一種具有立體發(fā)光結(jié)構(gòu)的高壓發(fā)光二極管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及發(fā)光二極管技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種具有立體發(fā)光結(jié)構(gòu)的高壓發(fā)光二極管。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管具有低功耗、尺寸小和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，作為主要光源得到快速發(fā)展。近年來(lái)發(fā)光二極管的利用領(lǐng)域正在迅速擴(kuò)展，而提高發(fā)光二極管亮度和降低發(fā)光二極管成本成為L(zhǎng)ED發(fā)展的技術(shù)目標(biāo)。
[0003]高壓發(fā)光二極管（HV-LED)可以較為明顯地降低發(fā)光二級(jí)管的成本，HV-LED具有兩大優(yōu)點(diǎn)：一，有效降低LED照明燈具的成本和重量，二，大幅降低對(duì)散熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，解決了 LED照明市場(chǎng)的散熱技術(shù)障礙。
[0004]HV-LED高電壓、小電流工作條件顛覆了傳統(tǒng)LED低電壓、大電流工作要求。LED照明燈具由于采用HV-LED的SOP而降低發(fā)熱，燈具結(jié)構(gòu)造型趨向節(jié)省散熱材料、大于270度發(fā)光、低成本、輕重量等。HV-LED芯片組高電壓、小電流工作條件，與傳統(tǒng)LED低電壓、大電流工作環(huán)境相比，HV-LED工作時(shí)發(fā)熱明顯降低；HV-LED只需高壓線性恒流源就能很好的工作，高壓線性恒流電源無(wú)變壓器、無(wú)電解電容器解決了傳統(tǒng)LED驅(qū)動(dòng)電源和電解電容器的使用壽命問(wèn)題。
[0005]然而，現(xiàn)有技術(shù)尚壓發(fā)光一極管的發(fā)光功率有待進(jìn)一步提尚，同時(shí)，封裝成本有待進(jìn)一步降低，本案由此產(chǎn)生。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有立體發(fā)光結(jié)構(gòu)的高壓發(fā)光二極管，以提高發(fā)光功率，同時(shí)降低封裝成本。
[0007]為達(dá)成上述目的，本實(shí)用新型的解決方案為：
[0008]一種具有立體發(fā)光結(jié)構(gòu)的高壓發(fā)光二極管，由至少兩層相互錯(cuò)開鍵合的子級(jí)發(fā)光二級(jí)管組成，其中一層設(shè)置n+1個(gè)子級(jí)發(fā)光二極管為底層，底層各子級(jí)發(fā)光二極管處于同一平面，另一層設(shè)置n個(gè)子級(jí)發(fā)光二極管為頂層，頂層各子級(jí)發(fā)光二極管處于同一平面，底層與頂層相鄰的子級(jí)發(fā)光二極管設(shè)置于兩個(gè)不同水平面上；各子級(jí)發(fā)光二級(jí)管具有獨(dú)立發(fā)光結(jié)構(gòu)，各子級(jí)發(fā)光二級(jí)管串聯(lián)連接；
[0009]各子級(jí)發(fā)光二極管包含獨(dú)立外延發(fā)光結(jié)構(gòu)，各獨(dú)立外延發(fā)光結(jié)構(gòu)通過(guò)外延絕緣層隔開；外延發(fā)光結(jié)構(gòu)包括有源層，有源層第一接觸面上設(shè)置第一型導(dǎo)電層，有源層第二接觸面上設(shè)置第二型導(dǎo)電層；
