具有多个发光单元的发光装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术揭示一种具有多个发光单元的发光装置。发光装置包括热传导衬底，例如ＳｉＣ衬底，其热传导性比蓝宝石衬底的热传导性高。多个发光单元在热传导衬底上串联连接。同时，半绝缘缓冲层插入在热传导衬底与发光单元之间。举例来说，半绝缘缓冲层可由ＡｌＮ或半绝缘ＧａＮ形成。由于使用热传导性高于蓝宝石衬底的热传导性的热传导衬底，所以与常规蓝宝石衬底相比，热量耗散性能可增强，从而增加在高电压ＡＣ电源下驱动的发光装置的最大光输出。另外，由于使用半绝缘缓冲层，所以有可能防止穿过热传导衬底和位于发光单元之间的泄漏电流增加。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种发光装置和一种制造所述发光装置的方法，且更明确 地说，涉及一种具有多个串联连接在单个芯片中的发光单元的发光装置， 和一种制造所述发光装置的方法。
技术介绍
发光二极管是一种光电转换半导体元件，其中N型半导体与P型半导 体接合在一起，以形成结(junction),且电子和空穴重新组合以发光。此 类发光二极管广泛用作显示装置和背光。另外，发光二极管与常规白炽灯 泡或荧光灯相比消耗较少的电功率，且具有延长的服务寿命，从而将其应 用扩大到一般照明目的，同时代替常规白炽灯泡和荧光灯。发光二极管视施加到其处的电流的方向而定，在AC电源下在打开状态 与关闭状态之间交替。因此，如果发光二极管直接连接到AC电源，那么存 在的问题是，其不能在连续模式下发光，且可能由于反向电流的缘故而容 易被损坏。作为解决此项技术中的上述问题的尝试，Sakai等人提出一种发光二极 管，其能够直接连接到高压AC电源，题为Light-Emitting Device Having Light-Emitting Elements的第WO 2004/023568A1号国际公开案中揭示 了所述发光二极管。在公开案WO 2004/023568A1中，LED以二维图案串联连接在例如蓝宝 石衬底的绝缘衬底上以形成LED阵列。两个LED阵列以反向并联连接在蓝 宝石衬底上。因此，提供可由AC电源驱动的单芯片发光装置。然而，由于蓝宝石衬底具有相对较低的热传导性，所以不能平稳地耗 散热量。这种有限的热量耗散导致发光装置的最大光输出有限。因此，需 要持续的努力来改进高压AC电源下发光装置的最大光输出。
技术实现思路
技术问题本专利技术的一目的是提供一种经改进的发光装置，可在高压AC电源下增 加其最大光输出。本专利技术的另一目的是提供一种发光装置，其具有多个彼此串联连接的 发光单元，其中即使在使用导电衬底时，也可避免穿过衬底的泄漏电流力口。本专利技术的又一目的是提供一种制造经改进的发光装置的方法，可在高 压AC电源下增加所述发光装置的最大光输出，而穿过衬底的泄漏电流无任 何增力口。技术解决方案为了实现这些目的，本专利技术揭示一种具有多个发光单元的发光装置。 根据本专利技术的一方面的发光装置包括热传导衬底，所述热传导衬底的热传 导性高于蓝宝石衬底的热传导性。多个发光单元串联连接在热传导衬底上。 同时，半绝缘緩冲层插入在热传导衬底与发光单元之间。由于使用热传导 性高于蓝宝石衬底的热传导性的热传导衬底，所以与常规蓝宝石衬底相比， 热量耗散性能可改进，从而增加在高压AC电源下驱动的发光装置的最大光 输出。另外，由于使用半绝缘緩沖层，所以有可能防止穿过热传导衬底和 位于发光单元之间的泄漏电流增加。本文所使用的术语热传导衬底是指由热传导性高于蓝宝石衬底的热传 导性的材料制成的衬底。另外，术语半绝缘材料是指具有高电阻的材 料，其通常具有1()5Wcm或更高的电阻率，且除非特别规定，否则包含绝缘 材料。热传导衬底可以是AlN或SiC衬底。另外，SiC衬底可以是半绝缘或N 型SiC衬底。A1N和SiC衬底的热传导性约为蓝宝石衬底的热传导性的10 倍或更多倍那样高。因此，A1N或SiC衬底可提供与使用蓝宝石村底的发光 装置相比具有改进的热量耗散性能的发光装置。半绝缘緩冲层可由未经掺杂的A1N形成。所述A1N在SiC衬底与in族 氮化物之间具有适当的晶体结构。或者，半绝缘緩冲层可由半绝缘GaN形成。半绝缘GaN可包含未经掺 杂的GaN或掺杂有受体的GaN。 一般来说，未经掺杂的GaN视村底的种类而 定，会展示出半绝缘或N型半导体的特性。在未经掺杂的GaN展示出N型 半导体的特性的情况下，可通过用受体掺杂此GaN来提供半绝缘GaN。所述受体可以是碱金属、碱土金属或过渡金属，明确地说，可以是铁 (Fe)。可使用Fe来增长半绝缘GaN緩冲层，而不会影响GaN的结构特性。发光单元的每一者均包含N型半导体层、活性层和P型半导体层。相 邻发光单元的N型半导体层和P型半导体层借助金属布线彼此电连接。根据本专利技术另一方面的发光装置包含半绝缘衬底。所述半绝缘衬底可 以是A1N或SiC村底。多个发光单元在所述半绝缘衬底上彼此串联连接。 