DE112013002261T5 - Leucht-dioden-anordnung und verfahren zur herstellung derselben - Google Patents

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Abstract

„Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nitrid-Leuchtdioden-(LED-)Anordnung, und insbesondere eine Nitrid-Leuchtdioden-Anordnung, die den Lichtemissionswirkungsgrad verbessern kann, indem die Lichtemissionsfläche vergrößert wird, die die Arbeitsspannung verringern kann, indem Licht gleichzeitig von sechs Zellen auf einmal emittiert wird, und die den Arbeitsstrom erhöhen kann.”

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung der Nitrid-LED-Anordnung für einen Flip-Chip, d. h. eine Art von Leuchtdiodenanordnung (Light Emitting Diode (LED) packages). Die Flip-Chip-LED-Anordnung eines Ein-Chips (single chip) mit sechs LED-Zellen wird als eine Ausführungsform der Erfindung gebildet.
  • HINTERGRUND
  • Flip-Chip-Anordnungen wurden von IBM vor 30 Jahren eingeführt und werden bis heute für hochwertige Vorrichtungen und Nischenmarkt-orientiert verwendet.
  • Flip-Chip bedeutet nicht ein Chip (oder eine Zelle) oder eine Anordnungsart mit besonderen Spezifikationen, sondern ein Verfahren, das Chips (dies) mit Trägern in Bezug zu Elektroden elektrisch verbindet. Das Verfahren, das Drähte für eine Verbindung verwendet, wird Draht-gebondete Anordnung genannt. Die Flip-Chip-Anordnung kann sowohl auf den Chip vom Mesa-Chip-Typ als auch den Chip vom vertikalen Typ angewandt werden.
  • Im Fall des Flip-Chip-Typs wird ein Chip mit leitfähigen Erhebungen (bumps) umgedreht und direkt mit einem Träger verbunden. Die Wärmeerzeugungskapazität ist somit viel größer als die einer Draht-gebondeten Anordnung.
  • Im Fall der meisten elektronischen Vorrichtungen, wie beispielsweise einer ASIC, einem Mikroprozessor und einem SOC (System On Chip), beträgt die Leistungsaufnahme für die Wärmeerzeugung etwa 10 bis 25 W, was 5 bis 10 W höher als die Leistungsaufnahme ist, die mit einer Hochtemperatur-Drahtbond-BGA (BGA = ball grid array (Kugelgitteranordnung)) verarbeitet wird.
  • Andererseits beträgt die Leistungsaufnahmefähigkeit der Flip-Chip-Anordnung gemäß der Wärmedissipationausgestaltung unter Berücksichtigung von Wärmeanforderungen (maximale Sperrschichttemperatur, Umgebungstemperatur und Luftströmung) und Anorndungsparametern (externe Kühlstruktur, Anordnungs-/Chipgröße, die Anzahl von Leiterplattenschichten, die Anzahl von Kugeln, usw.) gewöhnlicherweise 25 W.
  • Die ausgezeichnete Wärmedissipationsfähigkeit der Flip-Chip-Anordnung beruht auf der Struktur, die Wärmedissipationsteile aufweist. In diesem Fall wird Wärme durch thermische Kugeln und interne/externe Wärmedissipationsteile dissipiert. Außerdem benötigen Flip-Chip-Anordnungen kein Drahtbonden, das sich wie ein Wärmeengpass verhält; daher weist die Anordnung gute elektrische Leistungen auf.
  • Die Technologie des Flip-Chip-Anordnungsverfahrens, wie oben beschrieben, wurde insbesondere verwendet, um den Lichtemissionswirkungsgrad von LEDs zusätzlich zu verbessern. Diese Technologie wird als 'anschlussloser Halbleiter' bezeichnet, weil die Elektrodenmuster eines Chips auf der Seite, um einer Leiterplatte zugewandt zu sein, direkt mit den entsprechenden Mustern der Platte ohne ein dazwischentretendes Medium verschweißt werden, wie beispielsweise eine BGA (Kugelgitteranordnung) oder zusätzliche Verbindungsstrukturen, die sich auf einen Metallanschluss (Draht) beziehen, wenn Halbleiterchips an der Platte befestigt sind. Außerdem kann die Größe der Anordnung auf die eines Chip oder Chips so klein wie möglich verringert werden; daher ist es einfacher, die Packung kleiner und leichter zu machen, was zu einem engeren Abstand zwischen Elektroden führt.
