具有多个发光元件的发光二极管及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种发光二极管及其制造方法。更具体地说，本发明涉及一种在单个基板上具有多个发光元件的发光二极管及其制造方法。
【背景技术】
[0002]LED是一种具有很多优点(例如环保、节能、使用寿命长等)的发光装置。但是，由于LED是一种直流驱动装置，因此为了使用交流电源(例如家用交流电源)，LED需要转换器。LED的使用寿命变短是由转换器的使用寿命比LED的使用寿命短造成的。此外，LED存在很多问题，例如由于交流/直流转换造成效率减少20%到30%、由于使用转换器造成可靠性降低、环境污染、产品空间大、设计约束等。为了解决这些问题，正在开发一种可以不需要典型转换器驱动的LED。
[0003]这样的LED通常包括在基板上的多个发光元件，且各种电路可以通过互连线路电连接发光元件来进行配置。
[0004]图1是具有多个发光元件的典型发光二极管的示意性截面图。
[0005]参照图1，发光二极管包括基板21、多个发光元件30、透明电极29、绝缘层31和布线33，其中发光元件30包括η型半导体层23、有源层25以及ρ型半导体层27。
[0006]多个发光元件30在基板21上通过隔离沟槽30h相互电隔离。此外，η型半导体层23的上表面经由蚀刻凹槽27a暴露，所述蚀刻凹槽27a通过除去ρ型半导体层27和有源层25来形成。
[0007]布线33将一个(第一)发光元件30的η型半导体层23电连接到另一个(第二 )发光元件30的ρ型半导体层27。如图1所示，布线33可将η型半导体层23的暴露的上表面连接到透明电极29。绝缘层31设置于布线33与发光元件30之间并将布线33与发光元件30的侧面隔离。
[0008]通常，发光二极管包括通过布线33串联连接并可由高压交流电驱动的多个发光元件30。
[0009]在典型的发光二极管中，形成到达基板21的上表面的隔离沟槽30h，以确保发光元件30之间的电隔离。布线33的一部分形成于隔离沟槽30h中的发光元件30的侧面上。发光元件30通常具有约5 μπι或更大的高度，且因此，当发光元件30的侧面急剧倾斜时，难以在发光元件30的侧面上形成布线33，并且布线33可能会断开。为了防止布线33断开，发光元件30的侧面通常形成为具有平缓斜坡。
[0010]然而，当发光元件30的侧面具有平缓斜坡时，隔离沟槽30h的入口通常具有约30 μπι的相对较宽的宽度用于发光元件30之间的电隔离，从而减小发光区域。
【发明内容】
[0011]技术问题
[0012]本发明的一个方面是提供一种包括多个发光元件的发光二极管，更具体地，提供一种发光二极管及其制造方法，所述发光二极管可防止布线断开并增大发光区域，同时保证发光元件之间的电隔离。
[0013]技术方案
[0014]根据本发明的一个方面，发光二极管包括:基板；设置在基板上的多个发光元件；使相邻的发光元件彼此隔离的隔离沟槽；填充隔离沟槽的至少一部分的绝缘材料；将两个相邻的发光元件彼此电连接的布线；以及使布线与发光元件的侧面隔离的绝缘层。每个发光元件包括第一导电型半导体层、有源层和第二导电型半导体层。另外，第一导电型半导体层具有通过除去第二导电型半导体层和有源层而暴露的上表面；第一导电型半导体层的上表面与隔离沟槽邻接；并且布线设置在绝缘材料的上侧上。
[0015]由于隔离沟槽填充有绝缘材料，因此无需在隔离沟槽中形成布线。于是，由于无需形成具有平缓倾斜侧壁的隔离沟槽，因此隔离沟槽入口可具有减小的宽度。因此，发光二极管可具有比典型发光二极管更大的发光区域。
[0016]绝缘材料可具有与第一导电型半导体层的暴露的上表面齐平或者设置在其下方的上表面。
