LED结构.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 102842664 A (43)申请公布日 2012.12.26 C N 1 0 2 8 4 2 6 6 4 A *CN102842664A* (21)申请号 201210181521.2 (22)申请日 2012.06.04 13/167,878 2011.06.24 US H01L 33/36(2010.01) H01L 33/62(2010.01) H01L 27/15(2006.01) (71)申请人台湾积体电路制造股份有限公司 地址中国台湾新竹 (72)发明人夏守礼 余致广 傅文键 郭鸿毅 高弘昭 吴铭峰 杨富智 (74)专利代理机构北京德恒律治知识产权代理。

2、 有限公司 11409 代理人章社杲 孙征 (54) 发明名称 LED结构 (57) 摘要 发光二极管（LED）结构，即，LED结构，包括第 一掺杂剂区、位于该第一掺杂剂区顶部上的介电 层、位于该介电层第一部分的顶部上的接合焊盘 层以及具有第一LED区和第二LED区的LED层。 接合焊盘层电连接至第一掺杂剂区。第一LED区 电连接至接合焊盘层。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书3页 说明书9页 附图11页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 3 页 说明书 9 页 附图 11 页 1/3页 2 1.一种发光二极管（LED）结构，包括： 。

3、第一掺杂剂区； 介电层，位于所述第一掺杂剂区的顶部上； 接合焊盘层，位于所述介电层的第一部分的顶部上，所述接合焊盘层电连接至所述第 一掺杂剂区；以及 LED层，具有第一LED区和第二LED区，所述第一LED区与所述接合焊盘层电连接。 2.根据权利要求1所述的LED结构，其中： 所述第一掺杂剂区和所述第一LED区的掺杂剂类型相同，或者 其中： 所述第一掺杂剂区和所述第一LED区的掺杂剂类型相反，或者 其中： 所述LED结构进一步包括： 导电层，将所述接合焊盘层和所述第一LED区电连接，并且/或者述LED结构进一步包 括： 第二导电层，将所述导电层和所述第一LED区相连接，或者 其中，述LED结构。

4、进一步包括： 用于将所述第一掺杂剂区和所述接合焊盘层电连接的装置，或者 其中：所述第一掺杂剂区、所述介电层、所述接合焊盘层、和所述LED层位于第一管芯 中。 3.根据权利要求1所述的LED结构，进一步包括： 第二掺杂剂区，电连接至所述第二LED区。 4.根据权利要求3所述的LED结构，进一步包括： 第二接合焊盘层，位于所述介电层的第二部分的顶部上； 第一装置，用于将所述第二掺杂剂区和所述第二接合焊盘层电连接；以及 第二装置，用于将所述第二接合焊盘层电连接至所述第二LED区。 5.根据权利要求4所述的LED结构，其中，所述第二装置包括第一导电层和第二导电 层；所述第一导电层将所述第二LED区和所。

5、述第二导电层相连接；所述第二导电层将所述 第一导电层和所述第二接合焊盘层相连接，或者 述LED结构进一步包括： 第二LED层，具有第三LED区和第四LED区；所述第三LED区电连接至所述第二接合焊 盘层。 6.根据权利要求3所述的LED结构，其中： 所述第一LED区为第一掺杂剂类型的； 所述第二LED区为第二掺杂剂类型的；并且 所述第一掺杂剂区和所述第二掺杂剂区为所述第一掺杂剂类型的，并且位于第二掺杂 剂类型的阱中，或者 其中： 所述第一LED区为第一掺杂剂类型的； 所述第二LED区为第二掺杂剂类型的； 权 利 要 求 书CN 102842664 A 2/3页 3 所述第一掺杂剂区为所述第二掺。

6、杂剂类型的； 所述第二掺杂剂区为所述第一掺杂剂类型的；并且 所述第一掺杂剂区和所述第二掺杂剂区位于所述第二掺杂剂类型的阱中。 7.一种发光二极管（LED）结构，包括： 阱区； 第一掺杂剂区； 第二掺杂剂区； 介电层，位于所述第一掺杂剂区、所述第二掺杂剂区和所述阱区的顶部上； 第一接合焊盘层和第二接合焊盘层，所述第一接合焊盘层与所述第二接合焊盘层相分 离，并电连接至所述第一掺杂剂区，所述第二接合焊盘层电连接至所述第二掺杂剂区； 第一LED层，具有第一LED区和第二LED区，所述第一LED区与所述第一接合焊盘层电 连接；以及 用于将所述第二LED区和所述第二接合焊盘层电连接的装置。 8.根据权利要。

