一种具有立体发光结构的高压发光二极管的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及发光二极管技术领域，尤其是指一种具有立体发光结构的高压发光二极管。
【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，作为主要光源得到快速发展。近年来发光二极管的利用领域正在迅速扩展，而提高发光二极管亮度和降低发光二极管成本成为LED发展的技术目标。
[0003]高压发光二极管(HV-LED)可以较为明显地降低发光二级管的成本，HV-LED具有两大优点:一，有效降低LED照明灯具的成本和重量，二，大幅降低对散热系统的设计要求，解决了 LED照明市场的散热技术障碍。
[0004]HV-LED高电压、小电流工作条件颠覆了传统LED低电压、大电流工作要求。LED照明灯具由于采用HV-LED的SOP而降低发热，灯具结构造型趋向节省散热材料、大于270度发光、低成本、轻重量等。HV-LED芯片组高电压、小电流工作条件，与传统LED低电压、大电流工作环境相比，HV-LED工作时发热明显降低；HV-LED只需高压线性恒流源就能很好的工作，高压线性恒流电源无变压器、无电解电容器解决了传统LED驱动电源和电解电容器的使用寿命问题。
[0005]然而，现有技术尚压发光一极管的发光功率有待进一步提尚，同时，封装成本有待进一步降低，本案由此产生。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种具有立体发光结构的高压发光二极管，以提高发光功率，同时降低封装成本。
[0007]为达成上述目的，本发明的解决方案为:
一种具有立体发光结构的高压发光二极管，由至少两层相互错开键合的子级发光二级管组成，其中一层设置n+1个子级发光二极管为底层，底层各子级发光二极管处于同一平面，另一层设置η个子级发光二极管为顶层，顶层各子级发光二极管处于同一平面，底层与顶层相邻的子级发光二极管设置于两个不同水平面上；各子级发光二级管具有独立发光结构，各子级发光二级管串联连接；
各子级发光二极管包含独立外延发光结构，各独立外延发光结构通过外延绝缘层隔开；外延发光结构包括有源层，有源层第一接触面上设置第一型导电层，有源层第二接触面上设置第二型导电层；
底部各子级发光二极管于基板上设置第一型导电层，第一型导电层上设置第一电极，第二型导电层上设置第二电流扩展导电层，第二电流扩展导电层上设置第二电极，第一电极和第二电极在同一侧；
顶部各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电流扩展导电层，第二电流扩展导电层上设置第二电极，第一电极和第二电极在同一侧；顶部各子级发光二极管与底部各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；
底部第一子级发光二极管的第一电极与顶部第一子级发光二极管的第二电极形成导电连接；
顶部第一子级发光二极管的第一电极与底部第二子级发光二极管的第二电极形成导电连接；底部第二子级发光二极管的第一电极与顶部第二子级发光二极管的第二电极形成导电连接；依次连接直至顶部、底部第η子级发光二极管；
顶部第η子级发光二极管的第一电极与底部第n+1子级发光二极管的第二电极形成导电连接；底部第n+1子级发光二极管的第一电极与底部第一子级发光二极管的第二电极为焊台电极。
[0008]一种具有立体发光结构的高压发光二极管，由至少两层相互错开键合的子级发光二级管组成，其中一层设置n+1个子级发光二极管为底层，底层各子级发光二极管处于同一平面，另一层设置η个子级发光二极管为顶层，顶层各子级发光二极管处于同一平面，底层与顶层相邻的子级发光二极管设置于两个不同水平面上；各子级发光二级管具有独立发光结构，各子级发光二级管串联连接；
各子级发光二极管包含独立外延发光结构，各独立外延发光结构通过外延绝缘层隔开；外延发光结构包括有源层，有源层第一接触面上设置第一型导电层，有源层第二接触面上设置第二型导电层；
底部各子级发光二极管于第一型导电层上设置第一电流扩展导电层，第一电流扩展导电层上设置第一电极，第二型导电层上设置介质层，介质层内部设有导电通道，介质层上设置金属发射层，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，非导电键合层上设置基板，介质层上设置有第二电极，第二电极通过导电通道与金属反射层形成连接，第二电极与外延发光结构的侧壁接触面之间隔着电极绝缘层，且与第一电极同一侧；
顶部各子级发光二极管的第二型导电层上设置第二电流扩展导电层，第二电流扩展导电层上设置第二电极，第一型导电层上设置第一电极，第一电极与外延发光结构的侧壁接触面之间隔着电极绝缘层，且与第二电极同一侧；
