CN105762166B - 发光二极管阵列 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种发光二极管阵列，该发光二极管阵列由N个(N≧3)发光二极管单元所组成，包括：永久基板；粘结层位于永久基板之上；第二导电层位于粘结层之上；第二分隔层位于第二导电层之上；跨接金属层位于第二分隔层之上；第一分隔层位于跨接金属层之上；导电性连接层位于第一分隔层之上；外延结构位于导电性连接层之上；第一电极位于外延结构之上。发光二极管单元间经跨接金属层彼此电性连接。

Description

发光二极管阵列

本申请是申请日为2011年04月25日、申请号为201110102886.7、发明名称为“发光二极管阵列”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种发光二极管阵列，特别是涉及一种由N个(N≧3)发光二极管单元所组成发光二极管阵列。

背景技术

近年来，由于外延与工艺技术的进步，使发光二极管(light emitting diode，简称LED)成为极具潜力的固态照明光源之一。由于物理机制的限制，LED仅能以直流电驱动，因此，任何以LED作为光源的照明设计中，都需要搭配整流及降压等电子组件，以将电力公司直接提供的交流电转换为LED可使用的直流电源。然而增加整流及降压等电子组件，除造成照明成本的增加外，整流及降压等电子组件的低交流直流转换效率、偏大的体积等均会影响LED使用于日常照明应用时的可靠度与使用寿命。

发明内容

发光二极管阵列包括：永久基板；粘结层位于永久基板之上；第二导电层位于粘结层之上；第二分隔层位于第二导电层之上；跨接金属层位于第二分隔层之上；第一分隔层位于跨接金属层之上；导电性连接层位于第一分隔层之上；外延结构位于导电性连接层之上；及第一电极位于外延结构之上。

发光二极管阵列包括：永久基板；粘结层位于永久基板之上；第一导电层位于粘结层之上；第二分隔层位于第一导电层之上；跨接金属层位于第二分隔层之上；第一分隔层位于跨接金属层之上；导电性连接层位于第一分隔层之上；及外延结构位于导电性连接层之上。

发光二极管阵列，包括N个发光二极管单元(N≧3)，且发光二极管单元间经跨接金属层彼此电性连接。

附图说明

图1A-1I为本发明所揭示的发光二极管阵列1的结构剖面示意图。

图1A’-1G’为本发明所揭示的发光二极管阵列1的结构俯视示意图。

图2A-2I为本发明所揭示的发光二极管阵列2的结构剖面示意图。

图2A’-2G’为本发明所揭示的发光二极管阵列2的结构俯视示意图。

附图标记说明

1，2：发光二极管阵列

11：生长基板

12：第一导电型半导体层

13：活性层

14：第二导电型半导体层

15：沟槽

16：平台

17：导电性连接层

18：走道

19：第一分隔层

20：导电区

21：跨接金属层

22：第二分隔层

23：第二导电层

24：粘结层

25：永久基板

26：第一导电层

27：第一电极

28：第二电极

Ⅰ：第一区域

Ⅱ：第二区域

Ⅲ：第三区域

a，b：电性隔绝区域

具体实施方式

本发明揭示由N(N≧3)个发光二极管单元所组成的发光二极管阵列，其中包括第一发光二极管单元、第二发光二极管单元......依序至第(N-1)发光二极管单元及第N发光二极管单元。又发光二极管阵列具有第一区域(Ⅰ)、第三区域(Ⅲ)，其中第一区域(Ⅰ)包括第一发光二极管单元，第三区域(Ⅲ)包括第N发光二极管单元；及第二区域(Ⅱ)位于第一区域(Ⅰ)与第三区域(Ⅲ)之间，且包括第二发光二极管单元......依序至第(N-1)发光二极管单元。

实施例一所揭示为由3个发光二极管单元所组成发光二极管阵列1。其结构剖面示意图如图1A-1I所示，结构俯视示意图如图1A’-1G’所示。发光二极管阵列1的制造方法，包括以下步骤：

1.提供生长基板11，且形成外延结构于生长基板11之上，其中外延结构包括第一导电型半导体层12，活性层13，及第二导电型半导体层14，如图1A及图1A’所示。

2.接着蚀刻第一区域(Ⅰ)、第二区域(Ⅱ)的部分外延结构以形成多个沟槽15，其中未被蚀刻的外延结构则形成多个平台16；且第三区域(Ⅲ)的外延结构未被蚀刻，如图1B及图1B’所示。

3.再于多个平台16的部分区域之上形成导电性连接层17，其中未被导电性连接层17覆盖的平台区域则形成多个走道18；如图1C及图1C’所示。

4.于部分导电性连接层17之上、多个走道18之上、及多个沟槽15的侧壁形成第一分隔层19，但于第一区域(Ⅰ)的部分导电性连接层17之上及第三区域(Ⅲ)的全部导电性连接层17之上未被第一分隔层19所覆盖。导电区20为第二区域(Ⅱ)的导电性连接层17之上未被第一分隔层19覆盖的区域。如图1D及图1D’所示。

