一种高品质无损共平面电极的发光器件及其制备方法和交流式垂直发光装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高效高品质无损共平面电极的发光器件及其制造方法，属于光电子技术领域。
【背景技术】
[0002]发光二极管(LED)是用于将电流转换为光的半导体发光器件。
[0003]通常GaAs基发光二极管器件，因其衬底导电，一般制成垂直电极结构，其正负电极设置在器件的上下表面，但由于电极挡光，出光面电极面积不能太大，通过电极注入的电流横向扩展不充分，产生横向电阻，注入的电流不可能均匀的垂直流动，使有源区平面各部分发光不均匀，光电性能差。且由于出光面电极的遮挡，有源区发射出的光会有部分损失，而无法射出器件体外，降低了器件的光效。进一步，现有上下电极结构的发光二极管也使其在某些应用领域(如平面显示等)组装不便，造成器件性价比低。
[0004]具有绝缘衬底的发光二极管器件，如蓝宝石衬底GaN基的发光二极管器件，其器件正负电极在同一侧，具有横向双电极结构，注入的电流在器件内部横向流动，横向电阻大，且注入的电流从正电极流经有源区到达负电极的距离不相等，造成器件有源区中的电流密度不均匀，器件发热不均匀，因而有源区各点发光不均匀，波长不一致，发光品质差，大电流大功率下易在光电流密度大的区域发生光电损毁。
[0005]另外，为了降低发光二极管的接触电阻，通常需要选择合适功函数的金属材料以匹配半导体材料。一般金属电极分别与器件的P型层和η型层接触，而要形成P型欧姆接触和η型欧姆接触，对金属电极材料的要求不同，如P型电极常采用AuZnAu、BeAu、NiAu等，而η型电极常常采用AuGeNiAiKTiAu等，因而，需要两次蒸发或溅射金属薄膜以制备两种不同的电极接触，工艺复杂。并且，由于半导体材料掺杂浓度受限，一般不会太高，因而要形成欧姆接触，对于金属的要求较高，通常采用的功函数较高的贵金属如Au、Ag、Pt等，导致工艺成本较高。
[0006]再者，通常横向双电极结构的发光二极管，器件的正负电极不在同一平面，不利于平面的压焊封装，通常器件压焊时需先用金属材料将电极垫平，造成器件制备成本增加，成品率下降。
[0007]进一步地，通常结构的发光二极管，一般没有内反光层，有源区发出的光射到侧壁，特别是表面时，往往会有损失，相当一部分光在器件内部和内表面被损耗或被材料吸收，造成器件发热严重，出光效率低。
[0008]进一步地，通常横向双电极结构的发光二极管，由于需要刻蚀出台面结构以制备电极，都会损失一部分有源区，减少了发光面积，降低了光电品质和性价比。并且，在器件损失的部分，往往会形成一些缺陷，进而降低器件的发光效率。
[0009]进一步地，传统发光二极管均是以直流电源驱动，在当今以交流电为主的一般生活环境中使用时必须外加AC-DC转换电路以及降压电路才可正常操作，如此不仅增加工艺成本，电光转换效率也会降低。
[0010]为了解决上述问题，在现有技术中，出现了倒装结构的发光二极管器件，其正负电极在倒装芯片的同一侧，光从器件另外一侧射出体外，该技术能够解决发光二极管的电极挡光、使用不便的问题，然而，现有的倒装芯片技术中，仍然使用同侧电极结构，其发光效率低、电流拥挤、发光不均匀以及热阻大的问题仍然没有解决。由于采用同侧电极结构，仍需腐蚀台面制备电极，其相当部分的有源区因刻蚀而发生损失的问题也没得到解决。
[0011]另外，在现有技术中，也有采用金属反光镜、DBR等技术手段来改善光线的传播，增加出光效率，虽然该技术手段对提高光效有一定的作用，如在GaAs基发光二极管中采用DBR，可反射射向衬底的光线，避免光被衬底吸收，然而，上述技术手段中采用的反光镜并非ODR内反光镜，其效果也不特别明显。
[0012]进一步地，在现有技术中，对于横向电极结构的LED，也有通过将正负电极制备在同一平面的技术实现共平面电极结构，该技术可解决电极不共平面的缺陷，大大增强了器件应用的便利性。然而，该技术仍需腐蚀台面制备电极，造成相当部分的有源区因腐蚀而发生损失。
