一种高压发光二极管的制作方法

1.本实用新型属于半导体技术领域，尤其涉及一种高压发光二极管。


背景技术：

2.高压发光二极管，是在led芯片制备阶段将多颗芯片串联发光，能减少下游封装厂焊线次数，提高其生产效率并节约成本，且封装体的可靠性随着焊线次数的减少有所提升。
3.随着高压发光二极管应用范围越来越广，对于芯片的尺寸也要求越来越小。常规高压发光二极管通常采用横平竖直的方式来划分多颗芯片区域。然而，在小尺寸高压芯片上，极易出现多颗不同芯片区域发光面积大小不均匀的现象，特别是高压发光二极管的最后一个芯片区域，因其被电极占据较大的面积，导致发光面积偏小。并且，由于多颗芯片串联的高压芯片，其通过的电流是一致的，便导致设有较小发光面积的芯片的电流密度较大，使得其在进行负向静电测试（电场方向由n电极到p电极），易出现esd爆点的现象，从而影响高压二极管的可靠性。
4.为了解决高压发光二极管在负向静电测试中易发生局部esd击穿/爆点现象的技术问题，本实用新型提供了一种能提高esd能力的高压发光二极管。
5.为实现本实用新型的目的，本实用新型采用的技术方案是：一种高压发光二极管，其特征在于，包括：按照预设方向排列的n个发光单元，n≥2，各发光单元之间通过隔离槽隔离；桥接电极，位于所述隔离槽处，并将n个发光单元依次电性连接起来，通过依次连接的顺序定义第1发光单元至第n发光单元，其中，第n发光单元的面积最大。
6.优选的，从俯视图看，在竖直方向上的隔离槽不位于同一条直线上。
7.优选的，第n发光单元的面积占所有发光单元面积之和的1/n～2/n。
8.优选的，除第n发光单元外，其余发光单元的面积相同或者不同。
9.优选的，各发光单元之间的隔离槽宽度相同或者不同。
10.优选的，各所述发光单元的面积不大于14400μm
2 。
11.优选的，所述发光单元包括发光叠层和透明导电层，其中，所述发光叠层包括第一半导体层、有源层及第二半导体层，所述第一半导体层设有上台阶面和下台阶面，所述有源层和所述第二半导体层依次设置在所述上台阶面上，所述透明导电层覆盖部分所述第二半导体层的表面上。
12.优选的，所述下台阶面上设有第一电极，所述透明导电层上设有第二电极，桥接电极将一个发光单元的第一电极与另一个发光单元的第二电极连接起来。
13.优选的，所述发光单元呈单行多列或者多行多列排布。
14.优选的，所述发光单元的个数n为6，呈两行三列排布，所述发光单元的连接结构为：第一列所述发光单元上下连接，然后其中一个发光单元连接与它同一行的第二列发光单元，第二列led发光单元上下连接，第二列末端的所述发光单元连接与它同一行的第三列led发光单元，第三列发光单元上下连接。
15.本实用新型通过调整各发光单元的面积，尤其是增大第n发光单元的面积，以减小
第n发光单元内的电流密度，并提升其抗负向静电冲击的能力，从而改善易出现的爆点问题，明显提高高压发光二极管的esd能力和可靠性。同时，还使得高压发光二极管具有更低的电压和更高的发光亮度。
附图说明
16.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。
17.图1是现有技术提供的高压发光二极管的俯视结构示意图。
18.图2是本实用新型提供的高压发光二极管的俯视结构示意图。
19.图3是本实用新型提供的高压发光二极管的剖面示意图。
20.附图标注：
21.10、发光单元；11、第1发光单元；12、第2发光单元；1n、第n发光单元；20、发光叠层；21、第一半导体层；211、下台阶面；212、上台阶面；22、有源层；23、第二半导体层；30、隔离槽；41 、桥接电极 ；42、第一电极；43、第二电极；50、透明导电层。
实施例
22.在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
23.本实施例的高压发光二极管为正装结构，参看图2，其至少包括按照预设方向排列的n个发光单元10，其中发光单元10的数量不小于2个。各发光单元10之间通过的隔离槽30相互隔离，n个发光单元10通过位于隔离槽30处的桥接电极41依次电性连接，通过依次连接的顺序定义第1发光单元11至第n发光单元1n。
