專利名稱：Led結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光二極管(LED)結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在某些方法中，高電壓發(fā)光二極管(LED)解決方案包括安裝在印刷電路板(PCB)上的分立LED和齊納二極管(Zener diode)。然而，整個(gè)電路占用了 PCB空間。在PCB上集成LED和齊納二極管還構(gòu)成了挑戰(zhàn)。在其他某些方法中，使用高電壓多P-N結(jié)LED管芯。本文中，將齊納二極管與電路板上的LED管芯安裝在一起。然而，齊納二極管保護(hù)了管芯和/或封裝芯片，但沒有保護(hù)管芯上的PN結(jié)。在LED的制造期間或帶有LED的電路的組裝期間，由于靜電放電(ESD)，結(jié)可能受到損傷，并因此導(dǎo)致LED管芯可能受到損傷。另外，因?yàn)長(zhǎng)ED在高電壓下運(yùn)行，結(jié)還可 能由于擊穿電壓較高而受到損傷。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種發(fā)光二極管(LED)結(jié)構(gòu)，包括第一摻雜劑區(qū)；介電層，位于所述第一摻雜劑區(qū)的頂部上；接合焊盤層，位于所述介電層的第一部分的頂部上，所述接合焊盤層電連接至所述第一摻雜劑區(qū)；以及LED層，具有第一 LED區(qū)和第二 LED區(qū)，所述第一 LED區(qū)與所述接合焊盤層電連接。在該結(jié)構(gòu)中，所述第一摻雜劑區(qū)和所述第一 LED區(qū)的摻雜劑類型相同。在該結(jié)構(gòu)中，所述第一摻雜劑區(qū)和所述第一 LED區(qū)的摻雜劑類型相反。在該結(jié)構(gòu)中，進(jìn)一步包括導(dǎo)電層，將所述接合焊盤層和所述第一 LED區(qū)電連接。在該結(jié)構(gòu)中，進(jìn)一步包括第二導(dǎo)電層，將所述導(dǎo)電層和所述第一 LED區(qū)相連接。在該結(jié)構(gòu)中，進(jìn)一步包括用于將所述第一摻雜劑區(qū)和所述接合焊盤層電連接的
>J-U ρ α裝直。在該結(jié)構(gòu)中，進(jìn)一步包括第二摻雜劑區(qū)，電連接至所述第二 LED區(qū)。在該結(jié)構(gòu)中，進(jìn)一步包括第二接合焊盤層，位于所述介電層的第二部分的頂部上；第一裝置，用于將所述第二摻雜劑區(qū)和所述第二接合焊盤層電連接；以及第二裝置，用于將所述第二接合焊盤層電連接至所述第二 LED區(qū)。在該結(jié)構(gòu)中，所述第二裝置包括第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層；所述第一導(dǎo)電層將所述第二 LED區(qū)和所述第二導(dǎo)電層相連接；所述第二導(dǎo)電層將所述第一導(dǎo)電層和所述第二接合焊盤層相連接。在該結(jié)構(gòu)中，進(jìn)一步包括第二 LED層，具有第三LED區(qū)和第四LED區(qū)；所述第三LED區(qū)電連接至所述第二接合焊盤層。在該結(jié)構(gòu)中，所述第一 LED區(qū)為第一摻雜劑類型的；所述第二 LED區(qū)為第二摻雜劑類型的；并且所述第一摻雜劑區(qū)和所述第二摻雜劑區(qū)為所述第一摻雜劑類型的，并且位于第二摻雜劑類型的阱中。
在該結(jié)構(gòu)中，所述第一 LED區(qū)為第一摻雜劑類型的；所述第二 LED區(qū)為第二摻雜劑類型的；所述第一摻雜劑區(qū)為所述第二摻雜劑類型的；所述第二摻雜劑區(qū)為所述第一摻雜劑類型的；并且所述第一摻雜劑區(qū)和所述第二摻雜劑區(qū)位于所述第二摻雜劑類型的阱中。在該結(jié)構(gòu)中，所述第一摻雜劑區(qū)、所述介電層、所述接合焊盤層、和所述LED層位
于第一管芯中。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種發(fā)光二極管(LED)結(jié)構(gòu)，包括阱區(qū)；第一摻雜劑區(qū)；第二摻雜劑區(qū)；介電層，位于所述第一摻雜劑區(qū)、所述第二摻雜劑區(qū)和所述阱區(qū)的頂部上；第一接合焊盤層和第二接合焊盤層，所述第一接合焊盤層與所述第二接合焊盤層相分離，并電連接至所述第一摻雜劑區(qū)，所述第二接合焊盤層電連接至所述第二摻雜劑區(qū)；第一 LED層，具有第一 LED區(qū)和第二 LED區(qū)，所述第一 LED區(qū)與所述第一接合焊盤層電連接；以及用于將所述第二 LED區(qū)和所述第二接合焊盤層電連接的裝置。
在該LED結(jié)構(gòu)中，所述第一 LED區(qū)為第一摻雜劑類型的；所述第二 LED區(qū)為第二摻雜劑類型的；并且所述第一摻雜劑區(qū)和所述第二摻雜劑區(qū)為所述第一摻雜劑類型。在該LED結(jié)構(gòu)中，所述第一 LED區(qū)為第一摻雜劑類型的；所述第二 LED區(qū)為第二摻雜劑類型的；所述第一摻雜劑區(qū)為所述第二摻雜劑類型的；并且所述第二摻雜劑區(qū)為所述第一摻雜劑類型的。在該LED結(jié)構(gòu)中，進(jìn)一步包括連接層，被配置為將所述第一接合焊盤層與所述第
