無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的led高壓芯片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓芯片，包括：支持襯底，至少兩個單元半導體外延薄膜。其中，支持襯底包括，絕緣支持襯底，導電支持襯底，通孔絕緣支持襯底，通孔導電支持襯底。單元半導體外延薄膜鍵合在支持襯底上，剝離生長襯底。相鄰的單元半導體外延薄膜通過透明的中間連接電極電連接。全部單元芯片以串聯(lián)方式連接，形成無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓直流芯片。全部單元芯片以整流橋式的方式連接或者以串聯(lián)和并聯(lián)混合的方式連接，形成無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓交流芯片。
【專利說明】無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓芯片
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓直流或交流芯片。
【背景技術(shù)】
[0002]專利申請2008101694391公開了正裝結(jié)構(gòu)的LED高壓直流芯片?？焖俳档驼彰鳠艟叱杀镜姆椒ㄖ皇遣捎么箅娏髅芏闰?qū)動，但是，正裝結(jié)構(gòu)的芯片在大電流密度驅(qū)動時，會面臨散熱不佳的問題。為了解決散熱問題，專利2010105840892公開了垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓直流芯片。但是，金和其他金屬的價格日趨提高，金屬電極的成本也隨之提高。另外，LED通訊日漸發(fā)展，需要較高開關(guān)速度的LED芯片。
[0003]為了使得LED更快的進入巨大的通用照明領域，仍然需要進一步提高正裝結(jié)構(gòu)和垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓直流芯片的性能和降低生產(chǎn)成本。正裝結(jié)構(gòu)和垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓直流芯片的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝上的任何一點小的改進而帶來的芯片性能的提高和生產(chǎn)成本的降低，都會加快LED進入通用照明市場的速度，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。
[0004]因此，需要一種能解決散熱問題、可采用大電流驅(qū)動、生產(chǎn)成本較低、可以降低LED燈具成本、具有高開關(guān)速度的LED高壓直流或交流芯片。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種解決散熱問題、大電流驅(qū)動、降低生產(chǎn)成本、降低LED燈具成本、高開關(guān)速度的無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓芯片。優(yōu)選的，提供一種無需打金線的無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓芯片。
[0006]在本發(fā)明的上下文中，無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓芯片包括，無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓直流芯片，無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓交流芯片，無需打金線的無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓直流芯片，無需打金線的無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓交流芯片。
[0007]無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓芯片的一個實施實例，包括:
[0008](I)支持襯底；
[0009](2)分立的導電的焊盤；焊盤包括，一個第一電極焊盤，至少一個中間焊盤，一個第二電極焊盤；第一電極焊盤、第二電極焊盤和中間焊盤形成在支持襯底上；第一電極焊盤、第二電極焊盤和中間焊盤與支持襯底電絕緣；
[0010](3)至少兩個分立的單元半導體外延薄膜:單元半導體外延薄膜包括:第一類型限制層、活化層和第二類型限制層；單元半導體外延薄膜的第一類型限制層分別鍵合在第一電極焊盤和中間焊盤的預定位置上并且使得第一電極焊盤和中間焊盤的一部分暴露；第二電極焊盤上沒有鍵合單元半導體外延薄膜；
[0011](4)焊盤的數(shù)量比單元半導體外延薄膜的數(shù)量多一個，在第二電極焊盤上，沒有鍵合單元半導體外延薄膜。
[0012](5)每個焊盤和鍵合于其上的單元半導體外延薄膜構(gòu)成單元芯片；[0013](6)鈍化層:鈍化層層疊在每個單元芯片和第二電極焊盤的表面和側(cè)面上；鈍化層在單元半導體外延薄膜的第二類型限制層的預定的位置上方具有預定形狀的窗口，第二類型限制層的一部分在窗口中暴露；鈍化層在第一電極焊盤和中間焊盤的暴露的部分的預定的位置上方分別具有預定形狀的窗口，第一電極焊盤的一部分和中間焊盤的一部分在窗口中暴露；鈍化層在第二電極焊盤的預定的位置上方具有預定形狀的窗口，第二電極焊盤的一部分在窗口中暴露；
