一种高发光效率的高压发光二极管的制作方法
【专利摘要】本实用新型一种高发光效率的高压发光二极管，由n个具有独立发光结构的子级发光二极管串联构成，其中，第一子级发光二极管上设置第一电极，第n子级发光二极管上设置第二电极。本实用新型可以增加有源区的出光面积，提高发光效率。
【专利说明】一种高发光效率的高压发光二极管
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及发光二极管【技术领域】，尤其是指一种高发光效率的高压发光二极管。
【背景技术】
[0002]发光二极管具有低功耗、尺寸小和可靠性高等优点，作为主要的光源得到迅猛发展。近年来，发光二极管的应用领域正在迅速扩展，应用范围逐渐扩大，而提高亮度和降低成本成为发光二极管领域发展目标。
[0003]使用高压发光二极管(HV-LED)可明显降低发光二极管的应用成本。HV-LED具有两优点:一，有效降低发光二极管照明灯具成本和重量，可以大于270度发光；二，HV-LED高电压、小电流工作，降低发热，从而降低对散热系统的要求，灯具结构可以节省散热材料。
[0004]HV-LED高电压、小电流工作条件颠覆了传统LED低电压、大电流工作条件。同时，HV-LED只需高压线性恒流源就能工作，高压线性恒流电源无变压器、无电解电容器，解决普通LED的驱动电源和电解电容器的寿命问题。
[0005]然而，现有技术中，提高高压发光二极管亮度主要在于提高单个发光二极管的内量子效率及外量子效率，主要通过改变单个发光二极管内部结构实现，而所述提高高压发光二极管发光效率的局限难以突破，本实用新型提供一种新型的提高发光二极管发光效率的高压结构，本案由此产生。
实用新型内容
[0006]本实用新型的目的在于提供一种高发光效率的高压发光二极管，以增加有源区的出光面积，提高发光效率。
[0007]为达成上述目的，本实用新型的解决方案为:
[0008]一种高发光效率的高压发光二极管，由η个具有独立发光结构的子级发光二极管串联构成，其中，各子级发光二极管都包含独立的有源区且通过外延绝缘层互相隔开；有源区第一接触面上设置第一型导电层，有源区第二接触面上设置第二型导电层；
[0009]第一子级发光二极管的第一型导电层上设置第一电极，第二型导电层上设置介质层，介质层中设置导电通道，介质层上设置金属反射层，且金属反射层通过导电通道与第二型导电层形成欧姆接触，金属反射层上设置非导电键合层，在非导电键合层上设置基板；
[0010]第二子级发光二极管的第一型导电层上设置ΙΤΟ导电层，第二型导电层上设置介质层，介质层中设置导电通道，介质层上设置金属反射层，金属反射层通过导电通道与第二型导电层形成欧姆接触，金属反射层上设置非导电键合层，在非导电键合层上设置基板；
[0011]第二子级发光二极管与第一子级发光二极管之间设置外延绝缘层，且外延绝缘层中设置导电通道，导电通道与第一子级发光二极管的金属反射层形成连接，且与第二子级发光二极管的ΙΤΟ导电层形成连接；
[0012]第三子级发光二极管的第一型导电层上设置ΙΤΟ导电层，第二型导电层上设置介质层，介质层中设置导电通道，介质层上设置金属反射层，金属反射层通过导电通道与第二型导电层形成欧姆接触，金属反射层上设置非导电键合层，在非导电键合层上设置基板；依次串联连接至第η子级发光二极管第一型导电层上设置的ITO导电层，第二型导电层上设置第二电极，且第二电极通过第二电极绝缘层与外延发光结构侧面区域分开。
[0013]一种高发光效率的高压发光二极管，由η个具有独立发光结构的子级发光二极管串联构成，其中，各子级发光二极管都包含独立的有源区且通过外延绝缘层互相隔开；有源区第一接触面上设置第一型导电层，有源区第二接触面上设置第二型导电层；
[0014]第一子级发光二极管的第一型导电层上设置第一电极，第二型导电层上设置第二ΙΤΟ导电层，第二 ΙΤΟ导电层上设置金属反射层，金属反射层上设置非导电键合层，非导电键合层上设置基板；
[0015]第二子级发光二极管的第一型导电层设置第一 ΙΤΟ导电层，第二型导电层上设置第二 ΙΤΟ导电层，第二 ΙΤΟ导电层上设置金属反射层，金属反射层上设置非导电键合层，非导电键合层上设置基板；
[0016]第二子级发光二极管与第一子级发光二极管之间设置外延绝缘层，且外延绝缘层中设置导电通道，导电通道与第一子级发光二极管的第二 ΙΤΟ导电层形成连接，且与第二子级发光二极管的第一 ΙΤΟ导电层形成连接；