7、求7所述的LED结构，其中， 所述第一LED区为第一掺杂剂类型的； 所述第二LED区为第二掺杂剂类型的；并且 所述第一掺杂剂区和所述第二掺杂剂区为所述第一掺杂剂类型，或者 其中， 所述第一LED区为第一掺杂剂类型的； 所述第二LED区为第二掺杂剂类型的； 所述第一掺杂剂区为所述第二掺杂剂类型的；并且 所述第二掺杂剂区为所述第一掺杂剂类型的，或者 述LED结构进一步包括： 连接层，被配置为将所述第一接合焊盘层与所述第一LED区电连接，或者 其中，所述用于将所述第二LED区和所述第二接合焊盘层电连接的装置包括：第一连 接层和第二连接层，所述第一连接层将所述第二LED区与所述第二连接层相连接，所述第。

8、 二连接层将所述第一连接层和所述第二接合焊盘层相连接，或者 其中，所述阱区、所述第一掺杂剂区、所述第二掺杂剂区、所述介电层、所述第一接合焊 盘层、所述第二接合焊盘层、所述第一LED层、以及所述用于电连接所述第二LED区和所述 第二接合焊盘层的装置位于第一管芯中。 9.一种发光二极管（LED）结构，包括： 第一阱区，具有第一掺杂剂区和第二掺杂剂区； 第二阱区，具有第三掺杂剂区和第四掺杂剂区； 介电层，位于所述第一阱区和所述第二阱区的顶部上； 第一接合焊盘层和第二接合焊盘层，位于所述介电层的顶部上，并且所述第一接合焊 盘层和所述第二接合焊盘层是电分离的； 第一LED层，具有第一LED部分和第二LE。

9、D部分； 第二LED层，具有第三LED部分和第四LED部分， 其中， 权 利 要 求 书CN 102842664 A 3/3页 4 所述第一接合焊盘层与所述第一掺杂剂区电连接，并且与所述第一LED部分电连接； 所述第二LED区与所述第二接合焊盘层、所述第二掺杂剂区、所述第三掺杂剂区和所 述第三LED区电连接； 所述第四LED区与所述第四掺杂剂区电连接。 10.根据权利要求9所述的LED结构，其中，所述第一掺杂剂区、所述第二掺杂剂区、所 述第三掺杂剂区和所述第四掺杂剂区的掺杂剂类型相同，或者 其中，所述第一掺杂剂区和所述第三掺杂剂区具有第一掺杂剂类型，所述第二掺杂剂 区和所述第四掺杂剂区具有第二。

10、掺杂剂类型，或者 其中，述LED结构进一步包括： 第三接合焊盘层，位于所述介电层的顶部上，与所述第二接合焊盘层电分离，并且被配 置为使得所述第四LED区通过所述第三接合焊盘层与所述第四掺杂剂区电连接。 权 利 要 求 书CN 102842664 A 1/9页 5 LED 结构 技术领域 0001 本发明涉及发光二极管（LED）结构。 背景技术 0002 在某些方法中，高电压发光二极管（LED）解决方案包括安装在印刷电路板（PCB） 上的分立LED和齐纳二极管（Zener diode）。然而，整个电路占用了PCB空间。在PCB上集 成LED和齐纳二极管还构成了挑战。 0003 在其他某些方法中，。

11、使用高电压多P-N结LED管芯。本文中，将齐纳二极管与电路 板上的LED管芯安装在一起。然而，齐纳二极管保护了管芯和/或封装芯片，但没有保护管 芯上的PN结。在LED的制造期间或带有LED的电路的组装期间，由于静电放电（ESD），结可 能受到损伤，并因此导致LED管芯可能受到损伤。另外，因为LED在高电压下运行，结还可 能由于击穿电压较高而受到损伤。 发明内容 0004 为了解决现有技术中所存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种发光二 极管（LED）结构，包括：第一掺杂剂区；介电层，位于所述第一掺杂剂区的顶部上；接合焊盘 层，位于所述介电层的第一部分的顶部上，所述接合焊盘层电连接至所述第。

12、一掺杂剂区；以 及LED层，具有第一LED区和第二LED区，所述第一LED区与所述接合焊盘层电连接。 0005 在该结构中，所述第一掺杂剂区和所述第一LED区的掺杂剂类型相同。 0006 在该结构中，所述第一掺杂剂区和所述第一LED区的掺杂剂类型相反。 0007 在该结构中，进一步包括：导电层，将所述接合焊盘层和所述第一LED区电连接。 0008 在该结构中，进一步包括：第二导电层，将所述导电层和所述第一LED区相连接。 0009 在该结构中，进一步包括：用于将所述第一掺杂剂区和所述接合焊盘层电连接的 装置。 0010 在该结构中，进一步包括：第二掺杂剂区，电连接至所述第二LED区。 0011。