[0014](7)至少一個透明的中間連接電極:透明的中間連接電極包括透明的第一中間連接電極、透明的第二中間連接電極、透明的中間P-n-連接電極；其中，第一中間連接電極通過鈍化層在一個單元半導體外延薄膜的第二類型限制層上方的窗口，層疊在第二類型限制層上；第二中間連接電極通過鈍化層在一個其上層疊單元半導體外延薄膜的中間焊盤的上方的窗口，層疊在中間焊盤上；中間p-n-連接電極把至少一個第一中間連接電極和至少一個第二中間連接電極連接起來；
[0015](8) 一個透明的連接電極:透明的連接電極包括透明的第一連接電極、透明的第二連接電極、透明的p-n-連接電極；其中，第一連接電極通過鈍化層在一個單元半導體外延薄膜的第二類型限制層上方的窗口，層疊在第二類型限制層上；第二連接電極通過鈍化層在第二電極焊盤的上方的窗口，層疊在第二電極焊盤上；p-n_連接電極把第一連接電極和第二連接電極連接起來。
[0016]支持襯底包括:(I)絕緣支持襯底；絕緣支持襯底的第一表面上形成互相分立的一個第一電極焊盤，至少一個中間焊盤，一個第二電極焊盤。(2)導電支持襯底；導電支持襯底的第一表面上形成一層絕緣層，絕緣層上形成互相分立的一個第一電極焊盤，至少一個中間焊盤，一個第二電極焊盤。(3)通孔絕緣支持襯底；通孔絕緣支持襯底中形成至少一個第一通孔和一個第二通孔，第一通孔和第二通孔中分別形成導電的第一填充塞和導電的第二填充塞，通孔絕緣支持襯底的第一表面上形成互相分立的一個第一電極焊盤，至少一個中間焊盤，一個第二電極焊盤；通孔絕緣支持襯底的第二表面上形成互相分立的第一電源焊盤和第二電源焊盤；第一電源焊盤和第二電源焊盤分別通過導電的第一填充塞和導電的第二填充塞與通孔絕緣支持襯底的第一表面上的第一電極焊盤和第二電極焊盤形成電連接。(4)通孔導電支持襯底；通孔導電支持襯底的第一表面和第二表面上分別形成第一絕緣層和第二絕緣層；通孔導電支持襯底以及第一絕緣層和第二絕緣層中形成至少一個第一個通孔和至少一個第二通孔，在第一個通孔和第二通孔中分別形成絕緣的第一填充塞和絕緣的第二填充塞，在絕緣的第一填充塞和絕緣的第二填充塞中分別形成導電的第一填充塞和導電的第二填充塞，導電的第一填充塞和導電的第二填充塞與通孔導電支持襯底互相電絕緣；通孔導電支持襯底的第一表面上的第一絕緣層上形成互相分立的一個第一電極焊盤，至少一個中間焊盤，一個第二電極焊盤；通孔導電支持襯底的第二表面上的第二絕緣層上形成互相分立的第一電源焊盤和第二電源焊盤，第一電源焊盤和第二電源焊盤通過導電的第一填充塞和導電的第二填充塞分別與通孔導電支持襯底的第一表面上的第一電極焊盤和第二電極焊盤形成電連接。
[0017]無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓芯片的另一個實施實例，包括:
[0018](I)支持襯底；支持襯底包括,絕緣支持襯底；帶有絕緣層的導電支持襯底；
[0019](2)分立的導電的焊盤；焊盤包括，一個第一電極焊盤，至少一個中間焊盤；第一電極焊盤和中間焊盤形成在支持襯底上；第一電極焊盤和中間焊盤與支持襯底電絕緣；
[0020](3)至少兩個分立的單元半導體外延薄膜:單元半導體外延薄膜包括:第一類型限制層、活化層和第二類型限制層；單元半導體外延薄膜的所述第一類型限制層分別鍵合在第一電極焊盤和中間焊盤的預定位置上并且使得第一電極焊盤和中間焊盤的一部分暴露；
[0021](4)焊盤的數(shù)量與單元半導體外延薄膜的數(shù)量相同，每個焊盤的表面鍵合一個單元半導體外延薄膜。
[0022](5)每個單元半導體外延薄膜和其鍵合于其上的焊盤形成單元芯片；
[0023](6)鈍化層:鈍化層層疊在每個單元芯片的表面和側(cè)面上；鈍化層在單元半導體外延薄膜的第二類型限制層的預定的位置上方具有預定形狀的窗口，第二類型限制層的一部分在窗口中暴露；鈍化層分別在第一電極焊盤和中間焊盤的暴露的部分的預定的位置上方具有預定形狀的窗口，第一電極焊盤和中間焊盤的一部分分別在窗口中暴露；
[0024](7)至少一個透明的中間連接電極:透明的中間連接電極包括透明的第一中間連接電極、透明的第二中間連接電極、透明的中間P-n-連接電極；其中，第一中間連接電極通過鈍化層在一個單元半導體外延薄膜的第二類型限制層上方的窗口，層疊在第二類型限制層上；第二中間連接電極通過鈍化層在一個其上層疊單元半導體外延薄膜的中間焊盤的上方的窗口，層疊在中間焊盤上；中間p-n-連接電極把至少一個第一中間連接電極和至少一個第二中間連接電極連接起來；
[0025](8)透明的第二電極:第二電極通過鈍化層在一個單元半導體外延薄膜的第二類型限制層上方的窗口，層疊在第二類型限制層上。
[0026]本發(fā)明的無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓芯片，中間p-n-連接電極把第一中間連接電極和第二中間連接電極連接起來的連接方式是從一組連接方式中選出，該組連接方式包括:
[0027](I)第一中間連接電極和第二中間連接電極分別通過鈍化層在一個單元半導體外延薄膜的第二類型限制層上方的窗口和相鄰的單元芯片的暴露的中間焊盤的上方的窗口，層疊在一個單元半導體外延薄膜的第二類型限制層和相鄰的單元芯片的暴露的中間焊盤上，中間P-n-連接電極把第一中間連接電極和在相鄰的單元芯片的中間焊盤上的第二中間連接電極形成串聯(lián)形式的電連接，全部單元芯片以串聯(lián)方式連接，形成無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓直流芯片。
[0028](2)中間p-n-連接電極把在一個單元半導體外延薄膜的第二類型限制層上的第一中間連接電極和在另外兩個相鄰的單元芯片的中間焊盤上的兩個第二中間連接電極形成電連接形成一個節(jié)點；中間P-n-連接電極把在一個單元芯片的中間焊盤上的第二中間連接電極和在另外兩個相鄰的單元半導體外延薄膜的第二類型限制層上的兩個第一中間連接電極形成電連接形成另一個節(jié)點，即，整流橋包括至少兩個節(jié)點，在節(jié)點處，連接電極把兩個單元半導體外延薄膜的相同類型的限制層和另一個單元半導體外延薄膜的不同類型的限制層連接，全部單元芯片以整流橋形式電連接，形成無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓交流芯片。
