无金属电极的垂直结构的led高压芯片的制作方法
【专利摘要】本发明揭示无金属电极的垂直结构的LED高压芯片，包括：支持衬底，至少两个单元半导体外延薄膜。其中，支持衬底包括，绝缘支持衬底，导电支持衬底，通孔绝缘支持衬底，通孔导电支持衬底。单元半导体外延薄膜键合在支持衬底上，剥离生长衬底。相邻的单元半导体外延薄膜通过透明的中间连接电极电连接。全部单元芯片以串联方式连接，形成无金属电极的垂直结构的LED高压直流芯片。全部单元芯片以整流桥式的方式连接或者以串联和并联混合的方式连接，形成无金属电极的垂直结构的LED高压交流芯片。
【专利说明】无金属电极的垂直结构的LED高压芯片
【技术领域】
[0001]本发明涉及无金属电极的垂直结构的LED高压直流或交流芯片。
【背景技术】
[0002]专利申请2008101694391公开了正装结构的LED高压直流芯片。快速降低照明灯具成本的方法之一是采用大电流密度驱动，但是，正装结构的芯片在大电流密度驱动时，会面临散热不佳的问题。为了解决散热问题，专利2010105840892公开了垂直结构的LED高压直流芯片。但是，金和其他金属的价格日趋提高，金属电极的成本也随之提高。另外，LED通讯日渐发展，需要较高开关速度的LED芯片。
[0003]为了使得LED更快的进入巨大的通用照明领域，仍然需要进一步提高正装结构和垂直结构的LED高压直流芯片的性能和降低生产成本。正装结构和垂直结构的LED高压直流芯片的产品结构和生产工艺上的任何一点小的改进而带来的芯片性能的提高和生产成本的降低，都会加快LED进入通用照明市场的速度，产生巨大的经济效益。
[0004]因此，需要一种能解决散热问题、可采用大电流驱动、生产成本较低、可以降低LED灯具成本、具有高开关速度的LED高压直流或交流芯片。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种解决散热问题、大电流驱动、降低生产成本、降低LED灯具成本、高开关速度的无金属电极的垂直结构的LED高压芯片。优选的，提供一种无需打金线的无金属电极的垂直结构的LED高压芯片。
[0006]在本发明的上下文中，无金属电极的垂直结构的LED高压芯片包括，无金属电极的垂直结构的LED高压直流芯片，无金属电极的垂直结构的LED高压交流芯片，无需打金线的无金属电极的垂直结构的LED高压直流芯片，无需打金线的无金属电极的垂直结构的LED高压交流芯片。
[0007]无金属电极的垂直结构的LED高压芯片的一个实施实例，包括:
[0008](I)支持衬底；
[0009](2)分立的导电的焊盘；焊盘包括，一个第一电极焊盘，至少一个中间焊盘，一个第二电极焊盘；第一电极焊盘、第二电极焊盘和中间焊盘形成在支持衬底上；第一电极焊盘、第二电极焊盘和中间焊盘与支持衬底电绝缘；
[0010](3)至少两个分立的单元半导体外延薄膜:单元半导体外延薄膜包括:第一类型限制层、活化层和第二类型限制层；单元半导体外延薄膜的第一类型限制层分别键合在第一电极焊盘和中间焊盘的预定位置上并且使得第一电极焊盘和中间焊盘的一部分暴露；第二电极焊盘上没有键合单元半导体外延薄膜；
[0011](4)焊盘的数量比单元半导体外延薄膜的数量多一个，在第二电极焊盘上，没有键合单元半导体外延薄膜。
[0012](5)每个焊盘和键合于其上的单元半导体外延薄膜构成单元芯片；[0013](6)钝化层:钝化层层叠在每个单元芯片和第二电极焊盘的表面和侧面上；钝化层在单元半导体外延薄膜的第二类型限制层的预定的位置上方具有预定形状的窗口，第二类型限制层的一部分在窗口中暴露；钝化层在第一电极焊盘和中间焊盘的暴露的部分的预定的位置上方分别具有预定形状的窗口，第一电极焊盘的一部分和中间焊盘的一部分在窗口中暴露；钝化层在第二电极焊盘的预定的位置上方具有预定形状的窗口，第二电极焊盘的一部分在窗口中暴露；
[0014](7)至少一个透明的中间连接电极:透明的中间连接电极包括透明的第一中间连接电极、透明的第二中间连接电极、透明的中间P-n-连接电极；其中，第一中间连接电极通过钝化层在一个单元半导体外延薄膜的第二类型限制层上方的窗口，层叠在第二类型限制层上；第二中间连接电极通过钝化层在一个其上层叠单元半导体外延薄膜的中间焊盘的上方的窗口，层叠在中间焊盘上；中间p-n-连接电极把至少一个第一中间连接电极和至少一个第二中间连接电极连接起来；
[0015](8) 一个透明的连接电极:透明的连接电极包括透明的第一连接电极、透明的第二连接电极、透明的p-n-连接电极；其中，第一连接电极通过钝化层在一个单元半导体外延薄膜的第二类型限制层上方的窗口，层叠在第二类型限制层上；第二连接电极通过钝化层在第二电极焊盘的上方的窗口，层叠在第二电极焊盘上；p-n_连接电极把第一连接电极和第二连接电极连接起来。
