在藍(lán)寶石襯底上生長ＬＥＤ層（１８－２２）。通過開槽或者有掩模的離子注入而形成單獨(dú)的倒裝芯片ＬＥＤ。將含有多個(gè)ＬＥＤ的模塊切割并安裝在底座晶片（４４）上。底座金屬圖案或形成于ＬＥＤ上的金屬圖案將ＬＥＤ串聯(lián)連接在模塊中。接著比如通過激光剝離移除生長襯底。在安裝之前或之后形成半絕緣層，該半絕緣層將ＬＥＤ機(jī)械連接在一起。可以通過對位于襯底和ＬＥＤ層之間的層的離子注入而形成該半絕緣層。可以通過偏置半絕緣層進(jìn)行對在襯底移除之后露出的半絕緣層的ＰＥＣ蝕刻。接著切割底座以產(chǎn)生含有串聯(lián)連接的ＬＥＤ的ＬＥＤ模塊。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及形成發(fā)光二極管(LED)，并且具體地涉及同時(shí)形成互連的LED的方法。
技術(shù)介紹
單獨(dú)的LED被串聯(lián)連接跨過電網(wǎng)電壓(例如，120VAC),使得LED的組合正向電壓略微低于峰值電壓。因此，LED在每個(gè)AC周期短暫地接通。LED的快速閃爍不為人眼所感知。 這種光源不昂貴，因?yàn)椴恍枰狣C電流調(diào)節(jié)器。然而，由于使用許多LED (典型地30-60個(gè))， 將單獨(dú)的LED安裝和互連在電路板上則產(chǎn)生比較大的光發(fā)射體。串聯(lián)連接的LED對于比如汽車的DC應(yīng)用也是有用的，其中三個(gè)LED的并聯(lián)串列被連接跨過電池電壓(標(biāo)稱為12伏特)從而產(chǎn)生任何亮度水平。不使用有源電流源的串聯(lián)電阻器典型地用于限制這種LED串列中的電流。LED可以是任何顏色且可以甚至具有磷光體涂層以生成白色光。近來，通過移除用于生長GaN LED層的透明藍(lán)寶石生長襯底，GaN LED的效率得到提升。在襯底移除之后，露出的GaN層被蝕刻以減薄該層并且產(chǎn)生粗糙化的表面以增加光提取。需要的是一種在緊湊結(jié)構(gòu)中形成串聯(lián)LED的高效技術(shù)。還需要的是可以可靠地經(jīng)歷襯底移除工藝的這種緊湊LED結(jié)構(gòu)。還需要的是也可以在襯底移除之后可靠地經(jīng)歷蝕刻工藝從而提高光提取的這種緊湊LED結(jié)構(gòu)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
描述一種在單個(gè)底座上形成任意數(shù)目的串聯(lián)連接的LED的晶片級工藝。在一個(gè)實(shí)施例中，制作具有磷光體覆層的藍(lán)色LED串列以生成任意顏色。在一個(gè)實(shí)施例中，藍(lán)寶石生長襯底晶片上外延生長了比較厚的半絕緣(Si) GaN 層。SI-GaN層的電阻率通過摻雜被控制以具有IO5-IO6 ohm-cm數(shù)量級的電阻率。N-GaN 層生長在SI-GaN層上，接著是有源層和P-GaN層。蝕刻形成穿過LED層的槽，直至槽到達(dá) SI-GaN層。槽產(chǎn)生X-Y格柵以形成隔離的LED的陣列。所有GaN層是透明的。LED可以通過沉積在LED上的金屬層互連以形成任意數(shù)目的LED之間的串聯(lián)連接。 可替換地，可以通過底座上的金屬圖案實(shí)現(xiàn)串聯(lián)連接。LED也可以串聯(lián)和并聯(lián)連接，或者按另一種布置連接。在一個(gè)實(shí)施例中，打算位于串聯(lián)連接的LED的單個(gè)模塊中的LED組被分開，比如通過鋸切藍(lán)寶石襯底以分開所述模塊。