  • Licht wird gewöhnlicher Weise von einer Oberfläche aus Nitridhalbleitern extrahiert, die im Allgemeinen auf einem Substrat aus Saphir, einem Isolierstoff, aufgewachsen werden. Die schlechte thermische Leitfähigkeit des Saphir-Substrats wurde als ein Hauptproblem bei der Wärmedissipation angesehen. Die Flip-Chip-Technologie wurde vorgeschlagen, um das Problem entsprechend zu lösen. Die Technologie besteht darin, die Elektroden von Zellen direkt auf Leiterplatten (Printed Circuit Boards, PCBs) zu verpacken und Licht aus dem Saphir-Substrat zu extrahieren. Lichttransmittierende Elektroden aus Ni/Au werden durch Rh ersetzt, dem Material für einen ohmschen Kontakt mit höherem Reflexionsvermögen, um Licht zu recyceln, was zu einer Erhöhung des Lichtextraktionswirkungsgrades führt. Nitridhalbleiterschichten werden mit der Leiterplatte durch Elektrodenpads direkt verbunden, deren Strukturen Wärme ohne Weiteres dissipieren, was zu einer Verbesserung des Wärmedissipationswirkungsgrades führt.
  • Die Flip-Chip-Anordnungen legten Halbleiterherstellern jedoch neue Probleme nahe. Es werden Firmen für die Backend-Verarbeitung benötigt, die auf die Verpackung, den Zusammenbau und den Testdienst bei der Flip-Chip-Anordnungstechnologie spezialisiert sind.
  • Die typische Struktur der Flip-Chip-Anordnung extrahiert Licht nicht aus der Oberseite der Vorrichtung sondern aus dem Saphir-Substrat, wie in 1 gezeigt.
  • Der Brechungsindex von GaN und Luft beträgt 2,4 bzw. 1. Der bemerkbare Unterschied zwischen den Brechungsindizes führt zu einem besonders kleinen kritischen Winkel von 23°. Die auf dem kritischen Winkel beruhende kleine Lichtmenge kann nur zu Luft extrahiert werden, und der Rest des Lichtes wird innerhalb der Innenseite der LED-Struktur durch interne Totalreflexion erfasst. Außerdem emittiert die LED vom Oberseitenemissionstyp Licht durch die p-Typ-GaN-Epi-Schicht und folglich findet der Absorptionsverlust durch das Metall von transparenten p-Typ-Elektroden und von p-Typ-Padelektroden statt, was ebenfalls zu einem weiter verringerten Lichtemissionswirkungsgrad führt.
  • Im Fall einer Flip-Chip-LED vom Mesa-Typ werden Lichtpfade jedoch nicht über ein p-Metall sondern einem Saphir-Substrat durch Formen einer Reflexionsschicht mit dem Metall von hohem Reflexionsindex, wie beispielsweise Ag, gebildet. Außerdem wird das meiste Licht durch das dünne Saphir-Substrat ausreichend extrahiert, das mit Läpp- und Polierprozessen verarbeitet wurde. Der Unterschied im Reflexionsindex zwischen 1 von Luft und 1,76 eines Saphir-Substrats mit guter Durchlässigkeit verringert sich, und der kritische Winkel ist größer als der kritische Winkel von GaN-Epi zu Luft. Dies bedeutet, dass die interne Totalreflexion abnimmt.
  • Außerdem kann der Lichtabsorptionsverlust durch p-Typ-Metallelektroden ebenfalls verringert werden, und folglich ist eine Erhöhung des Lichtextraktionswirkungsgrades ebenfalls zu erwarten. Diese Art von Packung weist ebenfalls eine ausgezeichnete Wärmedissipationsleistung im Vergleich zu der Drahtgebondeten Anordnung in allgemeinem Gebrauch auf; daher ist diese Art von Technologie adaptiver, um Hochleistungsvorrichtungen auszugestalten. Überdies kann die Anordnungsgröße proportional zu der Chipgröße minimiert werden, was zu kleineren und leichteren Vorrichtungen führt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • TECHNISCHE AUFGABE
  • Die vorliegende Erfindung betrifft LED-Anordnungen. Die Nitrid-LED-Anordnung für Flip-Chip als eine Ausführungsform der Erfindung steigert den Lichtemissionswirkungsgrad und verringert die Arbeitsspannung und erhöht den Arbeitsstrom von sechs Zellen als ein Ganzes, während die sechs Zellen (vertikaler Chip) gleichzeitig leuchten.