一LED區(qū)電連接。在該LED結(jié)構(gòu)中，所述用于將所述第二 LED區(qū)和所述第二接合焊盤層電連接的裝置包括第一連接層和第二連接層，所述第一連接層將所述第二 LED區(qū)與所述第二連接層相連接，所述第二連接層將所述第一連接層和所述第二接合焊盤層相連接。在該LED結(jié)構(gòu)中，所述阱區(qū)、所述第一摻雜劑區(qū)、所述第二摻雜劑區(qū)、所述介電層、所述第一接合焊盤層、所述第二接合焊盤層、所述第一 LED層、以及所述用于電連接所述第
二LED區(qū)和所述第二接合焊盤層的裝置位于第一管芯中。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種發(fā)光二極管(LED)結(jié)構(gòu)，包括第一阱區(qū)，具有第一摻雜劑區(qū)和第二摻雜劑區(qū)；第二阱區(qū)，具有第三摻雜劑區(qū)和第四摻雜劑區(qū)；介電層，位于所述第一阱區(qū)和所述第二阱區(qū)的頂部上；第一接合焊盤層和第二接合焊盤層，位于所述介電層的頂部上，并且所述第一接合焊盤層和所述第二接合焊盤層是電分離的；第一LED層，具有第一 LED部分和第二 LED部分；第二 LED層，具有第三LED部分和第四LED部分，其中，所述第一接合焊盤層與所述第一摻雜劑區(qū)電連接，并且與所述第一 LED部分電連接；所述第二 LED區(qū)與所述第二接合焊盤層、所述第二摻雜劑區(qū)、所述第三摻雜劑區(qū)和所述第三LED區(qū)電連接；所述第四LED區(qū)與所述第四摻雜劑區(qū)電連接。在該LED結(jié)構(gòu)中，所述第一摻雜劑區(qū)、所述第二摻雜劑區(qū)、所述第三摻雜劑區(qū)和所述第四摻雜劑區(qū)的摻雜劑類型相同。在該LED結(jié)構(gòu)中，所述第一摻雜劑區(qū)和所述第三摻雜劑區(qū)具有第一摻雜劑類型，所述第二摻雜劑區(qū)和所述第四摻雜劑區(qū)具有第二摻雜劑類型。在該LED結(jié)構(gòu)中，進(jìn)一步包括第三接合焊盤層，位于所述介電層的頂部上，與所述第二接合焊盤層電分離，并且被配置為使得所述第四LED區(qū)通過所述第三接合焊盤層與所述第四摻雜劑區(qū)電連接。


在附圖和以下描述中闡明了本發(fā)明的一個(gè)或者多個(gè)實(shí)施例的細(xì)節(jié)。從描述、附圖和權(quán)利要求中可以使得其它特征和優(yōu)點(diǎn)變得顯而易見。圖I是根據(jù)第一實(shí)施例的LED電路的示意圖，圖2是根據(jù)第一實(shí)施例的由圖I中的LED電路表示的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的橫截面圖。圖3是根據(jù)一些實(shí)施例的未標(biāo)記各個(gè)具體部件的圖I中LED電路的示意圖。圖4是根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的LED電路的示意圖，圖5是根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的由圖4中的LED電路表示的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的橫截面圖。圖6A-圖6K是根據(jù)一些實(shí)施例的示出了制造圖I中的LED電路的步驟的橫截面 圖。各個(gè)附圖中，相似的參考標(biāo)號(hào)表示相似的部件。
具體實(shí)施例方式以下將使用專用語言公開附圖中所示的實(shí)施例或?qū)嵗?。然而，?yīng)該理解這些實(shí)施例和實(shí)例都不旨在進(jìn)行限定。公開的實(shí)施例中的任何變化和改變，以及本申請(qǐng)文件公開的原理的任何其它應(yīng)用對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常是能夠預(yù)期的。在所有實(shí)施例中可能會(huì)重復(fù)參考數(shù)字，但是即使這些實(shí)施例使用相同的參考數(shù)字，也不意味著將一個(gè)實(shí)施例中的部件應(yīng)用到另一個(gè)實(shí)施例中?！?shí)施例具有下列特征和/或優(yōu)點(diǎn)其中之一或者其組合。在高電壓或超高電壓多結(jié)LED管芯和/或封裝中使用各個(gè)實(shí)施例。例如，電壓處于130V至260V的范圍內(nèi)。電壓是直流電(DC)或交流電(AC)。齊納二極管嵌入在硅襯底中。嵌入的齊納二極管防止了硅襯底和鈍化層被擊穿。齊納二極管還保護(hù)了多結(jié)。在相同的管芯中制造LED電路和保護(hù)電路，在晶圓級(jí)上對(duì)該LED電路和保護(hù)電路進(jìn)行處理，并以制造工藝集成該LED電路和保護(hù)電路。示例件電路圖I是根據(jù)一些實(shí)施例的LED電路100的示意圖，圖2是根據(jù)一些實(shí)施例的由LED電路100表示的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的橫截面示意圖。為了簡(jiǎn)明起見，在橫截面圖中的各個(gè)元件在電路視圖中都沒有示出。在本文中，“P”和“N”分別是指P型摻雜劑和N型摻雜劑。而且，N型摻雜劑類型是指具有輕摻雜濃度(N-)、常規(guī)摻雜濃度(N)或重?fù)诫s濃度(N+)的N型摻雜劑。類似地，P型摻雜劑類型是指具有輕摻雜濃度(P-)、常規(guī)摻雜濃度(P)或重?fù)诫s濃度(P+)的P型摻雜劑。為了示出，使用了具有兩個(gè)LED 105-1和105-2的電路100。具有不同LED數(shù)量的LED 105鏈也在各個(gè)實(shí)施例的范圍內(nèi)。