专利名称：交流垂直结构半导体发光二极管的制作方法
技术领域：
本实用新型揭示一种交流垂直结构半导体发光二极管(AC Vertical LED)，属于 光电子技术领域。
背景技术：
半导体发光二极管(LED)正在进入普通照明领域，交流电驱动的LED芯片已被推 出到市场上。一个交流LED芯片实施例的结构如下，一个交流LED芯片包括多个LED单元芯 片，LED单元芯片分别串联成为五串，五串LED单元芯片组成类似一个整流桥。整流桥的两 端分别联接交流源，整流桥的另两端联接一串LED单元芯片，交流的正半周沿一条通路流 动，3串LED单元芯片发光，负半周沿另一条通路流动，3串LED单元芯片发光。因此可以将 交流LED芯片直接电连接到外界交流电源上，而无需外接变压器和整流器。但是，组成交流 LED芯片中的每一个LED单元芯片具有横向结构。横向结构LED芯片的缺点是不能采用大 电流驱动、发光效率低、电流拥塞(current crowding)、热阻大，等，因此需要一种交流LED 芯片，可以采用大电流驱动，并且进一步提高发光效率和改善散热。本实用新型揭示一种交流垂直结构LED及制造工艺，以克服上述的不足之处。
实用新型内容交流垂直结构LED芯片的一个实施例的结构如下一个交流垂直结构LED芯片包 括多个直流垂直结构LED单元芯片，一个交流垂直结构LED芯片包括(1)支持衬底。支持衬底包括绝缘支架，绝缘支架的顶部上形成多个互相电绝缘的
金属膜。(2)多个半导体外延薄膜。半导体外延薄膜的结构包括，但不限于，第一类型限制 层，活化层(active layer)，第二类型限制层。活化层形成在第一类型限制层和第二类型限 制层之间。半导体外延薄膜的第二类型限制层键合在绝缘支架的顶部上的金属膜上。键合 即可以是在晶圆水平(wafer level bonding)的键合，也可以是在芯片(chip level flip chip bonding)水平的键合。除了作为与外界电源相连接的打线焊盘的金属膜和作为整流 桥的节点的金属膜外，其他金属膜上都有键合的半导体外延薄膜。每个半导体外延薄膜、相 应的金属膜和相应的金属电极构成一个LED单元芯片。—个实施例对于整流桥的一个节点，两个半导体外延薄膜的相同类型的限制层 和另一个半导体外延薄膜的不同类型的限制层形成电连接；设置一个金属膜，其上没有键 合半导体外延薄膜，该金属膜按预定方式通过金属电极分别与两个半导体外延薄膜的相同 类型的限制层和另一个半导体外延薄膜的不同类型的限制层形成电连接。(3)钝化层。钝化层覆盖支持衬底的顶部和半导体外延薄膜。在半导体外延薄膜 的第一类型限制层的上方和金属膜的上方的预定的位置上形成窗口(opening)。(4)金属电极。金属电极层叠在一个半导体外延薄膜的第一类型限制层上并向预 定的另一金属膜延伸并与该金属膜形成电连接。由于另一个半导体外延薄膜的第二类型限
3制层键合在该金属膜上，因而使得一个半导体外延薄膜的第一类型限制层与另一个半导体 外延薄膜的第二类型限制层电连接，从而，两个半导体外延薄膜形成串联。采用同样方式， 串联预定数量的半导体外延薄膜。金属电极有两类，一是把两个半导体外延薄膜串联起 来，一是把半导体外延薄膜与外部电源形成电连接。(5)透明电极。在金属电极和半导体外延薄膜的第一类型限制层之间，形成一预定 形状的透明电极。透明电极具有单层或多层结构，透明电极的每一层的材料是从一组导电 的透明氧化物材料和一组透明的金属材料中选出，导电透明氧化物材料包括IT0，ZnO:Al, ZnGa204, Sn02:Sb, Ga203:Sn, In203:Zn, NiO, MnO, CuO, SnO, GaO ；透明金属材料包括Ni/ Au, Ni/Pt, Ni/Pd, Ni/Co, Pd/Au, Pt/Au, Ti/Au, Cr/Au, Sn/Au。一个实施例透明电极具有两层结构，层叠在半导体外延薄膜上的透明电极的底 层为氧化铟锡，透明电极的顶层层叠在透明电极的底层上，透明电极的顶层的材料为透明