[0016]支持衬底包括:(I)绝缘支持衬底；绝缘支持衬底的第一表面上形成互相分立的一个第一电极焊盘，至少一个中间焊盘，一个第二电极焊盘。(2)导电支持衬底；导电支持衬底的第一表面上形成一层绝缘层，绝缘层上形成互相分立的一个第一电极焊盘，至少一个中间焊盘，一个第二电极焊盘。(3)通孔绝缘支持衬底；通孔绝缘支持衬底中形成至少一个第一通孔和一个第二通孔，第一通孔和第二通孔中分别形成导电的第一填充塞和导电的第二填充塞，通孔绝缘支持衬底的第一表面上形成互相分立的一个第一电极焊盘，至少一个中间焊盘，一个第二电极焊盘；通孔绝缘支持衬底的第二表面上形成互相分立的第一电源焊盘和第二电源焊盘；第一电源焊盘和第二电源焊盘分别通过导电的第一填充塞和导电的第二填充塞与通孔绝缘支持衬底的第一表面上的第一电极焊盘和第二电极焊盘形成电连接。(4)通孔导电支持衬底；通孔导电支持衬底的第一表面和第二表面上分别形成第一绝缘层和第二绝缘层；通孔导电支持衬底以及第一绝缘层和第二绝缘层中形成至少一个第一个通孔和至少一个第二通孔，在第一个通孔和第二通孔中分别形成绝缘的第一填充塞和绝缘的第二填充塞，在绝缘的第一填充塞和绝缘的第二填充塞中分别形成导电的第一填充塞和导电的第二填充塞，导电的第一填充塞和导电的第二填充塞与通孔导电支持衬底互相电绝缘；通孔导电支持衬底的第一表面上的第一绝缘层上形成互相分立的一个第一电极焊盘，至少一个中间焊盘，一个第二电极焊盘；通孔导电支持衬底的第二表面上的第二绝缘层上形成互相分立的第一电源焊盘和第二电源焊盘，第一电源焊盘和第二电源焊盘通过导电的第一填充塞和导电的第二填充塞分别与通孔导电支持衬底的第一表面上的第一电极焊盘和第二电极焊盘形成电连接。
[0017]无金属电极的垂直结构的LED高压芯片的另一个实施实例，包括:
[0018](I)支持衬底；支持衬底包括,绝缘支持衬底；带有绝缘层的导电支持衬底；
[0019](2)分立的导电的焊盘；焊盘包括，一个第一电极焊盘，至少一个中间焊盘；第一电极焊盘和中间焊盘形成在支持衬底上；第一电极焊盘和中间焊盘与支持衬底电绝缘；
[0020](3)至少两个分立的单元半导体外延薄膜:单元半导体外延薄膜包括:第一类型限制层、活化层和第二类型限制层；单元半导体外延薄膜的所述第一类型限制层分别键合在第一电极焊盘和中间焊盘的预定位置上并且使得第一电极焊盘和中间焊盘的一部分暴露；
[0021](4)焊盘的数量与单元半导体外延薄膜的数量相同，每个焊盘的表面键合一个单元半导体外延薄膜。
[0022](5)每个单元半导体外延薄膜和其键合于其上的焊盘形成单元芯片；
[0023](6)钝化层:钝化层层叠在每个单元芯片的表面和侧面上；钝化层在单元半导体外延薄膜的第二类型限制层的预定的位置上方具有预定形状的窗口，第二类型限制层的一部分在窗口中暴露；钝化层分别在第一电极焊盘和中间焊盘的暴露的部分的预定的位置上方具有预定形状的窗口，第一电极焊盘和中间焊盘的一部分分别在窗口中暴露；
[0024](7)至少一个透明的中间连接电极:透明的中间连接电极包括透明的第一中间连接电极、透明的第二中间连接电极、透明的中间P-n-连接电极；其中，第一中间连接电极通过钝化层在一个单元半导体外延薄膜的第二类型限制层上方的窗口，层叠在第二类型限制层上；第二中间连接电极通过钝化层在一个其上层叠单元半导体外延薄膜的中间焊盘的上方的窗口，层叠在中间焊盘上；中间p-n-连接电极把至少一个第一中间连接电极和至少一个第二中间连接电极连接起来；
[0025](8)透明的第二电极:第二电极通过钝化层在一个单元半导体外延薄膜的第二类型限制层上方的窗口，层叠在第二类型限制层上。
[0026]本发明的无金属电极的垂直结构的LED高压芯片，中间p-n-连接电极把第一中间连接电极和第二中间连接电极连接起来的连接方式是从一组连接方式中选出，该组连接方式包括:
[0027](I)第一中间连接电极和第二中间连接电极分别通过钝化层在一个单元半导体外延薄膜的第二类型限制层上方的窗口和相邻的单元芯片的暴露的中间焊盘的上方的窗口，层叠在一个单元半导体外延薄膜的第二类型限制层和相邻的单元芯片的暴露的中间焊盘上，中间P-n-连接电极把第一中间连接电极和在相邻的单元芯片的中间焊盘上的第二中间连接电极形成串联形式的电连接，全部单元芯片以串联方式连接，形成无金属电极的垂直结构的LED高压直流芯片。
[0028](2)中间p-n-连接电极把在一个单元半导体外延薄膜的第二类型限制层上的第一中间连接电极和在另外两个相邻的单元芯片的中间焊盘上的两个第二中间连接电极形成电连接形成一个节点；中间P-n-连接电极把在一个单元芯片的中间焊盘上的第二中间连接电极和在另外两个相邻的单元半导体外延薄膜的第二类型限制层上的两个第一中间连接电极形成电连接形成另一个节点，即，整流桥包括至少两个节点，在节点处，连接电极把两个单元半导体外延薄膜的相同类型的限制层和另一个单元半导体外延薄膜的不同类型的限制层连接，全部单元芯片以整流桥形式电连接，形成无金属电极的垂直结构的LED高压交流芯片。
[0029](3)两组相同数量的单元芯片分别以串联形式电连接，两组串联的单元芯片以反向并联形式电连接，即，连接电极把全部单元芯片以串联和并联混合的方式连接，形成无金属电极的垂直结构的LED高压交流芯片。
[0030]透明的中间连接电极、透明的连接电极、透明的第二电极具有单层电极结构或多层电极结构，每层电极是从一组电极中选出，该组电极包括，导电的金属氧化物，薄金属膜。
[0031]一个实施实例:透明的中间连接电极、透明的连接电极和/或透明的第二电极具有单层电极结构，该单层材料是薄金属膜，其厚度在纳米量级，比金属电极的厚度小10倍，降低生产成本。