顶部各子级发光二极管与底部各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各子级发光二极管的第二电流扩展导电层接触，非导电键合层的第二接触面与底部各子级发光二极管的第一电流扩展导电层接触；底部第一子级发光二极管的第二电极与顶部第一子级发光二极管的第一电极形成导电连接；顶部第一子级发光二极管的第二电极与底部第二子级发光二极管的第一电极形成导电连接；底部第二子级发光二极管的第二电极与顶部第二子级发光二极管的一电极形成导电连接；依次连接直至底部、顶部第η子级发光二极管；
顶部第η子级发光二极管的第二电极与底部第n+1子级发光二极管的第一电极形成导电连接；
底部第n+1子级发光二极管的第二电极与底部第一子级发光二极管的第一电极为焊台电极。
[0009]一种具有立体发光结构的高压发光二极管，由至少两层相互错开键合的子级发光二级管组成，其中一层设置n+1个子级发光二极管为底层，底层各子级发光二极管处于同一平面，另一层设置η个子级发光二极管为顶层，顶层各子级发光二极管处于同一平面，底层与顶层相邻的子级发光二极管设置于两个不同水平面上；各子级发光二级管具有独立发光结构，各子级发光二级管串联连接；
各子级发光二极管包含独立外延发光结构，各独立外延发光结构通过外延绝缘层隔开；外延发光结构包括有源层，有源层第一接触面上设置第一型导电层，有源层第二接触面上设置第二型导电层；
底部各子级发光二极管于第一型导电层上设置第一电流扩展导电层，第二型导电层上设置介质层，介质层内部设有导电通道，介质层上设置金属发射层，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，非导电键合层上设置基板，介质层上设置有第二电极，第二电极通过导电通道与金属反射层形成连接，第二电极与外延发光结构的侧壁接触面之间隔着电极绝缘层，且电极表面与第一电流扩展导电层同一侧；
顶部各子级发光二极管的第二型导电层上设置第二电流扩展导电层，第一型导电层上设置第一电极，第一电极与外延发光结构的侧壁接触面之间隔着电极绝缘层，且电极表面与第二电流扩展导电层同一侧；
顶部各子级发光二极管与底部各子级发光二极管之间相邻的接触面之间的中间区域设置导电键合层，导电键合层的第一接触面与顶部各子级发光二极管的第二电流扩展导电层接触，导电键合层的第二接触面与底部各子级发光二极管的第一电流扩展导电层接触；顶部各子级发光二极管与底部各子级发光二极管之间相邻的接触面之间的除中间区域及电极区域之外的其余区域设置非导电键合层，非导电键合层的第一接触面与顶部各子级发光二极管的第二电流扩展导电层接触，非导电键合层的第二接触面与底部各子级发光二极管的第一电流扩展导电层接触，非导电键合层与导电键合层处于同一水平面；
底部第一子级发光二极管的第一电流扩展导电层与顶部第一子级发光二极管的第二电流扩展导电层通过导电键合层形成连接；顶部第一子级发光二极管的第一电极与底部第二子级发光二极管的第二电极形成导电连接；底部第二子级发光二极管的第一电流扩展导电层与顶部第二子级发光二极管的第二电流扩展导电层通过导电键合层形成连接；依次连接直至底部、顶部第η子级发光二极管；
顶部第η子级发光二极管的第一电极与底部第n+1子级发光二极管的第二电极形成导电连接；
各子级发光二极管之间的其余接触面通过非导电键合层形成绝缘；
底部第n+1子级发光二极管的第一电流扩展导电层上设置第一电极，底部第n+1子级发光二极管的第一电极与底部第一子级发光二极管的第二电极为焊台电极。
[0010]进一步，发光二极管串联个数η的取值范围1-110，且η为整数。采用串联个数根据具体应用需求而定。采用直插式的应用于普通居民照明的设计电压为220V，减少附属的降压器件及线路，可有效降低封装及应用端的制作成本。
[0011]进一步，顶部各子级发光二极管与底部各子级发光二极管之间非导电键合层的厚度D = (2η+1) λ/4,其中η为整数，λ为发光波长。非导电键合层采用增透的厚度设计，可减少光传播在顶、底各子级发光二极管的键合界面产生全发射，提高了立体发光结构的高压发光二极管的光的萃取率。
[0012]进一步，构成各子级发光二极管的有源层材料包括GaN、GaInN, AlGaN, AlGaInN,AIN、AlGaInP、GaInP、GaAs、AlGaAs、GaInAs、AlGaInAs、GaInAsP 三五族化合物；构成电流扩展导电层的材料包括氧化铟锡(ITO)、ZnO、石墨烯。
[0013]进一步，顶部各子级发光二极管与底部各子级发光二极管上下相邻的各子级发光二极管形成两两相互平行的四条外延绝缘层，其中两条平行的外延绝缘层在垂直方向上重合，另两条平行的外延