[0017]第三子级发光二极管的第一型导电层上设置第一 ΙΤΟ导电层，第二型导电层上设置第二 ΙΤΟ导电层，第二 ΙΤΟ导电层上设置金属反射层，在金属反射层上设置非导电键合层，在非导电键合层上设置基板；依次串联连接至第η子级发光二极管第一型导电层上设置的第一 ΙΤΟ导电层；第二 ΙΤΟ导电层上设置第二电极，且第二电极通过第二电极绝缘层与外延发光结构侧面区域分开。
[0018]进一步，子级发光二极管的个数η为2-220。串联子级发光二极管的个数为2-220，所串联的发光二极管的整体工作电压范围在3-440V之间。采用此设计的高压LED具有广泛的应用范围，亦可直接应用于民用的电压区间，可节省封装及应用中的电路及器件的制作成本，也节约使用过程的电能消耗。
[0019]进一步，各子级发光二极管共用非导电键合层该同一层功能结构，且各子级发光二极管共用基板该同一支撑体。
[0020]进一步，各子级发光二极管之间外延绝缘层宽度d为2 μπι彡d ^ 100 μ mo外延绝缘层采用宽度的范围符合普通LED切割道的宽度范围；或窄于普通LED切割道的宽度范围，但宽度不窄于制作外延绝缘层导电通孔的宽度；或宽于普通LED切割道的宽度范围，但太宽了会浪费整个发光二级管高压模块的有效发光区间。
[0021]进一步，各子级发光二极管之间设置的外延绝缘层导电通道规则排列，且其排列密度 D 为 D < 800 个 /mm2。
[0022]进一步，各子级发光二极管之间外延绝缘层导电通道的图形包括圆形、正方形、三角型、椭圆形、长方形或梯形，且单个外延绝缘层导电通道的边长或直径d为d
(200 μ--ο
[0023]外延绝缘层导电通道的尺寸、图形、分布密度在合适的数值选取区间。尺寸、分布密度、图形选取过小且不合适会导致各子级发光二极管之间无法形成有效的电流传导，造成电流拥挤，高压发光二极管模块的内阻增加且芯片过热问题。尺寸、分布密度、图形选取过大且不合适会造成各子级发光二极管之间的外延绝缘层需要设计过宽，导致高压发光二极管模块的有效发光区变小，降低了高压发光二极管模块的发光效率。
[0024]进一步，η个串联的子级发光二极管排列图形包括2* (η/2)矩阵、3* (η/3)矩阵、4* (η/4)矩阵、5* (η/5)矩阵；也包括非矩阵L型、Π型、III型。
[0025]进一步，各子级发光二极管的相邻且非相连的各个独立的金属反射层之间隔着非导电键合材料。
[0026]进一步，各子级发光二极管的相邻且非相连的各个独立的第二 ΙΤΟ导电层之间隔着非导电键合材料。
[0027]一种高发光效率的高压发光二极管制作方法，包括以下步骤:
[0028]一，提供外延衬底，在外延衬底上依次设置第一型导电层、有源区、第二型导电层；
[0029]二，在第二型导电层表面采用掩膜，ICP刻蚀，形成外延隔离槽，且蚀刻深度至外延衬底，形成若干个独立外延发光结构的子级发光二极管；
[0030]三，在外延隔离槽内蒸镀外延绝缘层，同时在第二型导电层表面蒸镀介质层；
[0031]四，在外延绝缘层以及介质层中形成多个用于制作导电通道的通孔；
[0032]五，在通孔及介质层表面蒸镀金属，形成导电通道及金属反射层，金属反射层上蒸镀金属导电层；
[0033]六，在金属导电层表面掩膜、光刻及蚀刻金属工艺，在金属导电层表面形成金属隔离槽，金属隔离槽的深度至介质层表面；在相邻的非串联各子级发光二极管之间的金属隔离槽与外延隔离槽在发光结构的垂直方向上重合；
[0034]七，采用非导电键合材料把金属导电层与基板键合在一起，且非导电键合材料充满金属隔离槽；
[0035]八，腐蚀去除外延衬底，裸露第一子级发光二极管至第η子级发光二极管的第一型导电层，以及外延绝缘层中的导电通道；
[0036]九、在第一型导电层上采用掩膜、光刻工艺:同时露出第二发光二极管的表面，包含与第一发光二极管相邻的区域，范围直至包含外延绝缘层中导电通道区域且与导电通道边缘持平的表面，依此直至同时露出第η发光二极管的表面，包含与第η-1发光二极管相邻的区域，范围直至包含外延绝缘层中导电通道区域且与导电通道边缘持平的表面；
[0037]十，在各子级发光二极管的裸露表面上蒸镀ΙΤΟ导电层，使得各子级发光二极管之间的外延绝缘层中导电通道和与之相邻的子级发光二极管的第一型导电层形成连接；