[0029](3)兩組相同數(shù)量的單元芯片分別以串聯(lián)形式電連接，兩組串聯(lián)的單元芯片以反向并聯(lián)形式電連接，即，連接電極把全部單元芯片以串聯(lián)和并聯(lián)混合的方式連接，形成無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓交流芯片。
[0030]透明的中間連接電極、透明的連接電極、透明的第二電極具有單層電極結(jié)構(gòu)或多層電極結(jié)構(gòu)，每層電極是從一組電極中選出，該組電極包括，導電的金屬氧化物，薄金屬膜。
[0031]一個實施實例:透明的中間連接電極、透明的連接電極和/或透明的第二電極具有單層電極結(jié)構(gòu)，該單層材料是薄金屬膜，其厚度在納米量級，比金屬電極的厚度小10倍，降低生產(chǎn)成本。
[0032]一個實施實例:中間連接電極、連接電極、第二電極具有單層的結(jié)構(gòu)，該單層材料是透明的導電的金屬氧化物，如ΙΤ0，等。
[0033]一個實施實例:中間連接電極、連接電極、第二電極具有兩層的結(jié)構(gòu)，該兩層材料是:一層是透明的導電的金屬氧化物(如ΙΤ0)，另一層是薄金屬膜等。
[0034]優(yōu)選的實施實例:中間連接電極、連接電極、第二電極具有相同的結(jié)構(gòu)。
[0035]絕緣支持襯底包括，氧化鋁陶瓷支持襯底，氮化鋁陶瓷支持襯底，等。導電支持襯底包括，鎢銅支持襯底，等。通孔絕緣支持襯底包括，形成通孔的低溫氧化鋁陶瓷支持襯底或氮化鋁陶瓷支持襯底，形成通孔的高溫氧化鋁陶瓷支持襯底或氮化鋁陶瓷支持襯底。通孔導電支持襯底包括，形成通孔的鎢銅支持襯底，等。
[0036]因此，無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓芯片具有高散熱能力，高驅(qū)動電流的密度，低生產(chǎn)成本，降低LED燈具的成本。
[0037]下述的描述適用于本發(fā)明的所有實施實例。
[0038](I)圖中各部分的比例不代表真實產(chǎn)品的比例。
[0039](2)在圖2至圖4中，一個無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓芯片只包括兩個單元芯片，但是，本發(fā)明的無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓芯片可以包括多于兩個單元芯片。
[0040](3)單元半導體外延薄膜的材料是從一組材料中選出，該組材料包括:(a)氮化鎵基材料；所述氮化鎵基材料包括，GaN, AlGaN, GaInN, AlGaInN ； (b)磷化鎵基材料；所述磷化鎵基材料包括，GaP, AlGaP, GaInP, AlGaInP ； (c)氮磷鎵基材料；所述氮磷鎵材料包括，GaNP, AlGaNP, GaInNP, AlGaInNP ； (d)氧化鋅基材料，包括，ZnO0
[0041](4)鈍化層和絕緣層的材料是從一組材料中選出，該組材料包括，硅膠(silicone)、樹脂(epoxy)、氧化娃(Si02)、氮化娃、玻璃上娃(SOG)、聚酰亞胺(polyimide)、玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate)、丙烯酸(acrylic)，
坐寸ο
[0042](5)中間連接電極、連接電極和/或第二電極具有單層或多層結(jié)構(gòu):每一層的材料是從一組材料中選出，該組材料包括，導電氧化物材料、金屬材料、銀納米線、碳納米管、石墨烯；所述導電氧化物材料包括:ΙΤ0(氧化銦錫)，IZO(氧化銦鋅)，CTO(氧化鎘錫)，ZnO:Al，AuAl02，LaCuOS, CuGaO, SrCu02, ZnGa204, Sn02:Sb, Ga203:Sn, In203:Zn, Ν?Ο,ΜηΟ,CuO, SnO, GaO, FTO ;所述金屬材料包括:A1, Ag, Au, Ni/Au, Ni/Pt, Ni/Pd, Ni/Co, Pd/Au, Pt/Au, Ti/Au, Cr/Au, Sn/Au, Zr, Hf, V, Nb。
[0043](6)第一中間連接電極和第二中間連接電極不在同一個單元芯片上。
[0044](J)支持襯底是從一組支持襯底中選出，該組支持襯底包括:絕緣支持襯底,導電支持襯底，通孔絕緣支持襯底，通孔導電支持襯底；其中，(a)絕緣支持襯底；絕緣支持襯底的第一表面上形成互相分立的一個第一電極焊盤，至少一個中間焊盤，一個第二電極焊盤。(b)導電支持襯底；導電支持襯底的第一表面上形成一層絕緣層，絕緣層上形成互相分立的一個第一電極焊盤，至少一個中間焊盤，一個第二電極焊盤。(C)通孔絕緣支持襯底；通孔絕緣支持襯底中形成至少一個第一通孔和一個第二通孔，第一通孔和第二通孔中分別形成導電的第一填充塞和導電的第二填充塞，通孔絕緣支持襯底的第一表面上形成互相分立的一個第一電極焊盤，至少一個中間焊盤，一個第二電極焊盤；通孔絕緣支持襯底的第二表面上形成互相分立的第一電源焊盤和第二電源焊盤；第一電源焊盤和第二電源焊盤分別通過導電的第一填充塞和導電的第二填充塞與通孔絕緣支持襯底的第一表面上的第一電極焊盤和第二電極焊盤形成電連接。(d)通孔導電支持襯底；通孔導電支持襯底的第一表面和第二表面上分別形成第一絕緣層和第二絕緣層；通孔導電支持襯底以及第一絕緣層和第二絕緣層中形成至少一個第一個通孔和至少一個第二通孔，在第一個通孔和第二通孔中分別形成絕緣的第一填充塞和絕緣的第二填充塞，在絕緣的第一填充塞和絕緣的第二填充塞中分別形成導電的第一填充塞和導電的第二填充塞，導電的第一填充塞和導電的第二填充塞與通孔導電支持襯底互相電絕緣；通孔導電支持襯底的第一表面上的第一絕緣層上形成互相分立的一個第一電極焊盤，至少一個中間焊盤，一個第二電極焊盤；通孔導電支持襯底的第二表面上的第二絕緣層上形成互相分立的第一電源焊盤和第二電源焊盤，第一電源焊盤和第二電源焊盤通過導電的第一填充塞和導電的第二填充塞分別與通孔導電支持襯底的第一表面上的第一電極焊盤和第二電極焊盤形成電連接。