[0032]一个实施实例:中间连接电极、连接电极、第二电极具有单层的结构，该单层材料是透明的导电的金属氧化物，如ΙΤ0，等。
[0033]一个实施实例:中间连接电极、连接电极、第二电极具有两层的结构，该两层材料是:一层是透明的导电的金属氧化物(如ΙΤ0)，另一层是薄金属膜等。
[0034]优选的实施实例:中间连接电极、连接电极、第二电极具有相同的结构。
[0035]绝缘支持衬底包括，氧化铝陶瓷支持衬底，氮化铝陶瓷支持衬底，等。导电支持衬底包括，钨铜支持衬底，等。通孔绝缘支持衬底包括，形成通孔的低温氧化铝陶瓷支持衬底或氮化铝陶瓷支持衬底，形成通孔的高温氧化铝陶瓷支持衬底或氮化铝陶瓷支持衬底。通孔导电支持衬底包括，形成通孔的钨铜支持衬底，等。
[0036]因此，无金属电极的垂直结构的LED高压芯片具有高散热能力，高驱动电流的密度，低生产成本，降低LED灯具的成本。
[0037]下述的描述适用于本发明的所有实施实例。
[0038](I)图中各部分的比例不代表真实产品的比例。
[0039](2)在图2至图4中，一个无金属电极的垂直结构的LED高压芯片只包括两个单元芯片，但是，本发明的无金属电极的垂直结构的LED高压芯片可以包括多于两个单元芯片。
[0040](3)单元半导体外延薄膜的材料是从一组材料中选出，该组材料包括:(a)氮化镓基材料；所述氮化镓基材料包括，GaN, AlGaN, GaInN, AlGaInN ； (b)磷化镓基材料；所述磷化镓基材料包括，GaP, AlGaP, GaInP, AlGaInP ； (c)氮磷镓基材料；所述氮磷镓材料包括，GaNP, AlGaNP, GaInNP, AlGaInNP ； (d)氧化锌基材料，包括，ZnO0
[0041](4)钝化层和绝缘层的材料是从一组材料中选出，该组材料包括，硅胶(silicone)、树脂(epoxy)、氧化娃(Si02)、氮化娃、玻璃上娃(SOG)、聚酰亚胺(polyimide)、玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate)、丙烯酸(acrylic)，
坐寸ο
[0042](5)中间连接电极、连接电极和/或第二电极具有单层或多层结构:每一层的材料是从一组材料中选出，该组材料包括，导电氧化物材料、金属材料、银纳米线、碳纳米管、石墨烯；所述导电氧化物材料包括:ΙΤ0(氧化铟锡)，IZO(氧化铟锌)，CTO(氧化镉锡)，ZnO:Al，AuAl02，LaCuOS, CuGaO, SrCu02, ZnGa204, Sn02:Sb, Ga203:Sn, In203:Zn, Ν?Ο,ΜηΟ,CuO, SnO, GaO, FTO ;所述金属材料包括: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)第一中间连接电极和第二中间连接电极不在同一个单元芯片上。
[0044](J)支持衬底是从一组支持衬底中选出，该组支持衬底包括:绝缘支持衬底,导电支持衬底，通孔绝缘支持衬底，通孔导电支持衬底；其中，(a)绝缘支持衬底；绝缘支持衬底的第一表面上形成互相分立的一个第一电极焊盘，至少一个中间焊盘，一个第二电极焊盘。(b)导电支持衬底；导电支持衬底的第一表面上形成一层绝缘层，绝缘层上形成互相分立的一个第一电极焊盘，至少一个中间焊盘，一个第二电极焊盘。(C)通孔绝缘支持衬底；通孔绝缘支持衬底中形成至少一个第一通孔和一个第二通孔，第一通孔和第二通孔中分别形成导电的第一填充塞和导电的第二填充塞，通孔绝缘支持衬底的第一表面上形成互相分立的一个第一电极焊盘，至少一个中间焊盘，一个第二电极焊盘；通孔绝缘支持衬底的第二表面上形成互相分立的第一电源焊盘和第二电源焊盘；第一电源焊盘和第二电源焊盘分别通过导电的第一填充塞和导电的第二填充塞与通孔绝缘支持衬底的第一表面上的第一电极焊盘和第二电极焊盘形成电连接。(d)通孔导电支持衬底；通孔导电支持衬底的第一表面和第二表面上分别形成第一绝缘层和第二绝缘层；通孔导电支持衬底以及第一绝缘层和第二绝缘层中形成至少一个第一个通孔和至少一个第二通孔，在第一个通孔和第二通孔中分别形成绝缘的第一填充塞和绝缘的第二填充塞，在绝缘的第一填充塞和绝缘的第二填充塞中分别形成导电的第一填充塞和导电的第二填充塞，导电的第一填充塞和导电的第二填充塞与通孔导电支持衬底互相电绝缘；通孔导电支持衬底的第一表面上的第一绝缘层上形成互相分立的一个第一电极焊盘，至少一个中间焊盘，一个第二电极焊盘；通孔导电支持衬底的第二表面上的第二绝缘层上形成互相分立的第一电源焊盘和第二电源焊盘，第一电源焊盘和第二电源焊盘通过导电的第一填充塞和导电的第二填充塞分别与通孔导电支持衬底的第一表面上的第一电极焊盘和第二电极焊盘形成电连接。