[0013]进一步地，在现有技术中，使用一导电结构将第一发光二极管器件的正电极与第二发光二极管器件的负电极连接，并使用另一导电结构将该第一发光二极管器件的负电极与第二发光二极管器件的正电极连接，构成交流式发光装置。当组成交流发光装置的单个发光二极管器件为横向结构时，横向结构发光二极管器件固有的上述问题仍然不能解决。
[0014]由此可见，现有的一些改进只是解决了发光二极管的部分问题，没有在同一器件结构上完满的一次性彻底解决上述多个问题。因此，如何完满一次性解决上述多个问题，仍是目前业界亟待克服的课题。
【发明内容】
[0015]本发明的一目的是提供一种完全垂直电流流动、发光均匀、不损失芯片面积、一次蒸发制备共平面双电极结构以及一面出光，侧面及下表面反光的高品质无损共平面电极发光器件。
[0016]本发明另一目的是提供一种包含第一等电位层、第二等电位层、电流垂直流动的发光器件。
[0017]本发明又一目的是提供一种同侧共平面双电极便于压焊封装的发光器件。
[0018]本发明又一目的是提供一种包含第一等电位层、第二等电位层、电流垂直流动的发光器件的制备方法。
[0019]本发明又一目的是提供一种同侧共平面电极，同时又不损失有源区的发光器件及其制造方法。
[0020]本发明又一目的是提供一种同侧共平面双电极，同时上表面出光，侧面和下表面全内反光的发光器件及其制造方法。
[0021]本发明又一目的是提供一种低成本的一次蒸发金属制备上下电极的发光器件及其制造方法。
[0022]本发明又一目的是提供一种交流式垂直发光装置。
[0023]为达上述目的以及其他目的，根据本发明的一个方面，本发明提供一种无损共平面电极的发光器件，包括:透明衬底，设置在透明衬底表面上的第一等电位层和第二等电位层，以及夹在第一等电位层和第二等电位层之间的发光功能层；其中，发光功能层包括第一半导体层、第二半导体层以及有源层，所述有源层被设置在所述第一半导体层和第二半导体层之间，且所述第一半导体层和所述第二半导体层的导电类型不同；第一电极，所述第一电极连接到所述第一等电位层；以及第二电极，所述第二电极连接到所述第二等电位层；且所述第一电极和所述第二电极在同一平面。
[0024]所述第一导电类型为P型，所述第二导电类型为η型；或者，所述第一导电类型为η型，所述第二导电类型为P型。
[0025]所述第一等电位层和第二等电位层平行对置。
[0026]所述第一等电位层由第一透明导电薄膜和具有第一导电类型的重掺杂接触层构成。
[0027]所述第二等电位层由第二透明导电薄膜和具有第二导电类型的重掺杂接触层构成。
[0028]所述第二等电位层由具有第二导电类型的高导电重掺杂接触层构成。
[0029]在所述透明衬底与第一等电位层进一步设置有透明介质键合层。
[0030]所述透明衬底，可以是蓝宝石、GaP,SiC, ZnO, InP, AlGaN, ZnO, Α1Ν、GaN, AlGaInP及其复合物和玻璃等透明材料。
[0031]所述透明介质键合层，可以透明绝缘材料或透明导电材料。
[0032]所述透明绝缘材料是S0G、环氧树脂、BCB胶、聚酰亚胺。
[0033]所述透明导电材料是ΙΤΟ、透明导电胶、导电玻璃。
[0034]所述第一透明导电薄膜和第二透明导电薄膜材料是由从纳米银丝网线、石墨烯、氧化铟锡(ITO)、氧化锌(ZnO)、碳化硅(SiC)、氧化锌铟(Z1)、氧化镓铟(Ga1)、氧化锌锡(ZTO)、掺铝氧化锌(AZO)、掺镓氧化锌(GZO)、氧化镁(MgO)、In4Sn3O12、以及氧化锌镁(Zn1^xMgxOjO彡X彡I)、NiAu构成的组中选出的至少一种。上述材料可采用高掺杂形成其高导电性能。
[0035]所述第一透明导电薄膜和第二透明导电薄膜可以是同一种材料，或者也可以是不同种材料。
[0036]所述发光器件的侧面具有倾斜表面。
[0037]所述倾斜表面从与透明衬底垂直的面为基准面以5°?85°的角度倾斜。
[0038]所述发光器件还包括透明绝缘层，所述透明绝缘层被布置在所述侧面和所述第二透明导电薄