[0045](8)中間p-n-連接電極把第一中間連接電極和第二中間連接電極連接起來,連接方式包括:(a)把相鄰的兩個單元芯片形成串聯(lián)形式的電連接，即，把一個單元半導體外延薄膜的第二連接電極與相鄰的一個單元芯片的中間焊盤相連接，使得兩個相鄰的單元半導體外延薄膜形成串聯(lián)形式的電連接；(b)把一個單元半導體外延薄膜上的第一中間連接電極與相鄰的兩個單元芯片的中間焊盤的第二中間連接電極相連接，使得相鄰的三個單元半導體外延薄膜形成橋式電路的一個節(jié)點的電連接；(C)把一個單元芯片的中間焊盤的第二中間連接電極與相鄰的兩個單元半導體外延薄膜上的第一中間連接電極相連接，使得相鄰的三個單元半導體外延薄膜形成橋式電路的另一個節(jié)點的電連接；(d)把兩個單元芯片或兩串串聯(lián)的單元芯片形成反向并聯(lián)形式的電連接，g卩，把一個單元芯片的第二中間連接電極與另一個單元芯片的第一電極焊盤相連接，把一個單元芯片的第一中間連接電極與第二電極焊盤相連接。
[0046](9)對于一個芯片，第一電極焊盤只有一個，將與外界電源的一個電極相連接；第二電極焊盤只有一個，將與外界電源的另一個電極相連接；中間焊盤有至少一個。有些實施實例具有第二電極焊盤，有些實施實例沒有第二電極焊盤，而是有第二電極(第二電極通過打金線與外界電源連接)。第一電極焊盤和第二電極焊盤分別與外界電源的連接方式包括:(a)通過打金線直接把第一電極焊盤和第二電極焊盤分別與外界電源的正負電極連接，(b)把第一電極焊盤和第二電極焊盤通過導電的第一和第二填充塞分別與第一電源焊盤和第二電源焊盤相連接，第一電源焊盤和第二電源焊盤分別與外界電源的正負電極連接。
[0047](10)生長襯底包括，藍寶石襯底、碳化硅襯底、氮化鎵襯底、玻璃襯底，石墨襯底，砷化鎵襯底，硅襯底，等?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0048]圖1a至圖1e分別展示本發(fā)明的無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓芯片的支持襯底的一些實施實例的截面圖。
[0049]圖2a至圖2c展示本發(fā)明的無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓芯片的部分制造工藝的一個實施實例的截面圖。
[0050]圖2d、圖2e分別展示本發(fā)明的無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓芯片的不同實施實例的截面圖。
[0051 ] 圖3a、圖3b展示本發(fā)明的無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓芯片的部分制造工藝的一個實施實例的截面圖。
[0052]圖4a、圖4b展示本發(fā)明的無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓芯片的部分制造工藝的一個實施實例的截面圖。
[0053]圖5a、圖5b、圖5c分別展示本發(fā)明的倒裝結(jié)構(gòu)的高壓直流和交流芯片的等效電路圖。
[0054]圖中的數(shù)字符號代表的含義如下:
[0055]IOla表示絕緣支持襯底；
[0056]IOlb表不導電支持襯底；
[0057]IOlc表示通孔絕緣支持襯底；
[0058]IOld表示通孔導電支持襯底；
[0059]102a、102b、102c分別表不層疊在支持襯底第一表面上的第一電極焊盤、第二電極焊盤、中間焊盤；
[0060]103a表不層疊在導電支持襯底第一表面上的絕緣層；
[0061]103b、103c分別表不層疊在通孔導電支持襯底第一表面和第二表面上的第一絕緣層和第二絕緣層；
[0062]104a、104b分別表不層疊在通孔絕緣支持襯底和通孔導電支持襯底的第二表面上的第一電源焊盤和第二電源焊盤；104a、104b將分別與外界電源的兩個電極相連接；
[0063]104c表示層疊在通孔絕緣支持襯底和通孔導電支持襯底的第二表面上的導熱盤；
[0064]IlOaUlOb分別表不形成在通孔絕緣支持襯底中的導電的第一填充塞和導電的第
二填充塞；
[0065]IllaUllb分別表示形成在通孔導電支持襯底中的第一通孔和第二通孔中的絕緣
的第一填充塞和絕緣的第二填充塞；
[0066]112a、112b分別表示形成在絕緣的第一填充塞和絕緣的第二填充塞IllaUllb中的導電的第一填充塞和導電的第二填充塞；
[0067]120表示生長襯底；
[0068]130a、130b分別表示形成在生長襯底上的單元半導體外延薄膜；
[0069]140表示鈍化層；
[0070]150a、150b、150c、150d、150e分別表不在支持襯底第一表面上的第一電極焊盤、單
元半導體外延薄膜的第二類型限制層、中間焊盤、相鄰的單元半導體外延薄膜的第二類型限制層、第二電極焊盤上方的在鈍化層中形成的窗口，在窗口中，相應的第一電極焊盤、單元半導體外延薄膜的第二類型限制層、中間焊盤、相鄰的單元半導體外延薄膜的第二類型限制層、第二電極焊盤的表面暴露；
[0071]160a、160b、160c分別表示第一中間連接電極、第二中間連接電極、中間p_n_連接電極；層疊在一個單元半導體外延薄膜的暴露的第一類型限制層130a上的第一中間連接電極160a，層疊在相鄰的另一個單元芯片的中間焊盤的暴露的表面上的第二中間連接電極160b,把第二中間連接電極160b與第一中間連接電極160a形成電連接的中間p-n-連接電極 160c ；
[0072]161a、161b、161c分別表示第一連接電極、第二連接電極、p-n-連接電極；第二連接電極層疊在第二電極焊盤上；
