專利名稱：高壓直流發(fā)光二極管及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體、發(fā)光材料、光電器件等技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及高壓直流發(fā)光二極管及其制備方法。
背景技術(shù)：
白光發(fā)光二極管(LED)技術(shù)主要是采用單顆LED芯片、YAG熒光粉合成白光，白光技術(shù)日趨成熟。目前高壓直流LED技術(shù)正在發(fā)展之中，高壓直流LED主要技術(shù)是采用多顆芯粒組成一個(gè)總發(fā)光二極管形式，即多顆LED串聯(lián)形成一個(gè)LED，其技術(shù)屬于新興技術(shù)范疇，現(xiàn)在技術(shù)還未成熟，在現(xiàn)有技術(shù)中主要存在如下技術(shù)問題(I)多顆LED芯粒的電流密度差別比較大；(2)多顆LED芯粒中，其發(fā)光面積差別大；(3)高壓直流發(fā)光二極管穩(wěn)定性受到器件結(jié)構(gòu)影響大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述高壓直流發(fā)光二極管中存在的技術(shù)問題，提供高壓直流發(fā)光二極管及其制備方法，具體技術(shù)方案如下。高壓直流發(fā)光二極管，其包括多顆LED芯粒，相鄰LED芯粒之間通過隔離通道完全隔離，多顆LED芯粒串聯(lián)連接，每顆LED芯粒的發(fā)光面積相等且形狀相同，每個(gè)芯粒的P型正極與η型負(fù)電極尺寸和形狀相同；多顆LED芯粒串聯(lián)后的兩端中一端與負(fù)電極焊盤連接，另一端與正電極焊盤連接。作為上述高壓直流發(fā)光二極管進(jìn)一步優(yōu)化的方案，所述多顆LED芯粒為行列分布。作為上述高壓直流發(fā)光二極管進(jìn)一步優(yōu)化的方案，相鄰兩列LED芯粒串聯(lián)連接時(shí)，位于同一端的兩個(gè)LED芯粒通過端部P型正極與η型負(fù)電極連接線連接，同一列中的相鄰兩顆LED芯粒通過P型正極與η型負(fù)電極連接線連接；所有端部P型正極與η型負(fù)電極連接線的形狀和尺寸相同，所有P型正極與η型負(fù)電極連接線的形狀和尺寸相同。作為上述高壓直流發(fā)光二極管進(jìn)一步優(yōu)化的方案，顆LED芯粒均具有芯粒正電極線，且所有顆LED芯粒上的芯粒正電極線尺寸和形狀相同；所述P型正極與η型負(fù)電極連接線一端接芯粒η型負(fù)電極,另一端接芯粒正電極線；所述端部P型正極與η型負(fù)電極連接線一端接芯粒η型負(fù)電極,另一端接芯粒正電極線。作為上述高壓直流發(fā)光二極管進(jìn)一步優(yōu)化的方案，行列分布的多顆LED芯粒中，相鄰兩顆LED芯粒之間的隔離通道寬度一致。作為上述高壓直流發(fā)光二極管進(jìn)一步優(yōu)化的方案，所述多顆LED芯粒通過外延片制成，外延片由外延片襯底、外延片η型層、外延片發(fā)光層和外延片P型層構(gòu)成。
本發(fā)明還提供高壓直流發(fā)光二極管的制備方法，其包括
(O設(shè)計(jì)多顆LED芯粒的光刻模板，每顆LED芯粒的發(fā)光面積相等及形狀相同；
設(shè)計(jì)P型正極與η型負(fù)電極連接線、端部P型正極與η型負(fù)電極連接線和芯粒正電極線光刻模板，每個(gè)芯粒的P型正極與η型負(fù)電極尺寸和形狀相同，同一列中芯粒η型負(fù)電極與芯粒正電極線的連接，相鄰兩列LED芯粒連接時(shí)，芯粒結(jié)構(gòu)不變,通過端部P型正極與η型負(fù)電極連接線實(shí)現(xiàn)；
設(shè)計(jì)LED芯粒之間橫向隔離通道和豎向隔離離通道光刻模板，能使每個(gè)芯粒之間完全隔離，即不導(dǎo)電； 設(shè)計(jì)串聯(lián)結(jié)構(gòu)中首尾兩顆LED芯粒對(duì)應(yīng)的負(fù)電極焊盤與正電極焊盤的光刻模板；
(2 )選擇LED外延片，通過半導(dǎo)體平面工藝，制備P型正極與η型負(fù)電極連接線、芯粒正電極線、負(fù)電極焊盤、端部P型正極與η型負(fù)電極連接線和正電極焊盤，即可制成高壓直流發(fā)光二極管。所述LED外延片為藍(lán)光、綠光或紅光外延片。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果本發(fā)明的高壓直流發(fā)光二極管中，多顆LED芯粒發(fā)光面積均勻、正電極與負(fù)電極對(duì)多顆LED芯粒發(fā)光面積無影響、正負(fù)電極連接線不影響芯粒的發(fā)光面積、每顆芯粒電流密度均等，避免多顆LED芯粒發(fā)光面積不均勻造成出光效率不相同、產(chǎn)生熱量不相同等問題，具有穩(wěn)定性、出光率高等特點(diǎn)?？傊?，本發(fā)明采用多顆芯粒形狀相同，具有每顆芯粒發(fā)光效率相等、發(fā)熱量相等、電流密度相等的特點(diǎn)，保證高壓直流發(fā)光二極管穩(wěn)定性，以及具有很好的可靠性。


