[发明专利]垂直式交流发光二极管器件及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体发光元件及其制作方法，更具体地说是一种垂直交流发光二极管（AC-LED）。

背景技术

固态发光器件的发光二极管具有低能耗，高寿命，稳定性好，体积小，响应速度快以及发光波长稳定等良好光电特性，被广泛应用于照明、家电、显示屏及指示灯等领域。此类型发光器件在光效、使用寿命等方面均已有可观的进步，有希望成为新一代照明及发光器件主流。

传统LED必须以直流电源（DC）驱动，而电力供应一般为交流电（AC），这就造成电源对LED供电的时候还需要经过一个转换器，转换器不但增加了应用产品的成本，DC-AC转换过程中亦有电能损失，使原本不能以节能为主要目的的LED应用大打折扣，交流二极管需求通过DC-AC转换，一般市电通过降压后即可供AC-LED使用，省去转换器，节省了成本和空间，使LED与传统光源相比更加有竞争力。

一般AC-LED常保留原有的生长衬底，通过水平方向引线互联水平结构交流二极管，亦或者单颗芯片制作完成后通过管芯粘贴、倒装焊键合等方式形成垂直结构AC-LED，制程较为复杂。

发明内容

本发明旨在一种水平放置管芯的垂直结构交流发光二极管器件结构及其制作方法，该结构既具有垂直芯片结构的散热性能佳及过载能力强的特性外，还具有交流LED结构节省转换器件成本等优势。

根据本发明的第一个方面，垂直式交流发光二极管器件，包括：导电基板；发光模块，位于所述导电基板之上，其包含两个水平并列且相互隔离的发光二极管，所述第一、第二发光二极管至上而下包括第一半导体层，发光层，第二半导体层；所述第一发光二极管的第二半导体层与所述导电基板之间设有一第一绝缘层，实现相互隔离；所述第二发光二极管的第二半导体层与所述导电基板形成欧姆接触；第一导电结构，连接所述第一发光二极管的第一半导体层、第二发光二极管第二半导体层及所述导电基板；第二导电结构，连接所述第一发光二极管的第二半导体层与第二发光二极管的第一半导体层。

 在本发明的第一个优选实施例中，在所述导电基板与发光模块之间还设有欧姆接触层；所述发光模块通过一金属键合层与所述导电基板连接；所述第一绝缘层位于所述金属键合层与所述第一发光二极管的第二半导体层之上的欧姆接触层之间；在所述第一发光二极管设置一通道，其贯穿第二半导体层、发光层，底部位于第一半导体层，侧壁覆盖一绝缘层，所述金属键合层完全覆盖所述发光模块的第二半导体层并填充所述通道，构成所述第一导电结构；所述第一、第二发光二极管之间设有一沟道，在所述沟道的侧壁覆盖一第二绝缘层，中间填充导电材料形成导电柱，其两端分别连接所述第一发光二极管的第二半导体层与第二发光二极管的第一半导体层，构成所述第二导电结构；在所述发光模块的出光面上有且只有一个电极结构，其与所述第二导电结构连接。

在本发明的第二个优选实施例中，区别于第一个实施例：所述第一绝缘层位于所述导电基板上，通过所述金属键合层与发光模块粘结。

根据本发明的第二个方面，垂直式交流发光二极管器件的制作方法，包括步骤：

1）提供一生长衬底，在其上外延生长发光外延层，其至下而上包括第一半导体层，发光层和第二半导体层；

2）定义单个发光模块的大小，将所述发光外延层划分为若干个发光模块，每个发光模块包括一正向导通区域、一反向导通区域和位于两者之间的隔离区域；

3）制作第一导电结构，提供一导电基板，将所述发光外延层与导电基板连接；其中，所述反向导通区域的第二半导体层与所述导电基板之间设有一第一绝缘层，实现相互隔离；所述正向导电区域的第二半导体层与所述导电基板形成欧姆接触；第一导电结构连接所述反向导通区域的第一半导体层、正向导通区域的第二半导体层及所述导电基板；

4）移除生长衬底；

5）隔离正向导通区域、反向导通区域的发光外延层，形成第一发光二极管和第二发光二极管，其中第一发光二极管对应所述反向导通区域，第二发光二极管对应所述正向导能区域；

6）制作第二导电结构，其连接所述第一发光二极管的第二半导体层与第二发光二极管的第一半导体层。

在本发明的制作方法中，还可以包括如下步骤：在所述发光外延层的第二半导体层之上形成一图形化欧姆接触层，其覆盖前述每个发光模块的正向导通区域、反向导通区域和靠近反向导通区域一侧的部分隔离区域。