[0038]十一，在第η子级发光二极管的ΙΤΟ导电层采用掩膜、光刻、ICP蚀刻，形成第二电极的制作区域，蚀刻深度至第二型导电层以下且未达到第二型导电层与介质层的接触面；在第η子级发光二极管的第二电极的制作区域上分别制作电极隔离层及第二电极；
[0039]十二，在第一子级发光二极管的第一型导电层上形成第一电极；
[0040]十三，把各子级发光二极管组成的一个大模块的周围切割裂片，形成所述一种高发光效率的高压发光二极管。
[0041]一种高发光效率的高压发光二极管制作方法，包括以下步骤:
[0042]一，提供外延衬底，在外延衬底上依次设置第一型导电层、有源区、第二型导电层；
[0043]二，在第二型导电层表面采用掩膜，ICP刻蚀，形成外延隔离槽，且蚀刻深度至外延衬底，形成η个独立外延发光结构的子级发光二极管；
[0044]三，在外延隔离槽内蒸镀外延绝缘层；
[0045]四，在外延绝缘层内形成用于制作导电通道的通孔；
[0046]五，在通孔及第二型导电层表面蒸镀ΙΤΟ材料，形成导电通道及第二 ΙΤΟ导电层；且在第二 ΙΤΟ导电层表面形成金属反射层；
[0047]六，在金属反射层表面掩膜、光刻及蚀刻金属及ΙΤΟ的工艺，在金属导电层表面形成金属隔离槽，金属隔离槽的深度至外延绝缘层表面；在相邻的非串联各子级发光二极管之间的金属隔离槽与外延绝缘层的一侧在发光结构的垂直方向上重合；
[0048]七，采用非导电键合材料把金属导电层与基板键合在一起，且非导电键合材料充满金属隔离槽；
[0049]八，去除外延衬底，裸露第一子级发光二极管至第η子级发光二极管的第一型导电层，以及外延绝缘层中的导电通道；
[0050]九，在第一型导电层上采用掩膜、光刻工艺，同时露出第二发光二极管的表面，包含与第一发光二极管相邻的区域，范围直至包含外延绝缘层中导电通道区域且与导电通道边缘持平的表面，依此直至同时露出第η发光二极管的表面，包含与第η-1发光二极管相邻的区域，范围直至包含外延绝缘层中导电通道区域且与导电通道边缘持平的表面；
[0051]十，在各子级发光二极管的裸露表面上蒸镀ΙΤΟ导电层，使得各子级发光二极管之间的外延绝缘层中导电通道和与之相邻的子级发光二极管的第一型导电层形成连接；
[0052]十一，在第η子级发光二极管的ΙΤΟ导电层采用掩膜、光刻、ICP蚀刻，形成第二电极的制作区域，蚀刻深度至第二型导电层以下且未达到第二型导电层与介质层的接触面；在第η子级发光二极管的第二电极的制作区域上分别制作电极隔离层及第二电极；
[0053]十二，在第一子级发光二极管的第一型导电层上形成第一电极；
[0054]十三，把各子级发光二极管组成的一个大模块的周围切割裂片，形成所述一种高发光效率的高压发光二极管。
[0055]采用上述方案后，本实用新型把各个独立发光结构的子级发光二极管串联连接，形成一体的芯片模块，明显地增加有源区出光的面积，有效地提高串联发光二极管模块的整体发光效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0056]图1为本实用新型实施例一的外延结构示意图；
[0057]图2为本实用新型实施例一的各子级发光二极管之间隔离槽示意图；
[0058]图3为本实用新型实施例一的各子级发光二极管之间外延绝缘层和介质层示意图；
[0059]图4为本实用新型实施例一制作外延绝缘层和介质层的通孔示意图；
[0060]图5为本实用新型实施例一的各子级发光二极管制作导电通道及金属反射镜示意图；
[0061]图6为本实用新型实施例一的各子级发光二极管制作金属反射镜隔离槽示意图；
[0062]图7为本实用新型实施例一的各子级发光二极管金属反射镜隔离槽及外延绝缘层导电通道的平面分布示意图；
[0063]图8为本实用新型实施例一的发光二极管键合基板示意图；
[0064]图9为本实用新型实施例一去除外延衬底的发光二极管结构示意图；
[0065]图10为本实用新型实施例一的各子级发光二极管制作ITO导电层的示意图；
[0066]图11为本实用新型实施例一的各子级发光二极管外延绝缘层导电通道及ITO导电层的平面分布示意图；
[0067]图12为本实用新型实施例一的第二电极制作槽的蚀刻形状的侧面示意图；
[0068]图13为本实用新型实施例一的第一电极与第二电极制作示意图；
[0069]图14为本实用新型实施例一的各子级发光二极管构成的一个大模块的平面分布示意图；