圖I是實(shí)施方式中高壓直流發(fā)光二極管頂視圖。圖2是圖I所述高壓直流發(fā)光二極管的局部Α-Α’剖視圖。在圖I和圖2中，I是發(fā)光部分，2是P型正極與η型負(fù)電極連接線，3是芯粒正電極線，4是芯粒η型負(fù)電極,5是端部P型正極與η型負(fù)電極連接線,6是芯粒之間橫向隔離通道，7是芯粒之間隔豎向離通道，8是負(fù)電極焊盤，9是正電極焊盤，10是外延片襯底，11是外延片η型層，12是外延片發(fā)光層，13是外延片P型層，14是絕緣層。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的實(shí)施和保護(hù)范圍不限于此。如圖I所示，高壓直流發(fā)光二極管包括發(fā)光部分I、正極與η型負(fù)電極連接線2、芯粒正電極線3、芯粒η型負(fù)電極4、端部正極與η型負(fù)電極連接線5、芯粒之間橫向隔離通道6、芯粒之間豎向隔離通道7、負(fù)電極焊盤8和正電極焊盤9，其中多顆LED芯粒通過外延片制成，如圖2，外延片由外延片襯底10、外延片η型層11、外延片發(fā)光層12、外延片P型層14構(gòu)成，16個(gè)LED芯粒通過串聯(lián)形式連構(gòu)成，當(dāng)單顆芯粒電壓約為3V時(shí)，有LED電壓16X3V=48V，依據(jù)芯粒中發(fā)光部分I的WXH尺寸決定芯粒通過的電流或者功率，可以是20mA,也可以更大電流。圖I中,相鄰兩列LED芯粒串聯(lián)連接時(shí)，位于同一端的兩個(gè)LED芯粒通過端部P型正極與η型負(fù)電極連接線5連接，同一列中的相鄰兩顆LED芯粒通過P型正極與η型負(fù)電極連接線2連接；所有端部P型正極與η型負(fù)電極連接線5的形狀和尺寸相同，所述P型正極與η型負(fù)電極連接線2的形狀和尺寸相同。顆LED芯粒均具有芯粒正電極線3，且所有顆LED芯粒上的芯粒正電極線3尺寸和形狀相同(圖中芯粒正電極線3為U型)；所述P型正極與η型負(fù)電極連接線2 —端接芯粒η型負(fù)電極4,另一端接芯粒正電極線3 ;所述端部P型正極與η型負(fù)電極連接線5 —端接芯粒η型負(fù)電極4,另一端接芯粒正電極線3。上述高壓直流發(fā)光二極管制備方法包括
(I)根據(jù)圖I和圖2設(shè)計(jì)光刻模板，設(shè)計(jì)多顆LED芯粒，要求每顆LED芯粒的發(fā)光面積相等及形狀相同，即設(shè)計(jì)每個(gè)芯粒的寬度W和高度H尺寸數(shù)值。
(2)設(shè)計(jì)P型正極與η型負(fù)電極連接線、正電極線光刻模板,每個(gè)芯粒的P型正極與η型負(fù)電極尺寸和形狀相同，使得芯粒負(fù)電極與正電極連接，在相鄰兩列芯粒連接時(shí)，保證芯粒結(jié)構(gòu)不變，通過改變電極形狀實(shí)現(xiàn)。(3)設(shè)計(jì)芯粒之間橫向隔離通道6和芯粒之間隔豎向離通道7光刻模板，具有每個(gè)芯粒之間完全隔離，即不導(dǎo)電。(4)設(shè)計(jì)負(fù)電極焊盤8與正電極焊盤9的光刻模板。(5)選擇LED外延片，可以選擇藍(lán)光、綠光、紅光外延片。(6)通過半導(dǎo)體平面工藝線制備，按照圖I和圖2結(jié)構(gòu)，采用光刻和離子刻蝕等技術(shù)，利用電子束增發(fā)等技術(shù)制備P型正極與η型負(fù)電極連接線、正電極線3、負(fù)電極焊盤8、正電極焊盤9，即可制成高壓直流發(fā)光二極管。
權(quán)利要求