由一部分藍(lán)寶石襯底和SI-GaN層支持的每個(gè)LED模塊接著安裝在底座晶片上。LED形成為倒裝芯片，使得藍(lán)寶石襯底面朝上，與底座表面相對。 可替換地，在切割之前，晶片與底座晶片對齊并且金屬結(jié)合到底座晶片。接著通過激光剝離工藝從底座晶片上的每個(gè)模塊移除藍(lán)寶石襯底。激光造成頂層 GaN釋放氣體以將藍(lán)寶石襯底推離GaN層。激光剝離工藝生成在LED層上的大的向下的壓力。厚的SI-GaN層在剝離工藝期間機(jī)械支持薄的N-GaN層、有源層和P-GaN層以防止斷裂。一旦襯底移除，SI-GaN層繼續(xù)提供對單獨(dú)的LED的機(jī)械支持，因?yàn)镾I-GaN層將它們機(jī)械連接在一起但是不負(fù)面地將它們電學(xué)連接。為了減薄LED并提高通過頂部GaN層的光提取，進(jìn)行對每個(gè)露出表面的光電化學(xué) (PEC)蝕刻。PEC蝕刻涉及電學(xué)偏置待蝕刻的材料，將該材料浸沒在堿溶液中，以及將該材料暴露于紫外光。底座具有接地的金屬跡線圖案，該金屬跡線圖案接觸LED的N-GaN層，其中金屬圖案僅僅用于在PEC蝕刻工藝期間通過N-GaN層電學(xué)偏置SI-GaN層。SI-GaN層的電阻足夠高從而不短路所述串聯(lián)LED，但是足夠低以在PEC蝕刻期間允許SI-GaN層被電學(xué)偏置。不摻雜GaN層以產(chǎn)生SI-GaN層，則電阻將太高而無法高效地進(jìn)行PEC蝕刻。在PEC 蝕刻之后，用于偏置的底座上的金屬跡線被切削或刮吹。PEC蝕刻是可選的。在另一實(shí)施例中，反而是生長SI-GaN層，在藍(lán)寶石襯底上生長P型或N型或未摻雜GaN層，接著是毯式離子注入。離子注入在GaN層的結(jié)晶結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生缺陷，使GaN層是半絕緣的。接著在SI-GaN層上生長正常的LED層。接著對LED層開槽向下到達(dá)SI-GaN層從而電學(xué)隔離單獨(dú)的LED。接著切割LED/襯底從而產(chǎn)生具有串聯(lián)連接的LED的LED模塊，且接著將LED作為倒裝芯片安裝在底座晶片上。接著通過激光剝離從底座晶片上的每個(gè)模塊移除襯底。通過金屬圖案串聯(lián)連接模塊的LED。在襯底剝離期間以及在襯底移除之后， SI-GaN層幫助提供對LED的機(jī)械支持。在PEC蝕刻期間通過偏置SI-GaN層，可以接著進(jìn)行對露出表面的可選的PEC蝕刻。在另一實(shí)施例中，在襯底上生長LED層。接著形成穿過P層和有源層且僅僅部分穿過N層的槽。在切割以分離LED模塊之后，接著將LED作為倒裝芯片安裝在底座晶片上， 且通過激光剝離移除襯底。通過金屬圖案串聯(lián)連接模塊的LED。接著對露出表面離子注入向下到達(dá)槽終止的地方，使得N層的頂部部分是半絕緣的。該半絕緣部分將所述LED機(jī)械連接在一起用于支持。在PEC蝕刻期間通過偏置表面層，可以接著進(jìn)行對露出表面的可選的PEC蝕刻。在另一實(shí)施例中，在襯底上生長LED層，且掩蔽所述層以露出LED之間的邊界。接著將離子穿過P層、有源層和N層注入到LED的邊界區(qū)域，以使得那些部分的LED層是半絕緣的。不需要開槽以電學(xué)隔離LED。由于沒有開槽，在生長襯底移除之后，LED通過離子注入?yún)^(qū)域機(jī)械連接在一起。通過金屬圖案按串聯(lián)配置將LED連接在一起。在安裝在底座上之后，LED的露出表面可選地可以在偏置露出的層的同時(shí)進(jìn)行PEC蝕刻。