的单层或多层金属层。另一个实施例透明电极具有两层结构，层叠在半导体外延薄膜上的透明电极的 底层为透明的单层或多层金属层，透明电极的顶层层叠在透明电极的底层上，透明电极的 顶层的材料为氧化铟锡。另一个实施例透明电极具有混合结构层叠在半导体外延薄膜上的透明电极具 有单层结构，其材料为氧化铟锡；层叠在其它部分上的透明电极具有双层结构，其材料为氧 化铟锡和透明金属层。另一个实施例透明电极的表面具有粗化结构。另一个实施例透明电极和金属电极的表面上层叠绝缘的保护层。另一个实施例透明电极和金属电极的表面上的绝缘的保护层的表面具有粗化结 构。本实用新型的目的和能达到的各项效果如下(1)本实用新型提供交流垂直结构LED芯片(包括，氮化镓基、磷化镓基、镓氮磷 基、氧化锌基LED芯片)，单个的LED单元芯片仍是直流LED驱动，具有直流垂直结构LED芯 片的一切优点，进一步提高发光效率和改善散热，使得交流LED可以很快地进入普通照明。(2)本实用新型提供的交流垂直结构LED芯片，没有电流拥塞 (currentcrowding)、可通过大电流。(3)本实用新型提供的交流垂直结构LED芯片，对于采用芯片水平键合的半导体 外延薄膜，因为不需要蚀刻任何发光层材料，所以，百分之百地利用发光层材料。(4)本实用新型提供的交流垂直结构LED芯片由于透明电极的表面被粗化，因 此，具有较高的光取出效率。(5)本实用新型提供的交流垂直结构LED芯片透明电极和金属电极的表面上的 绝缘的保护层的表面具有粗化结构。因此，具有较高的光取出效率。本实用新型和它的特 征及效益将在下面的详细描述中更好的展示。
图Ia展示由串联后正反向并联的LED单元芯片组成的交流垂直结构LED芯片的 一个实施例的电路图。图Ib展示由串联后正反向并联的LED单元芯片组成的交流垂直结构LED芯片的一个实施例的顶视图。图2a展示由串联后的LED单元芯片组成的整流桥式的交流垂直结构LED芯片的 一个实施例的电路图。图2b展示由串联后的LED单元芯片组成的整流桥式的交流垂直结构LED芯片的 一个实施例的部分芯片的顶视图。图2c展示由串联后的LED单元芯片组成的整流桥式的交流垂直结构LED芯片的 一个实施例的部分芯片的顶视图。图2d展示由串联后的LED单元芯片组成的整流桥式的交流垂直结构LED芯片的 一个实施例的部分芯片的顶视图。图2e展示由串联后的LED单元芯片组成的整流桥式的交流垂直结构LED芯片的 一个实施例的部分芯片的顶视图。图3a展示交流垂直结构LED芯片的LED单元芯片的电极形状的一个实施例的顶 视图。图3b展示交流垂直结构LED芯片的LED单元芯片的电极形状的一个实施例的顶 视图。图3c展示交流垂直结构LED芯片的LED单元芯片的电极形状的一个实施例的顶 视图。具体实施例虽然本实用新型的具体实施例将会在下面被描述，但下列各项描述只是说明本实 用新型的原理，而不是局限本实用新型于下列各项具体化实施实例的描述。注意下列各项适用于本实用新型的交流垂直结构LED芯片所有具体实施例(1)图中各部分的比例不代表真实产品的比例。(2) 一个交流垂直结构LED芯片包括多个直流垂直结构LED单元芯片。(3)本实用新型提供的制造交流垂直结构LED芯片的生产工艺的最后一道工艺步 骤是把带有交流垂直结构LED芯片的阵列分割为单个交流垂直结构LED芯片。所以，为了简 化画图，在图中展示的实施例中，仅展示一个交流垂直结构LED芯片的数个LED单元芯片。(4)半导体外延薄膜的结构包括，但不限于，第一类型限制层，活化层 (activelayer)，第二类型限制层。活化层形成在第一类型限制层和第二类型限制层之间。 半导体外延薄膜的第二类型限制层键合在绝缘支架的顶部上的金属膜上。