[0070]图15为本实用新型实施例二的外延结构示意图；
[0071]图16为本实用新型实施例二的各子级发光二极管之间隔离槽的示意图；
[0072]图17为本实用新型实施例二的各子级发光二极管之间的外延绝缘层示意图；
[0073]图18为本实用新型实施例二制作外延绝缘层的通孔的示意图；
[0074]图19为本实用新型实施例二的各子级发光二极管制作导电通道、第二 ITO导电层及金属反射层的示意图；
[0075]图20为本实用新型实施例二的各子级发光二极管制作第二 ITO导电层、金属反射层的隔离槽的示意图；
[0076]图21为本实用新型实施例二的各子级发光二极管的第二 ITO导电层、金属反射镜的隔离槽及外延绝缘层的导电通道的平面分布示意图；
[0077]图22为本实用新型实施例二的发光二极管键合基板的示意图；
[0078]图23为本实用新型实施例二剥离外延衬底后的发光二极管结构示意图；
[0079]图24为本实用新型实施例二的各子级发光二极管制作第一 ITO导电层的示意图；
[0080]图25为本实用新型实施例二的各子发光二极管外延绝缘层的导电通道及第一ITO导电层的平面分布不意图；
[0081]图26为本实用新型实施例二的第二电极制作槽的蚀刻形状的侧面示意图；
[0082]图27为本实用新型实施例二的第一电极及第二电极制作示意图；
[0083]图28为本实用新型实施例二的各子级发光二极管构成的一个大模块的平面分布示意图。
[0084]标号说明
[0085]子级发光二极管10第一电极20
[0086]第二电极30第二电极绝缘层301
[0087]外延衬底40缓冲层50
[0088]腐蚀截止层60外延隔离槽70
[0089]牺牲层80
[0090]有源区1
[0091]第一型导电层2第二型导电层3
[0092]介质层4导电通道41
[0093]金属反射层5金属隔离槽51
[0094]非导电键合层6基板7
[0095]ITO导电层8第一 ITO导电层81
[0096]第二 ITO导电层82外延绝缘层9
[0097]导电通道91通孔92。
【具体实施方式】
[0098]以下结合附图及具体实施例对本实用新型做详细的说明。
[0099]实施例一
[0100]一种高发光效率的高压发光二极管，由一百个具有独立发光结构的子级发光二极管10串联而成，且排列图形为10*10的矩阵排列，如图14所示，第一子级发光二极管10上设置第一电极20，第η子级发光二极管10上设置第二电极30。
[0101]如图13所示，其中各个子级发光二极管10都包含独立的有源区1，在有源区1第一接触面上设置第一型导电层2，在有源区1第二接触面上设置第二型导电层3。第一型导电层2由第一型电流扩展层及第一型限制层组成。具体为第一型电流扩展层由(AluPaaduInuP三五族化合物构成，且厚度为4ym。第一型限制层由(AluGac.Ur^P三五族化合物构成，且厚度为800nm。有源层1由20组(Al0.8Ga0.2) 0.5In0.5P/Ga0.5In0.5P三五族化合物交替构成。第二型导电层3由第二型限制层及第二型电流扩展层组成。第二型限制层由(AlMGaaUr^P三五族化合物构成，且厚度为800nm。第二型电流扩展层由GaP三五族化合物构成，且厚度为4 μ m。
[0102]第一子级发光二极管10的第一型电流扩展层上设置第一电极20，第二型导电层3上设置Si02介质层4，S1 2介质层4中设置有填充金属材料的导电通道41，Si02介质层4上设置金属反射层5，且金属反射层5通过导电通道41与第二型电流扩展层形成欧姆接触，在金属反射层5上设置非导电键合层6，在非导电键合层6上设置硅基板7。
[0103]第二子级发光二极管10的第一型电流扩展层上设置IT0导电层8，第二型电流扩展层上设置Si02介质层4，S1 2介质层4中设置有填充金属材料的导电通道41，S1 2介质层4上设置金属反射层5，且金属反射层5通过导电通道41与第二型电流扩展层形成欧姆接触，在金属反射层5上设置非导电键合层6，在非导电键合层6上设置硅基板7。
[0104]第二子级发光二极管10与第一子级发光二极管10之间设置有Si02外延绝缘层9，且Si02外延绝缘层9中设置有填充金属材料的导电通道91，导电通道91与第一子级发光二极管10的金属反射层5形成连接，且与第二子级发光二极管10的IT0导电层8形成连接。