鑒于本文中所公開的示例性實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該了解，可以運(yùn)行具有兩個(gè)以上LED的LED鏈。在一些實(shí)施例中，LED鏈包括80個(gè)LED和80個(gè)對(duì)應(yīng)保護(hù)電路。LED 105-1 包括 P 側(cè) 1055-1 和 N側(cè) 1055-2。LED 105-1 對(duì)應(yīng)于圖 2 中的 LED 層205-1，當(dāng)在LED 105-1之間施加的電壓高于LED 105-1的閾值電壓時(shí)，LED 105-1被點(diǎn)亮。此時(shí)，電流流經(jīng)LED 105-1。在一些實(shí)施例中，LED 105-1的閾值電壓是約3. 2V。LED 105-1的P側(cè)1055-1對(duì)應(yīng)于LED層205-1的底部2055-1。LED 105-1的N側(cè)1055-2對(duì)應(yīng)于LED層205-1的頂部2055-2。在一些實(shí)施例中，用相應(yīng)的摻雜劑外延生長(zhǎng)LED 105-1。例如，用P型摻雜劑外延生長(zhǎng)P部分，以及用N型摻雜劑外延生長(zhǎng)N部分。在一些實(shí)施例中，LED 105被連接至齊納二極管對(duì)110。例如，LED105-1連接至齊納二極管對(duì)110-1和110-2。齊納二極管110-1的P側(cè)1105-1連接至LED 105-1的P側(cè)1055-1。將齊納二極管110-2的P側(cè)1105-3連接至LED 105-1的N側(cè)1055-2。齊納二極管110-1和110-2的N側(cè)1105-2和1105-4連接在一起。齊納二極管110-1由圖2中示例性示出的P+區(qū)210-1 (B卩，重P-摻雜區(qū))和N區(qū)218-1形成。齊納二極管110-1的P側(cè)1105-1對(duì)應(yīng)于P+區(qū)210-1。齊納二極管110-1的N側(cè)1105-2對(duì)應(yīng)于N區(qū)218-1。齊納二極管110-2由P+區(qū)210-2和N區(qū)218-1形成。齊納二極管110-2的P側(cè)1105-3對(duì)應(yīng)于P+區(qū)210-2。齊納二極管110-2的N側(cè)1105-4對(duì)應(yīng)于N區(qū)218-1。在P-型硅襯底230中形成齊納二極管110-1和110-2。娃襯底常被稱為娃載體或娃子載片(silicon submount)。因?yàn)辇R納二極管110被嵌入襯底230中，所以該齊納二極管110被稱為嵌入式齊納管。齊 納二極管110充當(dāng)了 LED 105的保護(hù)電路。通孔形式的連接金屬215-1將P+區(qū)210-1和接合焊盤220-1相連接。在一些實(shí)施例中，接合焊盤220-1包含金屬。接合焊盤220-1與LED層205-1的部分2055-1相接觸并電連接。因此，部分2055-1與P+區(qū)210-1電連接。該連接關(guān)系對(duì)應(yīng)于圖I中的電路表示=LED 105-1的P側(cè)1055-1通過節(jié)點(diǎn)115連接至齊納二極管110-1的P側(cè)1105-1。連接金屬225-1將LED層205-1的部分2055-2和連接金屬215-2相連接。接合焊盤220-2將連接金屬215-2和通孔215-3相連接。因?yàn)閷⑼?15-3連接至P+區(qū)210-2，所以P+區(qū)210-2電連接至LED層205-1的N區(qū)2055-2。該連接關(guān)系對(duì)應(yīng)于下列電路表示齊納二極管110-2的P側(cè)1105-3通過節(jié)點(diǎn)120連接至LED 105-1的N側(cè)1055-2。與LED 105-1 類似，LED 105-2 包括 P 側(cè) 1055-3 和 N 側(cè) 1055-4。LED105-2 對(duì)應(yīng)于圖2中的LED層205-2，并且當(dāng)在LED 105-2之間施加的電壓高于LED 105-1的閾值電壓時(shí)，LED 105-2被點(diǎn)亮。此時(shí)，電流流經(jīng)LED105-2。在一些實(shí)施例中，LED 105-2的閾值電壓是約 3. 2V。LED 105-2 的 P 側(cè) 1055-3 對(duì)應(yīng)于 LED 層 205-2 的底部 2055-3。LED 105-2的N側(cè)1055-4對(duì)應(yīng)于LED層205-2的頂部2055-4。與LED 105-1連接至齊納二極管對(duì)110-1和110-2類似，LED 105-2連接至齊納二極管對(duì)110-3和110-4。齊納二極管110-3的P側(cè)1105-5連接至LED 105-2的P側(cè)1055-3。齊納二極管110-4的P側(cè)1105-7經(jīng)由節(jié)點(diǎn)130連接至LED 105-2的N側(cè)1055-4。將齊納二極管110-3的N側(cè)1105-6和齊納二極管110-4的N側(cè)1105-8連接在一起。齊納二極管110-3由P+區(qū)210-3和N區(qū)218-2形成。齊納二極管110-3的P側(cè)1105-5對(duì)應(yīng)于P+區(qū)210-3。齊納二極管110-3的N側(cè)1105-6對(duì)應(yīng)于N區(qū)218-2。