專利名稱：一種陣列式發(fā)光二極管的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種發(fā)光二極管，更為具體地，涉及一種陣列式高壓發(fā)光二極管。
背景技術：
目前，為了滿足照明應用的需求而且出于成本方面考慮，發(fā)光二極管(LED)的設計必須往大功率方向發(fā)展，解決途徑有二，一是加大驅動電流，然而此法面臨發(fā)光效率驟降 (Droop效應)之困擾，二是采用高壓陣列式設計，即HV-LED，此法在保持低電流驅動下又可簡化驅動電源設計，具有明顯優(yōu)勢。陣列式發(fā)光二極管具有多個單體的LED芯片，并且根據(jù)實際要求做適當?shù)拇?lián)或者并聯(lián)，其中，單體LED芯片之間須做完全之電隔離。以傳統(tǒng)基于藍寶石襯底的氮化鎵LED為例，為了電隔離各單體LED芯片，必須蝕刻溝道至露出藍寶石襯底；另外，為達到串并聯(lián)之效果，則須在單體LED芯片之間做橋式跨接以形成電連接線，在跨接之前還須在溝道側壁上沉積絕緣層以防止短路。然而，因外延厚度一般有幾個微米，也就是說溝道側壁的高度一般有幾個微米，如此金屬跨接線極易在陡峭的側壁上出現(xiàn)斷裂或者絕緣層斷裂引起隔離不良形成短路，特別是后者，因為一般絕緣材料的導熱性能較差，在器件使用過程中產生的熱會使此絕緣材料膨脹，從而金屬在絕緣材料的粘附性下降，絕緣材料斷裂的可能性也增大，從而增加器件失效風險。雖然可以通過增加電連接線厚度和絕緣層厚度等方法予以改進，這樣將使整個制程變得更加復雜，不適合批量生產，同時亦增加額外的生產成本，。專利申請?zhí)枮?00610005230.2的發(fā)明專利申請公開了一種異質集成高壓直流/ 交流發(fā)光器。它由大量位于透明襯底上的相互電隔離的發(fā)光二極管構成，與一個帶有導電元件陣列的基板連接。此設計雖然通過基板實現(xiàn)單體LED的串聯(lián)避免了橋式跨接，但是仍是需要通過蝕刻溝道至露出藍寶石襯底實用單體LED的電隔離，在蝕刻過程中不可避免的就會造成單體LED發(fā)光結構的側面被破壞；同時，為了達到較佳的隔離效果，一般還需在各個單體LED發(fā)光結構的側面做一層絕緣保護層。另外，由于此設計是通過一個帶有導電元件陣列的基板實用電連接，其制作工藝變得復雜，且又直接地增加了生產成本。
實用新型內容針對現(xiàn)有技術中存在的上述缺點和局限，本實用新型提出了一種新型陣列式發(fā)光
二極管。本實用新型解決上述問題的技術方案為一種陣列式發(fā)光二極管，包括一生長襯底；一個位于生長襯底上的發(fā)光單元陣列；一個位于生長襯底上的絕緣柱陣列，所述絕緣柱與發(fā)光單元的外延發(fā)光結構同質；所述發(fā)光單元陣列通過所述絕緣柱陣列實現(xiàn)彼此電隔離；每個所述的發(fā)光單元都具有一個第一電極和一個第二電極，首個發(fā)光單元的第一電極用于連接外部電源，其余各個發(fā)光單元的第一電極與其相鄰的發(fā)光單元的第二電極相連，從而使所陣列中的發(fā)光單元串聯(lián)。進一步地，所述絕緣柱由III - V族化合物材料構成，其通過在發(fā)光單元的外延結構中采用離子注入法注入特定的離子，形成高阻性材料。本實用新型的主要優(yōu)勢有以下幾點首先，采用與發(fā)光單元的外延發(fā)光結構同質的高阻值絕緣柱有效地電隔離了相鄰的發(fā)光單元，其絕緣系數(shù)要大于一般絕緣材料如S^2 或者Si3N4，可以避免材料絕緣性不夠帶來的微小漏電。在實際的工藝執(zhí)行過程中，絕緣材料的生長存在著一些問題，例如為了保證足夠的絕緣性能常常選擇增加厚度，但隨著厚度的增加，材料致密性將下降，其可靠性也隨之降低。進一步地，在先技術的集成發(fā)光二極管一般是通過蝕刻半導體層到襯底表面來實現(xiàn)每個獨立發(fā)光二極管的隔離，蝕刻深度一般在 5微米以上，深槽增加了金屬連線的難度，采用離子注入形成絕緣區(qū)，可以令各個發(fā)光單元的第二電極只跨過大約Ium高度(一般ρ型半導體層厚度在Ium以下)就與相鄰的發(fā)光單元的第一電極相連接，避免了現(xiàn)有技術中必不可少的深蝕刻，如此金屬跨接易于實現(xiàn)，這樣就大大降低了器件制作的復雜性，在批量生產中其效益就更加明顯。再者，離子注入可以定義的線寬精度較高，如此方法造成的發(fā)光面積損失就會比通過黃光微影技術蝕刻半導體層帶來的發(fā)光面積損失少，從而增加了發(fā)光區(qū)的面積，提高了器件的性能。本實用新型的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本實用新型而了解。本實用新型的目的和其他優(yōu)點可通過在說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的結構來實現(xiàn)和獲得。
附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本實用新型的實施例一起用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的限制。此外，附圖數(shù)據(jù)是描述概要，不是按比例繪制。圖1 圖3為根據(jù)本實用新型優(yōu)選實施例的陣列式發(fā)光二極管的制作超額過程示意圖。圖4為本實用新型優(yōu)選實施例的陣列式發(fā)光二極管的的結構示意圖。圖中部件符號說明001:生長襯底；010:外延發(fā)光結構；011:第一半導體層；012:有源層；013 第二半導體層；020 絕緣柱系列；030:第一電極；031:第二電極；100:發(fā)光單元。