  • MITTEL ZUM LÖSEN DER AUFGABE
  • Gemäß einem Aspekt umfasst eine Ausführungsform der Leuchtdiodenanordnung:
    ein Substrat;
    eine Vielzahl von LED-Zellen, die auf dem Substrat ausgebildet sind;
    zwei oder mehrere Gruppen, die aus zwei oder mehreren LED-Zellen bestehen;
    p-Elektroden, die auf der Oberseite der LED-Zellen ausgebildet sind;
    eine Isolationsschicht, die eine darunterliegende n-Schicht durch Ätzen eines Teils eines Bereichs um einen Chip herum freilegt, um einen Graben zu bilden;
    eine n-Kontaktelektrode, die auf einer n-Typ-Nitrid-Halbleiterschicht ausgebildet ist, die von der n-Schicht der LED-Zellen längsgestreckt ist und durch den Graben freigelegt ist; und
    zwei n-Typ-Kontaktelektroden, die jeweils von p-Typ-Elektroden von zwei Gruppen längsgestreckt sind und auf der Isolationsschicht ausgebildet sind, welche auf dem n-Typ-Halbleiter ausgebildet ist.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung kann die Anzahl von Zellen sechs oder mehr sein. 2, die die Ausführungsform betrifft, zeigt die Form von zwei Gruppen, die jeweils aus drei einander gegenüberliegenden Zellen bestehen. Die zu jeder Gruppe gehörende Anzahl von Zellen kann drei oder mehr sein.
  • Bei der dritten Ausführungsform dieser Erfindung können die Zellen symmetrisch oder asymmetrisch angeordnet sein. 2, die die Ausführungsform betrifft, zeigt die symmetrische Form von zwei Gruppen, die jeweils aus drei Zellen bestehen; es ist jedoch für die Gruppen nicht erforderlich, einander in der Zellenanordnung symmetrisch gegenüberzuliegen. Es ist ebenfalls möglich, dass sie in einer asymmetrischen Anordnung sind, die eine geradlinige oder kreisförmige Konfiguration umfasst.
  • Bei der vierten Ausführungsform dieser Erfindung kann die untere Richtung (oder Fläche) des Substrats auf einer Wärmedissipationsvorrichtung angeordnet sein. Eine Struktur der Wärmedissipationsvorrichtung ist nicht auf besondere Anforderungen beschränkt, falls die Vorrichtung ordnungsgemäß als eine Wärmesenke arbeitet. Das heißt, das eine Vielfalt von Wärmetauschern oder Wärmedissipationsvorrichtungen, wie beispielsweise nicht nur eine typische Stiftrippenstil-Struktur sondern ebenfalls ein Wärmerohrtyp-Aufbau ohne Beschränkung angewandt werden können.
  • Bei der fünften Ausführungsform dieser Erfindung kann eine oder eine einzige Spannung angelegt werden, um Zellen zu treiben. Das Anlegen einer einzigen Treiberspannung bedeutet, dass die gleiche Treiberspannung an eine Vielzahl von Zellen als ein Ganzes angelegt werden kann.
  • Bei der sechsten Ausführungsform dieser Erfindung kann, wenn eine einzige Spannung angelegt wird, um eine Vielzahl von Zellen zu treiben, Strom jeweils an jede Zelle angelegt werden. Jede Zelle ist zueinander parallel angeordnet, und Strom läuft jeweils für jede Zelle.
  • Bei der siebenten Ausführungsform dieser Erfindung ist ferner eine Strompfad auf einem Teil jeder Zelle enthalten.
  • Als Ergebnis können ein Überstrom und ein elektrostatischer Strom entlang der Pfade fließen, die als 11 von 2 beschrieben sind. Diesbezüglich ist auf die koreanische Patentanmeldung 10-2010-0054102 Bezug zu nehmen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen einer Leuchtdiodenanordnung:
    Vorbereiten eines Substrats;
    Bilden einer Vielzahl von Halbleiterschichten, die n-Schichten, aktive Schichten und p-Schichten auf dem Substrat umfassen;
    Bilden einer Vielzahl von LED-Zellen durch Ätzen der Vielzahl von Halbleiterschichten mit Freilegen der n-Schicht;
    Bilden von p-Elektroden auf der Oberseite der Vielzahl von Zellen;
    Bilden einer Isolationsschicht in dem Bereich, welcher der der Rest der Substratoberfläche ist, die die Zellen einnehmen;
    Bilden eines Grabens durch Ätzen eines Teils der Isolationsschicht;
    Bilden von n-Typ-Elektrodenpads auf der n-Schicht, die mit dem Graben freigelegt ist;
    Bilden eines Reflektors auf der Oberseite der Vielzahl von Zellen; und
    Bilden von p-Typ-Elektrodenpads auf der Oberseite der Zellen und eines Teils der Isolationsschicht.
  • WIRKUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung umfasst die Ausführungsform einer Struktur aus sechs Zellen, die auf einer n-Typ-Halbleiterschicht auf einem Substrat ausgebildet sind; eine n-Typ-Elektrode, die eine n-Typ-Padelektrode und eine n-Typ-Kontaktelektrode umfasst, die von der n-Typ-Padelektrode längsgestreckt ist und mit einem Graben freigelegt ist; und p-Typ-Elektroden, die auf der p-Typ-Nitridhalbleiterschicht ausgebildet sind, und eine p-Typ-Padelektrode, die von den p-Typ-Elektroden längsgestreckt ist und auf der Isolationsschicht auf einem n-Typ-Halbleiter ausgebildet ist. Die sechs Zellen emittieren Licht gleichzeitig und der Lichtemissionsbereich wird mit der Flip-Chip-Bauweise vergrößert.
  • Gemäß der Erfindung ist es daher möglich, den Lichtemissionswirkungsgrad einer Flip-Chip-Nitrid-LED zu steigern, um den Arbeitsstrom jeder Zelle zu verringern und die Zuverlässigkeit der Vorrichtungen zu verbessern.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt eine Flip-Chip-LED-Struktur.
  • 2 zeigt eine Struktur einer Leuchtdiodenanordnung als eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3 bis 11 zeigen ein Verfahren zum Herstellen einer Leuchtdiodenanordnung als eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 12 zeigt ein Maskenmuster als ein Beispiel einer Chipanordnung und von Modulabmessungen einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 13 zeigt ein Maskenmuster, um eine n-Padelektrode einer bevorzugten Ausführungsform anzuordnen.
  • 14 zeigt ein Maskenmuster, um einen Reflektor und eine Sperrschicht einer bevorzugten Ausführungsform anzuordnen.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Bezugnehmend auf die beigefügten Zeichnungen wird die vorliegende Erfindung ausführlich mit bevorzugten Ausführungsformen erläutert.
  • Im Fall von LEDs wird die Flip-Chip-Anordnung in erster Linie auf Chips vom Mesa-Typ aufgebracht, bei denen beide der zwei Elektroden an einer Seite einer geschichteten Halbleiterstruktur angeordnet sind. Eine Flip-Chip-Anordnung vom vertikalen Typ dieser Erfindung weist p- und n-Elektroden auf, die auf den gegenüberliegenden Seiten von gestapelten Halbleiterschichten angeordnet sind, und jede Elektrode, die getrennt von dem Substrat angeordnet ist, wird hinunter bis zu der Substratebene durch die Photolithographie einer Metallschicht verbunden.
  • Die Struktur dieser Erfindung wird in 2 gezeigt. Eine Nitridhalbleiter-LED-Anordnung für Flip-Chip als eine Ausführungsform dieser Erfindung umfasst:
    die Struktur (3) aus sechs LED-Zellen, die auf der n-Typ-Halbleiterschicht (2) auf einem Saphir-Substrat (1) ausgebildet sind;
    eine n-Typ-Padelektrode;
    eine n-Typ-Elektrode, die eine n-Typ-Kontaktelektrode (5) umfasst, die von der n-Typ-Padelektrode (4) längsgestreckt ist und einen Teil der n-Typ-Nitridhalbleiterschicht kontaktiert, welche mit einem Graben freigelegt ist;
    p-Typ-Elektroden (7), die auf dem p-Typ-Nitridhalbleiter (6) ausgebildet sind;
    eine p-Kontaktelektrode (10), die von der p-Typ-Elektrode längsgestreckt ist und auf der Isolationsschicht (8) ausgebildet ist, welche auf der n-Typ-Halbleiterschicht gebildet ist.
  • 3 bis 11 sind Schemata des Verfahrens zum Herstellen einer Leuchtdiodenanordnung als eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3 zeigt die Vorbereitungsstufe einer LED-Struktur, die eine auf einem Saphir-Substrat ausgebildete DH-Struktur umfasst.
  • 4 zeigt sechs Zellen, die durch Ätzen hinunter bis zu der n-Typ-Halbleiterschicht mit gewöhnlichen Ätzverfahren (Trockenätzen) gebildet werden.
  • 5 zeigt p-Elektroden, die auf der Oberseite der sechs Zellen ausgebildet sind. Die p-Elektrode ist aus ITO oder Cr/Ni/Au usw. hergestellt.
  • 6 zeigt ein Fenster, das nach dem Bilden einer SiO2-Schicht geöffnet wird. Die n-Typ-Elektrode wird auf der n-Typ-Halbleiterschicht mit Ausnahme des Bereichs gebildet, den die sechs Zellen einnehmen. Die n-Typ-Elektrode kann aus Metallen wie beispielsweise Cr/Ni/Au hergestellt werden.
  • 7 zeigt ein n-Typ-Elektrodenpad, das wiederum auf der n-Typ-Elektrode ausgebildet ist.
  • In diesem Fall kann die Padelektrode aus Cr/Ni/Au (Chrom/Nickel/Gold) usw. hergestellt sein.