[0010]底部各子級(jí)發(fā)光二極管于基板上設(shè)置第一型導(dǎo)電層，第一型導(dǎo)電層上設(shè)置第一電極，第二型導(dǎo)電層上設(shè)置第二電流擴(kuò)展導(dǎo)電層，第二電流擴(kuò)展導(dǎo)電層上設(shè)置第二電極，第一電極和第二電極在同一側(cè)；
[0011]頂部各子級(jí)發(fā)光二極管的第一型導(dǎo)電層上設(shè)置第一電極，第二型導(dǎo)電層上設(shè)置第二電流擴(kuò)展導(dǎo)電層，第二電流擴(kuò)展導(dǎo)電層上設(shè)置第二電極，第一電極和第二電極在同一側(cè)；
[0012]頂部各子級(jí)發(fā)光二極管與底部各子級(jí)發(fā)光二極管之間相鄰的接觸面之間設(shè)置非導(dǎo)電鍵合層；
[0013]底部第一子級(jí)發(fā)光二極管的第一電極與頂部第一子級(jí)發(fā)光二極管的第二電極形成導(dǎo)電連接；
[0014]頂部第一子級(jí)發(fā)光二極管的第一電極與底部第二子級(jí)發(fā)光二極管的第二電極形成導(dǎo)電連接；底部第二子級(jí)發(fā)光二極管的第一電極與頂部第二子級(jí)發(fā)光二極管的第二電極形成導(dǎo)電連接；依次連接直至頂部、底部第n子級(jí)發(fā)光二極管；
[0015]頂部第n子級(jí)發(fā)光二極管的第一電極與底部第n+1子級(jí)發(fā)光二極管的第二電極形成導(dǎo)電連接；底部第n+1子級(jí)發(fā)光二極管的第一電極與底部第一子級(jí)發(fā)光二極管的第二電極為焊臺(tái)電極。
[0016]一種具有立體發(fā)光結(jié)構(gòu)的高壓發(fā)光二極管，由至少兩層相互錯(cuò)開鍵合的子級(jí)發(fā)光二級(jí)管組成，其中一層設(shè)置n+1個(gè)子級(jí)發(fā)光二極管為底層，底層各子級(jí)發(fā)光二極管處于同一平面，另一層設(shè)置n個(gè)子級(jí)發(fā)光二極管為頂層，頂層各子級(jí)發(fā)光二極管處于同一平面，底層與頂層相鄰的子級(jí)發(fā)光二極管設(shè)置于兩個(gè)不同水平面上；各子級(jí)發(fā)光二級(jí)管具有獨(dú)立發(fā)光結(jié)構(gòu)，各子級(jí)發(fā)光二級(jí)管串聯(lián)連接；
[0017]各子級(jí)發(fā)光二極管包含獨(dú)立外延發(fā)光結(jié)構(gòu)，各獨(dú)立外延發(fā)光結(jié)構(gòu)通過(guò)外延絕緣層隔開；外延發(fā)光結(jié)構(gòu)包括有源層，有源層第一接觸面上設(shè)置第一型導(dǎo)電層，有源層第二接觸面上設(shè)置第二型導(dǎo)電層；
[0018]底部各子級(jí)發(fā)光二極管于第一型導(dǎo)電層上設(shè)置第一電流擴(kuò)展導(dǎo)電層，第一電流擴(kuò)展導(dǎo)電層上設(shè)置第一電極，第二型導(dǎo)電層上設(shè)置介質(zhì)層，介質(zhì)層內(nèi)部設(shè)有導(dǎo)電通道，介質(zhì)層上設(shè)置金屬發(fā)射層，金屬反射層通過(guò)導(dǎo)電通道與第二型導(dǎo)電層形成歐姆接觸，金屬反射層上設(shè)置非導(dǎo)電鍵合層，非導(dǎo)電鍵合層上設(shè)置基板，介質(zhì)層上設(shè)置有第二電極，第二電極通過(guò)導(dǎo)電通道與金屬反射層形成連接，第二電極與外延發(fā)光結(jié)構(gòu)的側(cè)壁接觸面之間隔著電極絕緣層，且與第一電極同一側(cè)；