5.于第一分隔层19之上、导电区20、多个沟槽15之内，及第三区域(Ⅲ)的全部导电性连接层17之上形成跨接金属层21，但于第一区域(Ⅰ)的部分导电性连接层17将作为后续第二导电层与第二导电型半导体层的电性连接，所以未于其上方被跨接金属层21所覆盖。而位于第二区域(Ⅱ)邻近导电区20的a区域亦未为跨接金属层21所覆盖，可作为电性隔绝之用；如图1E及图1E’所示。位于第一区域(Ⅰ)的部分跨接金属层21延伸至多个沟槽15之内并与第一导电型半导体层12电性连接；位于多个平台16及走道18之上的跨接金属层21通过第一分隔层19与第二导电型半导体层14电性隔绝。位于第二区域(Ⅱ)中导电区20之上的跨接金属层21通过导电性连接层17与第二导电型半导体层14电性连接，部分跨接金属层21则延伸至多个沟槽15之内并与第一导电型半导体层12电性连接；位于多个平台16及走道18之上的跨接金属层21通过第一分隔层19与第二导电型半导体层14电性隔绝。位于第三区域(Ⅲ)的跨接金属层21通过导电性连接层17与第二导电型半导体层14电性连接。

6.于跨接金属层21之上及第二区域(Ⅱ)的a区域之上形成第二分隔层22，但第二分隔层22未覆盖第一区域(Ⅰ)的部分导电性连接层17；如图1F及图1F’所示。

7.于第二分隔层22之上及于第一区域(Ⅰ)的部分导电性连接层17之上形成第二导电层23；如图1G及图1G’所示。

8.形成粘结层24于第二导电层23之上；提供永久基板25；并通过粘结层24与永久基板25粘结，如图1H所示。

9.移除生长基板11以暴露出第一导电型半导体层12并粗化其表面。接着，在多个走道18中自第一导电型半导体层12向下蚀刻至暴露出第一分隔层19，以形成N个发光二极管单元。其中第一发光二极管单元位于第一区域(Ⅰ)、第二发光二极管单元......依序至第(N-1)发光二极管单元位于第二区域(Ⅱ)、及第N发光二极管单元位于第三区域(Ⅲ)。最后，在第N发光二极管单元的第一导电型半导体层12粗化表面之上形成第一电极27，即形成经跨接金属层21电性串联N个发光二极管单元的发光二极管阵列1，如图1I所示。

实施例二所揭示为由3个发光二极管单元所组成发光二极管阵列2。其结构剖面示意图如图2A-2I所示，结构俯视示意图如图2A’-2G’所示。发光二极管阵列2的制作方法，包括以下步骤：

1.提供生长基板11，且形成外延结构于生长基板11之上，其中外延结构包括第一导电型半导体层12，活性层13，及第二导电型半导体层14，如图2A及图2A’所示。

2.接着蚀刻部分外延结构以形成多个沟槽15，其中未被蚀刻的外延结构则形成多个平台16，如图2B及图2B’所示。

3.再于多个平台16的部分区域之上形成导电性连接层17，其中未被导电性连接层17覆盖的平台区域则形成多个走道18；如图2C及图2C’所示。

4.于部分导电性连接层17之上、多个走道18之上、及多个沟槽15的侧壁形成第一分隔层19。第二区域(Ⅱ)、第三区域(Ⅲ)的导电性连接层17未被第一分隔层19覆盖的区域则定义为导电区20；如图2D及图2D’所示。

5.于部分第一分隔层19之上、导电区20、及除第三区域(Ⅲ)之外的多个沟槽15之内形成跨接金属层21。但于第一区域(Ⅰ)的部分第一分隔层19将作为后续第二导电层和第一导电型半导体层电性隔绝之用，故未于其上方覆盖跨接金属层21。于第三区域(Ⅲ)的多个沟槽15之内及多个平台的第一分隔层19将作为后续第一导电层与第二导电型半导体层电性隔绝之用，故未于其上方形成覆盖跨接金属层21，如图2E及图2E’所示。位于第一区域(Ⅰ)的部分跨接金属层21延伸至多个沟槽15之内并与第一导电型半导体层12电性连接，位于多个平台16及走道18之上的跨接金属层21通过第一分隔层19与第二导电型半导体层14电性隔绝。于第二区域(Ⅱ)中位于导电区20之上的跨接金属层21通过导电性连接层17与第二导电型半导体层14电性连接；部分跨接金属层21延伸至多个沟槽15之内并与第一导电型半导体层12电性连接；位于多个平台16及走道18之上的跨接金属层21通过第一分隔层19与第二导电型半导体层14电性隔绝。于第三区域(Ⅲ)中位于导电区20之上的跨接金属层21通过导电性连接层17与第二导电型半导体层14电性连接。此外，位于第二区域(Ⅱ)、第三区域(Ⅲ)中邻近导电区20的b区域未为跨接金属层21所完全覆盖，可作为电性隔绝之用。