除了作为与外界 电源相连接的打线焊盘的金属膜和作为整流桥的节点的金属膜外，其他金属膜上都有键合 的半导体外延薄膜。每个半导体外延薄膜、相应的金属膜和相应的金属电极构成一个LED 单元芯片。 (5)半导体外延薄膜键合方法包括晶圆水平(wafer level)键合，芯片 (chiplevel flip chip bonding) /K平键合。 (6)把半导体外延薄膜键合在金属膜上的键合介质包括，导电胶(例如，导电银 胶，等)，金属共晶键合，导电焊膏，等。对于采用金属共晶键合介质，需在半导体外延薄膜上 预先层叠导电反射/欧姆/键合层(图中未展示)，导电反射/欧姆/键合层具有多层结 构，其功能为反射光、保持欧姆接触、与其他金属层键合。对于采用非金属共晶键合方式，仅 需在半导体外延薄膜上预先层叠导电反射/欧姆层(图中未展示)。金属共晶键合介质包括，金锡、金铟，等。(7)支持衬底包括绝缘支架，绝缘支架的顶部上形成多个互相电绝缘的金属膜。绝 缘支架的材料是从一组材料中选出，该组材料包括，硅、陶瓷和表面带有一层绝缘层的金属 片。在绝缘支架的表面上的预定的位置形成金属膜。陶瓷材料包括，氮化铝，氧化铝，等。对 于带有一层绝缘层的金属材料的绝缘支架，金属膜形成在金属材料表面上的绝缘层的上 面，因此，金属膜之间互相电绝缘。(8)半导体外延薄膜的材料是从一组材料中选出，该组材料包括，氮化镓基、磷化 镓基、镓氮磷基、和氧化锌基材料。其中，氮化镓基材料包括镓、铝、铟、氮的二元系、三元 系、四元系材料。镓、铝、铟、氮的二元系、三元系、四元系材料包括，GaN、GalnN、AlGalnN、 AlGalnN，等。磷化镓基材料包括镓、铝、铟、磷的二元系、三元系、四元系材料。镓、铝、铟、 磷的二元系、三元系、四元系材料包括，GaP, GaInP, AlGaInP, InP，等。镓氮磷基材料包括 镓、铝、铟、氮、磷的二元系、三元系、四元系和五元系材料。镓、铝、铟、氮、磷的二元系、三元 系、四元系和五元系材料包括，GaNP, AlGaNP, GaInNP, AlGalnNP，等。氧化锌基材料包括， ZnO，等。氮化镓基、磷化镓基、镓氮磷基、和氧化锌基外延薄膜包括氮化镓基、磷化镓基、镓 氮磷基、和氧化锌基LED外延薄膜。氮化镓基外延层的晶体平面是从一组晶体平面中选出， 该组晶体平面包括C-平面、a-平面、m-平面。(9)钝化层覆盖支持衬底的顶部和半导体外延薄膜。在半导体外延薄膜的第一类 型限制层的上方和金属膜的上方的预定的位置上形成窗口(opening)。(10)钝化层的材料是从一组材料中选出，该组材料包括，氧化硅(Si02)、氮化硅 (SiN)、玻璃上硅(SOG)，等。(11)金属电极通过窗口层叠在一个半导体外延薄膜的第一类型限制层上并向预 定的另一个垂直结构LED单元芯片的金属膜延伸并通过窗口与该金属膜形成电连接。由于 另一个半导体外延薄膜的第二类型限制层键合在该金属膜上，因而使得一个半导体外延薄 膜的第一类型限制层与另一个半导体外延薄膜的第二类型限制层电连接，从而，两个半导 体外延薄膜形成串联。采用同样方式，串联预定数量的半导体外延薄膜。金属电极有两类， 一是把两个半导体外延薄膜串联起来，一是把半导体外延薄膜与外部电源形成电连接。金 属电极通过窗口把半导体外延薄膜和金属膜按预定方式形成电连接。(12)在金属电极和半导体外延薄膜的第一类型限制层之间，形成一预定形状的 透明电极。透明电极具有单层或多层结构，透明电极的每一层的材料是从一组导电的透 明氧化物材料和一组透明的金属材料中选出，导电透明氧化物材料包括IT0，ZnO =Al, ZnGa204, Sn02 :Sb，Ga203 :Sn，In203 :Zn，NiO, MnO, CuO, SnO, GaO ；透明金属材料包括Ni/ Au, Ni/Pt，Ni/Pd，Ni/Co，Pd/Au, Pt/Au, Ti/Au，Cr/Au, Sn/Au。