[0045](8)中间p-n-连接电极把第一中间连接电极和第二中间连接电极连接起来,连接方式包括:(a)把相邻的两个单元芯片形成串联形式的电连接，即，把一个单元半导体外延薄膜的第二连接电极与相邻的一个单元芯片的中间焊盘相连接，使得两个相邻的单元半导体外延薄膜形成串联形式的电连接；(b)把一个单元半导体外延薄膜上的第一中间连接电极与相邻的两个单元芯片的中间焊盘的第二中间连接电极相连接，使得相邻的三个单元半导体外延薄膜形成桥式电路的一个节点的电连接；(C)把一个单元芯片的中间焊盘的第二中间连接电极与相邻的两个单元半导体外延薄膜上的第一中间连接电极相连接，使得相邻的三个单元半导体外延薄膜形成桥式电路的另一个节点的电连接；(d)把两个单元芯片或两串串联的单元芯片形成反向并联形式的电连接，g卩，把一个单元芯片的第二中间连接电极与另一个单元芯片的第一电极焊盘相连接，把一个单元芯片的第一中间连接电极与第二电极焊盘相连接。
[0046](9)对于一个芯片，第一电极焊盘只有一个，将与外界电源的一个电极相连接；第二电极焊盘只有一个，将与外界电源的另一个电极相连接；中间焊盘有至少一个。有些实施实例具有第二电极焊盘，有些实施实例没有第二电极焊盘，而是有第二电极(第二电极通过打金线与外界电源连接)。第一电极焊盘和第二电极焊盘分别与外界电源的连接方式包括:(a)通过打金线直接把第一电极焊盘和第二电极焊盘分别与外界电源的正负电极连接，(b)把第一电极焊盘和第二电极焊盘通过导电的第一和第二填充塞分别与第一电源焊盘和第二电源焊盘相连接，第一电源焊盘和第二电源焊盘分别与外界电源的正负电极连接。
[0047](10)生长衬底包括，蓝宝石衬底、碳化硅衬底、氮化镓衬底、玻璃衬底，石墨衬底，砷化镓衬底，硅衬底，等。【专利附图】
【附图说明】
[0048]图1a至图1e分别展示本发明的无金属电极的垂直结构的LED高压芯片的支持衬底的一些实施实例的截面图。
[0049]图2a至图2c展示本发明的无金属电极的垂直结构的LED高压芯片的部分制造工艺的一个实施实例的截面图。
[0050]图2d、图2e分别展示本发明的无金属电极的垂直结构的LED高压芯片的不同实施实例的截面图。
[0051 ] 图3a、图3b展示本发明的无金属电极的垂直结构的LED高压芯片的部分制造工艺的一个实施实例的截面图。
[0052]图4a、图4b展示本发明的无金属电极的垂直结构的LED高压芯片的部分制造工艺的一个实施实例的截面图。
[0053]图5a、图5b、图5c分别展示本发明的倒装结构的高压直流和交流芯片的等效电路图。
[0054]图中的数字符号代表的含义如下:
[0055]IOla表示绝缘支持衬底；
[0056]IOlb表不导电支持衬底；
[0057]IOlc表示通孔绝缘支持衬底；
[0058]IOld表示通孔导电支持衬底；
[0059]102a、102b、102c分别表不层叠在支持衬底第一表面上的第一电极焊盘、第二电极焊盘、中间焊盘；
[0060]103a表不层叠在导电支持衬底第一表面上的绝缘层；
[0061]103b、103c分别表不层叠在通孔导电支持衬底第一表面和第二表面上的第一绝缘层和第二绝缘层；
[0062]104a、104b分别表不层叠在通孔绝缘支持衬底和通孔导电支持衬底的第二表面上的第一电源焊盘和第二电源焊盘；104a、104b将分别与外界电源的两个电极相连接；
[0063]104c表示层叠在通孔绝缘支持衬底和通孔导电支持衬底的第二表面上的导热盘；
[0064]IlOaUlOb分别表不形成在通孔绝缘支持衬底中的导电的第一填充塞和导电的第
二填充塞；
[0065]IllaUllb分别表示形成在通孔导电支持衬底中的第一通孔和第二通孔中的绝缘
的第一填充塞和绝缘的第二填充塞；
[0066]112a、112b分别表示形成在绝缘的第一填充塞和绝缘的第二填充塞IllaUllb中的导电的第一填充塞和导电的第二填充塞；
[0067]120表示生长衬底；
[0068]130a、130b分别表示形成在生长衬底上的单元半导体外延薄膜；
[0069]140表示钝化层；
[0070]150a、150b、150c、150d、150e分别表不在支持衬底第一表面上的第一电极焊盘、单
元半导体外延薄膜的第二类型限制层、中间焊盘、相邻的单元半导体外延薄膜的第二类型限制层、第二电极焊盘上方的在钝化层中形成的窗口，在窗口中，相应的第一电极焊盘、单元半导体外延薄膜的第二类型限制层、中间焊盘、相邻的单元半导体外延薄膜的第二类型限制层、第二电极焊盘的表面暴露；
[0071]160a、160b、160c分别表示第一中间连接电极、第二中间连接电极、中间p_n_连接电极；层叠在一个单元半导体外延薄膜的暴露的第一类型限制层130a上的第一中间连接电极160a，层叠在相邻的另一个单元芯片的中间焊盘的暴露的表面上的第二中间连接电极160b,把第二中间连接电极160b与第一中间连接电极160a形成电连接的中间p-n-连接电极 160c ；
[0072]161a、161b、161c分别表示第一连接电极、第二连接电极、p-n-连接电极；第二连接电极层叠在第二电极焊盘上；
[0073]170表示第二电极；
[0074]180a、180b分别表示与外界电源连接的金线；
[0075]501、502、503分别表示形成串联连接的多个单元芯片；
[0076]504和505分别表示形成串联连接的多个单元芯片；
[0077]506和507分别表示形成串联连接的多个单元芯片；
[0078]串联的504和505与串联的506和507反向并联连接；