  • 8 zeigt, dass ein Reflektor, der aus Ag (Silber) hergestellt sein kann, auf der Oberseite der sechs Zellen ausgebildet ist, und eine Sperrschichtelektrode, die aus Ti/Ni/Au (Titan/Nickel/Gold) hergestellt sein kann, ausgebildet ist.
  • 9 zeigt das erste Lot, das auf der n-Typ-Padelektrode und der p-Typ-Padelektrode ausgebildet ist. In diesem Fall ist Sn oder Sn + Au das Lotmaterial. Strompfade werden zu dieser Zeit ausgebildet.
  • 10 zeigt, dass das zweite Lot (Sn) auf der p-Typ-Elektrode und dem p-Typ-Pad ausgebildet ist.
  • 11 zeigt den fertiggestellten Flip-Chip aus sechs Zellen. Die Dicke des Saphir-Substrats beträgt etwa 100–250 μm und die Größe der sechs LED-Zellen beträgt jeweils 1 mm × 1 mm. 12 ist ein Maskenmuster als ein Beispiel, um die die Chipanordnung und Modulgröße einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichen.
  • 13 zeigt ein Maskenmuster, um die n-Padelektrode einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anzuordnen.
  • 14 zeigt ein Maskenmuster als ein Beispiel, um den Reflektor und die Sperrschicht einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anzuordnen. Wie in 2 gezeigt, wirkt die n-Padelektrode (4) der mit diesen Masken fertiggestellten Anordnung für die sechs Zellen (3) gemeinsam. Die sechs Zellen arbeiten mit der Spannung, die gleichzeitig an die n-Kontaktelektrode der Metallpads auf beiden Seiten angelegt wird. Die p-Typ-Elektroden (4) werden aufgrund der Struktur aus sechs Zellen (3) getrennt, und somit fließt der Strom unabhängig; das Padmetall wird jedoch in zwei Teile aufgeteilt und folglich arbeiten drei Zellen durch die p-Kontaktelektrode (10) zusammen.
  • Eine einzige Spannung wird daher fortwährend an sechs Zellen angelegt, und Strom wird an jede Zelle getrennt angelegt, wodurch sich eine einzige Spannung und ein maximaler Strom ergeben.
  • Außerdem bilden drei Zellen eine Gruppe. Selbst wenn eine Zelle während der Beleuchtung nicht in Ordnung ist, arbeitet die Gruppe immer noch, um Licht zu emittieren, und die Zuverlässigkeit der Vorrichtung als Ganzes kann entsprechend verbessert werden.
  • Die Ausführungsformen dieser Erfindung in der ausführliche Beschreibung und die in den Zeichnungen der Spezifikationen angegebenen Strukturen sind lediglich bevorzugte Ausführungsformen und umfassen nicht sämtliche technische Gedanken, welche die Erfindung enthält.
  • Der Umfang dieser Erfindung, die mit Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, ist nicht auf die Ausführungsformen selbst beschränkt. Modifikationen und Abwandlungen werden einem Fachmann beim Lesen und Verstehen der vorhergehenden ausführlichen Beschreibung in den Sinn kommen. Es ist beabsichtigt, dass die Erfindung ausgelegt wird, alle derartigen Modifikationen und Abwandlungen zu umfassen, insoweit wie sie innerhalb des Umfangs der beiliegenden Ansprüche oder deren Äquivalente fallen.

Claims (8)

  1. Eine Leuchtdiodenanordnung, umfassend; ein Substrat (1); eine Vielzahl von LED-Zellen, die auf dem Substrat (1) ausgebildet sind; zwei oder mehrere Gruppen, die zwei oder mehrere der LED-Zellen umfassen; p-Typ-Elektroden (7), die auf einer Oberseite der LED-Zellen ausgebildet sind; eine Isolationsschicht (8), die eine darunterliegende n-Schicht durch Ätzen eines Teils eines Bereichs um einen Chip herum freilegt, um einen Graben zu bilden; eine n-Typ-Kontaktelektrode, welche von der n-Schicht der LED-Zellen längsgestreckt und auf einer n-Typ-Nitridhalbleiterschicht ausgebildet ist, die durch einen Graben freigelegt ist; und zwei p-Typ-Kontaktelektroden (10), welche von jeder der p-Typ-Elektroden (7) der zwei oder mehr Gruppen längsgestreckt und auf der Isolationsschicht (8) ausgebildet sind, welche auf dem n-Typ-Halbleiter (2) ausgebildet ist.
  2. Die Leuchtdiodenanordnung gemäß Anspruch 1, bei der die LED-Zellen sechs oder mehr sind.
  3. Die Leuchtdiodenanordnung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der die LED-Zellen symmetrisch oder asymmetrisch angeordnet sind.