(13)透明电极具有单层或多层结构，透明电极的每一层的材料是从一组导电氧 化物材料和一组金属材料中选出，导电氧化物材料包括IT0、ZnO :A1、ZnGa204、Sn02 :Sb、 Ga203 :Sn、In203 :Zn、NiO、MnO, CuO, SnO, GaO ；透明金属膜包括Ni/Au、Ni/Pt、Ni/Pd、Ni/ Co、Pd/Au、Pt/Au、Ti/Au、Cr/Au、Sn/Au。(14)在交流垂直结构LED芯片的表面上，形成粗化结构或光子晶体结构。为简化 画图，只在图Ib中，画出粗化或光子晶体结构。(15)在交流垂直结构LED芯片的透明电极的表面上，形成粗化结构。[0052](16)在交流垂直结构LED芯片的透明电极表面上形成绝缘的保护层，绝缘的保护 层的表面上，形成粗化结构。(17)绝缘的保护层的材料是从一组材料中选出，该组材料包括，硅胶(silicone)、 树脂(印oxy)、氧化硅(Si02)、氮化硅、玻璃上硅(SOG)、聚酰亚胺(polyimide)、玻璃、聚甲 基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate)、丙烯酸(acrylic)，等。图1展示由串联后正反向并联的LED单元芯片组成的交流垂直结构LED芯片的一 个实施例。图Ia展示由串联后正反向并联的LED单元芯片组成的交流垂直结构LED芯片的 等效电路图。数个LED单元芯片101串联，数个LED单元芯片102串联。串联的LED单元 芯片101和串联的LED单元芯片102反向并联，然后与外界交流电源110电连接。交流电 源110的正半周IlOa通过串联的LED单元芯片101流动，交流电源110的负半周IlOa通 过串联的LED单元芯片102流动。串联的LED单元芯片101之间的虚线表示可以串联多个LED单元芯片，使得交流 垂直结构LED芯片可以承受外界交流电源的电压。串联的LED单元芯片102之间的虚线表 示可以串联多个LED单元芯片，使得交流垂直结构LED芯片可以承受外界交流电源的电压。图Ib展示由串联后正反向并联的LED单元芯片组成的交流垂直结构LED芯片的 结构图。交流垂直结构LED芯片100包括两个打线焊盘103a和打线焊盘103b，分别通过 金线104a和104b与外界交流电源或其他电子器件相连接。LED单元芯片包括金属膜和键 合在金属膜上的外延薄膜。金属膜IOla通过电极IOlc与打线焊盘103a电连接。键合在 金属膜IOla上的外延薄膜IOlb通过电极IOld与相邻的LED单元芯片的金属膜IOle电连 接。键合在金属膜IOle上的外延薄膜IOlf通过电极IOlg与打线焊盘103b电连接。注意，包括金属膜IOla和外延薄膜IOlb的LED单元芯片与包括金属膜IOle和外 延薄膜IOlf的LED单元芯片之间可能串联多个LED单元芯片，使得交流垂直结构LED芯片 100可以承受外界交流电源的电压。键合在金属膜102a上的外延薄膜102b通过电极102c与打线焊盘103a电连接。 金属膜102a通过电极102d与相邻的LED单元芯片的键合在金属膜102e上的外延薄膜102f 电连接。金属膜102e通过电极102g与打线焊盘103b电连接。注意，包括金属膜102a和外延薄膜102b的LED单元芯片与包括金属膜102e和外 延薄膜102f的LED单元芯片之间可能串联多个LED单元芯片，使得交流垂直结构LED芯片 100可以承受外界交流电源的电压。101 系列(包括 101a、101b、101c、101d、101e、IOlfUOlg)的串联的 LED 单元芯片 与102系列(包括102a、102b、102c、102d、102e、102f、102g)的串联的LED单元芯片形成反