13、 在该结构中，进一步包括：第二接合焊盘层，位于所述介电层的第二部分的顶部 上；第一装置，用于将所述第二掺杂剂区和所述第二接合焊盘层电连接；以及第二装置，用 于将所述第二接合焊盘层电连接至所述第二LED区。 0012 在该结构中，所述第二装置包括第一导电层和第二导电层；所述第一导电层将所 述第二LED区和所述第二导电层相连接；所述第二导电层将所述第一导电层和所述第二接 合焊盘层相连接。 0013 在该结构中，进一步包括：第二LED层，具有第三LED区和第四LED区；所述第三 LED区电连接至所述第二接合焊盘层。 0014 在该结构中，所述第一LED区为第一掺杂剂类型的；所述第二LED区为第二掺杂。

14、剂 类型的；并且所述第一掺杂剂区和所述第二掺杂剂区为所述第一掺杂剂类型的，并且位于 第二掺杂剂类型的阱中。 说 明 书CN 102842664 A 2/9页 6 0015 在该结构中，所述第一LED区为第一掺杂剂类型的；所述第二LED区为第二掺杂剂 类型的；所述第一掺杂剂区为所述第二掺杂剂类型的；所述第二掺杂剂区为所述第一掺杂 剂类型的；并且所述第一掺杂剂区和所述第二掺杂剂区位于所述第二掺杂剂类型的阱中。 0016 在该结构中，所述第一掺杂剂区、所述介电层、所述接合焊盘层、和所述LED层位 于第一管芯中。 0017 根据本发明的另一方面，提供了一种发光二极管（LED）结构，包括：阱区；第一掺 。

15、杂剂区；第二掺杂剂区；介电层，位于所述第一掺杂剂区、所述第二掺杂剂区和所述阱区的 顶部上；第一接合焊盘层和第二接合焊盘层，所述第一接合焊盘层与所述第二接合焊盘层 相分离，并电连接至所述第一掺杂剂区，所述第二接合焊盘层电连接至所述第二掺杂剂区； 第一LED层，具有第一LED区和第二LED区，所述第一LED区与所述第一接合焊盘层电连接； 以及用于将所述第二LED区和所述第二接合焊盘层电连接的装置。 0018 在该LED结构中，所述第一LED区为第一掺杂剂类型的；所述第二LED区为第二掺 杂剂类型的；并且所述第一掺杂剂区和所述第二掺杂剂区为所述第一掺杂剂类型。 0019 在该LED结构中，所述第一L。

16、ED区为第一掺杂剂类型的；所述第二LED区为第二掺 杂剂类型的；所述第一掺杂剂区为所述第二掺杂剂类型的；并且所述第二掺杂剂区为所述 第一掺杂剂类型的。 0020 在该LED结构中，进一步包括：连接层，被配置为将所述第一接合焊盘层与所述第 一LED区电连接。 0021 在该LED结构中，所述用于将所述第二LED区和所述第二接合焊盘层电连接的装 置包括：第一连接层和第二连接层，所述第一连接层将所述第二LED区与所述第二连接层 相连接，所述第二连接层将所述第一连接层和所述第二接合焊盘层相连接。 0022 在该LED结构中，所述阱区、所述第一掺杂剂区、所述第二掺杂剂区、所述介电层、 所述第一接合焊盘层。

17、、所述第二接合焊盘层、所述第一LED层、以及所述用于电连接所述第 二LED区和所述第二接合焊盘层的装置位于第一管芯中。 0023 根据本发明的又一方面，提供了一种发光二极管（LED）结构，包括：第一阱区，具 有第一掺杂剂区和第二掺杂剂区；第二阱区，具有第三掺杂剂区和第四掺杂剂区；介电层， 位于所述第一阱区和所述第二阱区的顶部上；第一接合焊盘层和第二接合焊盘层，位于所 述介电层的顶部上，并且所述第一接合焊盘层和所述第二接合焊盘层是电分离的；第一 LED层，具有第一LED部分和第二LED部分；第二LED层，具有第三LED部分和第四LED部 分，其中，所述第一接合焊盘层与所述第一掺杂剂区电连接，并且。

