專利名稱：具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)led芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型揭示一種具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片，可直接連接交流電源， 屬于光電子技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
LED正在進(jìn)入普通照明領(lǐng)域，直接采用交流電驅(qū)動(dòng)LED具有優(yōu)勢(shì)。方法之一是采 用直流LED芯片，在封裝水平，把多個(gè)LED芯片串聯(lián)成兩串，然后把兩串串聯(lián)的多個(gè)LED芯 片反向并聯(lián)，因此，可直接采用交流電驅(qū)動(dòng)。但是，采用上述方法時(shí)，總有一半數(shù)量的LED芯片在交流電的正半周不發(fā)光，另一 半數(shù)量的LED芯片在交流電的負(fù)半周不發(fā)光，整體電路的發(fā)光效率較低。因此，需要進(jìn)一步提高直接采用直流LED芯片組成的交流驅(qū)動(dòng)的整體電路的發(fā)光 效率。本實(shí)用新型揭示一種具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片。多個(gè)具有兩組電極的 垂直結(jié)構(gòu)LED芯片的兩組電極分別串聯(lián)后，互相反向并聯(lián)。因此，可直接采用交流電驅(qū)動(dòng) 交流電的正半周沿一組電極流動(dòng)，交流電的負(fù)半周沿另一組電極流動(dòng)，具有兩組電極的垂 直結(jié)構(gòu)LED芯片在交流電的正半周和負(fù)半周都發(fā)光，提高了采用具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu) LED芯片組成的交流驅(qū)動(dòng)的整體電路的發(fā)光效率。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片的結(jié)構(gòu)如下具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片的結(jié)構(gòu)包括，導(dǎo)電的支持襯底和鍵合在導(dǎo)電的 支持襯底上的外延層。外延層包括N-類型限制層、活化層(active layer)和P_類型限制 層。P-類型限制層鍵合在導(dǎo)電的支持襯底上。每個(gè)具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片具有 兩組電極，每組電極包括P-電極和N-電極。導(dǎo)電的支持襯底作為兩組電極的共同的P-電 極；每組N-電極分別形成在該垂直結(jié)構(gòu)LED芯片的N-類型限制層的預(yù)定位置上。一組電 極允許交流電的正半周電流通過(guò)垂直結(jié)構(gòu)LED芯片，稱為正向電極；另一組電極允許交流 電的負(fù)半周電流通過(guò)垂直結(jié)構(gòu)LED芯片，稱為反向電極；或者，稱正向電極為第一組電極， 稱反向電極為第二組電極。把單個(gè)具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片的兩組電極反向并聯(lián)后與交流電源相 連接，允許較低電壓的交流電驅(qū)動(dòng)。把數(shù)個(gè)具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片的兩組電極 分別串聯(lián)，串聯(lián)的具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片的兩組電極反向并聯(lián)后與交流電源相 連接，允許較高電壓的交流電驅(qū)動(dòng)。因此，無(wú)論是交流電的正半周還是負(fù)半周，都通過(guò)具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED 芯片流動(dòng)，提高了采用具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片組成的交流電驅(qū)動(dòng)的整體電路的 發(fā)光效率。具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片，其中，[0011](1)具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片的外延層的材料是從一組材料中選出，該 組材料包括，氮化鎵基、磷化鎵基、鎵氮磷基、和氧化鋅基材料。其中，氮化鎵基材料包括 鎵、鋁、銦、氮的二元系、三元系、四元系材料。鎵、鋁、銦、氮的二元系、三元系、四元系材料包 括，&ιΝ、&αηΝ、Α1&αηΝ、Α1&αηΝ，等。磷化鎵基材料包括鎵、鋁、銦、磷的二元系、三元系、 四元系材料。鎵、鋁、銦、磷的二元系、三元系、四元系材料包括，GaP、GalnP.AlGalnP.InP, 等。鎵氮磷基材料包括鎵、鋁、銦、氮、磷的二元系、三元系、四元系和五元系材料。鎵、鋁、 銦、氮、磷的二元系、三元系、四元系和五元系材料包括，GaNP, AlGaNP, GaInNP, AlGaInNP, 等。氧化鋅基材料包括，&ι0，等。氮化鎵基、磷化鎵基、鎵氮磷基、和氧化鋅基外延層包括: 氮化鎵基、磷化鎵基、鎵氮磷基、和氧化鋅基LED外延層。氮化鎵基外延層的晶體平面是從 一組晶體平面中選出，該組晶體平面包括c-平面、平面、m-平面。(2)支持襯底的材料是從一組材料中選出，該組材料包括，導(dǎo)電硅、金屬、合金，合 金包括，鎢銅。(3)N-電極的形狀使得電流均勻分布，沒(méi)有或較少電流擁塞。