極體的第一型導電層形成連接； 十一，在第η子級發光二極體的ITO導電層採用掩膜、光刻、ICP蝕刻，形成第二電極的製作區域，蝕刻深度至第二型導電層以下且未達到第二型導電層與介質層的接觸面；在第η子級發光二極體的第二電極的製作區域上分別製作電極隔離層及第二電極； 十二，在第一子級發光二極體的第一型導電層上形成第一電極； 十三，把各子級發光二極體組成的一個大模塊的周圍切割裂片，形成所述一種高發光效率的高壓發光二極體。
2.一種高發光效率的高壓發光二極體製作方法，其特徵在於，包括以下步驟: 一，提供外延襯底，在外延襯底上依次設置第一型導電層、有源區、第二型導電層； 二，在第二型導電層表面採用掩膜，ICP刻蝕，形成外延隔離槽，且蝕刻深度至外延襯底，形成若干個獨立外延發光結構的子級發光二極體； 三，在外延隔離槽內蒸鍍外延絕緣層； 四，在外延絕緣層內形成用於製作導電通道的通孔； 五，在通孔及第二型導電層表面蒸鍍ITO材料，形成導電通道及第二 ITO導電層；且在第二 ITO導電層表面形成金屬反射層； 六，在金屬反射層表面掩膜、光刻及蝕刻金屬及ITO的工藝,在金屬導電層表面形成金屬隔離槽，金屬隔離槽的深度至外延絕緣層表面；在相鄰的非串聯各子級發光二極體之間的金屬隔離槽與外延絕緣層的一側在發光結構的垂直方向上重合； 七，採用非導電鍵合材料把金屬導電層與基板鍵合在一起，且非導電鍵合材料充滿金屬隔離槽； 八，去除外延襯底，裸露第一子級發光二極體至第η子級發光二極體的第一型導電層，以及外延絕緣層中的導電通道； 九，在第一型導電層上採用掩膜、光刻工藝，同時露出第二發光二極體的表面，包含與第一發光二極體相鄰的區域，範圍直至包含外延絕緣層中導電通道區域且與導電通道邊緣持平的表面，依此直至同時露出第η發光二極體的表面，包含與第η-1發光二極體相鄰的區域，範圍直至包含外延絕緣層中導電通道區域且與導電通道邊緣持平的表面； 十，在各子級發光二極體的裸露表面上蒸鍍ITO導電層，使得各子級發光二極體之間的外延絕緣層中導電通道和與之相鄰的子級發光二極體的第一型導電層形成連接； 十一，在第η子級發光二極體的ITO導電層採用掩膜、光刻、ICP蝕刻，形成第二電極的製作區域，蝕刻深度至第二型導電層以下且未達到第二型導電層與介質層的接觸面；在第η子級發光二極體的第二電極的製作區域上分別製作電極隔離層及第二電極； 十二，在第一子級發光二極體的第一型導電層上形成第一電極； 十三，把各子級發光二極體組成的一個大模塊的周圍切割裂片，形成所述一種高發光效率的高壓發光二極體。
3.如權利要求1或2所述的一種高發光效率的高壓發光二極體製作方法，其特徵在於，子級發光二極體的個數η為2-220。
4.如權利要求1或2所述的一種高發光效率的高壓發光二極體製作方法，其特徵在於，各子級發光二極體共用非導電鍵合層該同一層功能結構，且各子級發光二極體共用基板該同一支撐體。
5.如權利要求1或2所述的一種高發光效率的高壓發光二極體製作方法，其特徵在於，各子級發光二極體之間外延絕緣層寬度d為2 μ m < d < 100 μ m。
6.如權利要求1或2所述的一種高發光效率的高壓發光二極體製作方法，其特徵在於，各子級發光二極體之間設置的外延絕緣層導電通道規則排列，且其排列密度D為I ( D(800 個/W。
7.如權利要求1或2所述的一種高發光效率的高壓發光二極體製作方法，其特徵在於，各子級發光二極體之間外延絕緣層導電通道的圖形包括圓形、正方形、三角型、橢圓形、長方形或梯形，且單個外延絕緣層導電通道的邊長或直徑d為d ^ 200 μ m0
8.如權利要求1或2所述的一種高發光效率的高壓發光二極體製作方法，其特徵在於，η個串聯的子級發光二極體排列圖形包括2* (η/2)矩陣、3* (η/3)矩陣、4* (η/4)矩陣、5*(η/5)矩陣；也包括非矩陣L型、Π型、III型。
9.如權利要求1所述的一種高發光效率的高壓發光二極體製作方法，其特徵在於，各子級發光二極體的相鄰且非相連的各個獨立的金屬反射層之間隔著非導電鍵合材料。
10.如權利要求2所述的一種高發光效率的高壓發光二極體製作方法，其特徵在於:各子級發光二極體的相鄰且非相連的各個獨立的第二 ITO導電層之間隔著非導電鍵合材料。
【文檔編號】H01L33/62GK104409465SQ201410666659
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月20日 優先權日:2014年11月20日
【發明者】林志偉, 陳凱軒, 張永, 卓祥景, 姜偉, 楊凱, 白繼鋒, 蔡建九, 李俊承, 張銀橋, 黃尊祥, 王向武 申請人:廈門乾照光電股份有限公司