  4. Die Lechtdiodenanordnung gemäß einem der Ansprüche 1–3, bei dem eine Unterseite des Substrats (1) auf einer Wärmedissipationsvorrichtung angeordnet ist.
  5. Die Leuchtdiodenanordnung gemäß einem der Ansprüche 1–4, bei der eine einzige Eingangsspannung angelegt wird, um die LED-Zellen zu treiben.
  6. Die Leuchtdiodenanordnung gemäß einem der Ansprüche 1–4, bei der eine einzige Eingangsspannung angelegt wird, um die zwei oder mehreren LED-Zellen zu treiben, und Strom jeweils durch jede LED-Zelle fließt.
  7. Die Leuchtdiodenanordnung gemäß einem der Ansprüche 1–6, weiterhin umfassend einen Strompfad auf einem Teil jeder LED-Zelle, wobei Überstrom und statische Elektrizität entlang des Strompfad fließen.
  8. Ein Verfahren zum Herstellen einer Leuchtdiodenanordnung, umfassend; Vorbereiten eines Substrats (1); Bilden einer Vielzahl von Halbleiterschichten, die n-Schichten, aktiven Schicht und p-Schichten auf dem Substrat (1) umfassen; Freilegen der n-Schicht durch Ätzen der Halbleiterschichten, um eine Vielzahl von LED-Zellen zu bilden; Bilden von p-Elektroden (7) auf einer Oberseite der LED-Zellen; Bilden einer Isolationsschicht (8) auf dem Bereich der Substratoberfläche, wobei Bereiche ausgenommen sind, die die Zellen einnehmen; Bilden eines Grabens durch Ätzen eines Teils der Isolationsschicht (8); Bilden von n-Typ-Elektrodenpads auf der n-Schicht, die mit dem Graben freigelegt ist; Bilden eines Reflektors auf der Oberseite der Vielzahl von LED-Zellen; und Bilden von p-Typ-Elektrodenpads auf der Oberseite der LED-Zellen und auf einem Teil der Isolationsschicht (8).
DE112013002261.3T 2012-04-30 2013-04-26 Leucht-dioden-anordnung und verfahren zur herstellung derselben Withdrawn DE112013002261T5 (de)

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Families Citing this family (64)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9899329B2 (en) 2010-11-23 2018-02-20 X-Celeprint Limited Interconnection structures and methods for transfer-printed integrated circuit elements with improved interconnection alignment tolerance
US8889485B2 (en) 2011-06-08 2014-11-18 Semprius, Inc. Methods for surface attachment of flipped active componenets
KR101532557B1 (ko) * 2014-05-09 2015-06-30 부경대학교 산학협력단 하이브리드 센서를 가지는 ＬＥＤ ｃｈｉｐ과 그 제작방법
JP6438978B2 (ja) * 2014-06-18 2018-12-19 エックス−セレプリント リミテッドＸ−Ｃｅｌｅｐｒｉｎｔ Ｌｉｍｉｔｅｄ マイクロ組立ｌｅｄディスプレイ
TWI647833B (zh) 2014-08-26 2019-01-11 愛爾蘭商艾克斯瑟樂普林特有限公司 微組合複合式顯示裝置及發光元件
US9991163B2 (en) 2014-09-25 2018-06-05 X-Celeprint Limited Small-aperture-ratio display with electrical component
US9818725B2 (en) 2015-06-01 2017-11-14 X-Celeprint Limited Inorganic-light-emitter display with integrated black matrix
US9799719B2 (en) 2014-09-25 2017-10-24 X-Celeprint Limited Active-matrix touchscreen
US9799261B2 (en) 2014-09-25 2017-10-24 X-Celeprint Limited Self-compensating circuit for faulty display pixels
US9537069B1 (en) 2014-09-25 2017-01-03 X-Celeprint Limited Inorganic light-emitting diode with encapsulating reflector
US9633883B2 (en) 2015-03-20 2017-04-25 Rohinni, LLC Apparatus for transfer of semiconductor devices
US9871345B2 (en) * 2015-06-09 2018-01-16 X-Celeprint Limited Crystalline color-conversion device
US10133426B2 (en) 2015-06-18 2018-11-20 X-Celeprint Limited Display with micro-LED front light
US11061276B2 (en) 2015-06-18 2021-07-13 X Display Company Technology Limited Laser array display
JP2017009725A (ja) * 2015-06-19 2017-01-12 ソニー株式会社 表示装置
US10255834B2 (en) 2015-07-23 2019-04-09 X-Celeprint Limited Parallel redundant chiplet system for controlling display pixels
US9640108B2 (en) 2015-08-25 2017-05-02 X-Celeprint Limited Bit-plane pulse width modulated digital display system