一個(gè)實(shí)施例每組 N-電極具有多齒叉形狀，兩組N-電極互相交錯(cuò)。(4)每組電極包括至少一個(gè)打線焊盤(pán)。本實(shí)用新型的目的和能達(dá)到的各項(xiàng)效果如下(1)本實(shí)用新型提供的具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片，交流電的正半周和負(fù) 半周分別流過(guò)不同組的電極，因此，LED芯片在交流電的正半周和負(fù)半周都發(fā)光，提高了采 用具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片組成的交流電驅(qū)動(dòng)的整體電路的發(fā)光效率。(2)本實(shí)用新型提供的具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，與傳統(tǒng)的制 造工藝相同，便于生產(chǎn)。唯一的區(qū)別是在形成電極時(shí)，形成兩組電極。本實(shí)用新型提供的具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片和它的特征及效益將在下 面的詳細(xì)描述中更好的展示。

圖1展示在先的直流LED芯片組成的交流電驅(qū)動(dòng)的整體電路的一個(gè)實(shí)施例的等效 電路圖。圖加展示本實(shí)用新型的具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片的一個(gè)實(shí)施例。圖2b展示圖加展示的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片的實(shí)施例的截面圖。圖3展示采用具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片組成的交流電驅(qū)動(dòng)的整體電路的 一個(gè)實(shí)施例的等效電路圖。
具體實(shí)施方式
雖然本實(shí)用新型的具體實(shí)施例將會(huì)在下面被描述，但下列各項(xiàng)描述只是說(shuō)明本實(shí) 用新型的原理，而不是局限本實(shí)用新型于下列各項(xiàng)具體化實(shí)施實(shí)例的描述。注意下列各項(xiàng)適用于本實(shí)用新型的具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片的所有具 體實(shí)施例(1)圖中各部分的比例不代表真實(shí)產(chǎn)品的比例。(2)每個(gè)具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片的每一組電極是直流電驅(qū)動(dòng)，但是，兩 組反向并聯(lián)后，每個(gè)具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片可以采用交流電驅(qū)動(dòng)。[0028](3)具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片的結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)電的支持襯底和鍵合在導(dǎo)電 的支持襯底上的外延層。外延層包括N-類型限制層、活化層(active layer)和P_類型限 制層。每組的N-電極形成在N-類型限制層的預(yù)定位置上。導(dǎo)電的支持襯底作為兩組電極 的共同的P-電極。(4)N-類型限制層的表面形成粗化結(jié)構(gòu)或光子晶體結(jié)構(gòu)。(5)每組的N-電極有至少一個(gè)打線焊盤(pán)。(6)每組N-電極具有多齒叉形狀，兩組的N-電極互相交錯(cuò)，使得電流分布均勻。(7)鍵合方法是從一組方法中選出，該組方法包括共晶鍵合，導(dǎo)電膠粘合，導(dǎo)電焊 錫膏鍵合。(8) 一個(gè)優(yōu)化實(shí)施例透明電極形成在N-類型限制層上，兩組的N-電極形成在透 明電極上的各自的預(yù)定位置。(9)透明電極具有單層或多層結(jié)構(gòu)，透明電極的每一層的材料是從一組導(dǎo)電氧 化物材料和一組金屬材料中選出，導(dǎo)電氧化物材料包括IT0、ZnO:Al, ZnGa204, Sn02:Sb、 Ga203:Sn、In203: Zn、NiO、MnO、CuO、SnO、GaO ；透明金屬膜包括Ni/Au、Ni/Pt、Ni/Pd、Ni/ Co、Pd/Au、Pt/Au、Ti/Au、Cr/Au、Sn/Au。(10)透明電極的表面形成粗化結(jié)構(gòu)。(11)具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片的外延層的材料是從一組材料中選出，該 組材料包括，氮化鎵基、磷化鎵基、鎵氮磷基、和氧化鋅基材料。其中，氮化鎵基材料包括鎵、鋁、銦、氮的二元系、三元系、四元系材料。鎵、鋁、銦、 氮的二元系、三元系、四元系材料包括，GaN, GaInN, AlGaInN, AlGaInN,等。磷化鎵基材料包 括鎵、鋁、銦、磷的二元系、三元系、四元系材料。鎵、鋁、銦、磷的二元系、三元系、四元系材 料包括，GaP, GaInP, AlGaInP, hP，等。鎵氮磷基材料包括鎵、鋁、銦、氮、磷的二元系、三 元系、四元系和五元系材料。鎵、鋁、銦、氮、磷的二元系、三元系、四元系和五元系材料包括， GaNP、AWaNP、feJnNP、AWaInNP，等。氧化鋅基材料包括，SiO，等。氮化鎵基、磷化鎵基、鎵 氮磷基、和氧化鋅基外延層包括氮化鎵基、磷化鎵基、鎵氮磷基、和氧化鋅基LED外延層。 氮化鎵基外延層的晶體平面是從一組晶體平面中選出，該組晶體平面包括c-平面、平 面、m-平面。