24.具体的，参看图3，各发光单元均包括发光叠层20和透明导电层50。其中，发光叠层20包括第一半导体层21、有源层22及第二半导体层23。更具体的，第一半导体层21为n型半导体层，有源层22为多层量子阱层，第二半导体层23为p型半导体层。需要说明的是， n型半导体层和p型半导体层的位置也可以对调。第一半导体层21具有上台阶面212和下台阶面211，在第一半导体层21的上台阶面212上依次设置有源层22和第二半导体层23，下台阶面211与隔离槽30连接（也即下台阶面211的侧面与相邻发光单元10的上台阶面212的侧面之间被隔离槽30隔开）。透明导电层50覆盖于部分第二半导体层23的表面上，用于促进电流扩展，形成良好的欧姆接触。透明导电层50的材料可以包括铟锡氧化物(ito)、铟锌氧化物(izo)、氧化锌(zno)、氧化镍(nio)、镉锡氧化物(cto)、掺铝氧化锌(azo)、石墨烯等中的至少一种。优选的，透明导电层50的材料为ito，其具有良好的透光性，且使用最为广泛/普遍，成本低。
25.在下台阶面211上设有第一电极42，在透明导电层50上设有第二电极43。需要说明的是，第一电极42的极性与第二电极43的极性相反，若第一电极42为n电极，则第二电极43为p电极；若第一电极42为p电极，则第二电极43为n电极，相应的，第一半导体层21和第二半导体层23对应其接触的电极的极性需要保持一致。在本实施例中，第一电极42为n电极，第
二电极43为p电极。其中，第2发光单元12至第n发光单元1n上的第二电极43包括焊盘部和延伸部，焊盘部与延伸部相连接，该延伸部主要用促进电流扩展。位于第n发光单元1n上的延伸部呈弯曲结构设置，且其延伸部末端至透明导电层50边缘的距离不小于10μm，以避免两者之间间距较小，出现电流聚集现象。进一步的，延伸部的末端呈膨大状，通常延伸部的电流密度较大，膨大状的末端可以促进电流较为均匀地扩展。
26.桥接电极41用于将各发光单元10(的电极)串联起来，其中，前一个发光单元10的第一电极42通过桥接电极41连接后一个发光单元10的第二电极43，或者前一个发光单元10的第二电极43通过桥接电极41连接后一个发光单元10的第一电极42。该桥接电极41横跨或者沿着隔离槽30的内壁设置。
27.高压发光二极管还可以包括基板，该基板设置于发光单元10下，其可以直接与第一半导体层21接触，主要用于支撑发光单元10。基板优选蓝宝石基板，但不仅限于蓝宝石基板。为了提高基板的出光效率，还可以对其进行图形化处理，在其表面形成一系列凹凸结构。本实施例对此不作特别限制，且基板在后续工艺中可被减薄或者去除。
28.本实用新型适用小尺寸的高压发光二极管，具体的，各发光单元10的面积不大于14400μm2。传统高压发光二极管通常是将各发光单元的面积进行平均分配，使得各发光单元的面积相等，具体参看图1。然而，传统方案未考虑到第n发光单元会被电极占据较大的面积（损失较大的第一半导体层面积），以至于实际发光的面积较小，而由于发光单元是串联使用，各发光单元通过的电流一致，如此，便导致第n发光单元内电流密度较大，极易出现esd爆点。因而，本实用新型的核心在于调整各发光单元10的面积，尤其是针对第n发光单元1n进行改进。
29.通过依次连接的顺序来定义第1发光单元11至第n发光单元1n。通过增加第n发光单元1n的面积，使得第n发光单元1n的面积大于其余单个发光单元的面积，即第n发光单元1n的面积最大。如此，可以增加第n发光单元1n的实际发光面积，以此相应地减小第n发光单元1n内的电流密度， 进而实现提升其抗负向静电冲击的能力。优选，第n发光单元1n的面积占所有发光单元面积之和的1/n～2/n，以获得更优效果的高压发光二极管。相应地，为了维持高压发光二极管整体的尺寸，可适当地减小其余发光单元的面积。