US10380930B2 (en) 2015-08-24 2019-08-13 X-Celeprint Limited Heterogeneous light emitter display system
US10230048B2 (en) 2015-09-29 2019-03-12 X-Celeprint Limited OLEDs for micro transfer printing
US10066819B2 (en) 2015-12-09 2018-09-04 X-Celeprint Limited Micro-light-emitting diode backlight system
US9786646B2 (en) 2015-12-23 2017-10-10 X-Celeprint Limited Matrix addressed device repair
US10091446B2 (en) 2015-12-23 2018-10-02 X-Celeprint Limited Active-matrix displays with common pixel control
US9930277B2 (en) 2015-12-23 2018-03-27 X-Celeprint Limited Serial row-select matrix-addressed system
US9928771B2 (en) 2015-12-24 2018-03-27 X-Celeprint Limited Distributed pulse width modulation control
US10361677B2 (en) 2016-02-18 2019-07-23 X-Celeprint Limited Transverse bulk acoustic wave filter
US10200013B2 (en) 2016-02-18 2019-02-05 X-Celeprint Limited Micro-transfer-printed acoustic wave filter device
US10109753B2 (en) 2016-02-19 2018-10-23 X-Celeprint Limited Compound micro-transfer-printed optical filter device
US10217730B2 (en) 2016-02-25 2019-02-26 X-Celeprint Limited Efficiently micro-transfer printing micro-scale devices onto large-format substrates
US10193025B2 (en) 2016-02-29 2019-01-29 X-Celeprint Limited Inorganic LED pixel structure
US10150325B2 (en) 2016-02-29 2018-12-11 X-Celeprint Limited Hybrid banknote with electronic indicia
US10150326B2 (en) 2016-02-29 2018-12-11 X-Celeprint Limited Hybrid document with variable state
US10153256B2 (en) 2016-03-03 2018-12-11 X-Celeprint Limited Micro-transfer printable electronic component
US10153257B2 (en) 2016-03-03 2018-12-11 X-Celeprint Limited Micro-printed display
US10008483B2 (en) 2016-04-05 2018-06-26 X-Celeprint Limited Micro-transfer printed LED and color filter structure
US10199546B2 (en) 2016-04-05 2019-02-05 X-Celeprint Limited Color-filter device
US10198890B2 (en) 2016-04-19 2019-02-05 X-Celeprint Limited Hybrid banknote with electronic indicia using near-field-communications
US9997102B2 (en) 2016-04-19 2018-06-12 X-Celeprint Limited Wirelessly powered display and system
US10360846B2 (en) 2016-05-10 2019-07-23 X-Celeprint Limited Distributed pulse-width modulation system with multi-bit digital storage and output device
US9997501B2 (en) 2016-06-01 2018-06-12 X-Celeprint Limited Micro-transfer-printed light-emitting diode device
US10453826B2 (en) 2016-06-03 2019-10-22 X-Celeprint Limited Voltage-balanced serial iLED pixel and display
US11137641B2 (en) 2016-06-10 2021-10-05 X Display Company Technology Limited LED structure with polarized light emission
US9980341B2 (en) 2016-09-22 2018-05-22 X-Celeprint Limited Multi-LED components
US10782002B2 (en) 2016-10-28 2020-09-22 X Display Company Technology Limited LED optical components
US10141215B2 (en) 2016-11-03 2018-11-27 Rohinni, LLC Compliant needle for direct transfer of semiconductor devices
US10347168B2 (en) 2016-11-10 2019-07-09 X-Celeprint Limited Spatially dithered high-resolution
KR101878666B1 (ko) * 2016-11-11 2018-08-16 순천대학교 산학협력단 마이크로 픽셀 어레이 발광다이오드 및 이를 포함하는 조명 장치
US10600671B2 (en) 2016-11-15 2020-03-24 X-Celeprint Limited Micro-transfer-printable flip-chip structures and methods
US10395966B2 (en) 2016-11-15 2019-08-27 X-Celeprint Limited Micro-transfer-printable flip-chip structures and methods
TWI739949B (zh) 2016-11-15 2021-09-21 愛爾蘭商艾克斯展示公司技術有限公司 微轉印可印刷覆晶結構及方法
US10504767B2 (en) 2016-11-23 2019-12-10 Rohinni, LLC Direct transfer apparatus for a pattern array of semiconductor device die
US10471545B2 (en) 2016-11-23 2019-11-12 Rohinni, LLC Top-side laser for direct transfer of semiconductor devices
US10438859B2 (en) 2016-12-19 2019-10-08 X-Celeprint Limited Transfer printed device repair
US10832609B2 (en) 2017-01-10 2020-11-10 X Display Company Technology Limited Digital-drive pulse-width-modulated output system