齊納二極管110-4由P+區(qū)210-4和N區(qū)218-2形成。齊納二極管110-4的P側(cè)1105-7對(duì)應(yīng)于P+區(qū)210-4。齊納二極管110-4的N側(cè)1105-8對(duì)應(yīng)于N區(qū)218-2。與齊納二極管110-1和110-2類似，齊納二極管110-3和110-4形成在P-型硅襯底230中。通孔215-4將P+區(qū)210-3和接合焊盤220-2相連接。接合焊盤220-2與LED層205-2的部分2055-3相接觸并電連接。因此，將LED層205-2的部分2055-3與P+區(qū)210-3電連接。該連接方式對(duì)應(yīng)于圖I中的電路表示=LED 105-2的P側(cè)1055-3通過節(jié)點(diǎn)122連接至齊納二極管110-3的P側(cè)1105-5。連接金屬225-2將LED層205-2的部分2055-4和連接金屬215-5相連接。接合焊盤220-3將連接金屬215-5和通孔215-6相連接，該通孔215-6連接至P+區(qū)210-4。因此，P+區(qū)210-4電連接至LED層205-2的N部分2055-4。該連接方式對(duì)應(yīng)于下列電路表示齊納二極管110-4的P側(cè)1105-7通過節(jié)點(diǎn)130連接至LED 105-2的N側(cè)1055-4。節(jié)點(diǎn)120在電性上與節(jié)點(diǎn)122相同，這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)將LED 105-1的N側(cè)1055_2、LED105-2的P側(cè)1055-3、齊納二極管110-2的P側(cè)1105-3和齊納二極管110-3的P側(cè)1055-5連接在一起。該連接方式對(duì)應(yīng)于下列事實(shí)LED層205-1的N部分2055-2、連接金屬215-2、接合焊盤220-2、連接金屬215-3、P+區(qū)210-2、LED層205-2的P部分2055-3、通孔215-4和P+區(qū)210-3電連接在一起。鈍化層240是非導(dǎo)電層，用于將導(dǎo)電層電隔離。例如，層240將N區(qū)218-1、P+區(qū) 210-1、P+ 區(qū) 210-2、N 區(qū) 218-2、P+ 區(qū) 210-3 和 P+ 區(qū) 210-4 與接合焊盤 220-1,220-2 和220-3電隔離。層240還將LED層205-1與連接金屬215-2電隔離，等等。在一些實(shí)施例中，鈍化層包含氧化硅。而且，各個(gè)實(shí)施例相對(duì)于其他方法是有利的，這是因?yàn)辇R納二極管110防止了將其硅載體和鈍化層240擊穿。在一些實(shí)施例中，當(dāng)LED鏈中的LED 105沒有運(yùn)行時(shí)，該鏈中其余的LED繼續(xù)運(yùn)行，即，繼續(xù)產(chǎn)生光。因而各個(gè)實(shí)施例相比于其他方法是有利的，在這些其他方法中，當(dāng)LED鏈中的一個(gè)LED沒有運(yùn)行時(shí)，該鏈中其余的LED也沒有被點(diǎn)亮。電路100的示例件運(yùn)行圖3是LED電路100的相同電路示意圖，但是沒有LED 105_1、105-2和齊納二極管110-1、110-2、110-3和110-4的各個(gè)具體部件。為了示出，電壓Vl足以點(diǎn)亮LED 105鏈中的全部LED 105。例如，如果LED 105需要3. OV進(jìn)行運(yùn)行，則使用300V的電壓Vl點(diǎn)亮包括100個(gè)LED 105的鏈。為了示出一種運(yùn)行狀態(tài)，將描述當(dāng)LED 105-1和105-2正常運(yùn)行時(shí)存在的條件。在一些實(shí)施例中，LED 105的閾值電壓是約3. 0V，而齊納二極管的閾值電壓是約7. 0V。當(dāng)LED105-1被點(diǎn)亮?xí)r，施加在LED 105-1兩端的電壓是約3. 0V，并且不足以導(dǎo)通二極管110-2。因此，二極管110-2是截止的，并作為開路運(yùn)行。因而，電流13的電流通路是斷開的。電流Il作為電流12流動(dòng)。類似地，LED 105-2兩端的電壓降不足以導(dǎo)通二極管110-4。因此，二極管110-4是截止的，并作為開路運(yùn)行。因此，電流15的電路通路是斷開的，并且電流12作為電流14流過。有效地，電流Il作為相應(yīng)電流12和14流經(jīng)LED 105-1和105-2。因此，LED 105-1和105-2都被點(diǎn)亮。用于示出不同的運(yùn)行狀態(tài)，將描述當(dāng)LED 105-1沒有運(yùn)行而LED 105_2正常運(yùn)行時(shí)存在的條件。如果LED 105-1沒有運(yùn)行，但作為短路運(yùn)行，則電流Il作為電流12和電流14流經(jīng)LED 105-2。LED 105-2繼續(xù)運(yùn)行。有效地，LED鏈中的其余的LED 105繼續(xù)被點(diǎn)売。如果LED 105-1沒有運(yùn)行,但作為開路運(yùn)行,則電流Il作為電流13流過。因?yàn)樽阋渣c(diǎn)亮LED 105鏈的電壓Vl足以正向偏置LED 110-1，所以齊納二極管110-1和110-2都是正向偏置的。電壓VI’也大于齊納二極管的擊穿電壓或齊納電壓。因此，齊納二極管110-2運(yùn)行以允許電流13流經(jīng)齊納二極管110-2。