18、与所述第一LED部分电连 接；所述第二LED区与所述第二接合焊盘层、所述第二掺杂剂区、所述第三掺杂剂区和所述 第三LED区电连接；所述第四LED区与所述第四掺杂剂区电连接。 0024 在该LED结构中，所述第一掺杂剂区、所述第二掺杂剂区、所述第三掺杂剂区和所 述第四掺杂剂区的掺杂剂类型相同。 0025 在该LED结构中，所述第一掺杂剂区和所述第三掺杂剂区具有第一掺杂剂类型， 所述第二掺杂剂区和所述第四掺杂剂区具有第二掺杂剂类型。 0026 在该LED结构中，进一步包括： 0027 第三接合焊盘层，位于所述介电层的顶部上，与所述第二接合焊盘层电分离，并且 被配置为使得所述第四LED区通过所述第三。

19、接合焊盘层与所述第四掺杂剂区电连接。 说 明 书CN 102842664 A 3/9页 7 附图说明 0028 在附图和以下描述中阐明了本发明的一个或者多个实施例的细节。从描述、附图 和权利要求中可以使得其它特征和优点变得显而易见。 0029 图1是根据第一实施例的LED电路的示意图，图2是根据第一实施例的由图1中 的LED电路表示的半导体结构的横截面图。 0030 图3是根据一些实施例的未标记各个具体部件的图1中LED电路的示意图。 0031 图4是根据另一个实施例的LED电路的示意图，图5是根据另一个实施例的由图 4中的LED电路表示的半导体结构的横截面图。 0032 图6A-图6K是根据。

20、一些实施例的示出了制造图1中的LED电路的步骤的横截面 图。 0033 各个附图中，相似的参考标号表示相似的部件。 具体实施方式 0034 以下将使用专用语言公开附图中所示的实施例或实例。然而，应该理解这些实施 例和实例都不旨在进行限定。公开的实施例中的任何变化和改变，以及本申请文件公开的 原理的任何其它应用对于本领域普通技术人员通常是能够预期的。在所有实施例中可能会 重复参考数字，但是即使这些实施例使用相同的参考数字，也不意味着将一个实施例中的 部件应用到另一个实施例中。 0035 一些实施例具有下列特征和/或优点其中之一或者其组合。在高电压或超高电压 多结LED管芯和/或封装中使用各个实施。

21、例。例如，电压处于130V至260V的范围内。电 压是直流电（DC）或交流电（AC）。齐纳二极管嵌入在硅衬底中。嵌入的齐纳二极管防止了 硅衬底和钝化层被击穿。齐纳二极管还保护了多结。在相同的管芯中制造LED电路和保护 电路，在晶圆级上对该LED电路和保护电路进行处理，并以制造工艺集成该LED电路和保护 电路。 0036 示例性电路 0037 图1是根据一些实施例的LED电路100的示意图，图2是根据一些实施例的由LED 电路100表示的半导体结构的横截面示意图。为了简明起见，在横截面图中的各个元件在 电路视图中都没有示出。在本文中，“P”和“N”分别是指P型掺杂剂和N型掺杂剂。而且， N型掺杂。

22、剂类型是指具有轻掺杂浓度（N-）、常规掺杂浓度（N）或重掺杂浓度（N+）的N型掺 杂剂。类似地，P型掺杂剂类型是指具有轻掺杂浓度（P-）、常规掺杂浓度（P）或重掺杂浓度 （P+）的P型掺杂剂。 0038 为了示出，使用了具有两个LED 105-1和105-2的电路100。具有不同LED数量 的LED 105链也在各个实施例的范围内。鉴于本文中所公开的示例性实施例，本领域普通 技术人员应该了解，可以运行具有两个以上LED的LED链。在一些实施例中，LED链包括80 个LED和80个对应保护电路。 0039 LED 105-1包括P侧1055-1和N侧1055-2。LED 105-1对应于图2中的。

23、LED层 205-1，当在LED 105-1之间施加的电压高于LED 105-1的阈值电压时，LED 105-1被点亮。 此时，电流流经LED 105-1。在一些实施例中，LED 105-1的阈值电压是约3.2V。LED 105-1 说 明 书CN 102842664 A 4/9页 8 的P侧1055-1对应于LED层205-1的底部2055-1。LED 105-1的N侧1055-2对应于LED 层205-1的顶部2055-2。在一些实施例中，用相应的掺杂剂外延生长LED 105-1。例如，用 P型掺杂剂外延生长P部分，以及用N型掺杂剂外延生长N部分。 0040 在一些实施例中，LED 105。