US10062588B2 (en) 2017-01-18 2018-08-28 Rohinni, LLC Flexible support substrate for transfer of semiconductor devices
US10332868B2 (en) 2017-01-26 2019-06-25 X-Celeprint Limited Stacked pixel structures
US10468391B2 (en) 2017-02-08 2019-11-05 X-Celeprint Limited Inorganic light-emitting-diode displays with multi-ILED pixels
US10396137B2 (en) 2017-03-10 2019-08-27 X-Celeprint Limited Testing transfer-print micro-devices on wafer
US11024608B2 (en) 2017-03-28 2021-06-01 X Display Company Technology Limited Structures and methods for electrical connection of micro-devices and substrates
US10410905B1 (en) 2018-05-12 2019-09-10 Rohinni, LLC Method and apparatus for direct transfer of multiple semiconductor devices
US10714001B2 (en) 2018-07-11 2020-07-14 X Display Company Technology Limited Micro-light-emitting-diode displays
US11094571B2 (en) 2018-09-28 2021-08-17 Rohinni, LLC Apparatus to increase transferspeed of semiconductor devices with micro-adjustment
DE102018132691A1 (de) * 2018-12-18 2020-06-18 Osram Opto Semiconductors Gmbh Leuchtvorrichtung
TWI764127B (zh) * 2020-04-08 2022-05-11 台灣愛司帝科技股份有限公司 發光二極體晶片初始結構、影像顯示裝置與晶片分類系統
CN114582849B (zh) * 2022-05-05 2022-09-06 宏齐光电子(深圳)有限公司 双色led制作方法及双色led

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1959506A2 (de) * 1997-01-31 2008-08-20 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Herstellungsverfahren für eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung
US7053413B2 (en) * 2000-10-23 2006-05-30 General Electric Company Homoepitaxial gallium-nitride-based light emitting device and method for producing
US6547249B2 (en) * 2001-03-29 2003-04-15 Lumileds Lighting U.S., Llc Monolithic series/parallel led arrays formed on highly resistive substrates
US20030227020A1 (en) * 2002-06-10 2003-12-11 Excellence Optoelectronics Inc. Light emitting apparatus with current regulation function
CN100595937C (zh) * 2002-08-01 2010-03-24 日亚化学工业株式会社 半导体发光元件及发光装置
KR100631840B1 (ko) * 2004-06-03 2006-10-09 삼성전기주식회사 플립칩용 질화물 반도체 발광소자
TWI262608B (en) * 2004-12-08 2006-09-21 Univ Nat Central Light emitting device
US7723736B2 (en) * 2004-12-14 2010-05-25 Seoul Opto Device Co., Ltd. Light emitting device having a plurality of light emitting cells and package mounting the same
US8022419B2 (en) * 2005-12-19 2011-09-20 Showa Denko K.K. Flip-chip type semiconductor light-emitting device, method for manufacturing flip-chip type semiconductor light-emitting device, printed circuit board for flip-chip type semiconductor light-emitting device, mounting structure for flip-chip type semiconductor light-emitting device, and light-emitting diode lamp
CN101485001B (zh) * 2006-05-01 2011-02-02 三菱化学株式会社 集成型半导体发光装置及其制造方法
US20070295951A1 (en) * 2006-06-26 2007-12-27 Jen-Inn Chyi Light-emitting diode incorporating an array of light extracting spots
KR100752719B1 (ko) 2006-08-16 2007-08-29 삼성전기주식회사 플립칩용 질화물계 발광다이오드
US20080123340A1 (en) * 2006-11-27 2008-05-29 Mcclellan Thomas Light device having LED illumination and electronic circuit board in an enclosure
TW200950128A (en) * 2008-05-16 2009-12-01 Yu-Nung Shen Light-emitting diode chip packaging body and its packaging method
KR101610378B1 (ko) * 2009-09-30 2016-04-08 엘지이노텍 주식회사 발광장치
KR101171331B1 (ko) * 2011-06-16 2012-08-10 서울옵토디바이스주식회사 발광 소자
KR101260000B1 (ko) * 2011-11-08 2013-05-06 서울옵토디바이스주식회사 플립칩 구조의 발광 소자 및 이의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20140306248A1 (en) 2014-10-16
GB2515874A9 (en) 2015-07-01
US9595638B2 (en) 2017-03-14
KR101315939B1 (ko) 2013-10-08
GB2515874B (en) 2016-05-25
GB2515874A (en) 2015-01-07
GB201407475D0 (en) 2014-06-11
WO2013165124A1 (ko) 2013-11-07

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