換句話說，電流13流經(jīng)二極管110-1和110-2。然后，電流13繼續(xù)作為電流14流過，從而點(diǎn)亮了 LED 105-2和LED 105鏈中其余的LED (未示出)。示例件電路——其他實(shí)施例圖4是根據(jù)一些實(shí)施例的LED電路400的示意圖，圖5是根據(jù)一些實(shí)施例的由LED電路400所表示的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的橫截面示意圖。與電路100相比，電路400不包括齊納二極管110-1和110_3。換句話說，每個(gè)LED105都連接至一個(gè)齊納二極管110。為了示出，LED 105-1連接至齊納二極管110-2，LED105-2連接至齊納二極管110-4。因此，在一些實(shí)施例中，N+區(qū)410-1和410-3分別替代圖I 中的 P+ 區(qū) 210-1 和 210-3。齊納二極管 110-2 由 P+ 區(qū) 210_2、N 區(qū) 218-1 和 N+ 區(qū) 410-1形成。類似地，齊納二極管110-4由P+區(qū)210-4、N區(qū)218-2和N+區(qū)410-3形成。 齊納二極管110-2的N側(cè)通過節(jié)點(diǎn)115連接至LED 105-1的P偵彳。對(duì)應(yīng)地，N區(qū)218-1、N+區(qū)410-1、連接金屬215-1、接合焊盤220-1和LED層205-1的P部分2055-1電連接在一起。類似地，齊納二極管110-4的N側(cè)連接至節(jié)點(diǎn)122、LED 105-2的P側(cè)、節(jié)點(diǎn)120和LED 105-1的N側(cè)。對(duì)應(yīng)地，將N區(qū)218-1、N+區(qū)410-3、連接金屬215-4、接合焊盤220-2、LED層205-2的P部分2055-3、連接金屬215-3、P+區(qū)210-2、連接金屬215-2、連接金屬225-1和LED層205-1的N部分連接在一起。在功能上，電路400以與電路100相同的方式運(yùn)行，其中電路100中的齊納二極管110-1和110-3處于正向偏置模式中。在這種情況下，齊納二極管110-1和110-3作為短路運(yùn)行。在各個(gè)實(shí)施例中，以陣列配置形成LED 105鏈。一行上的最后一個(gè)LED與下一行上的第一個(gè)LED連接。為了示出，LED鏈包括9個(gè)LED，即LED105-1至LED 105-9。陣列具有3行和3列。第一行包括LED 105-1、105-2和105-3。第二行包括LED 105_4、105_5和105-6，第三行包括LED 105-7、105-8和105-9。第一行上的LED 105-3與第二行上的LED105-4連接。第二行上的LED 105-6與第三行上的LED 105-7連接。因此，配置齊納二極管鏈以反映圖I或圖4的實(shí)施例其中之一。鏈中、行中和/或列中的不同數(shù)量的LED也都在各個(gè)實(shí)施例的范圍內(nèi)。齊納二極管110還保護(hù)了陣列結(jié)構(gòu)中的P-N結(jié)。示例件制造步驟圖6A至圖6K是根據(jù)一些實(shí)施例的用于示出電路100的制造步驟的結(jié)構(gòu)600A至結(jié)構(gòu)600K的橫截面圖。在圖6A中，最初在襯底230的頂部沉積具有開口 855A的光刻膠層850A。然后通過開口 855A在襯底230上實(shí)施注入。因此形成N阱218-1，從而形成結(jié)構(gòu)600A。在N-阱注入步驟后，去除光刻膠層850A。在圖6B中，在已去除了光刻膠層850A的結(jié)構(gòu)600A的頂部沉積光刻膠層850B。光刻膠層850B包括開口 855B-1和855B-2。然后在N-阱218-1上通過開口 855B-1和開口 855B-2實(shí)施注入，從而分別形成P+區(qū)210-1和210-2。因此，形成結(jié)構(gòu)600B。在N+區(qū)410-1替代了 P+區(qū)210-1的情況下，在一些實(shí)施例中首先形成P+區(qū)210-2，然后注入N+材料以形成N+區(qū)410-1。在各個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)P+區(qū)210-2形成后，沉積光刻膠層以覆蓋P+區(qū)201-2，同時(shí)注入N+材料。當(dāng)結(jié)構(gòu)600B形成后，去除光刻膠層850B。在圖6C中，在已去除了光刻膠層850B的結(jié)構(gòu)600B的頂部上沉積介電層240。在一些實(shí)施例中，層240是約5000 A。通過層240實(shí)施蝕刻以形成開口 855C-1和855C-2，該開口 855C-1和855C-2分別暴露出P+區(qū)210-1和210-2。形成了結(jié)構(gòu)600C。在圖6D中，在P+區(qū)210-1和210-2的頂部上分別形成層860D-1和860D-2。然后沉積種子層86 ，從而形成結(jié)構(gòu)600D。在一些實(shí)施例中，層860D-1和860D-2包含鈦硅(Ti-Si )并用于形成接觸件。例如，層860D-1起到了將P+區(qū)210-1電連接至接合焊盤220-1的裝置的作用。類似地，層860D-2起到了將P+區(qū)210-2電連接至接合焊盤220-2的裝置的作用。實(shí)有效地，層860D-1和860D-2分別對(duì)應(yīng)于圖2中的連接金屬215-1和215-3。