(12)支持襯底的材料是從一組材料中選出，該組材料包括，導(dǎo)電硅、金屬、合金，合 金包括，鎢銅。圖1展示在先的交流電驅(qū)動(dòng)的直流LED芯片組成的整體電路的一個(gè)實(shí)施例的等效 電路。數(shù)個(gè)LED芯片101串聯(lián)，數(shù)個(gè)LED芯片102串聯(lián)，這兩串串聯(lián)的LED芯片反向并 聯(lián)，使得交流電源110的正半周電流111流過(guò)串聯(lián)的LED芯片101，使得交流電源110的負(fù) 半周電流112流過(guò)串聯(lián)的LED芯片102。因此，交流電源110的正半周電流111流過(guò)整體電 路時(shí)，只有串聯(lián)的LED芯片101發(fā)光，交流電源110的負(fù)半周電流112流過(guò)整體電路時(shí)，只 有串聯(lián)的LED芯片102發(fā)光。發(fā)光效率低。圖2展示本實(shí)用新型的具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片的一個(gè)實(shí)施例。圖加展示具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片的一個(gè)實(shí)施例的頂視圖。LED芯片200具有兩組電極，稱為第一組電極和第二組電極。第一組電極包括P-電
5極(導(dǎo)電的支持襯底，在圖2b中展示)、N-電極201、至少一個(gè)打線焊盤(pán)202 ；第二組電極包 括P-電極(導(dǎo)電的支持襯底，在圖2b中展示)、N-電極211、至少一個(gè)打線焊盤(pán)212。N-電 極201的形狀為多齒叉形狀，N-電極211的形狀為多齒叉形狀，兩組N-電極互相交錯(cuò)，使 得正半周電流和負(fù)半周電流流過(guò)具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片時(shí)，電流分布均勻。圖2b展示具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片的一個(gè)實(shí)施例的截面圖。具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片的結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)電的支持襯底230，鍵合在導(dǎo)電 的支持襯底230上的P-類型限制層231，活化層(active layer) 232層疊在P-類型限制層 231上，N-類型限制層233層疊在活化層232上，透明電極234層疊在N-類型限制層233 上，兩組的N-電極235形成在透明電極234上的各自的預(yù)定位置上。注意，具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片的結(jié)構(gòu)可以不包括透明電極234，兩組的 N-電極235形成在N-類型限制層233的各自的預(yù)定位置上。把N-類型限制層和N++-類 型限制層統(tǒng)稱為N-類型限制層。圖3展示采用具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片組成的交流驅(qū)動(dòng)的整體電路的一 個(gè)實(shí)施例的等效電路圖。每個(gè)具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片包括兩組電極。一組電極 允許交流電正半周電流通過(guò)具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片，稱為正向電極；另一組電 極允許交流電負(fù)半周電流通過(guò)具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片，稱為反向電極；或者，稱 正向電極為第一組電極，稱反向電極為第二組電極。圖3中展示3個(gè)具有兩組電極的垂直 結(jié)構(gòu)LED芯片301、具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片302和具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED 芯片303。圖3中的虛線表示具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片302和具有兩組電極的垂 直結(jié)構(gòu)LED芯片303之間可以串聯(lián)多個(gè)具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片，使得整體電路 可以承受較高的交流電壓。每?jī)蓚€(gè)具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片之間，均串聯(lián)有半導(dǎo) 體二極管。半導(dǎo)體二極管331串聯(lián)在具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片301和具有兩組電 極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片301的第一組電極311和第一組電極312之間。半導(dǎo)體二極管332 串聯(lián)在具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片301和具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片301的 第二組電極321和第二組電極322之間。具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片301包括第一 組正向電極311和第二組反向電極321。