[0073]170表示第二電極；
[0074]180a、180b分別表示與外界電源連接的金線；
[0075]501、502、503分別表示形成串聯(lián)連接的多個單元芯片；
[0076]504和505分別表示形成串聯(lián)連接的多個單元芯片；
[0077]506和507分別表示形成串聯(lián)連接的多個單元芯片；
[0078]串聯(lián)的504和505與串聯(lián)的506和507反向并聯(lián)連接；
[0079]510、511、512、513、514、515分別表示形成整流橋式連接的多個單元芯片；
[0080]520和521分別表示整流橋的兩個節(jié)點。
【具體實施方式】
[0081]為使本發(fā)明的實施實例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明的實施實例中的附圖，對本發(fā)明的實施實例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施實例是本發(fā)明的一部分實施實例，而不是全部的實施實例?；诒景l(fā)明中的實施實例，本領域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施實例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0082]注意:在下面所有的實施實例中，雖然圖中展示的無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓芯片只包括兩個單元芯片，但是，本發(fā)明的無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓芯片可以包括多于兩個單元芯片。
[0083]圖1a至圖1e分別展示本發(fā)明的無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓芯片的支持襯底的不同實施實例的截面圖。
[0084]圖1a展示絕緣支持襯底101a，層疊在絕緣支持襯底IOla的第一表面上的分立的第一電極焊盤102a、中間焊盤102c。
[0085]圖1b展不導電支持襯底IOlb,層疊在導電支持襯底IOlb的第一表面上的絕緣層103a，層疊在絕緣層103a上的分立的第一電極焊盤102a、中間焊盤102c。
[0086]圖1c展示通孔絕緣支持襯底101c，形成在其中的至少一個第一通孔和至少一個第二通孔以及形成在第一通孔和第二通孔中的導電的第一填充塞和導電的第二填充塞IIOa和110b，層疊在通孔絕緣支持襯底IOlc的第一表面上的分立的第一電極焊盤102a、中間焊盤102c、第二電極焊盤102b，層疊在通孔絕緣支持襯底IOlc的第二表面上的分立的第一電源焊盤104a、第二電源焊盤104b、導熱盤104c。
[0087]注意:圖1c中，第一通孔包括兩個通孔，第二通孔包括兩個通孔，為了散熱，通孔可以有多個。
[0088]第一電極焊盤102a和第一電源焊盤104a通過導電的第一填充塞IlOa形成電連接；第二電極焊盤102b和第二電源焊盤104b通過導電的第二填充塞IlOb形成電連接。
[0089]圖1d展示的通孔絕緣支持襯底IOlc與圖1c展示的基本相同，不同之處在于，通孔絕緣支持襯底IOlc的第二表面上沒有導熱盤。
[0090]圖1e展示通孔導電支持襯底101d，包括，分別形成在其第一和第二表面的第一絕緣層103b和第二絕緣層103c，穿過通孔導電支持襯底101d、第一絕緣層103b和第二絕緣層103c的至少一個第一通孔和至少一個第二通孔，在第一通孔和第二通孔中形成絕緣的第一填充塞Illa和絕緣的第二填充塞111b，在絕緣的第一填充塞Illa和絕緣的第二填充塞Illb中形成導電的第一填充塞112a和導電的第二填充塞112b,層疊在第一絕緣層103b上的分立的第一電極焊盤102a、中間焊盤102c、第二電極焊盤102b，層疊在第二絕緣層103c上的分立的第一電源焊盤104a、第二電源焊盤104b。
[0091]第一電極焊盤102a和第一電源焊盤104a通過導電的第一填充塞112a形成電連接；第二電極焊盤102b和第二電源焊盤104b通過導電的第二填充塞112b形成電連接。
[0092]第一通孔可以有一個或多個，第二通孔可以有一個或多個。
[0093]在一些實施實例中，通孔絕緣支持襯底具有導熱盤，在另一些實施實例中，通孔絕緣支持襯底不具有導熱盤。
[0094]圖2a至圖2c展示本發(fā)明的無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓芯片的部分制造工藝的一個實施實例的截面圖。
[0095]第一步驟，半導體外延薄膜包括依次形成在生長襯底120上的第二類型限制層、發(fā)光層、第一類型限制層。半導體外延薄膜被刻蝕而形成多個分立的單元半導體外延薄膜，為了簡化畫圖，圖2a至圖2c中只展示兩個單元半導體外延薄膜103a和130b。
[0096]形成支持襯底和層疊在其上的焊盤。圖2a至2c展示的是絕緣支持襯底IOla和層疊在其上的第一電極焊盤102a及中間焊盤102c。
[0097]圖2b展示第二步驟，把單元半導體外延薄膜130a和130b的第一類型限制層分別鍵合在第一電極焊盤102a及中間焊盤102c上，然后剝離生長襯底120。
[0098]在單元芯片和/或第二電極焊盤(圖2b中沒有展示第二電極焊盤，圖2d中展示了)上層疊鈍化層140，通過刻蝕，鈍化層140分別在第一電極焊盤102a、單元半導體外延薄膜130a、中間焊盤102c、單元半導體外延薄膜130b的上方的預定的位置上形成預定形狀的窗口 150a、150b、150c、150d，使得部分第一電極焊盤102a、單元半導體外延薄膜130a、中間焊盤102c、單元半導體外延薄膜130b分別在窗口 150a、150b、150c、150d中暴露。
[0099]注意:窗口 150a和150c的形狀和尺寸可以不同，也可以相同。窗口 150b和150d的形狀和尺寸可以不同，也可以相同。