向并联，使得外界交流电源的正负半周分别流过每串LED单元芯片。图2展示由串联后的LED单元芯片组成的整流桥式的交流垂直结构LED芯片的一 个实施例。图2a展示由串联后的LED单元芯片组成的整流桥式的交流垂直结构LED芯片的 一个实施例的等效电路图。多个串联的LED单元芯片202、多个串联的LED单元芯片203和多个串联的LED单 元芯片204相串联，使得交流电源220的正半周流过。多个串联的LED单元芯片205、多个串联的LED单元芯片203和多个串联的LED单元芯片206相串联，使得交流电源220的负 半周流过。注意，串联的LED单元芯片202之间的虚线、串联的LED单元芯片203之间的虚线、 串联的LED单元芯片204之间的虚线、串联的LED单元芯片205之间的虚线、串联的LED 单元芯片206之间的虚线表示可以串联多个LED单元芯片，使得交流垂直结构LED芯片可 以承受外界交流电源的电压。图2b展示图2a展示的整流桥式的交流垂直结构LED芯片的节点230a的连接方 式的一个实施例。一个LED单元芯片202包括外延薄膜202c和金属膜202b，外延薄膜202c键合在 金属膜202b上。金属膜202b通过金属电极202a连接到打线焊盘210a上。外延薄膜202c 通过金属电极202d串联到邻近的LED单元芯片的金属膜202e上，因此，交流电的正半周电 流将通过打线焊盘210、金属电极202a、金属膜202b、外延薄膜202c、金属电极202d流向外 延薄膜202f，流向图2a中的节点230c，并最终流向交流电源的另一极。一个LED单元芯片206包括外延薄膜206c和金属膜206b，外延薄膜206c键合在 金属膜206b上。外延薄膜206c通过金属电极206a连接到打线焊盘210a上。金属膜206b 的通过金属电极206d串联到邻近的LED单元芯片的外延薄膜206f，因此，交流电的负半周 电流将通过金属膜206e、外延薄膜206f、金属电极206d、金属膜206b、外延薄膜206c、金属 电极206a，流向图2a中的节点230a(即，打线焊盘210a)，最终流向交流电源的另一极。图2c展示图2a展示的整流桥式的交流垂直结构LED芯片的节点230b的连接方 式的一个实施例。一个LED单元芯片205包括外延薄膜205c和金属膜205b，外延薄膜205c键合在 金属膜205b上。金属膜205b通过金属电极205a连接到打线焊盘210b上(即，图2a中 的节点230b)。键合在金属膜205b上的外延薄膜205c通过金属电极205d串联到邻近的 LED单元芯片的金属膜205e上，因此，交流电的负半周电流将通过打线焊盘210b、金属电极 205a、金属膜205b、外延薄膜205c、金属电极205d、金属膜205e、外延薄膜205f，流向下一 个LED单元芯片，流向图2a中的节点230c，最终流向交流电源的另一极。一个LED单元芯片204包括外延薄膜204c和金属膜204b，外延薄膜204c键合在 金属膜204b上。外延薄膜204c通过金属电极204a连接到打线焊盘210b上。金属膜204b 的通过金属电极204d串联到邻近的LED单元芯片的外延薄膜204f，因此，交流电的正半周 电流将通过金属膜204e、外延薄膜204f、金属电极204d、金属膜204b、外延薄膜204c、金属 电极204a，流向打线焊盘210b ( S卩，图2a中的节点230b)，并最终流向交流电源的另一极。图2d展示图2a展示的整流桥式的交流垂直结构LED芯片的节点230c的连接方 式的一个实施例。一个LED单元芯片203包括外延薄膜203c和金属膜203b，外延薄膜203c键合在 金属膜203b上。金属膜203b通过金属电极203a连接到打线焊盘210c上。键合在金属膜 203b上的外延薄膜203c通过金属电极203d串联到邻近的LED单元芯片上，因此，交流电的 正半周和负半周电流都将通过打线焊盘210c、金属电极203a、金属膜203b、外延薄膜203c、 金属电极203d，流向下一个LED单元芯片，流向图2a中的节点230d。一个LED单元芯片202包括外延薄膜202c和金属膜202b，外延薄膜202c键合在
