一種具有立體發(fā)光結構的高壓發(fā)光二極管的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)光二極管技術領域，尤其是指一種具有立體發(fā)光結構的高壓發(fā)光二極管。
【背景技術】
[0002]發(fā)光二極管具有低功耗、尺寸小和可靠性高等優(yōu)點，作為主要光源得到快速發(fā)展。近年來發(fā)光二極管的利用領域正在迅速擴展，而提高發(fā)光二極管亮度和降低發(fā)光二極管成本成為LED發(fā)展的技術目標。
[0003]高壓發(fā)光二極管(HV-LED)可以較為明顯地降低發(fā)光二級管的成本，HV-LED具有兩大優(yōu)點:一，有效降低LED照明燈具的成本和重量，二，大幅降低對散熱系統(tǒng)的設計要求，解決了 LED照明市場的散熱技術障礙。
[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，燈具結構造型趨向節(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變壓器、無電解電容器解決了傳統(tǒng)LED驅動電源和電解電容器的使用壽命問題。
[0005]然而，現有技術尚壓發(fā)光一極管的發(fā)光功率有待進一步提尚，同時，封裝成本有待進一步降低，本案由此產生。
【發(fā)明內容】
[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種具有立體發(fā)光結構的高壓發(fā)光二極管，以提高發(fā)光功率，同時降低封裝成本。
[0007]為達成上述目的，本發(fā)明的解決方案為:
一種具有立體發(fā)光結構的高壓發(fā)光二極管，由至少兩層相互錯開鍵合的子級發(fā)光二級管組成，其中一層設置n+1個子級發(fā)光二極管為底層，底層各子級發(fā)光二極管處于同一平面，另一層設置η個子級發(fā)光二極管為頂層，頂層各子級發(fā)光二極管處于同一平面，底層與頂層相鄰的子級發(fā)光二極管設置于兩個不同水平面上；各子級發(fā)光二級管具有獨立發(fā)光結構，各子級發(fā)光二級管串聯連接；
各子級發(fā)光二極管包含獨立外延發(fā)光結構，各獨立外延發(fā)光結構通過外延絕緣層隔開；外延發(fā)光結構包括有源層，有源層第一接觸面上設置第一型導電層，有源層第二接觸面上設置第二型導電層；
底部各子級發(fā)光二極管于基板上設置第一型導電層，第一型導電層上設置第一電極，第二型導電層上設置第二電流擴展導電層，第二電流擴展導電層上設置第二電極，第一電極和第二電極在同一側；
頂部各子級發(fā)光二極管的第一型導電層上設置第一電極，第二型導電層上設置第二電流擴展導電層，第二電流擴展導電層上設置第二電極，第一電極和第二電極在同一側；頂部各子級發(fā)光二極管與底部各子級發(fā)光二極管之間相鄰的接觸面之間設置非導電鍵合層；
底部第一子級發(fā)光二極管的第一電極與頂部第一子級發(fā)光二極管的第二電極形成導電連接；
頂部第一子級發(fā)光二極管的第一電極與底部第二子級發(fā)光二極管的第二電極形成導電連接；底部第二子級發(fā)光二極管的第一電極與頂部第二子級發(fā)光二極管的第二電極形成導電連接；依次連接直至頂部、底部第η子級發(fā)光二極管；
頂部第η子級發(fā)光二極管的第一電極與底部第n+1子級發(fā)光二極管的第二電極形成導電連接；底部第n+1子級發(fā)光二極管的第一電極與底部第一子級發(fā)光二極管的第二電極為焊臺電極。
[0008]一種具有立體發(fā)光結構的高壓發(fā)光二極管，由至少兩層相互錯開鍵合的子級發(fā)光二級管組成，其中一層設置n+1個子級發(fā)光二極管為底層，底層各子級發(fā)光二極管處于同一平面，另一層設置η個子級發(fā)光二極管為頂層，頂層各子級發(fā)光二極管處于同一平面，底層與頂層相鄰的子級發(fā)光二極管設置于兩個不同水平面上；各子級發(fā)光二級管具有獨立發(fā)光結構，各子級發(fā)光二級管串聯連接；
各子級發(fā)光二極管包含獨立外延發(fā)光結構，各獨立外延發(fā)光結構通過外延絕緣層隔開；外延發(fā)光結構包括有源層，有源層第一接觸面上設置第一型導電層，有源層第二接觸面上設置第二型導電層；
底部各子級發(fā)光二極管于第一型導電層上設置第一電流擴展導電層，第一電流擴展導電層上設置第一電極，第二型導電層上設置介質層，介質層內部設有導電通道，介質層上設置金屬發(fā)射層，金屬反射層通過導電通道與第二型導電層形成歐姆接觸，金屬反射層上設置非導電鍵合層，非導電鍵合層上設置基板，介質層上設置有第二電極，第二電極通過導電通道與金屬反射層形成連接，第二電極與外延發(fā)光結構的側壁接觸面之間隔著電極絕緣層，且與第一電極同一側；
頂部各子級發(fā)光二極管的第二型導電層上設置第二電流擴展導電層，第二電流擴展導電層上設置第二電極，第一型導電層上設置第一電極，第一電極與外延發(fā)光結構的側壁接觸面之間隔著電極絕緣層，且與第二電極同一側；