24、被连接至齐纳二极管对110。例如，LED105-1连接至齐 纳二极管对110-1和110-2。齐纳二极管110-1的P侧1105-1连接至LED 105-1的P侧 1055-1。将齐纳二极管110-2的P侧1105-3连接至LED 105-1的N侧1055-2。齐纳二极 管110-1和110-2的N侧1105-2和1105-4连接在一起。齐纳二极管110-1由图2中示 例性示出的P+区210-1（即，重P-掺杂区）和N区218-1形成。齐纳二极管110-1的P侧 1105-1对应于P+区210-1。齐纳二极管110-1的N侧1105-2对应于N区218-1。齐纳二 极管110-2由P+区210。

25、-2和N区218-1形成。齐纳二极管110-2的P侧1105-3对应于P+ 区210-2。齐纳二极管110-2的N侧1105-4对应于N区218-1。在P-型硅衬底230中形 成齐纳二极管110-1和110-2。硅衬底常被称为硅载体或硅子载片（silicon submount）。 因为齐纳二极管110被嵌入衬底230中，所以该齐纳二极管110被称为嵌入式齐纳管。齐 纳二极管110充当了LED 105的保护电路。 0041 通孔形式的连接金属215-1将P+区210-1和接合焊盘220-1相连接。在一些实 施例中，接合焊盘220-1包含金属。接合焊盘220-1与LED层205-1的部分2055-。

26、1相接触 并电连接。因此，部分2055-1与P+区210-1电连接。该连接关系对应于图1中的电路表 示：LED 105-1的P侧1055-1通过节点115连接至齐纳二极管110-1的P侧1105-1。 0042 连接金属225-1将LED层205-1的部分2055-2和连接金属215-2相连接。接合焊 盘220-2将连接金属215-2和通孔215-3相连接。因为将通孔215-3连接至P+区210-2， 所以P+区210-2电连接至LED层205-1的N区2055-2。该连接关系对应于下列电路表示： 齐纳二极管110-2的P侧1105-3通过节点120连接至LED 105-1的N侧1055-2。。

27、 0043 与LED 105-1类似，LED 105-2包括P侧1055-3和N侧1055-4。LED105-2对应 于图2中的LED层205-2，并且当在LED 105-2之间施加的电压高于LED 105-1的阈值电压 时，LED 105-2被点亮。此时，电流流经LED105-2。在一些实施例中，LED 105-2的阈值电 压是约3.2V。LED 105-2的P侧1055-3对应于LED层205-2的底部2055-3。LED 105-2 的N侧1055-4对应于LED层205-2的顶部2055-4。 0044 与LED 105-1连接至齐纳二极管对110-1和110-2类似，LED 105-。

28、2连接至齐纳二 极管对110-3和110-4。齐纳二极管110-3的P侧1105-5连接至LED 105-2的P侧1055-3。 齐纳二极管110-4的P侧1105-7经由节点130连接至LED 105-2的N侧1055-4。将齐纳 二极管110-3的N侧1105-6和齐纳二极管110-4的N侧1105-8连接在一起。齐纳二极管 110-3由P+区210-3和N区218-2形成。齐纳二极管110-3的P侧1105-5对应于P+区 210-3。齐纳二极管110-3的N侧1105-6对应于N区218-2。齐纳二极管110-4由P+区 210-4和N区218-2形成。齐纳二极管110-4的P侧110。

29、5-7对应于P+区210-4。齐纳二 极管110-4的N侧1105-8对应于N区218-2。与齐纳二极管110-1和110-2类似，齐纳二 极管110-3和110-4形成在P-型硅衬底230中。 0045 通孔215-4将P+区210-3和接合焊盘220-2相连接。接合焊盘220-2与LED层 205-2的部分2055-3相接触并电连接。因此，将LED层205-2的部分2055-3与P+区210-3 电连接。该连接方式对应于图1中的电路表示：LED 105-2的P侧1055-3通过节点122连 说 明 书CN 102842664 A 5/9页 9 接至齐纳二极管110-3的P侧1105-5。 。

30、0046 连接金属225-2将LED层205-2的部分2055-4和连接金属215-5相连接。接合 焊盘220-3将连接金属215-5和通孔215-6相连接，该通孔215-6连接至P+区210-4。因 此，P+区210-4电连接至LED层205-2的N部分2055-4。该连接方式对应于下列电路表 示：齐纳二极管110-4的P侧1105-7通过节点130连接至LED 105-2的N侧1055-4。 0047 节点120在电性上与节点122相同，这两个节点将LED 105-1的N侧1055-2、LED 105-2的P侧1055-3、齐纳二极管110-2的P侧1105-3和齐纳二极管110-3的P侧。