8金属膜202b上。外延薄膜202c通过金属电极202a连接到打线焊盘210c上，金属膜202b 通过金属电极202d串联到邻近的LED单元芯片。因此，交流电的正半周电流将通过数个串 联的LED单元芯片202，流向打线焊盘210c (即，图2a中的节点230c)，然后流向数个串联 的LED单元芯片203，再流向图2a中的节点230d。一个LED单元芯片205包括外延薄膜205c和金属膜205b，外延薄膜205c键合在 金属膜205b上。外延薄膜205c通过金属电极205a连接到打线焊盘210c上。外延薄膜 205c键合在金属膜205b上，金属膜205b通过金属电极205d串联到邻近的LED单元芯片。 因此，交流电的负半周电流将通过串联的数个LED单元芯片205，流向打线焊盘210c (S卩，图 2a中的节点230c)，然后流向串联的数个LED单元芯片203，再流向图2a中的节点230d。图2e展示图2a展示的整流桥式的交流垂直结构LED芯片的节点230d的连接方 式的一个实施例。一个LED单元芯片203包括外延薄膜203c和金属膜203b，外延薄膜203c键合在 金属膜203b上。金属膜203b通过金属电极203d串联到邻近的LED单元芯片上，外延薄膜 203c通过金属电极203a连接到打线焊盘210d上。因此，交流电的正半周和负半周电流都将 通过金属电极203d、金属膜203b、外延薄膜203c、金属电极203a，流向打线焊盘210d(即， 图2a中的节点230d)。一个LED单元芯片204包括外延薄膜204c和金属膜204b，外延薄膜204c键合在 金属膜204b上。金属膜204b通过金属电极204a连接到打线焊盘210d上，外延薄膜204c 通过金属电极204d串联到邻近的LED单元芯片。因此，交流电的正半周电流将通过数个串 联的LED单元芯片203，流向打线焊盘210d( S卩，图2a中的节点230d)，然后流向数个串联 的LED单元芯片204，再流向图2a中的节点230b。一个LED单元芯片206包括外延薄膜206c和金属膜206b，外延薄膜206c键合在 金属膜206b上。金属膜206b通过金属电极206a连接到打线焊盘210d上，外延薄膜206c 通过金属电极206d串联到邻近的LED单元芯片。因此，交流电的负半周电流将通过数个串 联的LED单元芯片203，流向打线焊盘210d ( S卩，图2a中的节点230d)，然后流向数个串联 的LED单元芯片206，再流向图2a中的节点230a。图3展示交流垂直结构LED芯片的LED单元芯片的金属电极形状的几个实施例。图3a展示的LED单元芯片的金属电极为线形电极302，线形电极302形成在一个 LED单元芯片的外延薄膜301上，并延伸到邻近的LED单元芯片的金属膜上，线形电极302 在该金属膜上的形状为一个较宽的矩形303，以便更好的接触。图中的线形电极302包括两 根线电极，线形电极302也可以包括一根或多根线电极。图3b展示的LED单元芯片的金属电极为横U形电极302，横U形电极302形成在 一个LED单元芯片的外延薄膜301上，并延伸到邻近的LED单元芯片的金属膜上，横U形电 极302在该金属膜上的形状为两个较宽的矩形303，以便更好的接触。图3c展示的LED单元芯片的金属电极为口形电极302，口形电极302形成在一个 LED单元芯片的外延薄膜301上，并延伸到邻近的LED单元芯片的金属膜上，口形电极302 在该金属膜上的形状为线形303。上面的具体的描述并不限制本实用新型的范围，而只是提供一些本实用新型的具 体化的例证。因此本实用新型的涵盖范围应该由权利要求和它们的合法等同物决定，而不是由上述具体化的详细描述和实施实例决定。