頂部各子級發(fā)光二極管與底部各子級發(fā)光二極管之間相鄰的接觸面之間設置非導電鍵合層，非導電鍵合層的第一接觸面與頂部各子級發(fā)光二極管的第二電流擴展導電層接觸，非導電鍵合層的第二接觸面與底部各子級發(fā)光二極管的第一電流擴展導電層接觸；底部第一子級發(fā)光二極管的第二電極與頂部第一子級發(fā)光二極管的第一電極形成導電連接；頂部第一子級發(fā)光二極管的第二電極與底部第二子級發(fā)光二極管的第一電極形成導電連接；底部第二子級發(fā)光二極管的第二電極與頂部第二子級發(fā)光二極管的一電極形成導電連接；依次連接直至底部、頂部第η子級發(fā)光二極管；
頂部第η子級發(fā)光二極管的第二電極與底部第n+1子級發(fā)光二極管的第一電極形成導電連接；
底部第n+1子級發(fā)光二極管的第二電極與底部第一子級發(fā)光二極管的第一電極為焊臺電極。
[0009]一種具有立體發(fā)光結構的高壓發(fā)光二極管，由至少兩層相互錯開鍵合的子級發(fā)光二級管組成，其中一層設置n+1個子級發(fā)光二極管為底層，底層各子級發(fā)光二極管處于同一平面，另一層設置η個子級發(fā)光二極管為頂層，頂層各子級發(fā)光二極管處于同一平面，底層與頂層相鄰的子級發(fā)光二極管設置于兩個不同水平面上；各子級發(fā)光二級管具有獨立發(fā)光結構，各子級發(fā)光二級管串聯連接；
各子級發(fā)光二極管包含獨立外延發(fā)光結構，各獨立外延發(fā)光結構通過外延絕緣層隔開；外延發(fā)光結構包括有源層，有源層第一接觸面上設置第一型導電層，有源層第二接觸面上設置第二型導電層；
底部各子級發(fā)光二極管于第一型導電層上設置第一電流擴展導電層，第二型導電層上設置介質層，介質層內部設有導電通道，介質層上設置金屬發(fā)射層，金屬反射層通過導電通道與第二型導電層形成歐姆接觸，金屬反射層上設置非導電鍵合層，非導電鍵合層上設置基板，介質層上設置有第二電極，第二電極通過導電通道與金屬反射層形成連接，第二電極與外延發(fā)光結構的側壁接觸面之間隔著電極絕緣層，且電極表面與第一電流擴展導電層同一側；
頂部各子級發(fā)光二極管的第二型導電層上設置第二電流擴展導電層，第一型導電層上設置第一電極，第一電極與外延發(fā)光結構的側壁接觸面之間隔著電極絕緣層，且電極表面與第二電流擴展導電層同一側；
頂部各子級發(fā)光二極管與底部各子級發(fā)光二極管之間相鄰的接觸面之間的中間區(qū)域設置導電鍵合層，導電鍵合層的第一接觸面與頂部各子級發(fā)光二極管的第二電流擴展導電層接觸，導電鍵合層的第二接觸面與底部各子級發(fā)光二極管的第一電流擴展導電層接觸；頂部各子級發(fā)光二極管與底部各子級發(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)域設置非導電鍵合層，非導電鍵合層的第一接觸面與頂部各子級發(fā)光二極管的第二電流擴展導電層接觸，非導電鍵合層的第二接觸面與底部各子級發(fā)光二極管的第一電流擴展導電層接觸，非導電鍵合層與導電鍵合層處于同一水平面；
底部第一子級發(fā)光二極管的第一電流擴展導電層與頂部第一子級發(fā)光二極管的第二電流擴展導電層通過導電鍵合層形成連接；頂部第一子級發(fā)光二極管的第一電極與底部第二子級發(fā)光二極管的第二電極形成導電連接；底部第二子級發(fā)光二極管的第一電流擴展導電層與頂部第二子級發(fā)光二極管的第二電流擴展導電層通過導電鍵合層形成連接；依次連接直至底部、頂部第η子級發(fā)光二極管；
頂部第η子級發(fā)光二極管的第一電極與底部第n+1子級發(fā)光二極管的第二電極形成導電連接；
各子級發(fā)光二極管之間的其余接觸面通過非導電鍵合層形成絕緣；
底部第n+1子級發(fā)光二極管的第一電流擴展導電層上設置第一電極，底部第n+1子級發(fā)光二極管的第一電極與底部第一子級發(fā)光二極管的第二電極為焊臺電極。
[0010]進一步，發(fā)光二極管串聯個數η的取值范圍1-110，且η為整數。采用串聯個數根據具體應用需求而定。采用直插式的應用于普通居民照明的設計電壓為220V，減少附屬的降壓器件及線路，可有效降低封裝及應用端的制作成本。
[0011]進一步，頂部各子級發(fā)光二極管與底部各子級發(fā)光二極管之間非導電鍵合層的厚度D = (2η+1) λ/4,其中η為整數，λ為發(fā)光波長。非導電鍵合層采用增透的厚度設計，可減少光傳播在頂、底各子級發(fā)光二極管的鍵合界面產生全發(fā)射，提高了立體發(fā)光結構的高壓發(fā)光二極管的光的萃取率。
[0012]進一步，構成各子級發(fā)光二極管的有源層材料包括GaN、GaInN, AlGaN, AlGaInN,AIN、AlGaInP、GaInP、GaAs、AlGaAs、GaInAs、AlGaInAs、GaInAsP 三五族化合物；構成電流擴展導電層的材料包括氧化銦錫(ITO)、ZnO、石墨烯。
[0013]進一步，頂部各子級發(fā)光二極管與底部各子級發(fā)光二極管上下相鄰的各子級發(fā)光二極管形成兩兩相互平行的四條外延絕緣層，其中兩條平行的外延絕緣層在垂直方向上重合，另兩條平行的外延