層865D包含鈦銅(Ti-Cu)，并起到了圖6中所示出的層862E的種子層的作用。在圖6E中，在結(jié)構(gòu)600D的頂部上形成層862E。在層862E的頂部上，首先形成光刻膠層850E，然后形成層864E-1和864E-2。從而形成了結(jié)構(gòu)600E。在一些實(shí)施例中，在層86 的頂部用銅(Cu)電鍍層862E。有效地，層86 合并至層862E中。將層862E分離，從而形成接合焊盤220-1和220-2。層850E限定出了層864E-1和864E-2的邊界。層864E-1經(jīng)由部分2055-1將LED層205-1接合至接合焊盤220-1。類似地，層864E-2經(jīng)由 部分2055-3將LED層205-2接合至接合焊盤220-2。層864E-1和864E-2在圖2中未示出。在一些實(shí)施例中，用鎳金(Ni-Au)、銀(Ag)或金(Au)電鍍層864E-1和864E-2。然而，其他接合和電連接材料以及接合技術(shù)也都在各個(gè)實(shí)施例的范圍之內(nèi)。一些示例性接合技術(shù)包括共晶接合、粘結(jié)接合(adhesive bonding)、熔接/直接接合等。在層864E-1和864E-2形成后，去除光刻膠層850E。在圖6F中，對(duì)層862E進(jìn)行分離以形成接合焊盤220_1和220_2。首先，在已去除了光刻膠層850E的結(jié)構(gòu)600E的頂部上形成具有開口的光刻膠層850F。實(shí)施濕式蝕刻工藝，以將層862E分離成對(duì)應(yīng)于接合焊盤220-1和220-2的兩個(gè)單獨(dú)部分。在接合焊盤220-1和220-2形成后，去除光刻膠層850F。在圖6G中，在層864E-1上形成LED層205-1，在層864E-2上形成LED層205-2。在LED層205-1的頂部上形成連接金屬225-1。因此，形成了結(jié)構(gòu)600G。在各個(gè)實(shí)施例中，利用高精度對(duì)準(zhǔn)，將LED層205-1接合至層864E-1，將LED層205-2接合至層864E-2。例如，在一些實(shí)施例中，由接合工具提供的接合偏移在5μπι內(nèi)，以防止由漏電引起的可能退化器件性能和可靠性的下游光刻工藝的影響。在圖6Η中，在結(jié)構(gòu)600G的頂部上形成介電層810Η，從而形成結(jié)構(gòu)600Η。在一些實(shí)施例中，介電層8IOH由與介電層240相同的材料制成。因此，層8IOH和層240被視為一層介電層。由不同材料制成的介電層810Η和層240也在各個(gè)實(shí)施例的范圍之內(nèi)。在圖61中，將層810Η中不想要的部分去除。用于舉例說明，保留層810Η的部分810ΗΚ，同時(shí)去除部分810HR-1和810HR-2。在一些實(shí)施例中，沉積光刻膠層8501以覆蓋部分810ΗΚ。然后去除部分810HR-1和810HR-2，從而形成結(jié)構(gòu)6001。在圖6J中，形成連接金屬215-2。在一些實(shí)施例中，在結(jié)構(gòu)6001的頂部沉積層215-2之前，形成光刻膠層850J-1和850J-2，以限定層215-2的邊界。例如，對(duì)光刻膠層850J-1設(shè)置邊界，從而使層215-2覆蓋一部分的連接金屬225-1。類似地，對(duì)光刻膠層850J-2設(shè)置邊界，從而使連接金屬215-2覆蓋一部分的層864Ε-2，并與LED層205-2分離。當(dāng)連接金屬215-2形成后，去除光刻膠層850J-1和850J-2，從而形成圖6Κ中所示出的結(jié)構(gòu)600Κ。
在各個(gè)實(shí)施例中，在相同的管芯中形成LED 105鏈以及相應(yīng)的齊納二極管，這相對(duì)于其他方法是有利的，在所述其他方法中，LED和保護(hù)二極管是單獨(dú)形成的，后來集成在印刷電路板中。已描述了若干實(shí)施例。盡管如此，應(yīng)該明白在不脫離本公開的精神和范圍的情況下可以進(jìn)行各種修改。例如，使用圖6A-圖6K中的步驟進(jìn)行舉例說明。在各個(gè)實(shí)施例中，并聯(lián)形成LED 105鏈。因此，采用如圖6A-圖6K中例證性示出的形成LED 105-1的方式和/或以與其類似的方式并聯(lián)形成LED 105鏈。類似地，采用如參考圖6A-圖6K說明的形成LED 105-2和105-3以及相應(yīng)的連接的方式和/或以與其相似的方式并聯(lián)形成相應(yīng)的齊納二極管110和相關(guān)連接。各個(gè)附圖顯示特定的摻雜劑濃度，但不同的摻雜劑濃度也都在各個(gè)實(shí)施例的范圍之內(nèi)。例如，P+區(qū)210-1、210-2、210-3和210-4中的每一個(gè)都可以被P或P-摻雜劑濃度替代。類似地，N區(qū)218-1和218-2中的每一個(gè)都可以被N-或N+摻雜劑濃度替代。N+區(qū)410-1和410-3中的每一個(gè)都可以被N或N-摻雜劑濃度替代，等等 。一些實(shí)施例涉及一種LED結(jié)構(gòu)，該LED結(jié)構(gòu)包括第一摻雜劑區(qū)、位于該第一摻雜劑區(qū)頂部的介電層、位于該介電層第一部分的頂部上的接合焊盤層、以及具有第一 LED區(qū)和第二 LED區(qū)的LED層。接合焊盤層電連接至第一摻雜劑區(qū)。第一 LED區(qū)電連接至第二接合焊盤層?！?shí)施例涉及一種LED結(jié)構(gòu)，該LED結(jié)構(gòu)包括阱區(qū)、第一摻雜劑區(qū)、第二摻雜劑區(qū)、介電層、第一接合焊盤層、第二接合焊盤層、第一 LED層和電連接裝置。