具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片302包括第一 組正向電極312和第二組反向電極322。具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片303包括第一 組正向電極313和第二組反向電極323。數(shù)個(gè)具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片的第一組 正向電極形成串聯(lián)，第二組反向電極形成串聯(lián)；串聯(lián)的多個(gè)具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED 芯片的第一組電極和第二組電極形成并聯(lián)結(jié)構(gòu)，并聯(lián)結(jié)構(gòu)的兩個(gè)端點(diǎn)分別與兩個(gè)打線焊盤(pán) 360a和360b電連接。多個(gè)具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片的第一組電極串聯(lián)，第二組 電極的串聯(lián)，然后，串聯(lián)的第一組電極和串聯(lián)的第二組電極反向并聯(lián)，組成采用具有兩組電 極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片的交流電驅(qū)動(dòng)的整體電路。打線焊盤(pán)360a和360b與外界交流電源 電連接，因此，交流電源的正半周電流和負(fù)半周電流都流過(guò)全部的具有兩組電極的垂直結(jié) 構(gòu)LED芯片，提高采用具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片組成的交流電驅(qū)動(dòng)的整體電路的 效率。上面的具體的描述并不限制本實(shí)用新型的范圍，而只是提供一些本實(shí)用新型的具 體化的例證。因此本實(shí)用新型的涵蓋范圍應(yīng)該由權(quán)利要求和它們的合法等同物決定，而不 是由上述具體化的詳細(xì)描述和實(shí)施例決定。
權(quán)利要求1.一種具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片，其特征在于，所述的具有兩組電極的垂直 結(jié)構(gòu)LED芯片包括，導(dǎo)電的支持襯底和外延層；所述的外延層包括N-類型限制層、活化層和 P-類型限制層；所述的P-類型限制層鍵合在所述的導(dǎo)電的支持襯底上；所述的具有兩組電 極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片具有兩組電極，所述的每組電極包括P-電極和N-電極；所述的導(dǎo)電 的支持襯底是所述的兩組電極的共同的所述的P-電極；每組的所述的N-電極分別形成在 所述的N-類型限制層的預(yù)定位置上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片，其特征是，所述的導(dǎo)電的 支持襯底是，導(dǎo)電硅襯底或鎢銅襯底。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片，其特征是，每組的所述的 N-電極具有多齒叉形狀，兩組的所述的N-電極互相交錯(cuò)，使得電流分布均勻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片，其特征是，每組的所述的 N-電極包括至少一個(gè)打線焊盤(pán)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片，其特征是，所述的N-類 型限制層的表面形成粗化結(jié)構(gòu)或光子晶體結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片，其特征是，所述的N-電 極和所述的N-類型限制層之間形成一透明電極。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片，其特征是，所述的透明電 極的表面形成粗化結(jié)構(gòu)。
專利摘要具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片的結(jié)構(gòu)包括，導(dǎo)電的支持襯底和鍵合在導(dǎo)電的支持襯底上的外延層。外延層包括N-類型限制層、活化層和P-類型限制層。P-類型限制層鍵合在導(dǎo)電的支持襯底上。每個(gè)該垂直結(jié)構(gòu)LED芯片具有兩組電極，每組電極包括P-電極和N-電極。導(dǎo)電的支持襯底作為兩組電極的共同的P-電極。每組N-電極分別形成在該垂直結(jié)構(gòu)LED芯片的N-類型限制層的預(yù)定位置上。把兩組電極反向并聯(lián)后與交流電源相連接，允許較低電壓的交流電驅(qū)動(dòng)。因此，無(wú)論是交流電的正半周還是負(fù)半周，都通過(guò)具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片流動(dòng)，提高了采用單個(gè)或數(shù)個(gè)具有兩組電極的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片組成的交流電驅(qū)動(dòng)的整體電路的發(fā)光效率。
文檔編號(hào)H01L33/36GK201868466SQ201020002560
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月22日
發(fā)明者彭暉 申請(qǐng)人:彭暉, 金芃