離子注入?yún)^(qū)域占據(jù)有源裝置邊緣處的小百分比的表面區(qū)域且不需要粗糙化以實(shí)現(xiàn)良好的光提取。在可選的PEC蝕刻之后，磷光體層可以接著沉積在LED上，其中磷光體層與泄漏的藍(lán)色光組合產(chǎn)生任何顏色的光。接著切割底座晶片以分離含有任意數(shù)目的串聯(lián)連接的LED的多個(gè)LED模塊或單元。AC電壓或高的DC電壓可以連接到底座電極以激勵(lì)LED串列。該工藝的各方面可以應(yīng)用到不是feiN的LED，比如AUnfeiP LED。比如GaN襯底的任何合適襯底可以用于生長各種層。附圖說明圖1為根據(jù)本專利技術(shù)一個(gè)實(shí)施例形成的藍(lán)色LED的簡化截面視圖。圖2為一小部分晶片的簡化透視圖，示出了形成于其上且使用槽隔離的三個(gè)LED。圖3說明形成LED之間的串聯(lián)連接的晶片水平金屬化。圖4為表示任意數(shù)目的串聯(lián)連接的LED的示意視圖。圖5說明圖3的可替換方案，其中形成位于LED上的共面結(jié)合墊用以連接到底座上的金屬圖案，其中底座上的金屬圖案產(chǎn)生LED之間的串聯(lián)連接。圖6說明在LED安裝在底座晶片上之后移除藍(lán)寶石襯底的激光剝離工藝。圖7為六個(gè)LED在底座上的布局的一個(gè)實(shí)例的俯瞰視圖，示出了結(jié)合到底座上的金屬圖案的LED上的P金屬和N金屬歐姆接觸的區(qū)域。為了簡化起見，僅僅示出在PEC蝕刻期間用于將SI-GaN層臨時(shí)連接到偏置電壓的接地的金屬圖案。圖8的側(cè)視圖示出在電學(xué)偏置SI-GaN層的同時(shí)，安裝在底座晶片上的LED的頂層進(jìn)行PEC蝕刻以提高光提取。圖9為與圖7相同的視圖，但是示出由底座上的金屬圖案提供的LED之間的串聯(lián)連接的示意性表示。圖7所示偏置跡線已被切削或刮吹。圖10為示出在本專利技術(shù)一個(gè)實(shí)施例中使用的各種步驟的流程圖，其中槽連同半絕緣層被用于隔離LED。圖IlA說明另一實(shí)施例，其中離子被注入GaN層以產(chǎn)生半絕緣層。圖IlB說明在LED層形成于半絕緣層上之后且在槽形成以隔離單獨(dú)的LED之后的圖IlA的結(jié)構(gòu)。圖IlC說明在本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
１． 一種制作發(fā)光二極管（ＬＥＤ）結(jié)構(gòu)的方法，該方法包含：通過在生長襯底上外延生長Ｎ型層，在該Ｎ型層上外延生長有源層以及在該有源層上外延生長Ｐ型層，形成ＬＥＤ層；通過在單獨(dú)的ＬＥＤ之間形成隔離區(qū)域，電學(xué)隔離所述ＬＥＤ層的區(qū)域以產(chǎn)生基本上電學(xué)隔離的ＬＥＤ；將所述ＬＥＤ安裝在底座上，所述ＬＥＤ通過所述隔離區(qū)域機(jī)械耦合在一起；通過金屬圖案互連單獨(dú)的ＬＥＤ的組以至少形成串聯(lián)的多個(gè)ＬＥＤ，同時(shí)所述ＬＥＤ通過所述隔離區(qū)域機(jī)械耦合在一起；移除該生長襯底；以及分離該底座以形成互連的ＬＥＤ的模塊。
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：M·R·克拉梅斯，
申請(專利權(quán))人：飛利浦拉米爾德斯照明設(shè)備有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：US
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