31、1055-5 连接在一起。该连接方式对应于下列事实：LED层205-1的N部分2055-2、连接金属215-2、 接合焊盘220-2、连接金属215-3、P+区210-2、LED层205-2的P部分2055-3、通孔215-4 和P+区210-3电连接在一起。 0048 钝化层240是非导电层，用于将导电层电隔离。例如，层240将N区218-1、P+区 210-1、P+区210-2、N区218-2、P+区210-3和P+区210-4与接合焊盘220-1、220-2和 220-3电隔离。层240还将LED层205-1与连接金属215-2电隔离，等等。在一些实施例 中，钝化层包含氧化硅。而且，各个。

32、实施例相对于其他方法是有利的，这是因为齐纳二极管 110防止了将其硅载体和钝化层240击穿。 0049 在一些实施例中，当LED链中的LED 105没有运行时，该链中其余的LED继续运 行，即，继续产生光。因而各个实施例相比于其他方法是有利的，在这些其他方法中，当LED 链中的一个LED没有运行时，该链中其余的LED也没有被点亮。 0050 电路100的示例性运行 0051 图3是LED电路100的相同电路示意图，但是没有LED 105-1、105-2和齐纳二极 管110-1、110-2、110-3和110-4的各个具体部件。为了示出，电压V1足以点亮LED 105链 中的全部LED 105。。

33、例如，如果LED 105需要3.0V进行运行，则使用300V的电压V1点亮包 括100个LED 105的链。 0052 为了示出一种运行状态，将描述当LED 105-1和105-2正常运行时存在的条件。在 一些实施例中，LED 105的阈值电压是约3.0V，而齐纳二极管的阈值电压是约7.0V。当LED 105-1被点亮时，施加在LED 105-1两端的电压是约3.0V，并且不足以导通二极管110-2。 因此，二极管110-2是截止的，并作为开路运行。因而，电流I3的电流通路是断开的。电流 I1作为电流I2流动。类似地，LED 105-2两端的电压降不足以导通二极管110-4。因此， 二极管11。

34、0-4是截止的，并作为开路运行。因此，电流I5的电路通路是断开的，并且电流I2 作为电流I4流过。有效地，电流I1作为相应电流I2和I4流经LED 105-1和105-2。因 此，LED 105-1和105-2都被点亮。 0053 用于示出不同的运行状态，将描述当LED 105-1没有运行而LED 105-2正常运行 时存在的条件。如果LED 105-1没有运行，但作为短路运行，则电流I1作为电流I2和电流 I4流经LED 105-2。LED 105-2继续运行。有效地，LED链中的其余的LED 105继续被点 亮。 0054 如果LED 105-1没有运行，但作为开路运行，则电流I1作为电流。

35、I3流过。因为 足以点亮LED 105链的电压V1足以正向偏置LED 110-1，所以齐纳二极管110-1和110-2 都是正向偏置的。电压V1也大于齐纳二极管的击穿电压或齐纳电压。因此，齐纳二极管 110-2运行以允许电流I3流经齐纳二极管110-2。换句话说，电流I3流经二极管110-1和 说 明 书CN 102842664 A 6/9页 10 110-2。然后，电流I3继续作为电流I4流过，从而点亮了LED 105-2和LED 105链中其余 的LED（未示出）。 0055 示例性电路其他实施例 0056 图4是根据一些实施例的LED电路400的示意图，图5是根据一些实施例的由LED 电。

36、路400所表示的半导体结构的横截面示意图。 0057 与电路100相比，电路400不包括齐纳二极管110-1和110-3。换句话说，每个LED 105都连接至一个齐纳二极管110。为了示出，LED 105-1连接至齐纳二极管110-2，LED 105-2连接至齐纳二极管110-4。因此，在一些实施例中，N+区410-1和410-3分别替代图 1中的P+区210-1和210-3。齐纳二极管110-2由P+区210-2、N区218-1和N+区410-1 形成。类似地，齐纳二极管110-4由P+区210-4、N区218-2和N+区410-3形成。 0058 齐纳二极管110-2的N侧通过节点115连。