[0019]頂部各子級(jí)發(fā)光二極管的第二型導(dǎo)電層上設(shè)置第二電流擴(kuò)展導(dǎo)電層，第二電流擴(kuò)展導(dǎo)電層上設(shè)置第二電極，第一型導(dǎo)電層上設(shè)置第一電極，第一電極與外延發(fā)光結(jié)構(gòu)的側(cè)壁接觸面之間隔著電極絕緣層，且與第二電極同一側(cè)；
[0020]頂部各子級(jí)發(fā)光二極管與底部各子級(jí)發(fā)光二極管之間相鄰的接觸面之間設(shè)置非導(dǎo)電鍵合層，非導(dǎo)電鍵合層的第一接觸面與頂部各子級(jí)發(fā)光二極管的第二電流擴(kuò)展導(dǎo)電層接觸，非導(dǎo)電鍵合層的第二接觸面與底部各子級(jí)發(fā)光二極管的第一電流擴(kuò)展導(dǎo)電層接觸；
[0021]底部第一子級(jí)發(fā)光二極管的第二電極與頂部第一子級(jí)發(fā)光二極管的第一電極形成導(dǎo)電連接；頂部第一子級(jí)發(fā)光二極管的第二電極與底部第二子級(jí)發(fā)光二極管的第一電極形成導(dǎo)電連接；底部第二子級(jí)發(fā)光二極管的第二電極與頂部第二子級(jí)發(fā)光二極管的一電極形成導(dǎo)電連接；依次連接直至底部、頂部第n子級(jí)發(fā)光二極管；
[0022]頂部第n子級(jí)發(fā)光二極管的第二電極與底部第n+1子級(jí)發(fā)光二極管的第一電極形成導(dǎo)電連接；
[0023]底部第n+1子級(jí)發(fā)光二極管的第二電極與底部第一子級(jí)發(fā)光二極管的第一電極為焊臺(tái)電極。
[0024]一種具有立體發(fā)光結(jié)構(gòu)的高壓發(fā)光二極管，由至少兩層相互錯(cuò)開鍵合的子級(jí)發(fā)光二級(jí)管組成，其中一層設(shè)置n+1個(gè)子級(jí)發(fā)光二極管為底層，底層各子級(jí)發(fā)光二極管處于同一平面，另一層設(shè)置n個(gè)子級(jí)發(fā)光二極管為頂層，頂層各子級(jí)發(fā)光二極管處于同一平面，底層與頂層相鄰的子級(jí)發(fā)光二極管設(shè)置于兩個(gè)不同水平面上；各子級(jí)發(fā)光二級(jí)管具有獨(dú)立發(fā)光結(jié)構(gòu)，各子級(jí)發(fā)光二級(jí)管串聯(lián)連接；
[0025]各子級(jí)發(fā)光二極管包含獨(dú)立外延發(fā)光結(jié)構(gòu)，各獨(dú)立外延發(fā)光結(jié)構(gòu)通過(guò)外延絕緣層隔開；外延發(fā)光結(jié)構(gòu)包括有源層，有源層第一接觸面上設(shè)置第一型導(dǎo)電層，有源層第二接觸面上設(shè)置第二型導(dǎo)電層；
[0026]底部各子級(jí)發(fā)光二極管于第一型導(dǎo)電層上設(shè)置第一電流擴(kuò)展導(dǎo)電層，第二型導(dǎo)電層上設(shè)置介質(zhì)層，介質(zhì)層內(nèi)部設(shè)有導(dǎo)電通道，介質(zhì)層上設(shè)置金屬發(fā)射層，金屬反射層通過(guò)導(dǎo)電通道與第二型導(dǎo)電層形成歐姆接觸，金屬反射層上設(shè)置非導(dǎo)電鍵合層，非導(dǎo)電鍵合層上設(shè)置基板，介質(zhì)層上設(shè)置有第二電極，第二電極通過(guò)導(dǎo)電通道與金屬反射層形成連接，第二電極與外延發(fā)光結(jié)構(gòu)的側(cè)壁接觸面之間隔著電極絕緣層，且電極表面與第一電流擴(kuò)展導(dǎo)電層同一側(cè)；
[0027]頂部各子級(jí)發(fā)光二極管的第二型導(dǎo)電層上設(shè)置第二電流擴(kuò)展導(dǎo)電層，第一型導(dǎo)電層上設(shè)置第一電極，第一電極與外延發(fā)光結(jié)構(gòu)的側(cè)壁接觸面之間隔著電極絕緣層，且電極表面與第二電流擴(kuò)展導(dǎo)電層同一側(cè)；