[0100]圖2c展示第三步驟，，在窗口 150b中的單元半導體外延薄膜130a的暴露的部分上形成第一中間連接電極160a，在窗口 150c中的中間焊盤102c上的暴露的部分上形成第二中間連接電極160b，同時形成的中間p-n-連接電極160c把第一中間連接電極160a和第二中間連接電極160b連接。第二電極170形成在窗口 150d中的暴露的單元半導體外延薄膜130b上。
[0101]在芯片封裝工藝中，分別與外界電源的正負電極相連接的金線180a和180b將分別與窗口 150a中的第一電極焊盤102a的暴露的部分和第二電極170電連接。
[0102]圖2d展示本發(fā)明的無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓芯片的一個實施實例的截面圖。該實施實例包括，絕緣支持襯底IOla ;層疊在其上的分立的第一電極焊盤102a、中間焊盤102c和第二電極焊盤102b ;分別鍵合在第一電極焊盤102a和中間焊盤102c上的單元半導體外延薄膜130a和130b ;第一中間連接電極160a和第二中間連接電極160b分別形成在單元半導體外延薄膜130a的暴露的部分上和窗口 150c中的中間焊盤102c的暴露的部分上；中間p-n-連接電極160c把第一中間連接電極160a和第二中間連接電極160b電連接；第一中間連接電極161a和第二中間連接電極161b分別形成在單元半導體外延薄膜130b的暴露的部分上和第二電極焊盤102b的暴露的部分上；中間p-n-連接電極161c把第一中間連接電極161a和第二中間連接電極161b電連接。
[0103]在芯片封裝工藝中，分別與外界電源的正負電極相連接的金線180a和180b將分別與窗口 150a中的第一電極焊盤102a的暴露的部分和第二電極焊盤102b的暴露的部分電連接。
[0104]圖2e展示本發(fā)明的無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓芯片的不同實施實例的截面圖。圖2e展示的實施實例與圖2d展示的基本相同，不同之處是:圖2e中的實施實例的支持襯底是導電支持襯底IOlb,絕緣層103a層疊在導電支持襯底IOlb上。第一電極焊盤102a、中間焊盤102c和第二電極焊盤102b層疊在絕緣層103a上。
[0105]圖3a、圖3b展示本發(fā)明的無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓芯片的部分制造工藝的一個實施實例的截面圖。
[0106]圖3a展示的工藝從生長襯底被剝離后，在單元芯片上層疊鈍化層140，通過刻蝕，鈍化層140分別在第一電極焊盤102a、單元半導體外延薄膜130a、中間焊盤102c、單元半導體外延薄膜130b、第二電極焊盤102b的上方的預定的位置上分別形成預定形狀的窗口150a、150b、150c、150d、150e,使得第一電極焊盤102a、單元半導體外延薄膜130a、中間焊盤102c、單元半導體外延薄膜130b、第二電極焊盤102b的一部分分別在窗口 150a、150b、150c、150d、150e 中暴露。
[0107]注意:窗口 150a和150c和150e的形狀和尺寸可以不同，也可以相同。窗口 150b和150d的形狀和尺寸可以不同，也可以相同。
[0108]圖3b展示下一步驟，，在窗口 150b中的暴露的單元半導體外延薄膜130a上形成第一中間連接電極160a，在窗口 150c中的暴露的中間焊盤102c上形成第二中間連接電極160b，同時形成的中間p-n-連接電極160c把第一中間連接電極160a和第二中間連接電極160b連接。第一連接電極161a和第二連接電極161b分別形成在單元半導體外延薄膜130b和第二電極焊盤102b的暴露的部分上；p-n-連接電極161c把第一連接電極161a和第二連接電極161b電連接。
[0109]第一電極焊盤102a和第二電極焊盤102b分別通過通孔絕緣支持襯底IOlc中的導電的第一和第二填充塞I IOa和IlOb與第一電源焊盤104a和第二電源焊盤104b電連接。
[0110]注意:在芯片封裝工藝中，有兩種方法與外界電源相連接，(I)第一電源焊盤104a和第二電源焊盤104b將分別與外界電源的兩個電極相連接；(2)通過在第一電極焊盤102a和第二電極焊盤102b打金線。
[0111]圖4a和圖4b展示本發(fā)明的無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓芯片的部分制造工藝的一個實施實例的截面圖。圖4a和圖4b展示的部分制造工藝的實施實例與圖3a和圖3b基本相同，不同的是，圖4a和圖4b的實施實例采用通孔導電支持襯底IOld代替圖3a和圖3b采用的通孔絕緣支持襯底101c。因此，在準備支持襯底時，要首先在導電襯底IOld的第一和第二表面上分別層疊第一絕緣層103b和第二絕緣層103c，穿過導電支持襯底IOld和第一絕緣層103b和第二絕緣層103c形成至少一個第一通孔和至少一個第二通孔，并分別在第一通孔和第二通孔中形成絕緣的第一填充塞Illa和絕緣的第二填充塞111b，在絕緣的第一填充塞Illa和絕緣的第二填充塞Illb中再形成通孔，并在通孔中形成導電的第一填充塞112a和導電的第二填充塞112b。在第一絕緣層103b上分別形成第一電極焊盤102a、第二電極焊盤102b、中間焊盤102c ;在在第二絕緣層103c上分別形成第一電源焊盤104a和第二電源焊盤104b，使得第一電極焊盤102a和第一電源焊盤104a通過導電的第一填充塞112a電連接，第二電極焊盤102b和第二電源焊盤104b通過導電的第二填充塞112b電連接。
[0112]圖5a、圖5b、圖5c分別展示本發(fā)明的無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓芯片的等效電路圖。