37、接至LED 105-1的P侧。对应地，N区 218-1、N+区410-1、连接金属215-1、接合焊盘220-1和LED层205-1的P部分2055-1电 连接在一起。类似地，齐纳二极管110-4的N侧连接至节点122、LED 105-2的P侧、节点 120和LED 105-1的N侧。对应地，将N区218-1、N+区410-3、连接金属215-4、接合焊盘 220-2、LED层205-2的P部分2055-3、连接金属215-3、P+区210-2、连接金属215-2、连接 金属225-1和LED层205-1的N部分连接在一起。 0059 在功能上，电路400以与电路100相同的方式运行，其中电路。

38、100中的齐纳二极管 110-1和110-3处于正向偏置模式中。在这种情况下，齐纳二极管110-1和110-3作为短路 运行。 0060 在各个实施例中，以阵列配置形成LED 105链。一行上的最后一个LED与下一行 上的第一个LED连接。为了示出，LED链包括9个LED，即LED105-1至LED 105-9。阵列具 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与第二行上的LED 105-4连接。第二行上的LED 105-6与第三行。

39、上的LED 105-7连接。因此，配置齐纳二极管 链以反映图1或图4的实施例其中之一。链中、行中和/或列中的不同数量的LED也都在 各个实施例的范围内。齐纳二极管110还保护了阵列结构中的P-N结。 0061 示例性制造步骤 0062 图6A至图6K是根据一些实施例的用于示出电路100的制造步骤的结构600A至 结构600K的横截面图。 0063 在图6A中，最初在衬底230的顶部沉积具有开口855A的光刻胶层850A。然后通 过开口855A在衬底230上实施注入。因此形成N阱218-1，从而形成结构600A。在N-阱 注入步骤后，去除光刻胶层850A。 0064 在图6B中，在已去除了光刻胶。

40、层850A的结构600A的顶部沉积光刻胶层850B。 光刻胶层850B包括开口855B-1和855B-2。然后在N-阱218-1上通过开口855B-1和开 口855B-2实施注入，从而分别形成P+区210-1和210-2。因此，形成结构600B。在N+区 410-1替代了P+区210-1的情况下，在一些实施例中首先形成P+区210-2，然后注入N+材 料以形成N+区410-1。在各个实施例中，当P+区210-2形成后，沉积光刻胶层以覆盖P+区 201-2，同时注入N+材料。当结构600B形成后，去除光刻胶层850B。 0065 在图6C中，在已去除了光刻胶层850B的结构600B的顶部上沉积介。

41、电层240。在 说 明 书CN 102842664 A 10 7/9页 11 一些实施例中，层240是约通过层240实施蚀刻以形成开口855C-1和855C-2，该 开口855C-1和855C-2分别暴露出P+区210-1和210-2。形成了结构600C。 0066 在图6D中，在P+区210-1和210-2的顶部上分别形成层860D-1和860D-2。然 后沉积种子层865D，从而形成结构600D。在一些实施例中，层860D-1和860D-2包含钛硅 （Ti-Si）并用于形成接触件。例如，层860D-1起到了将P+区210-1电连接至接合焊盘220-1 的装置的作用。类似地，层860D-2起。

42、到了将P+区210-2电连接至接合焊盘220-2的装置 的作用。实有效地，层860D-1和860D-2分别对应于图2中的连接金属215-1和215-3。层 865D包含钛铜（Ti-Cu），并起到了图6中所示出的层862E的种子层的作用。 0067 在图6E中，在结构600D的顶部上形成层862E。在层862E的顶部上，首先形成光 刻胶层850E，然后形成层864E-1和864E-2。从而形成了结构600E。在一些实施例中，在 层865D的顶部用铜（Cu）电镀层862E。有效地，层865D合并至层862E中。将层862E分 离，从而形成接合焊盘220-1和220-2。层850E限定出了层864E。

43、-1和864E-2的边界。层 864E-1经由部分2055-1将LED层205-1接合至接合焊盘220-1。类似地，层864E-2经由 部分2055-3将LED层205-2接合至接合焊盘220-2。层864E-1和864E-2在图2中未示 出。在一些实施例中，用镍金（Ni-Au）、银（Ag）或金（Au）电镀层864E-1和864E-2。然而， 其他接合和电连接材料以及接合技术也都在各个实施例的范围之内。一些示例性接合技术 包括共晶接合、粘结接合（adhesive bonding）、熔接/直接接合等。在层864E-1和864E-2 形成后，去除光刻胶层850E。 0068 在图6F中，对层862。