[0105]第三子级发光二极管10的第一型电流扩展层上设置IT0导电层5，第二型电流扩展层上设置Si02介质层4，S1 2介质层4中设置有填充金属材料的导电通道41，S1 2介质层4上设置金属反射层5，且金属反射层5通过导电通道41与第二型电流扩展层形成欧姆接触，在金属反射层5上设置非导电键合层6，在非导电键合层6上设置硅基板7。
[0106]第三子级发光二极管10与第二子级发光二极管10之间设置有Si02外延绝缘层9，且Si02外延绝缘层9中设置有填充金属材料的导电通道91，导电通道91与第二子级发光二极管10的金属反射层5形成连接，且与第三子级发光二极管10的IT0导电层8形成连接。
[0107]循环所述的两个子级发光二极管10的芯片结构连接方式至第九十九子级发光二极管10。
[0108]第一百子级发光二极管10的第一型电流扩展层上设置ITO导电层8，第二型电流扩展层上设置Si02介质层4，S1 2介质层4中设置有填充金属材料的导电通道41，3;102介质层4上设置金属反射层5，且金属反射层5通过导电通道41与第二型电流扩展层形成欧姆接触，在金属反射层5上设置非导电键合层6，在非导电键合层6上设置硅基板7 ;第二型电流扩展层与有源区1相邻面设置有第二电极30，且第二电极30通过第二电极绝缘层301与外延发光结构分开。
[0109]第一百子级发光二极管10与第九十九子级发光二极管10之间设置有Si02外延绝缘层9，且Si02外延绝缘层9中设置有填充金属材料的导电通道91，导电通道91与第九十九子级发光二极管10的金属反射层5形成连接，且与第一百子级发光二极管10的IT0导电层8形成连接。
[0110]所述一种高发光效率的高压发光二极管制作方法，主要包括以下步骤:
[0111]一，如图1所示，在外延衬底40的上表面由下至上依次外延:缓冲层50、腐蚀截止层60、第一型导电层2、有源区1、第二型导电层3。
[0112]外延衬底40采用2英寸的GaAs衬底，厚度为270 μ m。缓冲层50由300nm的GaAs材料组成。腐蚀截止层60由300nm厚的材料组成。
[0113]二，如图2所示，在2英寸的外延片表面的第二型导电层3上采用掩膜，ICP刻蚀，在非串联的各子级发光二极管10形成宽度为4 μπι的外延隔离槽70，在串联的各子级发光二极管10形成宽度为20 μ m外延隔离槽70，且蚀刻深度至腐蚀截止层60，形成几万个10mil*10mil尺寸的独立外延发光结构。
[0114]三，如图3所示，在外延隔离槽70内蒸镀Si02B成外延绝缘层9，同时在第二型导电层3表面蒸镀Si02形成介质层4。
[0115]四，如图4所示，在串联的各子级发光二极管10之间的20 μ m宽的外延绝缘层9形成密度为300个/ mm2、直径为4 μπι的圆形的外延绝缘层通孔92 ;且同时在介质层4中形成密度为150个/ mm2，直径为10 μπι的圆形的介质层通孔42。
[0116]五，如图5所示，在外延绝缘层通孔92、介质层通孔42及介质层4表面蒸镀金属，金属填充满外延绝缘层通孔92、介质层通孔42，形成导电通道(91、41)；以及形成400nm厚的金属反射层5 ;再增厚金属反射层5至1 μ m厚，使得金属反射层5形成较好的导电效果。
[0117]六，如图6所示，在金属反射层5表面掩膜、光刻及蚀刻金属工艺，在金属反射层5表面形成规则的金属隔离槽51，金属隔离槽51的宽度大小为4 μπι，金属隔离槽51的深度至介质层4表面；在相邻的非串联各子级发光二极管10之间的金属隔离槽51与外延绝缘层9在发光结构的垂直方向上重合；在相邻的串联各子级发光二极管10之间的金属隔离槽51与外延绝缘层9导电通道91错开，且与单边的外延绝缘层9在发光结构的垂直方向上，重合，形成如图7所示的金属隔离槽51分布情况。
[0118]七，如图8所不，米用非导电键合材料把金属反射层5与娃基板7键合在一起，且形成非导电键合层6，非导电键合层6充满金属隔离槽51形成绝缘。
[0119]八，如图9所示，分别腐蚀去除外延衬底40、缓冲层50与腐蚀截止层60，露出第一型导电层2。