根据这一方面，由于所述多个发光单元直接形成在A1N或半绝缘SiC村底 上，所以可简化其制造工艺。本专利技术还揭示一种制造具有多个发光单元的发光装置的方法。本专利技术的所述方法包括制备热传导衬底，所述热传导衬底的热传导性高于蓝宝石 衬底的热传导性。半绝缘緩冲层形成于热传导衬底上，且N型半导体层、 活性层和P型半导体层形成于半绝缘緩沖层上。其后，P型半导体层、活性层和N型半导体层经图案化以形成多个发光单元，对于所述发光单元中的 每一者来说，N型半导体层部分暴露。接着，形成金属布线从而以每一发光 单元的N型半导体层连接到与其相邻的发光单元的P型半导体层的方式串 联连接所述发光单元。因此，有可能制造一种改进的发光装置，其可增加 其在高压AC电源下的最大光输出。热传导衬底可以是A1N衬底，或半绝缘或N型SiC衬底。附图说明图1是说明根据本专利技术实施例的具有多个发光单元的发光装置的截面图。图2是说明根据本专利技术实施例的包含桥式整流器的发光装置的电路图。 图3到图7是说明根据本专利技术实施例的制造具有多个发光单元的发光 装置的方法的截面图。具体实施方式下文中，将参看附图详细描述本专利技术的实施例。仅出于说明性目的而 提供以下实施例，使得所属领域的技术人员可以完全理解本专利技术的原理。 因此，本专利技术并非限于本文所陈述的实施例，而是可以许多不同配置来实 施。在附图中，为了说明的便利和清楚，可能放大了每一组件的宽度、长 度、厚度等。在描述内容中，相似参考标号始终指示相似元件。图1是说明根据本专利技术实施例的具有彼此串联连接的多个发光单元的 发光装置的截面图。参看图1,本专利技术的发光装置包括热传导衬底110、形成于衬底110上 的緩冲层120、图案化于緩沖层120上的多个发光单元100-1到100-n，以 及用于使多个发光单元100-1到100-n彼此串联连接的金属布线170-1到 170-n-l。热传导衬底110是由热传导性相对高于蓝宝石衬底的热传导性的材料 制成的衬底。热传导衬底110可以是A1N衬底或半绝缘或N型SiC村底。緩冲层120用于减轻衬底110与待形成于其上的半导体层之间的晶格 失配。另外，在本专利技术的一些实施例中，可使用緩沖层120来使发光单元 100-1到100-n与衬底110绝缘。此外，发光单元应彼此电隔离。因此，緩 冲层120由半绝缘材料膜形成。在衬底110为半绝缘AlN衬底或半绝缘SiC 衬底的情况下，可省略緩沖层120。 在此实施例中，半绝缘緩冲层120可以是AlN或半绝缘GaN层。由于 未经掺杂的a 1n通常具有绝缘特性，所以可将未经掺杂的a1n用作所述a1n。 同时，视增长过程和衬底材料而定，未经掺杂的GaN通常展示出N型半导 体的特性或半绝缘特性。因此，在未经掺杂的GaN具有半绝缘特性的情况 下，未经掺杂的GaN变成半绝缘GaN。另一方面，如果未经掺杂的GaN展示 出N型半导体的特性，那么用受体来进行掺杂以用于补偿。所述受体可包 含碱金属、碱土金属或过渡金属，明确地说，可以是铁(Fe)或铬(C本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有多个发光单元的发光装置，其包括：热传导衬底，其热传导性高于蓝宝石衬底的热传导性；多个发光单元，其在所述热传导衬底上彼此串联连接；以及半绝缘缓冲层，其插入在所述热传导衬底与所述发光单元之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】KR 2005-2-4 10-2005-0010349;KR 2005-2-5 10-2005-001.一种具有多个发光单元的发光装置，其包括热传导衬底，其热传导性高于蓝宝石衬底的热传导性；多个发光单元，其在所述热传导衬底上彼此串联连接；以及半绝缘缓冲层，其插入在所述热传导衬底与所述发光单元之间。2. 根据权利要求1所述的装置，其中所述热传导衬底为半绝缘或N 型SiC衬底。3. 根据权利要求2所述的装置，其中所述半绝缘緩冲层由未经掺杂 的A1N形成。4. 根据权利要求2所述的装置，其中所述半绝缘緩沖层由半绝缘GaN 形成。5. 根据权利要求4所述的装置，其中所述半绝缘GaN为掺杂有受体 的GaN。6. 根据权利要求5所述的装置，其中所述受体为铁(Fe )。7. 根据权利要求1所述的装置，其中所述发光单元中的每一者均包 括N型半导体层、活性层和P型半导体层，且相邻发光单元的所述N型半 导体层和所述p型半导体层借助金属布线串联电连接。8. —种具有多个发光单元的发光装置，其包括 半绝缘村底，其热传导性高于蓝宝石衬底的热传导性；以及 所述多个发光单元，其在所述半绝缘衬底上彼此串联连接。9. 根据权利要求8所述的装置，其中所述半绝缘衬底为半绝缘S...

【专利技术属性】
技术研发人员：李贞勋，金洪山，詹姆斯S史贝克，
申请(专利权)人：首尔OPTO仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]