6.于跨接金属层21之上，第一区域(Ⅰ)的部分第一分隔层19之上及第二区域(Ⅱ)中未被跨接金属层21所完全覆盖的b区域之上形成第二分隔层22，但第二分隔层22未覆盖第三区域(Ⅲ)的多个沟槽15之内、多个平台的第一分隔层19之上、及第三区域(Ⅲ)中未被跨接金属层21所完全覆盖的b区域；如图2F及图2F’所示。

7.于第二分隔层22之上，第三区域(Ⅲ)的多个沟槽15之内、多个平台的第一分隔层19之上、及第三区域(Ⅲ)中未被跨接金属层21所完全覆盖的b区域形成第一导电层26；如图2G及图2G’所示。

8.形成粘结层24于第一导电层26之上；提供永久基板25，并通过粘结层24与永久基板25粘结，如图2H所示。

9.移除生长基板11以暴露出第一导电型半导体层12并粗化其表面。接着，在多个走道18之中自第一导电型半导体层12向下蚀刻至暴露出第一分隔层19，以形成N个发光二极管单元。其中第一发光二极管单元位于第一区域(Ⅰ)，第二发光二极管单元至第(N-1)发光二极管单元位于第二区域(Ⅱ)，及第N发光二极管单元位于第三区域(Ⅲ)。再于第一区域(Ⅰ)未形成跨接金属层21部分的第一导电型半导体层12向下蚀刻至暴露出导电性连接层17，并于导电性连接层17之上形成第二电极28，即形成经跨接金属层21电性串联N个发光二极管单元的发光二极管阵列2，如图2I所示。

上述实施例一及实施例二中，生长基板11的材料包括至少一材料，选自于砷化镓、磷化镓、蓝宝石、碳化硅、氮化镓、或氮化铝所组成的材料群组。外延结构是由一种III-V族半导体材料所组成，此III-V族半导体材料为磷化铝镓铟系列化合物或氮化铝镓铟系列化合物。导电性连接层17包括一种或一种以上的材料，选自于氧化铟锡、氧化镉锡、氧化锑锡、氧化铟锌、氧化锌铝以及氧化锌锡所构成的群组。第一分隔层19，第二分隔层22为绝缘材料，可分别包括一种或一种以上的材料，选自于二氧化硅、氧化钛、二氧化钛、五氧化三钛、三氧化二钛、二氧化铈、硫化锌、以及氧化铝所构成的群组。第一导电层26，第二导电层23可为银或铝。粘结层24为导电材料，组成材料可为金属或金属合金，例如AuSn、PbSn、AuGe、AuBe、AuSi、Sn、In、Au、PdIn。永久基板25为导电材料，例如包括碳化物、金属、金属合金、金属氧化物或金属复合材料等材料。跨接金属层21的材料包括金属、金属合金或金属氧化物。

本发明所列举的实施例仅用以说明本发明，并非用以限制本发明的范围。任何人对本发明所作的任何显而易知的修饰或变更皆不脱离本发明的精神与范围。

Claims (10)

1.一种发光二极管结构，包含：

可导电基板；

第一导电型半导体层、活性层及第二导电型半导体层，依序堆栈于该可导电基板上；

金属层，设于该可导电基板与该第一导电型半导体层之间，且该金属层包含多个第一部分及连接这些第一部分的第二部分，其中各该第一部分穿过该第一导电型半导体层及该活性层而与该第二导电型半导体层连接，该第二部分位于该第一导电型半导体层与该可导电基板之间，且该金属层分别与该第一导电型半导体层及该活性层电性绝缘；

导电性连接层，位于该第一导电型半导体层与该可导电基板之间，且该导电性连接层与该第一导电型半导体层电性连接；

粘结层，设于该可导电基板与该第一导电型半导体层之间，该可导电基板透过该粘结层与该金属层电性连接；

电极，设于该导电性连接层面向第一导电型半导体层的表面上，并透过该导电性连接层与该第一导电型半导体层电性连接；及

第一分隔层，设于该导电性连接层与该第二部分之间。

2.如权利要求1所述的发光二极管结构，其中，该粘结层设于金属层的第二部分与可导电基板之间。

3.如权利要求1所述的发光二极管结构，其中，金属层与粘结层具有不同材料。

4.如权利要求1所述的发光二极管结构，其中，金属层的第一部分与第二部分具有相同材料。

5.如权利要求1所述的发光二极管结构，其中，还包含第二分隔层，设于该粘结层与该金属层之间。

6.如权利要求1或2所述的发光二极管结构，其中，该电极与该导电性连接层物理接触。

7.如权利要求1或2所述的发光二极管结构，其中，该导电性连接层围绕这些第一部分，且相邻的第一部分之间的该导电性连接层是连续不中断的。

8.如权利要求1或2所述的发光二极管结构，其中，该粘结层的一部分覆盖该金属层的该第二部分。

9.如权利要求1或2所述的发光二极管结构，其中，该粘结层包含金、锡或金锡合金。

10.如权利要求1或2所述的发光二极管结构，其中，该可导电基板包含金属、碳化物、金属合金、金属氧化物或金属复合材料。