[0079]510、511、512、513、514、515分别表示形成整流桥式连接的多个单元芯片；
[0080]520和521分别表示整流桥的两个节点。
【具体实施方式】
[0081]为使本发明的实施实例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施实例中的附图，对本发明的实施实例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施实例是本发明的一部分实施实例，而不是全部的实施实例。基于本发明中的实施实例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施实例，都属于本发明保护的范围。
[0082]注意:在下面所有的实施实例中，虽然图中展示的无金属电极的垂直结构的LED高压芯片只包括两个单元芯片，但是，本发明的无金属电极的垂直结构的LED高压芯片可以包括多于两个单元芯片。
[0083]图1a至图1e分别展示本发明的无金属电极的垂直结构的LED高压芯片的支持衬底的不同实施实例的截面图。
[0084]图1a展示绝缘支持衬底101a，层叠在绝缘支持衬底IOla的第一表面上的分立的第一电极焊盘102a、中间焊盘102c。
[0085]图1b展不导电支持衬底IOlb,层叠在导电支持衬底IOlb的第一表面上的绝缘层103a，层叠在绝缘层103a上的分立的第一电极焊盘102a、中间焊盘102c。
[0086]图1c展示通孔绝缘支持衬底101c，形成在其中的至少一个第一通孔和至少一个第二通孔以及形成在第一通孔和第二通孔中的导电的第一填充塞和导电的第二填充塞IIOa和110b，层叠在通孔绝缘支持衬底IOlc的第一表面上的分立的第一电极焊盘102a、中间焊盘102c、第二电极焊盘102b，层叠在通孔绝缘支持衬底IOlc的第二表面上的分立的第一电源焊盘104a、第二电源焊盘104b、导热盘104c。
[0087]注意:图1c中，第一通孔包括两个通孔，第二通孔包括两个通孔，为了散热，通孔可以有多个。
[0088]第一电极焊盘102a和第一电源焊盘104a通过导电的第一填充塞IlOa形成电连接；第二电极焊盘102b和第二电源焊盘104b通过导电的第二填充塞IlOb形成电连接。
[0089]图1d展示的通孔绝缘支持衬底IOlc与图1c展示的基本相同，不同之处在于，通孔绝缘支持衬底IOlc的第二表面上没有导热盘。
[0090]图1e展示通孔导电支持衬底101d，包括，分别形成在其第一和第二表面的第一绝缘层103b和第二绝缘层103c，穿过通孔导电支持衬底101d、第一绝缘层103b和第二绝缘层103c的至少一个第一通孔和至少一个第二通孔，在第一通孔和第二通孔中形成绝缘的第一填充塞Illa和绝缘的第二填充塞111b，在绝缘的第一填充塞Illa和绝缘的第二填充塞Illb中形成导电的第一填充塞112a和导电的第二填充塞112b,层叠在第一绝缘层103b上的分立的第一电极焊盘102a、中间焊盘102c、第二电极焊盘102b，层叠在第二绝缘层103c上的分立的第一电源焊盘104a、第二电源焊盘104b。
[0091]第一电极焊盘102a和第一电源焊盘104a通过导电的第一填充塞112a形成电连接；第二电极焊盘102b和第二电源焊盘104b通过导电的第二填充塞112b形成电连接。
[0092]第一通孔可以有一个或多个，第二通孔可以有一个或多个。
[0093]在一些实施实例中，通孔绝缘支持衬底具有导热盘，在另一些实施实例中，通孔绝缘支持衬底不具有导热盘。
[0094]图2a至图2c展示本发明的无金属电极的垂直结构的LED高压芯片的部分制造工艺的一个实施实例的截面图。
[0095]第一步骤，半导体外延薄膜包括依次形成在生长衬底120上的第二类型限制层、发光层、第一类型限制层。半导体外延薄膜被刻蚀而形成多个分立的单元半导体外延薄膜，为了简化画图，图2a至图2c中只展示两个单元半导体外延薄膜103a和130b。
[0096]形成支持衬底和层叠在其上的焊盘。图2a至2c展示的是绝缘支持衬底IOla和层叠在其上的第一电极焊盘102a及中间焊盘102c。
[0097]图2b展示第二步骤，把单元半导体外延薄膜130a和130b的第一类型限制层分别键合在第一电极焊盘102a及中间焊盘102c上，然后剥离生长衬底120。
[0098]在单元芯片和/或第二电极焊盘(图2b中没有展示第二电极焊盘，图2d中展示了)上层叠钝化层140，通过刻蚀，钝化层140分别在第一电极焊盘102a、单元半导体外延薄膜130a、中间焊盘102c、单元半导体外延薄膜130b的上方的预定的位置上形成预定形状的窗口 150a、150b、150c、150d，使得部分第一电极焊盘102a、单元半导体外延薄膜130a、中间焊盘102c、单元半导体外延薄膜130b分别在窗口 150a、150b、150c、150d中暴露。
[0099]注意:窗口 150a和150c的形状和尺寸可以不同，也可以相同。窗口 150b和150d的形状和尺寸可以不同，也可以相同。