30.除第n发光单元1n外，其余发光单元的面积可以相同或者不同。若各发光单元10的面积均不相同，需要在各发光单元10之间设置不同的隔离槽30，如此，从其俯视图看，在竖直方向上的隔离槽30不位于同一条直线上，具体可以参看图2。本实施例优选第1至第n-1发光单元的面积相同，以避免因其发光单元面积不同，而导致各发光单元10内的电流密度不同，使得最小的发光单元内会存在较大的电流密度，易出现电流拥挤及烧毁失效的现象。同时，设置各发光单元10之间的隔离槽30宽度的较小且相同，以避免损失发光面积，降低发光效率。
31.在其他实施情况中，每个发光单元10的长度和宽度可以不同，以区别与传统的高压发光二极管结构，同时，为了匹配不同长宽，不同面积的发光单元，各发光单元10之间可以通过设置不同宽度的隔离槽30来搭配。
32.n个发光单元10可以呈单行多列或者多行多列排布，例如：
33.在一实施情况中，高压发光二极管包括3个发光单元，3个发光单元并排分布，且相邻发光单元之间通过隔离槽相互隔离，桥接电极横跨隔离槽从左或从右将各led发光单元
依次连接起来。
34.在另一实施情况中，高压发光二极管包括6个发光单元10，各发光单元10之间通过的隔离槽30相互隔离，桥接电极41横跨隔离槽将发光单元10连接起来。6个发光单元10可以呈两行三列排布，每一行均包括3个发光单元10(排布方式不以此为限)。发光单元10的连接结构为：第一列发光单元上下连接，然后其中一个发光单元连接与它同一行的第二列发光单元，第二列发光单元上下连接，第二列末端的发光单元连接与它同一行的第三列发光单元，第三列发光单元上下连接。这样的排列使得6个发光单元间，多个发光单元相邻但不相连，具体可参看图2。
35.在其他的实施情况中，高压发光二极管中发光单元10的数目和排列方式也可以是其他的。例如是8个发光单元10，第一行和第三行具有三个，第二行具有两个等等，只要满足至少有两个发光单元10在物理位置上的相邻即可。本实用新型对此不做特别的限定。由于目前高压发光二极管正朝着小尺寸的方向发展，所以多行多列的发光单元排布方式无法避免且将是主流的排布方式。
36.以6个发光单元组成的两行三列，每一行均包括3个发光单元为例，对如图1所示的现有技术的高压发光二极管、如图2所示的高压发光二极管进行电压、亮度及esd测试,具体测试结果如下：
37.hbm-2kv测试hbm-2.5kv测试wat-vf1-avgwat-lop-avg现有结构94.0%3.7%18.64883.563新结构96.5%68.9%18.59484.681差异+2.6%+65.2%-0.053+1.34%
38.表1 高压发光二极管wafer抽测结果
39.ft-vf1-avgft-lop-avg现有结构18.61983.743新结构18.56784.550差异-0.052+0.96%
40.表2 高压发光二极管全测结果
41.参照上表的试验结果来看，与现有技术中的高压发光二极管相比：
42.其一、本实施例的高压发光二极管具有极优的esd能力，能明显提升抗负向静电冲击的能力。通过在逆向（-2kv、-2.5kv）环境下进行测试，本实施例的平均esd良率：hbm-2kv提升2.6%， hbm-2.5kv提升65.2%。由此可见，本发明实施例对esd抗静电击穿能力的提升幅度极大。
43.其二、本实施例的高压发光二极管具有较优的降电压和提亮效果。通过wafer抽测、全测可知，在亮度方面，本实施例的高压发光二极管平均能提升1.15% ，具有较大的提升幅度；在电压方面，本实施例的高压发光二极管同样有一定改善效果，具体可降低电压0.05v。
44.在其他实施情况中，延伸部下还设有电流阻挡层，该电流阻挡层位于第二半导体层的部分表面，且被透明导电层包覆，以进一步利于电流扩展。但是由于适用于小尺寸的高压发光二极管，电流阻挡层的宽度仅需要略宽于延伸部的宽度即可，以避免过大面积的电流阻挡层将电流引导至透明导电层的边缘，反而易出现电流聚集现象，加重esd爆点的产
生。电流阻挡层的材料可以包括二氧化硅（sio2)或者氮化硅（sin)或者三氧化二铝（al2o3)或者二氧化钛（tio2)的一种或其组合。