[0113]圖5a展示本發(fā)明的無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓芯片的一個實施實例的等效電路圖。
[0114]無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓芯片具有至少兩個的單元芯片501、502、503形成串聯(lián)電連接，因此，形成無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓直流芯片。圖中的虛線代表多個單元串聯(lián)的單元芯片。
[0115]注意:兩個或者多于兩個的單元芯片串聯(lián)后形成高壓直流芯片。
[0116]圖5b展示本發(fā)明的無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓芯片的反向連接式的高壓交流芯片的一個實施實例的等效電路圖。
[0117]至少兩個單元芯片504、505形成串聯(lián)電連接，至少兩個單元芯片506、507形成串聯(lián)電連接。兩串串聯(lián)的單元芯片反向連接，形成無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓交流芯片。圖中的虛線代表多個串聯(lián)的單元芯片。
[0118]注意:至少兩個的單元芯片反向連接，形成高壓交流芯片。
[0119]圖5c展示本發(fā)明的無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓交流芯片的一個實施實例的等效電路圖。
[0120]多個單元芯片510、511、512、513、514、515構(gòu)成整流橋式連接。在單元芯片514和515之間，可以有多個單元芯片，圖中的虛線代表多個串聯(lián)的單元xp。單元芯片510、511和514在節(jié)點520處電連接。單元芯片512、513和515在節(jié)點521處電連接。
[0121]最后應說明的是:以上實施實例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施實例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術(shù)人員應當理解:其依然可以對前述實施實例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施實例技術(shù)方案的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓芯片,包括: -支持襯底； -分立的導電的焊盤；所述焊盤包括，一個第一電極焊盤，至少一個中間焊盤，一個第二電極焊盤；所述第一電極焊盤、所述第二電極焊盤和所述中間焊盤形成在所述支持襯底上；所述第一電極焊盤、所述第二電極焊盤和所述中間焊盤與所述支持襯底電絕緣； -至少兩個分立的單元半導體外延薄膜:所述單元半導體外延薄膜包括:第一類型限制層、活化層和第二類型限制層；所述單元半導體外延薄膜的所述第一類型限制層分別鍵合在所述第一電極焊盤和中間焊盤的預定位置上并且使得所述第一電極焊盤和所述中間焊盤的一部分暴露；所述第二電極焊盤上沒有鍵合所述單元半導體外延薄膜； -每個所述焊盤和鍵合于其上的所述單元半導體外延薄膜形成單元芯片； -鈍化層:所述鈍化層層疊在每個所述單元芯片和所述第二電極焊盤的表面和側(cè)面上；所述鈍化層在所述單元半導體外延薄膜的第二類型限制層的預定的位置上方具有預定形狀的窗口，所述第二類型限制層的一部分在所述窗口中暴露；所述鈍化層在所述第一電極焊盤和所述中間焊盤的暴露的部分的預定的位置上方分別具有預定形狀的窗口，所述第一電極焊盤的一部分和所述中間焊盤的一部分在所述窗口中暴露；所述鈍化層在所述第二電極焊盤的預定的位置上方具有預定形狀的窗口，所述第二電極焊盤的一部分在所述窗口中暴露； -至少一個透明的中間連接電極:所述透明的中間連接電極包括透明的第一中間連接電極、透明的第二中間連接電極、透明的中間P-η-連接電極；其中，所述第一中間連接電極通過所述鈍化層在一個所述單元半導體外延薄膜的所述第二類型限制層上方的所述窗口，層疊在所述第二類型限制層上；所述第二中間連接電極通過所述鈍化層在一個其上層疊所述單元半導體外延薄膜的所述中間焊盤的上方的所述窗口，層疊在所述中間焊盤上；所述中間p-n-連接電極把至少一個所述第一中間連接電極和至少一個所述第二中間連接電極連接起來； -一個透明的連接電極:所述透明的連接電極包括透明的第一連接電極、透明的第二連接電極、透明的p-n-連接電極；其中，所述第一連接電極通過所述鈍化層在一個所述單元半導體外延薄膜的所述第二類型限制層上方的所述窗口，層疊在所述第二類型限制層上；所述第二連接電極通過所述鈍化層在所述第二電極焊盤的上方的所述窗口，層疊在所述第二電極焊盤上；所述p-n-連接電極把所述第一連接電極和所述第二連接電極連接起來。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓芯片，其特征在于，所述支持襯底是絕緣支持襯底；所述絕緣支持襯底的第一表面上形成互相分立的一個第一電極焊盤，至少一個中間焊盤，一個第二電極焊盤。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓芯片，其特征在于，所述支持襯底是導電支持襯底；所述導電支持襯底的第一表面上形成一層絕緣層，所述絕緣層上形成互相分立的一個第一電極焊盤，至少一個中間焊盤，一個第二電極焊盤。