[0100]图2c展示第三步骤，，在窗口 150b中的单元半导体外延薄膜130a的暴露的部分上形成第一中间连接电极160a，在窗口 150c中的中间焊盘102c上的暴露的部分上形成第二中间连接电极160b，同时形成的中间p-n-连接电极160c把第一中间连接电极160a和第二中间连接电极160b连接。第二电极170形成在窗口 150d中的暴露的单元半导体外延薄膜130b上。
[0101]在芯片封装工艺中，分别与外界电源的正负电极相连接的金线180a和180b将分别与窗口 150a中的第一电极焊盘102a的暴露的部分和第二电极170电连接。
[0102]图2d展示本发明的无金属电极的垂直结构的LED高压芯片的一个实施实例的截面图。该实施实例包括，绝缘支持衬底IOla ;层叠在其上的分立的第一电极焊盘102a、中间焊盘102c和第二电极焊盘102b ;分别键合在第一电极焊盘102a和中间焊盘102c上的单元半导体外延薄膜130a和130b ;第一中间连接电极160a和第二中间连接电极160b分别形成在单元半导体外延薄膜130a的暴露的部分上和窗口 150c中的中间焊盘102c的暴露的部分上；中间p-n-连接电极160c把第一中间连接电极160a和第二中间连接电极160b电连接；第一中间连接电极161a和第二中间连接电极161b分别形成在单元半导体外延薄膜130b的暴露的部分上和第二电极焊盘102b的暴露的部分上；中间p-n-连接电极161c把第一中间连接电极161a和第二中间连接电极161b电连接。
[0103]在芯片封装工艺中，分别与外界电源的正负电极相连接的金线180a和180b将分别与窗口 150a中的第一电极焊盘102a的暴露的部分和第二电极焊盘102b的暴露的部分电连接。
[0104]图2e展示本发明的无金属电极的垂直结构的LED高压芯片的不同实施实例的截面图。图2e展示的实施实例与图2d展示的基本相同，不同之处是:图2e中的实施实例的支持衬底是导电支持衬底IOlb,绝缘层103a层叠在导电支持衬底IOlb上。第一电极焊盘102a、中间焊盘102c和第二电极焊盘102b层叠在绝缘层103a上。
[0105]图3a、图3b展示本发明的无金属电极的垂直结构的LED高压芯片的部分制造工艺的一个实施实例的截面图。
[0106]图3a展示的工艺从生长衬底被剥离后，在单元芯片上层叠钝化层140，通过刻蚀，钝化层140分别在第一电极焊盘102a、单元半导体外延薄膜130a、中间焊盘102c、单元半导体外延薄膜130b、第二电极焊盘102b的上方的预定的位置上分别形成预定形状的窗口150a、150b、150c、150d、150e,使得第一电极焊盘102a、单元半导体外延薄膜130a、中间焊盘102c、单元半导体外延薄膜130b、第二电极焊盘102b的一部分分别在窗口 150a、150b、150c、150d、150e 中暴露。
[0107]注意:窗口 150a和150c和150e的形状和尺寸可以不同，也可以相同。窗口 150b和150d的形状和尺寸可以不同，也可以相同。
[0108]图3b展示下一步骤，，在窗口 150b中的暴露的单元半导体外延薄膜130a上形成第一中间连接电极160a，在窗口 150c中的暴露的中间焊盘102c上形成第二中间连接电极160b，同时形成的中间p-n-连接电极160c把第一中间连接电极160a和第二中间连接电极160b连接。第一连接电极161a和第二连接电极161b分别形成在单元半导体外延薄膜130b和第二电极焊盘102b的暴露的部分上；p-n-连接电极161c把第一连接电极161a和第二连接电极161b电连接。
[0109]第一电极焊盘102a和第二电极焊盘102b分别通过通孔绝缘支持衬底IOlc中的导电的第一和第二填充塞I IOa和IlOb与第一电源焊盘104a和第二电源焊盘104b电连接。
[0110]注意:在芯片封装工艺中，有两种方法与外界电源相连接，(I)第一电源焊盘104a和第二电源焊盘104b将分别与外界电源的两个电极相连接；(2)通过在第一电极焊盘102a和第二电极焊盘102b打金线。
[0111]图4a和图4b展示本发明的无金属电极的垂直结构的LED高压芯片的部分制造工艺的一个实施实例的截面图。图4a和图4b展示的部分制造工艺的实施实例与图3a和图3b基本相同，不同的是，图4a和图4b的实施实例采用通孔导电支持衬底IOld代替图3a和图3b采用的通孔绝缘支持衬底101c。因此，在准备支持衬底时，要首先在导电衬底IOld的第一和第二表面上分别层叠第一绝缘层103b和第二绝缘层103c，穿过导电支持衬底IOld和第一绝缘层103b和第二绝缘层103c形成至少一个第一通孔和至少一个第二通孔，并分别在第一通孔和第二通孔中形成绝缘的第一填充塞Illa和绝缘的第二填充塞111b，在绝缘的第一填充塞Illa和绝缘的第二填充塞Illb中再形成通孔，并在通孔中形成导电的第一填充塞112a和导电的第二填充塞112b。在第一绝缘层103b上分别形成第一电极焊盘102a、第二电极焊盘102b、中间焊盘102c ;在在第二绝缘层103c上分别形成第一电源焊盘104a和第二电源焊盘104b，使得第一电极焊盘102a和第一电源焊盘104a通过导电的第一填充塞112a电连接，第二电极焊盘102b和第二电源焊盘104b通过导电的第二填充塞112b电连接。