[0120]九，在第一型导电层2上经过掩膜、光刻工艺后，露出第二子级发光二极管10表面的第一型导电层2，包含与第一子级发光二极管10相邻的区域，范围至包含外延绝缘层9中导电通道91区域，且与导电通道91边缘持平的表面；同时露出第三子级发光二极管10表面第一型导电层2，包含与第二子级发光二极管10相邻的区域，范围至包含外延绝缘层9中导电通道91区域，且与导电通道91边缘持平的表面，依次直至同时露出第一百子级发光二极管10表面第一型导电层2，包含与第九十九子级发光二极管10相邻的区域，直至包含外延绝缘层9中导电通道91区域，且与导电通道91边缘持平的表面。
[0121]十，如图10及图11所不，在各子级发光二极管10裸露的第一型导电层2表面上蒸镀ITO导电层8，使得各子级发光二极管10之间的外延绝缘层9中导电通道91与与之相邻的子级发光二极管10第一型导电层2形成连接。
[0122]^^一，如图12所示，在第一百子级发光二极管10的ITO导电层8采用掩膜、光刻、ICP蚀刻，形成第二电极30的制作区域，蚀刻深度至第二型电流扩展层以下2 μπι。
[0123]十二，如图13所示，在第一百子级发光二极管10的第二电极30制作区域上分别制作第二电极绝缘层301及第二电极30。
[0124]十三，如图13所示，在第一子级发光二极管10的第一型电流扩展层上形成第一电极20。
[0125]十四，如图14所示，把一百个子级发光二极管10组成的一个大模块的周围切割裂片，形成所述高发光效率的高压发光二极管。
[0126]实施例二
[0127]一种高发光效率的高压发光二极管，由七十二个具有独立发光结构的子级发光二极管10串联而成，且排列图形为8*9的矩阵排列，如图28所示。
[0128]如图27所示，其中各个子级发光二极管10都包含独立的有源区1，有源区1第一接触面上设置第一型导电层2，有源区1第二接触面上设置第二型导电层3。第一型导电层2采用Si掺杂的GaN三五族化合物，厚度为2.5 μπι。有源层1采用5对量子阱和量子皇交叉生长的结构。具体为量子皇由AlGaN三五族化合物构成，厚度为12nm。量子阱由GalnN三五族化合物构成，厚度为4nm。第二型导电层3采用Mg掺杂的GaN三五族化合物，厚度为200nmo
[0129]第一子级发光二极管10的第一型导电层2上设置第一电极20，第二型导电层3上设置第二 ITO导电层82，第二 ITO导电层82上设置金属反射层5，在金属反射层5上设置非导电键合层6，在非导电键合层6上设置硅基板7。
[0130]第二子级发光二极管10的第一型导电层2上设置第一 ITO导电层81，第二型导电层3上设置第二 ITO导电层82，第二 ITO导电层82上设置金属反射层5，在金属反射层5上设置非导电键合层6，在非导电键合层6上设置硅基板7。
[0131]第二子级发光二极管10与第一子级发光二极管10之间设置有Si02外延绝缘层9，且Si02外延绝缘层9中设置有填充满金属的导电通道91，导电通道91与第一子级发光二极管10的第二 ITO导电层82形成连接，且与第二子级发光二极管10的第一 ITO导电层81形成连接。
[0132]第三子级发光二极管10的第一型导电层2上设置第一 ITO导电层81，第二型导电层3上设置第二 ITO导电层82，第二 ITO导电层82上设置金属反射层5，在金属反射层5上设置非导电键合层6，在非导电键合层6上设置硅基板7。
[0133]第三子级发光二极管10与第二子级发光二极管10之间设置有Si02外延绝缘层9，且Si02外延绝缘层9中设置有填充满金属的导电通道91，导电通道91与第二子级发光二极管10的第二 ITO导电层82形成连接，且与第三子级发光二极管10的第一 ITO导电层81形成连接。
[0134]循环所述子级发光二极管10的芯片结构的连接方式至第七十一子级发光二极管10。
[0135]第七十二子级发光二极管10的第一型导电层2上设置第一 ITO导电层81，第二型导电层3上设置第二 ITO导电层82，第二 ITO导电层82上设置金属反射层5，在金属反射层5上设置非导电键合层6，在非导电键合层6上设置硅基板7 ;第二 ITO导电层82与第二型导电层3的相接触面上设置有第二电极30，且第二电极30通过3丨02第二电极绝缘层301与外延发光结构分开。
[0136]第七十二子级发光二极管10与第七十一子级发光二极管10之间设置有S1jF延绝缘层9，且Si02外延绝缘层9中设置有填充满金属的导电通道91，导电通道91与第七十一子级发光二极管10的第二 IT0导电层82形成连接，且与第七十二子级发光二极管10的第一 IT0导电层81形成连接。
[0137]所述一种高发光效率的高压发光二极管制作方法，主要包括以下步骤:
[0138]一，如图15所示，在外延衬底40的上表面由下至上依次外延:缓冲层50、牺牲层80、第一型导电层2、有源区1、第二型导电层3。
[0139]具体为外延衬底40采用4英寸的蓝宝石衬底，厚度为400 μπι。缓冲层50采用无掺杂的GaN三五族化合物，厚度为2 μ mo
[0140]二，如图16所示，在4英寸的外延片表面的第二型导电层3上采用掩膜，ICP刻蚀，形成外延隔离槽70，外延隔离槽70在非串联的各子级发光二极管10宽度为3 μ m，外延隔离槽70在串联的各子级发光二极管10形成宽度为24 μ m，且蚀刻深度至牺牲层80，形成几万个10mil*10mil尺寸的独立外延发光结构。
[0141]三，如图17所示，在外延隔离槽70内蒸镀Si02材料，形成外延绝缘层9。
[0142]四，如图18所示，在外延绝缘层9形成密度为200个/ mm2、直径为8 μm的圆形的通孔92。
[0143]五，如图19所示，在通孔92及第二型导电层3表面蒸镀IT0材料，形成导电通道91及第二 IT0导电层82 ;且在第二 IT0导电层82表面形成金属反射层5。
[0144]六，如图20所示，在金属反射层5表面经过掩膜、光刻及蚀刻金属、IT0的工艺，在金属反射层5表面形成规则的金属隔离槽51，金属隔离槽51的宽度大小为4 μπι，金属隔离槽51的深度至外延绝缘层9表面；在相邻的非串联各子级发光二极管10之间的金属隔离槽51与外延绝缘层9在发光结构的垂直方向上重合；在相邻的串联各子级发光二极管10之间的金属隔离槽51与导电通道91错开，且与单边的外延绝缘层9在发光结构的垂直方向上重合，形成如图21所示的金属隔离槽51分布情况。
[0145]七，如图22所不，米用非导电键合材料把金属反射层5与娃基板7键合在一起，且形成非导电键合层6，非导电键合层6充满金属隔离槽51形成绝缘。
[0146]八，如图23所示，采用激光剥离技术去除外延衬底40、缓冲层50及牺牲层80，露出第一型导电层2。
[0147]九，在第一型导电层2上采用掩膜、光刻工艺，露出第二发光二极管10第一型导电层2的表面，包含与第一发光二极管10相邻的区域，范围至包含外延绝缘层9中导电通道91区域，且与导电通道91边缘持平的表面；同时露出第三发光二极管10第一型导电层2的表面，包含与第二发光二极管10相邻的区域，范围直至包含外延绝缘层9中导电通道91区域，且与导电通道91边缘持平的表面，依次直至同时露出第七十二发光二极管10第一型导电层2的表面，包含与第七十一发光二极管10相邻的区域，范围直至包含外延绝缘层9中导电通道91区域，且与导电通道91边缘持平的表面。
[0148]十，如图24及图25所不，在各子级发光二极管10的裸露的第一型导电层2表面上蒸镀第一 ITO导电层81，使得各子级发光二极管10之间的外延绝缘层9中导电通道91与与之相邻的单个第一型导电层2形成连接。
[0149]^^一，如图26所示，在第七十二子级发光二极管10的第一 ITO导电层81采用掩膜、光刻、ICP蚀刻，形成第二电极30制作区域，蚀刻深度至第二 ITO导电层82与第二型导电层3的接触面。
[0150]十二，如图27所示，在第七十二子级发光二极管10的第二电极30制作区域上分别制作第二电极绝缘层301及第二电极30。
[0151]十三，如图27所示，在第一子级发光二极管10的第一型导电层2上形成第一电极
20 ο
[0152]十四，如图28所示，把七十二个子级发光二极管10组成的一个大模块的周围切割裂片，形成所述的高发光效率的高压发光二极管。
[0153]以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非对本案设计的限制，凡依本案的设计关键所做的等同变化，均落入本案的保护范围。
【权利要求】