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓芯片，其特征在于，所述支持襯底是通孔絕緣支持襯底；所述通孔絕緣支持襯底中形成至少一個第一通孔和一個第二通孔，所述第一通孔和所述 第二通孔中分別形成導電的第一填充塞和導電的第二填充塞，所述通孔絕緣支持襯底的第一表面上形成互相分立的一個第一電極焊盤，至少一個中間焊盤，一個第二電極焊盤；所述通孔絕緣支持襯底的第二表面上形成互相分立的第一電源焊盤和第二電源焊盤；所述第一電源焊盤和所述第二電源焊盤分別通過所述導電的第一填充塞和所述導電的第二填充塞與所述通孔絕緣支持襯底的第一表面上的所述第一電極焊盤和所述第二電極焊盤形成電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓芯片，其特征在于，所述支持襯底是通孔導電支持襯底；所述通孔導電支持襯底的第一表面和第二表面上分別形成第一絕緣層和第二絕緣層；所述通孔導電支持襯底以及所述第一絕緣層和所述第二絕緣層中形成至少一個第一個通孔和至少一個第二通孔，在所述第一個通孔和第二通孔中分別形成絕緣的第一填充塞和絕緣的第二填充塞，在所述絕緣的第一填充塞和所述絕緣的第二填充塞中分別形成導電的第一填充塞和導電的第二填充塞，所述導電的第一填充塞和導電的第二填充塞與所述通孔導電支持襯底互相電絕緣；所述通孔導電支持襯底的第一表面上的所述第一絕緣層上形成互相分立的一個第一電極焊盤，至少一個中間焊盤，一個第二電極焊盤；所述通孔導電支持襯底的第二表面上的所述第二絕緣層上形成互相分立的第一電源焊盤和第二電源焊盤，所述第一電源焊盤和第二電源焊盤通過所述導電的第一填充塞和所述導電的第二填充塞分別與所述通孔導電支持襯底的第一絕緣層上的所述第一電極焊盤和所述第二電極焊盤形成電連接。
6.一種無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓芯片,包括: -支持襯底；所述支持襯底包括，絕緣支持襯底；帶有絕緣層的導電支持襯底； -分立的導電的焊盤；所述焊盤包括，一個第一電極焊盤，至少一個中間焊盤；所述第一電極焊盤和所述中間焊盤形成在所述支持襯底上；所述第一電極焊盤和所述中間焊盤與所述支持襯底電絕 緣； -至少兩個分立的單元半導體外延薄膜:所述單元半導體外延薄膜包括:第一類型限制層、活化層和第二類型限制層；所述單元半導體外延薄膜的所述第一類型限制層分別鍵合在所述第一電極焊盤和中間焊盤的預定位置上并且使得所述第一電極焊盤和所述中間焊盤的一部分暴露； -每個所述焊盤和鍵合于其上的所述單元半導體外延薄膜形成單元芯片； -鈍化層:所述鈍化層層疊在每個所述單元芯片的表面和側(cè)面上；所述鈍化層在所述單元半導體外延薄膜的第二類型限制層的預定的位置上方具有預定形狀的窗口，所述第二類型限制層的一部分在所述窗口中暴露；所述鈍化層分別在所述第一電極焊盤和所述中間焊盤的暴露的部分的預定的位置上方具有預定形狀的窗口，所述第一電極焊盤和所述中間焊盤的一部分分別在所述窗口中暴露； -至少一個透明的中間連接電極:所述透明的中間連接電極包括透明的第一中間連接電極、透明的第二中間連接電極、透明的中間P-n-連接電極；其中，所述第一中間連接電極通過所述鈍化層在一個所述單元半導體外延薄膜的所述第二類型限制層上方的所述窗口，層疊在所述第二類型限制層上；所述第二中間連接電極通過所述鈍化層在另一個其上層疊所述單元半導體外延薄膜的所述中間焊盤的上方的所述窗口，層疊在所述中間焊盤上；所述中間p-n-連接電極把至少一個所述第一中間連接電極和至少一個所述第二中間連接電極連接起來；-透明的第二電極:所述第二電極通過所述鈍化層在一個所述單元半導體外延薄膜的所述第二類型限制層上方的所述窗口，層疊在所述第二類型限制層上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求6的無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓芯片，其特征在于，所述中間P-n-連接電極把至少一個所述第一中間連接電極和至少一個所述第二中間連接電極連接起來的連接方式是從一組連接方式中選出，該組連接方式包括:(I)中間P-n-連接電極把在一個所述單元半導體外延薄膜的所述第二類型限制層上的所述第一中間連接電極和在相鄰的所述單元芯片的中間焊盤上的所述第二中間連接電極形成串聯(lián)形式的電連接，(2)中間p-n-連接電極把在一個所述單元半導體外延薄膜的所述第二類型限制層上的所述第一中間連接電極和在另外兩個相鄰的所述單元芯片的所述中間焊盤上的兩個所述第二中間連接電極形成電連接，(3)中間p-n-連接電極把在一個所述單元芯片的所述中間焊盤上的所述第二中間連接電極和在另外兩個相鄰的所述單元半導體外延薄膜的所述第二類型限制層上的兩個所述第一中間連接電極形成電連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求6的無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓芯片，其特征在于，全部所述單元芯片以串聯(lián)方式連接，形成無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓直流芯片。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求6的無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓芯片，其特征在于，全部所述單元芯片以整流橋形式電連接，形成無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓交流芯片。
10.根據(jù)權(quán)利要求1 或權(quán)利要求6的無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓芯片，其特征在于，全部所述單元芯片以串聯(lián)和反向并聯(lián)形式電連接，形成無金屬電極的垂直結(jié)構(gòu)的LED高壓交流芯片。
【文檔編號】H01L33/64GK103811650SQ201210452506
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月13日
【發(fā)明者】金木子 申請人:金木子, 彭暉