[0112]图5a、图5b、图5c分别展示本发明的无金属电极的垂直结构的LED高压芯片的等效电路图。
[0113]图5a展示本发明的无金属电极的垂直结构的LED高压芯片的一个实施实例的等效电路图。
[0114]无金属电极的垂直结构的LED高压芯片具有至少两个的单元芯片501、502、503形成串联电连接，因此，形成无金属电极的垂直结构的LED高压直流芯片。图中的虚线代表多个单元串联的单元芯片。
[0115]注意:两个或者多于两个的单元芯片串联后形成高压直流芯片。
[0116]图5b展示本发明的无金属电极的垂直结构的LED高压芯片的反向连接式的高压交流芯片的一个实施实例的等效电路图。
[0117]至少两个单元芯片504、505形成串联电连接，至少两个单元芯片506、507形成串联电连接。两串串联的单元芯片反向连接，形成无金属电极的垂直结构的LED高压交流芯片。图中的虚线代表多个串联的单元芯片。
[0118]注意:至少两个的单元芯片反向连接，形成高压交流芯片。
[0119]图5c展示本发明的无金属电极的垂直结构的LED高压交流芯片的一个实施实例的等效电路图。
[0120]多个单元芯片510、511、512、513、514、515构成整流桥式连接。在单元芯片514和515之间，可以有多个单元芯片，图中的虚线代表多个串联的单元xp。单元芯片510、511和514在节点520处电连接。单元芯片512、513和515在节点521处电连接。
[0121]最后应说明的是:以上实施实例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施实例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述实施实例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施实例技术方案的精神和范围。
【权利要求】
1.一种无金属电极的垂直结构的LED高压芯片,包括: -支持衬底； -分立的导电的焊盘；所述焊盘包括，一个第一电极焊盘，至少一个中间焊盘，一个第二电极焊盘；所述第一电极焊盘、所述第二电极焊盘和所述中间焊盘形成在所述支持衬底上；所述第一电极焊盘、所述第二电极焊盘和所述中间焊盘与所述支持衬底电绝缘； -至少两个分立的单元半导体外延薄膜:所述单元半导体外延薄膜包括:第一类型限制层、活化层和第二类型限制层；所述单元半导体外延薄膜的所述第一类型限制层分别键合在所述第一电极焊盘和中间焊盘的预定位置上并且使得所述第一电极焊盘和所述中间焊盘的一部分暴露；所述第二电极焊盘上没有键合所述单元半导体外延薄膜； -每个所述焊盘和键合于其上的所述单元半导体外延薄膜形成单元芯片； -钝化层:所述钝化层层叠在每个所述单元芯片和所述第二电极焊盘的表面和侧面上；所述钝化层在所述单元半导体外延薄膜的第二类型限制层的预定的位置上方具有预定形状的窗口，所述第二类型限制层的一部分在所述窗口中暴露；所述钝化层在所述第一电极焊盘和所述中间焊盘的暴露的部分的预定的位置上方分别具有预定形状的窗口，所述第一电极焊盘的一部分和所述中间焊盘的一部分在所述窗口中暴露；所述钝化层在所述第二电极焊盘的预定的位置上方具有预定形状的窗口，所述第二电极焊盘的一部分在所述窗口中暴露； -至少一个透明的中间连接电极:所述透明的中间连接电极包括透明的第一中间连接电极、透明的第二中间连接电极、透明的中间P-η-连接电极；其中，所述第一中间连接电极通过所述钝化层在一个所述单元半导体外延薄膜的所述第二类型限制层上方的所述窗口，层叠在所述第二类型限制层上；所述第二中间连接电极通过所述钝化层在一个其上层叠所述单元半导体外延薄膜的所述中间焊盘的上方的所述窗口，层叠在所述中间焊盘上；所述中间p-n-连接电极把至少一个所述第一中间连接电极和至少一个所述第二中间连接电极连接起来； -一个透明的连接电极:所述透明的连接电极包括透明的第一连接电极、透明的第二连接电极、透明的p-n-连接电极；其中，所述第一连接电极通过所述钝化层在一个所述单元半导体外延薄膜的所述第二类型限制层上方的所述窗口，层叠在所述第二类型限制层上；所述第二连接电极通过所述钝化层在所述第二电极焊盘的上方的所述窗口，层叠在所述第二电极焊盘上；所述p-n-连接电极把所述第一连接电极和所述第二连接电极连接起来。
2.根据权利要求1的无金属电极的垂直结构的LED高压芯片，其特征在于，所述支持衬底是绝缘支持衬底；所述绝缘支持衬底的第一表面上形成互相分立的一个第一电极焊盘，至少一个中间焊盘，一个第二电极焊盘。
3.根据权利要求1的无金属电极的垂直结构的LED高压芯片，其特征在于，所述支持衬底是导电支持衬底；所述导电支持衬底的第一表面上形成一层绝缘层，所述绝缘层上形成互相分立的一个第一电极焊盘，至少一个中间焊盘，一个第二电极焊盘。