[0028]頂部各子級(jí)發(fā)光二極管與底部各子級(jí)發(fā)光二極管之間相鄰的接觸面之間的中間區(qū)域設(shè)置導(dǎo)電鍵合層，導(dǎo)電鍵合層的第一接觸面與頂部各子級(jí)發(fā)光二極管的第二電流擴(kuò)展導(dǎo)電層接觸，導(dǎo)電鍵合層的第二接觸面與底部各子級(jí)發(fā)光二極管的第一電流擴(kuò)展導(dǎo)電層接觸；
[0029]頂部各子級(jí)發(fā)光二極管與底部各子級(jí)發(fā)光二極管之間相鄰的接觸面之間的除中間區(qū)域及電極區(qū)域之外的其余區(qū)域設(shè)置非導(dǎo)電鍵合層，非導(dǎo)電鍵合層的第一接觸面與頂部各子級(jí)發(fā)光二極管的第二電流擴(kuò)展導(dǎo)電層接觸，非導(dǎo)電鍵合層的第二接觸面與底部各子級(jí)發(fā)光二極管的第一電流擴(kuò)展導(dǎo)電層接觸，非導(dǎo)電鍵合層與導(dǎo)電鍵合層處于同一水平面；
[0030]底部第一子級(jí)發(fā)光二極管的第一電流擴(kuò)展導(dǎo)電層與頂部第一子級(jí)發(fā)光二極管的第二電流擴(kuò)展導(dǎo)電層通過(guò)導(dǎo)電鍵合層形成連接；頂部第一子級(jí)發(fā)光二極管的第一電極與底部第二子級(jí)發(fā)光二極管的第二電極形成導(dǎo)電連接；底部第二子級(jí)發(fā)光二極管的第一電流擴(kuò)展導(dǎo)電層與頂部第二子級(jí)發(fā)光二極管的第二電流擴(kuò)展導(dǎo)電層通過(guò)導(dǎo)電鍵合層形成連接；依次連接直至底部、頂部第n子級(jí)發(fā)光二極管；
[0031]頂部第n子級(jí)發(fā)光二極管的第一電極與底部第n+1子級(jí)發(fā)光二極管的第二電極形成導(dǎo)電連接；
[0032]各子級(jí)發(fā)光二極管之間的其余接觸面通過(guò)非導(dǎo)電鍵合層形成絕緣；
[0033]底部第n+1子級(jí)發(fā)光二極管的第一電流擴(kuò)展導(dǎo)電層上設(shè)置第一電極，底部第n+1子級(jí)發(fā)光二極管的第一電極與底部第一子級(jí)發(fā)光二極管的第二電極為焊臺(tái)電極。
[0034]進(jìn)一步，發(fā)光二極管串聯(lián)個(gè)數(shù)n的取值范圍1-110，且n為整數(shù)。采用串聯(lián)個(gè)數(shù)根據(jù)具體應(yīng)用需求而定。采用直插式的應(yīng)用于普通居民照明的設(shè)計(jì)電壓為220V，減少附屬的降壓器件及線路，可有效降低封裝及應(yīng)用端的制作成本。
[0035]進(jìn)一步，頂部各子級(jí)發(fā)光二極管與底部各子級(jí)發(fā)光二極管之間非導(dǎo)電鍵合層的厚度D = (2n+l) A/4,其中n為整數(shù)，A為發(fā)光波長(zhǎng)。非導(dǎo)電鍵合層采用增透的厚度設(shè)計(jì)，可減少光傳播在頂、底各子級(jí)發(fā)光二極管的鍵合界面產(chǎn)生全發(fā)射，提高了立體發(fā)光結(jié)構(gòu)的高壓發(fā)光二極管的光的萃取率。
[0036]進(jìn)一步，構(gòu)成各子級(jí)發(fā)光二極管的有源層材料包括GaN、GalnN、AlGaN、AlGalnN、AlN、AlGaInP、GaInP、GaAs、AlGaAs、GaInAs、AlGaInAs、GaInAsP 三五族化合物；構(gòu)成電流擴(kuò)展導(dǎo)電層的材料包括氧化銦錫（ITO)、ZnO、石墨烯。
[0037]進(jìn)一步