該介電層位于第一摻雜劑區(qū)、第二摻雜劑區(qū)和阱區(qū)的頂部。第一接合焊盤層與第二接合焊盤層分離，第一接合焊盤層電連接至第一摻雜劑區(qū)。第二接合焊盤層電連接至第二摻雜劑區(qū)。第一 LED層具有第一 LED區(qū)和第二 LED區(qū)。第一 LED區(qū)電連接至第一接合焊盤層。電連接裝置將第二LED區(qū)和第二接合焊盤層相連接?！?shí)施例涉及一種發(fā)光二極管(LED)結(jié)構(gòu)，該發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)包括第一阱區(qū)、第二阱區(qū)、介電層、第一接合焊盤層、第二接合焊盤層、第一 LED層和第二 LED層。第一阱區(qū)具有第一摻雜劑區(qū)和第二摻雜劑區(qū)。第二阱區(qū)具有第三摻雜劑區(qū)和第四摻雜劑區(qū)。介電層位于第一阱區(qū)和第二阱區(qū)的頂部上。第一接合焊盤層和第二接合焊盤層位于介電層的頂部上，并且是電分離的。第一 LED層具有第一 LED部分和第二 LED部分。第二 LED層具有第三LED部分和第四LED部分。第一接合焊盤層與第一摻雜劑區(qū)以及與第一 LED部分電連接。第二 LED區(qū)與第二接合焊盤層、第二摻雜劑區(qū)、第三摻雜劑區(qū)和第三LED區(qū)電連接。第四LED區(qū)與第四摻雜劑區(qū)電連接。一些實(shí)施例涉及一種方法。在該方法中，在襯底中形成阱。在該阱中形成第一注入?yún)^(qū)和第二注入?yún)^(qū)，從而形成第一結(jié)構(gòu)。在該第一結(jié)構(gòu)上方形成第一介電層，留出第一開口暴露出至少第一部分的第一注入?yún)^(qū)，以及留出第二開口暴露出至少第二部分的第二注入?yún)^(qū)，從而形成第二結(jié)構(gòu)。在該第二結(jié)構(gòu)上方形成第一接合焊盤層和第二接合焊盤層，從而形成第三結(jié)構(gòu)。電分離第一接合焊盤層和第二接合焊盤層。將第一接合焊盤層與第一注入?yún)^(qū)電連接。將第二接合焊盤層與第二注入?yún)^(qū)電連接。將第一 LED層與第一接合焊盤層電連接，從而形成第四結(jié)構(gòu)。LED層具有第一 LED部分和第二 LED部分。將第一 LED部分與第一接合焊盤層電連接。在該第四結(jié)構(gòu)上方形成第二介電層，從而形成第五結(jié)構(gòu)。在該第五結(jié)構(gòu)上方形成連接層。該連接層將第二 LED部分和第二接合焊盤層電連接。
以上方法顯示示例性步驟，但這些步驟并不是必需要以所示的順序?qū)嵤?。根?jù)所公開的實(shí)施例的精神和范圍，適當(dāng)時(shí)可以添加、替代、改變順序和/或去除步驟。例如，下列是關(guān)于形成圖6D和圖6E中的層864E-1和864E-2的變化。在一些實(shí)施例中，層850E形成在結(jié)構(gòu)600D的頂部上，從而形成在層86 的頂部上。形成層862E，并去除層850E和86 。然后形成層864E-1和864E-2?？蛇x地，當(dāng)層850E和862E形成后，形成層864E-1和864E-2。
然后去除層850E和86 。
權(quán)利要求
1.ー種發(fā)光二極管(LED)結(jié)構(gòu)，包括 第一摻雜劑區(qū)； 介電層，位于所述第一摻雜劑區(qū)的頂部上； 接合焊盤層，位于所述介電層的第一部分的頂部上，所述接合焊盤層電連接至所述第一摻雜劑區(qū)；以及 LED層，具有第一 LED區(qū)和第二 LED區(qū)，所述第一 LED區(qū)與所述接合焊盤層電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的LED結(jié)構(gòu)，其中 所述第一摻雜劑區(qū)和所述第一 LED區(qū)的摻雜劑類型相同，或者 其中 所述第一摻雜劑區(qū)和所述第一 LED區(qū)的摻雜劑類型相反，或者 其中 所述LED結(jié)構(gòu)進(jìn)ー步包括 導(dǎo)電層，將所述接合焊盤層和所述第一 LED區(qū)電連接，并且/或者述LED結(jié)構(gòu)進(jìn)一歩包括 第二導(dǎo)電層，將所述導(dǎo)電層和所述第一 LED區(qū)相連接，或者 其中，述LED結(jié)構(gòu)進(jìn)ー步包括 用于將所述第一摻雜劑區(qū)和所述接合焊盤層電連接的裝置，或者 其中所述第一摻雜劑區(qū)、所述介電層、所述接合焊盤層、和所述LED層位于第一管芯中。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的LED結(jié)構(gòu)，進(jìn)一歩包括 第二摻雜劑區(qū)，電連接至所述第二 LED區(qū)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的LED結(jié)構(gòu)，進(jìn)一歩包括 第二接合焊盤層，位于所述介電層的第二部分的頂部上； 第一裝置，用于將所述第二摻雜劑區(qū)和所述第二接合焊盤層電連接；以及 第二裝置，用于將所述第二接合焊盤層電連接至所述第二 LED區(qū)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的LED結(jié)構(gòu)，其中，所述第二裝置包括第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層；所述第一導(dǎo)電層將所述第二 LED區(qū)和所述第二導(dǎo)電層相連接；所述第二導(dǎo)電層將所述第一導(dǎo)電層和所述第二接合焊盤層相連接，或者 述LED結(jié)構(gòu)進(jìn)ー步包括 第二 LED層，具有第三LED區(qū)和第四LED區(qū)；所述第三LED區(qū)電連接至所述第二接合焊盤層。