4.根据权利要求1的无金属电极的垂直结构的LED高压芯片，其特征在于，所述支持衬底是通孔绝缘支持衬底；所述通孔绝缘支持衬底中形成至少一个第一通孔和一个第二通孔，所述第一通孔和所述 第二通孔中分别形成导电的第一填充塞和导电的第二填充塞，所述通孔绝缘支持衬底的第一表面上形成互相分立的一个第一电极焊盘，至少一个中间焊盘，一个第二电极焊盘；所述通孔绝缘支持衬底的第二表面上形成互相分立的第一电源焊盘和第二电源焊盘；所述第一电源焊盘和所述第二电源焊盘分别通过所述导电的第一填充塞和所述导电的第二填充塞与所述通孔绝缘支持衬底的第一表面上的所述第一电极焊盘和所述第二电极焊盘形成电连接。
5.根据权利要求1的无金属电极的垂直结构的LED高压芯片，其特征在于，所述支持衬底是通孔导电支持衬底；所述通孔导电支持衬底的第一表面和第二表面上分别形成第一绝缘层和第二绝缘层；所述通孔导电支持衬底以及所述第一绝缘层和所述第二绝缘层中形成至少一个第一个通孔和至少一个第二通孔，在所述第一个通孔和第二通孔中分别形成绝缘的第一填充塞和绝缘的第二填充塞，在所述绝缘的第一填充塞和所述绝缘的第二填充塞中分别形成导电的第一填充塞和导电的第二填充塞，所述导电的第一填充塞和导电的第二填充塞与所述通孔导电支持衬底互相电绝缘；所述通孔导电支持衬底的第一表面上的所述第一绝缘层上形成互相分立的一个第一电极焊盘，至少一个中间焊盘，一个第二电极焊盘；所述通孔导电支持衬底的第二表面上的所述第二绝缘层上形成互相分立的第一电源焊盘和第二电源焊盘，所述第一电源焊盘和第二电源焊盘通过所述导电的第一填充塞和所述导电的第二填充塞分别与所述通孔导电支持衬底的第一绝缘层上的所述第一电极焊盘和所述第二电极焊盘形成电连接。
6.一种无金属电极的垂直结构的LED高压芯片,包括: -支持衬底；所述支持衬底包括，绝缘支持衬底；带有绝缘层的导电支持衬底； -分立的导电的焊盘；所述焊盘包括，一个第一电极焊盘，至少一个中间焊盘；所述第一电极焊盘和所述中间焊盘形成在所述支持衬底上；所述第一电极焊盘和所述中间焊盘与所述支持衬底电绝 缘； -至少两个分立的单元半导体外延薄膜:所述单元半导体外延薄膜包括:第一类型限制层、活化层和第二类型限制层；所述单元半导体外延薄膜的所述第一类型限制层分别键合在所述第一电极焊盘和中间焊盘的预定位置上并且使得所述第一电极焊盘和所述中间焊盘的一部分暴露； -每个所述焊盘和键合于其上的所述单元半导体外延薄膜形成单元芯片； -钝化层:所述钝化层层叠在每个所述单元芯片的表面和侧面上；所述钝化层在所述单元半导体外延薄膜的第二类型限制层的预定的位置上方具有预定形状的窗口，所述第二类型限制层的一部分在所述窗口中暴露；所述钝化层分别在所述第一电极焊盘和所述中间焊盘的暴露的部分的预定的位置上方具有预定形状的窗口，所述第一电极焊盘和所述中间焊盘的一部分分别在所述窗口中暴露； -至少一个透明的中间连接电极:所述透明的中间连接电极包括透明的第一中间连接电极、透明的第二中间连接电极、透明的中间P-n-连接电极；其中，所述第一中间连接电极通过所述钝化层在一个所述单元半导体外延薄膜的所述第二类型限制层上方的所述窗口，层叠在所述第二类型限制层上；所述第二中间连接电极通过所述钝化层在另一个其上层叠所述单元半导体外延薄膜的所述中间焊盘的上方的所述窗口，层叠在所述中间焊盘上；所述中间p-n-连接电极把至少一个所述第一中间连接电极和至少一个所述第二中间连接电极连接起来；-透明的第二电极:所述第二电极通过所述钝化层在一个所述单元半导体外延薄膜的所述第二类型限制层上方的所述窗口，层叠在所述第二类型限制层上。
7.根据权利要求1或权利要求6的无金属电极的垂直结构的LED高压芯片，其特征在于，所述中间P-n-连接电极把至少一个所述第一中间连接电极和至少一个所述第二中间连接电极连接起来的连接方式是从一组连接方式中选出，该组连接方式包括:(I)中间P-n-连接电极把在一个所述单元半导体外延薄膜的所述第二类型限制层上的所述第一中间连接电极和在相邻的所述单元芯片的中间焊盘上的所述第二中间连接电极形成串联形式的电连接，(2)中间p-n-连接电极把在一个所述单元半导体外延薄膜的所述第二类型限制层上的所述第一中间连接电极和在另外两个相邻的所述单元芯片的所述中间焊盘上的两个所述第二中间连接电极形成电连接，(3)中间p-n-连接电极把在一个所述单元芯片的所述中间焊盘上的所述第二中间连接电极和在另外两个相邻的所述单元半导体外延薄膜的所述第二类型限制层上的两个所述第一中间连接电极形成电连接。
8.根据权利要求1或权利要求6的无金属电极的垂直结构的LED高压芯片，其特征在于，全部所述单元芯片以串联方式连接，形成无金属电极的垂直结构的LED高压直流芯片。
9.根据权利要求1或权利要求6的无金属电极的垂直结构的LED高压芯片，其特征在于，全部所述单元芯片以整流桥形式电连接，形成无金属电极的垂直结构的LED高压交流芯片。
10.根据权利要求1 或权利要求6的无金属电极的垂直结构的LED高压芯片，其特征在于，全部所述单元芯片以串联和反向并联形式电连接，形成无金属电极的垂直结构的LED高压交流芯片。
【文档编号】H01L33/64GK103811650SQ201210452506
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年11月13日 优先权日:2012年11月13日
【发明者】金木子 申请人:金木子, 彭晖