1.高壓直流發(fā)光二極管，其特征在于包括多顆LED芯粒，相鄰LED芯粒之間通過隔離通道完全隔離，多顆LED芯粒串聯(lián)連接，每顆LED芯粒的發(fā)光面積相等且形狀相同，每個(gè)芯粒的P型正極與η型負(fù)電極尺寸和形狀相同；多顆LED芯粒串聯(lián)后的兩端中一端與負(fù)電極焊盤(8)連接,另一端與正電極焊盤(9)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓直流發(fā)光二極管，其特征在于所述多顆LED芯粒為矩陣式分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓直流發(fā)光二極管，其特征在于相鄰兩列LED芯粒串聯(lián)連接時(shí)，位于同一端的兩個(gè)LED芯粒通過端部P型正極與η型負(fù)電極連接線(5)連接；同一列 中的相鄰兩顆LED芯粒通過P型正極與η型負(fù)電極連接線(2)連接；所有端部P型正極與η型負(fù)電極連接線(5)的形狀和尺寸相同，所有P型正極與η型負(fù)電極連接線(2)的形狀和尺寸相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高壓直流發(fā)光二極管，其特征在于顆LED芯粒均具有芯粒正電極線(3)，且所有顆LED芯粒上的芯粒正電極線(3)尺寸和形狀相同；所述P型正極與η型負(fù)電極連接線(2)—端接芯粒η型負(fù)電極(4),另一端接芯粒正電極線(3);所述端部P型正極與η型負(fù)電極連接線(5) —端接芯粒η型負(fù)電極(4),另一端接芯粒正電極線(3)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高壓直流發(fā)光二極管，其特征在于行列分布的多顆LED芯粒中，相鄰兩顆LED芯粒之間的隔離通道寬度一致。
6.根據(jù)權(quán)利要求I 5任一項(xiàng)所述的高壓直流發(fā)光二極管，其特征在于所述多顆LED芯粒通過外延片制成，外延片由外延片襯底(10)、外延片η型層(11 )、外延片發(fā)光層(12)和外延片P型層(13)構(gòu)成。
7.高壓直流發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于包括 (O設(shè)計(jì)多顆LED芯粒的光刻模板，每顆LED芯粒的發(fā)光面積相等及形狀相同； 設(shè)計(jì)P型正極與η型負(fù)電極連接線(2)、端部P型正極與η型負(fù)電極連接線(5)和芯粒正電極線(3)光刻模板，每個(gè)芯粒的P型正極與η型負(fù)電極尺寸和形狀相同，同一列中芯粒η型負(fù)電極(4)與芯粒正電極線(3)的連接,相鄰兩列LED芯粒連接時(shí),芯粒結(jié)構(gòu)不變,通過端部P型正極與η型負(fù)電極連接線(5)實(shí)現(xiàn)； 設(shè)計(jì)LED芯粒之間橫向隔離通道(6)和豎向隔離離通道(7)光刻模板，能使每個(gè)芯粒之間完全隔離，即不導(dǎo)電； 設(shè)計(jì)串聯(lián)結(jié)構(gòu)中首尾兩顆LED芯粒對(duì)應(yīng)的負(fù)電極焊盤(8)與正電極焊盤(9)的光刻模板； (2 )選擇LED外延片，通過半導(dǎo)體平面工藝，制備P型正極與η型負(fù)電極連接線(2 )、芯粒正電極線(3)、η型負(fù)電極連接線(5)、負(fù)電極焊盤(8)和正電極焊盤(9)，即可制成高壓直流發(fā)光二極管。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高壓直流發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于所述LED外延片為藍(lán)光、綠光或紅光外延片。
全文摘要
本發(fā)明公開了高壓直流發(fā)光二極管及其制備方法，高壓直流發(fā)光二極管包括多顆LED芯粒，相鄰LED芯粒之間通過隔離通道完全隔離，多顆LED芯粒串聯(lián)連接，每顆LED芯粒的發(fā)光面積相等且形狀相同，每個(gè)芯粒的p型正極與n型負(fù)電極尺寸和形狀相同。所述制備方法根據(jù)所述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)光刻模板，選擇LED外延片，通過半導(dǎo)體平面工藝制成高壓直流發(fā)光二極管。本發(fā)明的LED芯粒發(fā)光面積均勻、正電極與負(fù)電極對(duì)多顆LED芯粒發(fā)光面積無影響、正負(fù)電極連接線不影響芯粒的發(fā)光面積、每顆芯粒電流密度均等，避免多顆LED芯粒發(fā)光面積不均勻造成出光效率不相同、產(chǎn)生熱量不相同等問題，具有穩(wěn)定性及出光率高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01L27/15GK102646694SQ201210117670
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月20日
發(fā)明者孫慧卿, 朱明軍, 王度陽, 郭志友, 黃鴻勇 申請人:華南師范大學(xué)