[0017]布线可将第一发光元件的第一导电型半导体层的上表面电连接至第二发光元件的第二导电型半导体层，并且第二发光元件的侧面的覆盖有布线的部分可具有比隔离沟槽的侧壁平缓的斜坡。
[0018]可使用干法或湿法蚀刻或使用激光加工来形成隔离沟槽。当通过激光加工形成隔离沟槽时，隔离沟槽可延伸至基板的内部。
[0019]绝缘材料可包括聚酰亚胺或纳米颗粒。
[0020]隔离沟槽入口可具有5 μπι或更小的宽度，并且可具有任何宽度，只要隔离沟槽可使发光元件电隔离即可。例如，隔离沟槽入口可具有I μπι或更大的宽度。另外，隔离沟槽的侧壁可具有反向斜坡。
[0021]绝缘层的一部分可覆盖绝缘材料的上表面。
[0022]根据本发明的另一方面，一种用于制造发光二极管的方法包括:在基板上生长第一导电型半导体层、有源层和第二导电型半导体层；通过蚀刻第二导电型半导体层和有源层来形成使第一导电型半导体层暴露的蚀刻凹槽；形成隔离沟槽以将多个发光元件彼此电隔离，使得隔离沟槽的至少一部分形成在蚀刻凹槽中；用绝缘材料填充隔离沟槽的至少一部分；形成覆盖多个发光元件的侧面的绝缘层；以及形成使相邻发光元件电连接的布线。
[0023]形成隔离沟槽可以包括通过蚀刻或激光加工除去第一导电型半导体层，并且可进一步包括进行硫酸-磷酸处理。
[0024]有益效果
[0025]在根据本发明的实施例的发光二极管中，可通过用绝缘材料填充隔离沟槽来使在发光元件上具有布线的发光元件形成为具有降低的台阶高度。因此，可以防止布线断开，并且通过形成具有陡峭倾斜侧壁的隔离沟槽使隔离沟槽入口具有减小的宽度。利用这种结构，发光二极管由于隔离沟槽的形成，可以防止发光区域减小。此外，使用绝缘材料填充隔离沟槽使发光二极管具有改善的光提取效率。
【附图说明】
[0026]图1是典型的发光二极管的剖视图。
[0027]图2是根据本发明的一个实施例的发光二极管的剖视图。
[0028]图3是根据本发明的另一实施例的发光二极管的剖视图。
[0029]图4至图11分别是根据本发明的各个实施例的发光二极管的剖视图。
[0030]图12至图16是根据本发明的实施例的用于制造发光二极管的方法的剖视图。
【具体实施方式】
[0031]在下文中，将参照附图详细描述本发明的实施例。应理解，本发明不限于以下实施例且可以以不同方式实施，且提供这些实施例是为了使公开完整并且本领域技术人员彻底理解本发明。在附图中，为方便起见，部件的宽度、长度、厚度等可能被放大。在整个说明书中，将用相同的参考数字表示相同的部件。
[0032]图2是根据本发明的一个实施例的发光二极管的剖视图。
[0033]参照图2，发光二极管包括基板51、多个发光元件60、隔离沟槽60h、绝缘材料601、透明电极59、绝缘层61和布线63。发光元件60包括第一导电型半导体层53、有源层55和第二导电型半导体层57。
[0034]基板51可为其上可以生长基于氮化镓的半导体层的生长基板，例如蓝宝石基板、SiC基板、尖晶石基板等。第一导电型半导体层53、有源层55和第二导电型半导体层57可通过例如MOCVD(金属有机化学气相沉积)的生长技术在基板51上生长。此处，第一导电型半导体层53比第二导电型半导体层57相对更厚。例如，第一导电型半导体层53具有约3 μ m或更大的厚度，且第二导电型半导体层57具有小于约I μ m的厚度。通常，第一导电型半导体层53为η型半导体层且第二导电型半导体层57为ρ型半导体层。
[0035]通过排列第一导电型半导体层53、有源层55和第二导电型半导体层57来形成多个发光元件60。通过隔离沟槽60h将发光元件60彼此电隔离，且每个发光元件60的第一导电型半导体层53具有通过蚀刻凹槽