45.在其他实施情况中，高压发光二极管还包括有绝缘层，绝缘层位于桥接电极41下方的隔离槽内。该绝缘层可降低减小桥接电极在隔离槽内的沉积深度，能有效改善桥接电极在隔离槽侧壁可能存在的断裂现象，以避免桥接电极出现虚接现象，以提高高压发光二极管的可靠性。另外，绝缘层也可作为反射层，以将来自各发光单元发出的光线进行反射，进而提高高压发光二极管的外部量子效率。绝缘层的材料包括氧化铝、氧化钛、氧化硅、氮化硅或者氟化镁。
46.在其他实施情况中，高压发光二极管还包括有保护层，该保护层用以保护高压发光二极管。保护层覆盖各发光单元的表面、侧壁，以及各发光单元之间的隔离槽。保护层的材料优选为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅的一种或多种。保护层的材料优选二氧化硅，其性质稳定，使用普遍。
47.本实用新型通过调整各发光单元10的面积，尤其是增大第n发光单元1n的面积，以减小第n发光单元1n内的电流密度，并提升其抗负向静电冲击的能力，从而改善易出现的爆点问题，明显提高高压发光二极管的esd能力和可靠性。同时，还使得高压发光二极管具有更低的电压和更高的发光亮度。
48.应当理解的是，上述具体实施方案为本实用新型的优选实施例，本实用新型的范围不限于该实施例，凡依本实用新型所做的任何变更，皆属本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种高压发光二极管，其特征在于，包括：按照预设方向排列的n个发光单元，n≥2，各发光单元之间通过隔离槽隔离；桥接电极，位于所述隔离槽处，并将n个发光单元依次电性连接起来，通过依次连接的顺序定义第1发光单元至第n发光单元，其中，第n发光单元的面积最大。2.根据权利要求1所述的一种高压发光二极管，其特征在于，从俯视图看，在竖直方向上的隔离槽不位于同一条直线上。3.根据权利要求1所述的一种高压发光二极管，其特征在于，第n发光单元的面积占所有发光单元面积之和的1/n～2/n。4.根据权利要求1所述的一种高压发光二极管，其特征在于，除第n发光单元外，其余发光单元的面积相同或者不同。5.根据权利要求1所述的一种高压发光二极管，其特征在于，各发光单元之间的隔离槽宽度相同或者不同。6.根据权利要求1所述的一种高压发光二极管，其特征在于，各所述发光单元的面积不大于14400μm
2 。7.根据权利要求1所述的一种高压发光二极管，其特征在于，所述发光单元包括发光叠层和透明导电层，其中，所述发光叠层包括第一半导体层、有源层及第二半导体层，所述第一半导体层设有上台阶面和下台阶面，所述有源层和所述第二半导体层依次设置在所述上台阶面上，所述透明导电层覆盖部分所述第二半导体层的表面上。8.根据权利要求7所述的一种高压发光二极管，其特征在于，所述下台阶面上设有第一电极，所述透明导电层上设有第二电极，桥接电极将一个发光单元的第一电极与另一个发光单元的第二电极连接起来。9.根据权利要求1所述的一种高压发光二极管，其特征在于，所述发光单元呈单行多列或者多行多列排布。10.根据权利要求1所述的一种高压发光二极管，其特征在于，所述发光单元的个数n为6，呈两行三列排布，所述发光单元的连接结构为：第一列所述发光单元上下连接，然后其中一个发光单元连接与它同一行的第二列发光单元，第二列led发光单元上下连接，第二列末端的所述发光单元连接与它同一行的第三列led发光单元，第三列发光单元上下连接。

技术总结
本实用新型属于半导体技术领域，尤其涉及一种高压发光二极管，包括：按照预设方向排列的n个发光单元，n≥2，各发光单元之间通过隔离槽隔离；桥接电极，位于所述隔离槽处，并将n个发光单元依次电性连接起来，通过依次连接的顺序定义第1发光单元至第n发光单元，其中，第n发光单元的面积最大。本实用新型可以提升高压发光二极管的抗负向静电冲击的能力，有效改善爆点问题，明显提高高压发光二极管的ESD能力和可靠性。可靠性。可靠性。


技术研发人员：孙旭 陈亭玉 杨人龙 林兓兓 张中英
受保护的技术使用者：安徽三安光电有限公司
技术研发日：2023.03.23
技术公布日：2023/9/16