1.一种高发光效率的高压发光二极管，其特征在于:由η个具有独立发光结构的子级发光二极管串联构成，其中，各子级发光二极管都包含独立的有源区且通过外延绝缘层互相隔开；有源区第一接触面上设置第一型导电层，有源区第二接触面上设置第二型导电层； 第一子级发光二极管的第一型导电层上设置第一电极，第二型导电层上设置介质层，介质层中设置导电通道，介质层上设置金属反射层，且金属反射层通过导电通道与第二型导电层形成欧姆接触，金属反射层上设置非导电键合层，在非导电键合层上设置基板； 第二子级发光二极管的第一型导电层上设置ITO导电层，第二型导电层上设置介质层，介质层中设置导电通道，介质层上设置金属反射层，金属反射层通过导电通道与第二型导电层形成欧姆接触，金属反射层上设置非导电键合层，在非导电键合层上设置基板； 第二子级发光二极管与第一子级发光二极管之间设置外延绝缘层，且外延绝缘层中设置导电通道，导电通道与第一子级发光二极管的金属反射层形成连接，且与第二子级发光二极管的ITO导电层形成连接； 第三子级发光二极管的第一型导电层上设置ITO导电层，第二型导电层上设置介质层，介质层中设置导电通道，介质层上设置金属反射层，金属反射层通过导电通道与第二型导电层形成欧姆接触，金属反射层上设置非导电键合层，在非导电键合层上设置基板；依次串联连接至第η子级发光二极管第一型导电层上设置的ITO导电层，第二型导电层上设置第二电极，且第二电极通过第二电极绝缘层与外延发光结构侧面区域分开。
2.一种高发光效率的高压发光二极管，其特征在于:由η个具有独立发光结构的子级发光二极管串联构成，其中，各子级发光二极管都包含独立的有源区且通过外延绝缘层互相隔开；有源区第一接触面上设置第一型导电层，有源区第二接触面上设置第二型导电层； 第一子级发光二极管的第一型导电层上设置第一电极，第二型导电层上设置第二 ITO导电层，第二 ITO导电层上设置金属反射层，金属反射层上设置非导电键合层，非导电键合层上设置基板； 第二子级发光二极管的第一型导电层设置第一 ITO导电层，第二型导电层上设置第二ITO导电层，第二 ITO导电层上设置金属反射层，金属反射层上设置非导电键合层，非导电键合层上设置基板； 第二子级发光二极管与第一子级发光二极管之间设置外延绝缘层，且外延绝缘层中设置导电通道，导电通道与第一子级发光二极管的第二 ITO导电层形成连接，且与第二子级发光二极管的第一 ITO导电层形成连接； 第三子级发光二极管的第一型导电层上设置第一 ITO导电层，第二型导电层上设置第二 ITO导电层，第二 ITO导电层上设置金属反射层，在金属反射层上设置非导电键合层，在非导电键合层上设置基板；依次串联连接至第η子级发光二极管第一型导电层上设置的第一 ITO导电层；第二 ITO导电层上设置第二电极，且第二电极通过第二电极绝缘层与外延发光结构侧面区域分开。
3.如权利要求1或2所述的一种高发光效率的高压发光二极管，其特征在于:子级发光二极管的个数η为2-220。
4.如权利要求1或2所述的一种高发光效率的高压发光二极管，其特征在于:各子级发光二极管共用非导电键合层为同一层功能结构，且各子级发光二极管共用基板为同一支撑体。
5.如权利要求1或2所述的一种高发光效率的高压发光二极管，其特征在于:各子级发光二极管之间外延绝缘层宽度d为2 μ m < d ^ 10ymo
6.如权利要求1或2所述的一种高发光效率的高压发光二极管，其特征在于:各子级发光二极管之间设置的外延绝缘层导电通道规则排列，且其排列密度D为I < D < 800个/ 2/mm ο
7.如权利要求1或2所述的一种高发光效率的高压发光二极管，其特征在于:各子级发光二极管之间外延绝缘层导电通道的图形包括圆形、正方形、三角型、椭圆形、长方形或梯形，且单个外延绝缘层导电通道的边长或直径d为d ^ 200 μ mo
8.如权利要求1或2所述的一种高发光效率的高压发光二极管，其特征在于:n个串联的子级发光二极管排列图形包括2* (n/2)矩阵、3* (n/3)矩阵、4* (n/4)矩阵、5* (n/5)矩阵；也包括非矩阵L型、Π型、III型。
9.如权利要求1所述的一种高发光效率的高压发光二极管，其特征在于:各子级发光二极管的相邻且非相连的各个独立的金属反射层之间隔着非导电键合材料。
10.如权利要求2所述的一种高发光效率的高压发光二极管，其特征在于:各子级发光二极管的相邻且非相连的各个独立的第二 ITO导电层之间隔着非导电键合材料。
【文档编号】H01L27/15GK204243043SQ201420699609
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月20日 优先权日:2014年11月20日
【发明者】林志伟, 陈凯轩, 张永, 卓祥景, 姜伟, 杨凯, 白继锋, 蔡建九, 李俊承, 张银桥, 黄尊祥, 王向武 申请人:厦门乾照光电股份有限公司