权利要求交流垂直结构半导体发光二极管，其特征在于，所述的交流垂直结构半导体发光二极管包括多个直流垂直结构半导体发光二极管单元芯片；多个所述的直流垂直结构半导体发光二极管单元芯片形成电连接，使得所述的交流垂直结构半导体发光二极管可以承受交流电。
2.权利要求1的交流垂直结构半导体发光二极管，其特征在于，所述的直流垂直结构 半导体发光二极管单元芯片包括(1)金属膜；(2)半导体外延薄膜；所述的半导体外延薄 膜键合在所述的金属膜上；(3)钝化层；所述的钝化层覆盖所述的金属膜和所述的半导体 外延薄膜；在所述的半导体外延薄膜的上方和所述的金属膜的上方的所述的钝化层上的预 定的位置上形成窗口 ；(4)金属电极通过所述的窗口层叠在所述的半导体外延薄膜上并向 预定的一相邻的所述的直流垂直结构半导体发光二极管单元芯片的金属膜延伸并通过该 金属膜上方的窗口与该金属膜形成电连接，使得两个相邻的所述的直流垂直结构半导体发 光二极管单元芯片形成串联式电连接；(5)支持衬底；所述的支持衬底包括绝缘支架，所述 的绝缘支架的顶部上形成多个互相电绝缘的所述的金属膜。
3.权利要求2的交流垂直结构半导体发光二极管，其特征在于，所述的半导体外延薄 膜包括第一类型限制层，活化层和第二类型限制层；所述的活化层层叠在所述的第一类 型限制层和所述的第二类型限制层之间。
4.权利要求2的交流垂直结构半导体发光二极管，其特征在于，所述的绝缘支架的材 料是硅或陶瓷或表面带有一层绝缘层的金属片。
5.权利要求4的交流垂直结构半导体发光二极管，其特征在于，所述的陶瓷材料包括， 氮化铝，氧化铝。
6.权利要求2的交流垂直结构半导体发光二极管，其特征在于，所述的半导体外延薄 膜的材料是氮化镓基材料或磷化镓基材料或氮磷镓基材料或氧化锌基材料。
7.权利要求6的交流垂直结构半导体发光二极管，其特征在于，所述的氮化镓基材料 包括，GaN, AlGaN, GaInN, AlGaInN ；所述的磷化镓基材料包括，GaP, AlGaP, GaInP, AlGaInP ； 所述的氮磷镓材料包括，GaNP, AlGaNP, GaInNP, AlGaInNP ；所述的氧化锌基材料包括，ZnO0
8.权利要求1的交流垂直结构半导体发光二极管，其特征在于，所述的多个直流垂直 结构半导体发光二极管单元芯片串联成多串串联的直流垂直结构半导体发光二极管单元 芯片；多串串联的直流垂直结构半导体发光二极管单元芯片形成电连接，连接方式是两 串串联的所述的直流垂直结构半导体发光二极管单元芯片反向并联连接或多串串联的所 述的直流垂直结构半导体发光二极管单元芯片连接成整流桥结构。
9.权利要求1的交流垂直结构半导体发光二极管，其特征在于，所述的金属电极的形 状是线形电极或横U形电极或口形电极。
专利摘要一个交流垂直结构LED芯片包括多个直流垂直结构LED单元芯片，一个直流垂直结构LED单元芯片包括支持衬底；支持衬底包括绝缘支架和形成在绝缘支架上的多个互相电绝缘的金属膜；半导体外延薄膜键合在金属膜上；每个半导体外延薄膜、相应的金属膜和相应的金属电极构成一个LED单元芯片；在半导体外延薄膜的上方和金属膜的上方的钝化层上的预定的位置上形成窗口；金属电极通过窗口层叠在一个半导体外延薄膜上并向预定的另一金属膜延伸并通过窗口与该金属膜形成电连接，使得两个半导体外延薄膜形成串联。把两串串联的直流垂直结构LED单元芯片反向串联，构成一个交流垂直结构LED芯片。把多串串联的直流垂直结构LED单元芯片连接成整流桥结构，构成一个交流垂直结构LED芯片。
文档编号H01L33/20GK201717260SQ20102000418
公开日2011年1月19日 申请日期2010年1月20日 优先权日2010年1月20日
发明者彭晖 申请人:金芃;彭晖