具體實施方式
以下將結合附圖及實施例來詳細說明本實用新型的實施方式，借此對本實用新型如何應用技術手段來解決技術問題，并達成技術效果的實現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實施。 需要說明的是，只要不構成沖突，本實用新型中的各個實施例以及各實施例中的各個特征可以相互結合，所形成的技術方案均在本實用新型的保護范圍之內。如圖4所示，為本實用新型優(yōu)選實施例之一種陣列式發(fā)光二極管，其包括生長襯底001，發(fā)光單元100，各發(fā)光單元通過絕緣柱020實現(xiàn)電隔離，且各個發(fā)光單元100的第一電極030與其相鄰的發(fā)光單元的第二電極031相連，從而使所陣列中的發(fā)光單元串聯(lián)起來。[0020]生長襯底001用于生長發(fā)光外延，其材料選擇絕緣性材料，如藍寶石。發(fā)光單元陣列100通過外延生長在襯底001上，相鄰發(fā)光單元之間設有一絕緣柱020，使各個發(fā)光單元 100相互電隔離。每個發(fā)光單元100包括由第一半導體層011、有源層012、第二半導體層 013構成的外延發(fā)光結構010，第一電極030第二電極031。絕緣柱020包括外延發(fā)光結構的三層結構，其材料與外延發(fā)光結構的材料同質。在本實施例中，為簡化工藝，絕緣柱可采用離子注法形成在外延發(fā)光結構的三層結構中注入離子三層結構中注入特定的離子形成高阻性絕緣柱，該離子可選用氮、氧、氦、氫、碳等離子中的一種或其組合。絕緣柱020與相鄰的發(fā)光單元100之間不存在空隙，各個發(fā)光100的第一電極030覆蓋絕緣柱的表面，與相鄰的發(fā)光單元的第二電極031相連接。圖1 圖.3為上述實施例一種陣列式發(fā)光二極管的制作流程示意圖。如圖1所示，選擇一生長襯底001，該生長襯底為絕緣性材料，如藍寶石。在生長襯底001上形成外延發(fā)光結構010，包括第一半導體層011，有源層012，第二半導體層013。如圖2所示，采用離子注入法在外延發(fā)光層010周期性注入特定離子形成絕緣柱 020，將外延發(fā)光層分隔成相互電隔離的發(fā)光單元陣列100。其具體包括如下先定義絕緣區(qū)和發(fā)光單元區(qū)，在發(fā)光單元上形成保護層，在絕緣區(qū)注入特定離子至襯底表面，使絕緣區(qū)高阻化，形成絕緣柱020，將外延發(fā)光層分隔成一系列的發(fā)光單元100。該離子可選用氮、 氧、氦、氫、碳等離子中的一種或其組合。如圖3所示，定義各個發(fā)光單元的發(fā)光區(qū)和電極區(qū)，去除電極電極區(qū)的第二半導體層013和有源層012，露出第一半導體層011的表面，用于制作第一電極。如圖4所示，分別在各個發(fā)光單元100的第一半導體層011和第二半導體層上制作第一電極030和第二電極031。第二電極031與相鄰的絕緣柱020接觸，并覆蓋在絕緣柱的表面上，與相鄰的發(fā)光單元的第一電極030連接，構成陣列式發(fā)光二極管。
權利要求1.一種陣列式發(fā)光二極管，其包括一生長襯底；一個位于生長襯底上的發(fā)光單元陣列；一個位于生長襯底上的絕緣柱陣列，所述絕緣柱與發(fā)光單元的外延發(fā)光結構同質；所述發(fā)光單元陣列通過絕緣柱陣列實現(xiàn)彼此電隔離；每個所述的發(fā)光單元都具有一個第一電極和一個第二電極，首個發(fā)光單元的第一電極用于連接外部電源，其余各個發(fā)光單元的第一電極與其相鄰的發(fā)光單元的第二電極相連， 從而使所陣列中的發(fā)光單元串聯(lián)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種陣列式發(fā)光二極管，其特征在于所述生長襯底的材料為絕緣性材料。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種陣列式發(fā)光二極管，其特征在于所述第一電極覆蓋絕緣柱的表面，與相鄰發(fā)光單元的第二電極相連。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種陣列式發(fā)光二極管，其特征在于所述絕緣柱由III- V 族化合物材料構成，其通過在發(fā)光單元的外延結構中采用離子注入法注入特定的離子，形成高阻性材料。
專利摘要本實用新型公開了一種陣列式發(fā)光二極管，其包括一生長襯底；一個位于生長襯底上的發(fā)光單元陣列；一個位于生長襯底上的絕緣柱陣列，所述絕緣柱與發(fā)光單元的外延發(fā)光結構同質；所述發(fā)光單元陣列通過所述絕緣柱陣列實現(xiàn)彼此電隔離；每個所述的發(fā)光單元都具有一個第一電極和一個第二電極，且每個發(fā)光單元的第一電極與其相鄰的發(fā)光單元的第二電極相連，從而使所陣列中的發(fā)光單元串聯(lián)。
文檔編號H01L33/36GK202189788SQ20112031389
公開日2012年4月11日 申請日期2011年8月26日 優(yōu)先權日2011年8月26日
發(fā)明者曾曉強, 陳順平 申請人:廈門市三安光電科技有限公司