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的LED結(jié)構(gòu)，其中 所述第一 LED區(qū)為第一摻雜劑類型的； 所述第二 LED區(qū)為第二摻雜劑類型的；并且 所述第一摻雜劑區(qū)和所述第二摻雜劑區(qū)為所述第一摻雜劑類型的，并且位于第二摻雜劑類型的阱中，或者其中 所述第一 LED區(qū)為第一摻雜劑類型的； 所述第二 LED區(qū)為第二摻雜劑類型的；所述第一摻雜劑區(qū)為所述第二摻雜劑類型的； 所述第二摻雜劑區(qū)為所述第一摻雜劑類型的；并且 所述第一摻雜劑區(qū)和所述第二摻雜劑區(qū)位于所述第二摻雜劑類型的阱中。
7.ー種發(fā)光二極管(LED)結(jié)構(gòu)，包括 阱區(qū)； 第一摻雜劑區(qū)； 第二摻雜劑區(qū)； 介電層，位于所述第一摻雜劑區(qū)、所述第二摻雜劑區(qū)和所述阱區(qū)的頂部上； 第一接合焊盤層和第二接合焊盤層，所述第一接合焊盤層與所述第二接合焊盤層相分離，并電連接至所述第一摻雜劑區(qū)，所述第二接合焊盤層電連接至所述第二摻雜劑區(qū)； 第一 LED層，具有第一 LED區(qū)和第二 LED區(qū)，所述第一 LED區(qū)與所述第一接合焊盤層電連接；以及 用于將所述第二 LED區(qū)和所述第二接合焊盤層電連接的裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的LED結(jié)構(gòu)，其中， 所述第一 LED區(qū)為第一摻雜劑類型的； 所述第二 LED區(qū)為第二摻雜劑類型的；并且 所述第一摻雜劑區(qū)和所述第二摻雜劑區(qū)為所述第一摻雜劑類型，或者 其中， 所述第一 LED區(qū)為第一摻雜劑類型的； 所述第二 LED區(qū)為第二摻雜劑類型的； 所述第一摻雜劑區(qū)為所述第二摻雜劑類型的；并且 所述第二摻雜劑區(qū)為所述第一摻雜劑類型的，或者 述LED結(jié)構(gòu)進(jìn)ー步包括 連接層，被配置為將所述第一接合焊盤層與所述第一 LED區(qū)電連接，或者其中，所述用于將所述第二 LED區(qū)和所述第二接合焊盤層電連接的裝置包括第一連接層和第二連接層，所述第一連接層將所述第二 LED區(qū)與所述第二連接層相連接，所述第ニ連接層將所述第一連接層和所述第二接合焊盤層相連接，或者 其中，所述阱區(qū)、所述第一摻雜劑區(qū)、所述第二摻雜劑區(qū)、所述介電層、所述第一接合焊盤層、所述第二接合焊盤層、所述第一 LED層、以及所述用于電連接所述第二 LED區(qū)和所述第二接合焊盤層的裝置位于第一管芯中。
9.ー種發(fā)光二極管(LED)結(jié)構(gòu)，包括 第一阱區(qū)，具有第一摻雜劑區(qū)和第二摻雜劑區(qū)； 第二阱區(qū)，具有第三摻雜劑區(qū)和第四摻雜劑區(qū)； 介電層，位于所述第一阱區(qū)和所述第二阱區(qū)的頂部上； 第一接合焊盤層和第二接合焊盤層，位于所述介電層的頂部上，并且所述第一接合焊盤層和所述第二接合焊盤層是電分離的； 第一 LED層，具有第一 LED部分和第二 LED部分； 第二 LED層，具有第三LED部分和第四LED部分， 其中，所述第一接合焊盤層與所述第一摻雜劑區(qū)電連接，并且與所述第一 LED部分電連接；所述第二 LED區(qū)與所述第二接合焊盤層、所述第二摻雜劑區(qū)、所述第三摻雜劑區(qū)和所述第三LED區(qū)電連接； 所述第四LED區(qū)與所述第四摻雜劑區(qū)電連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的LED結(jié)構(gòu)，其中，所述第一摻雜劑區(qū)、所述第二摻雜劑區(qū)、所述第三摻雜劑區(qū)和所述第四摻雜劑區(qū)的摻雜劑類型相同，或者 其中，所述第一摻雜劑區(qū)和所述第三摻雜劑區(qū)具有第一摻雜劑類型，所述第二摻雜劑區(qū)和所述第四摻雜劑區(qū)具有第二摻雜劑類型，或者其中，述LED結(jié)構(gòu)進(jìn)ー步包括 第三接合焊盤層，位于所述介電層的頂部上，與所述第二接合焊盤層電分離，并且被配置為使得所述第四LED區(qū)通過所述第三接合焊盤層與所述第四摻雜劑區(qū)電連接。
全文摘要
發(fā)光二極管(LED)結(jié)構(gòu)，即，LED結(jié)構(gòu)，包括第一摻雜劑區(qū)、位于該第一摻雜劑區(qū)頂部上的介電層、位于該介電層第一部分的頂部上的接合焊盤層以及具有第一LED區(qū)和第二LED區(qū)的LED層。接合焊盤層電連接至第一摻雜劑區(qū)。第一LED區(qū)電連接至接合焊盤層。
文檔編號(hào)H01L27/15GK102842664SQ20121018152
公開日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月24日
發(fā)明者夏守禮, 余致廣, 傅文鍵, 郭鴻毅, 高弘昭, 吳銘峰, 楊富智 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司