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總發(fā)光二極管形式,即多顆LED串聯(lián)形成一個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)光二極管進一步優(yōu)化的方案,相鄰兩列LED芯粒串聯(lián)連接時,位于同一端的兩個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,芯粒結(jié)構(gòu)不變,通過端部P型正極與η型負(fù)電極連接線實現(xiàn);
設(shè)計LED芯粒之間橫向隔離通道和豎向隔離離通道光刻模板,能使每個芯粒之間完全隔離,即不導(dǎo)電; 設(shè)計串聯(lián)結(jié)構(gòu)中首尾兩顆LED芯粒對應(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??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,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。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施作進一步說明,但本發(fā)明的實施和保護范圍不限于此。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,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,位于同一端的兩個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)計光刻模板,設(shè)計多顆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)計每個芯粒的寬度W和高度H尺寸數(shù)值。
(2)設(shè)計P型正極與η型負(fù)電極連接線、正電極線光刻模板,每個芯粒的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,保證芯粒結(jié)構(gòu)不變,通過改變電極形狀實現(xiàn)。(3)設(shè)計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,具有每個芯粒之間完全隔離,即不導(dǎo)電。(4)設(shè)計負(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,位于同一端的兩個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,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)實現(xiàn); 設(shè)計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,能使每個芯粒之間完全隔離,即不導(dǎo)電; 設(shè)計串聯(lián)結(jié)構(gòu)中首尾兩顆LED芯粒對應(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。
文檔編號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)