44、E进行分离以形成接合焊盘220-1和220-2。首先，在已去除了 光刻胶层850E的结构600E的顶部上形成具有开口的光刻胶层850F。实施湿式蚀刻工艺， 以将层862E分离成对应于接合焊盘220-1和220-2的两个单独部分。在接合焊盘220-1 和220-2形成后，去除光刻胶层850F。 0069 在图6G中，在层864E-1上形成LED层205-1，在层864E-2上形成LED层205-2。 在LED层205-1的顶部上形成连接金属225-1。因此，形成了结构600G。在各个实施例中， 利用高精度对准，将LED层205-1接合至层864E-1，将LED层205-2接合至层864E-2。例。

45、 如，在一些实施例中，由接合工具提供的接合偏移在5m内，以防止由漏电引起的可能退 化器件性能和可靠性的下游光刻工艺的影响。 0070 在图6H中，在结构600G的顶部上形成介电层810H，从而形成结构600H。在一些 实施例中，介电层810H由与介电层240相同的材料制成。因此，层810H和层240被视为一 层介电层。由不同材料制成的介电层810H和层240也在各个实施例的范围之内。 0071 在图6I中，将层810H中不想要的部分去除。用于举例说明，保留层810H的部分 810HK，同时去除部分810HR-1和810HR-2。在一些实施例中，沉积光刻胶层850I以覆盖部 分810HK。然后去。

46、除部分810HR-1和810HR-2，从而形成结构600I。 0072 在图6J中，形成连接金属215-2。在一些实施例中，在结构600I的顶部沉积层 215-2之前，形成光刻胶层850J-1和850J-2，以限定层215-2的边界。例如，对光刻胶 层850J-1设置边界，从而使层215-2覆盖一部分的连接金属225-1。类似地，对光刻胶层 850J-2设置边界，从而使连接金属215-2覆盖一部分的层864E-2，并与LED层205-2分离。 0073 当连接金属215-2形成后，去除光刻胶层850J-1和850J-2，从而形成图6K中所示 出的结构600K。 说 明 书CN 10284266。

47、4 A 11 8/9页 12 0074 在各个实施例中，在相同的管芯中形成LED 105链以及相应的齐纳二极管，这相 对于其他方法是有利的，在所述其他方法中，LED和保护二极管是单独形成的，后来集成在 印刷电路板中。 0075 已描述了若干实施例。尽管如此，应该明白在不脱离本公开的精神和范围的情况 下可以进行各种修改。例如，使用图6A-图6K中的步骤进行举例说明。在各个实施例中， 并联形成LED 105链。因此，采用如图6A-图6K中例证性示出的形成LED 105-1的方式和 /或以与其类似的方式并联形成LED 105链。类似地，采用如参考图6A-图6K说明的形成 LED 105-2和105-。

48、3以及相应的连接的方式和/或以与其相似的方式并联形成相应的齐纳 二极管110和相关连接。各个附图显示特定的掺杂剂浓度，但不同的掺杂剂浓度也都在各 个实施例的范围之内。例如，P+区210-1、210-2、210-3和210-4中的每一个都可以被P或 P-掺杂剂浓度替代。类似地，N区218-1和218-2中的每一个都可以被N-或N+掺杂剂浓 度替代。N+区410-1和410-3中的每一个都可以被N或N-掺杂剂浓度替代，等等。 0076 一些实施例涉及一种LED结构，该LED结构包括第一掺杂剂区、位于该第一掺杂剂 区顶部的介电层、位于该介电层第一部分的顶部上的接合焊盘层、以及具有第一LED区和 第二。

49、LED区的LED层。接合焊盘层电连接至第一掺杂剂区。第一LED区电连接至第二接合 焊盘层。 0077 一些实施例涉及一种LED结构，该LED结构包括阱区、第一掺杂剂区、第二掺杂剂 区、介电层、第一接合焊盘层、第二接合焊盘层、第一LED层和电连接装置。该介电层位于第 一掺杂剂区、第二掺杂剂区和阱区的顶部。第一接合焊盘层与第二接合焊盘层分离，第一接 合焊盘层电连接至第一掺杂剂区。第二接合焊盘层电连接至第二掺杂剂区。第一LED层具 有第一LED区和第二LED区。第一LED区电连接至第一接合焊盘层。电连接装置将第二 LED区和第二接合焊盘层相连接。 0078 一些实施例涉及一种发光二极管（LED）结构，该发光二极管结构包括第一阱区、第 二阱区、介电层、第一接合焊盘层、第二接合焊盘层、第一LED层和第二LED层。第一阱区 具有第一掺杂剂区和第二掺杂剂区。第二阱区具有第三掺杂剂区和第四掺杂剂区。介电 层位于第一阱区和第二阱区的顶部上。第一接合焊盘层和第二接合焊盘层位于介电层的顶 。