交流垂直结构半导体发光二极管制造技术

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。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术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

技术介绍
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。本技术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。
技术实现思路
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。本技术的目的和能达到的各项效果如下(1)本技术提供交流垂直结构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)本技术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)本技术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)本技术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)本技术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。本技术和它的特 征及效益将在下面的详细描述中更好的展示。附图说明图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。具体实施例虽然本技术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，而不是局限本技术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技术的交流垂直结构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)本实用新本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：彭晖，
申请(专利权)人：金芃，彭晖，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]