CN103339729B - 高电压无丝焊led - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种LED芯片及其制造方法，该LED芯片包括多个子LED，所述子LED互连以使得驱动所述子LED所需的电压取决于所述互连的子LED的数量和所述子LED的结电压。每个所述互连的子LED包括n型半导体层（100）、p型半导体层（102）、以及夹在n型和p型层之间的有源或量子阱区域。单块式LED芯片进一步包括p电极（118）和n电极（116），其具有可从与单块式LED芯片的主发光表面相对的表面上的点接近的引线（104），p电极与p型层电连接，所述n电极具有可从与主发光表面相对的表面上的点接近的引线，n电极与n型层电连接。这些子LED通过至少n型和p型层上的金属化层互连，该金属化层被绝缘以使得其不会使子LED短路。此外，LED芯片能够电耦合以便无丝焊地工作。

Description

高电压无丝焊LED
相关申请
本申请是2009年4月6日提交的名为“高电压低电流表面发射LED(HighVoltageLowCurrentSurface-EmittingLED)”的第12/418，816号和2007年11月14日提交的名为“无丝焊晶片级LED(WireBondFreeWaferLevelLED)”的第11/985,410号的部分继续申请。
本发明的背景
技术领域
本发明涉及发光二极管(LED)芯片，特别是具有互连以允许高电压和低电流操作并能够实现无丝焊(wirebond，丝线键合)制造和操作的多个串联结(junction)的LED芯片。
背景技术
发光二极管(LED)是将电能转换成光的固态装置，通常包括夹置在相反掺杂的层之间的一个或多个半导体材料的有源层。当在掺杂层上施加偏压时，将空穴和电子注入有源层，空穴和电子在那里重新结合以产生光。光从有源层并从LED的所有表面发出。
为了在电路或其他类似装置中使用LED芯片，已知将LED芯片封入封装中，以提供环境和/或机械保护，颜色选择，光聚焦，等等。LED封装还可以包括电引线、电触点或电迹线，以将LED封装与外部电路电连接。图1示出了一种传统的LED封装，其通常包括通过焊料结合或导电环氧树脂安装在反射杯13上的单个LED芯片12。一个或多个焊丝(wirebond)11将LED芯片12的欧姆触点与引线15A和/或15B连接，所述引线可以附接至反射杯13或与其一体形成。可用包含波长转换材料的密封材料16填充反射杯13，所述波长转换材料例如为磷光体。由LED以第一波长发出的光可由磷光体吸收，这可响应性地以第二波长发射光。然后，将整个组件封装在透明保护性树脂14中，所述透明保护性树脂可以在LED芯片12上方模制成透镜的形状。
图2示出了另一传统的LED封装20，其可能更适于会产生更多热量的高功率操作。在LED封装20中，将一个或多个LED芯片22安装在承载件上，例如印刷电路板(PCB)承载件、基板或子安装座(submount，次安装基台)23。在子安装座23上可包括反射器24，所述反射器包围LED芯片22并将LED芯片22发出的光从封装20反射走。可使用不同的反射器，例如金属反射器、单向反射器(ODR)、以及分布式布拉格反射器(DBR)。反射器24还可对LED芯片22提供机械保护。在LED芯片22上的欧姆触点和子安装座23上的电迹线25A、25B之间制成一个或多个丝焊连接11。然后，用密封剂26覆盖所安装的LED芯片22，密封剂26可以在也用作透镜的同时对芯片提供环境和机械保护。典型地，通过焊料或环氧粘结剂将金属反射器24附接至承载件。
许多用于固态照明应用的LED部件试图通过在对于单独LED来说典型的尽可能高的电流和低电压下操作单个LED芯片而达到高光输出。图3a和图3b示出了可从公司(克利公司)获得的LED30，产品牌号是EZ700TMLED。该LED包括单个LED结32，以及在该单个LED结顶部上的电流分布结构34，以从顶部触点36分布电流。还可包括电流分布层。用于这些类型的单结LED芯片的特定电压电平可取决于用于LED的特殊材料系统以及基于结电压所需的电压。例如，某些基于III族氮化物的LED可具有2.5至3.5V范围内的结电压，并且，通过施加升高的电流水平这些LED可实现增加的光通量。此方法的一个缺点是，在系统级别，高电流操作使得必需有相对昂贵的驱动器以对这种部件提供恒定直流电流源。此外，可能限制可应用于这些LED芯片的电流水平，如果单个结出现故障，那么芯片可能就无法使用了。
通过将几个LED封装安装在单个电路板上，可在组件级别实现更高的光输出。图4示出了一个这种分布式集成LED封装阵列50的截面图，其包括安装至基板/子安装座54的多个LED封装52，以实现更高的光通量。典型的阵列包括许多LED封装，为了便于理解和说明，图4仅示出了两个。替换地，通过利用腔体的阵列，并在每个腔体中安装一个LED芯片，已经提供了更高通量的部件。例如，由Lamina公司提供的TitanTurboTMLED光引擎。通过在电路板级别串联地装配多个适当额定电流的LED封装，此多个LED部件布置还可允许在高电压和低电流下操作。在高电压和低电流下驱动固态照明部件可以提供更低成本的驱动器解决方案，并最终提供更低的系统成本。然而，多个单独部件的高成本会超过这种解决方案的更低驱动器成本。
这些LED阵列解决方案会没有期望的那么紧凑，因为其在相邻的LED封装和腔体之间提供伸长的不发光“死空间”。此死空间使得装置更大，并会限制通过单个紧凑光学元件(例如准直透镜或反射器)使输出光束成形为特殊角度分布的能力。这使得难以实现在现有的灯形状因数(或甚至更小的)内提供定向或准直光输出的固态照明光源结构。这会在提供包含如下LED部件的小型LED灯结构时提出挑战，所述LED部件从小光源释放1000流明以及更高范围内的光通量水平。
一种高电压低电流解决方案包括单块式LED芯片或部件，其具有安装至基板/子安装座上以产生单个紧凑光源元件的多个LED结或子LED。可在共同未决的美国申请12/418,816中找到高电压低电流LED的实例，该申请也被转让给Cree公司且结合于此。如图5所示，目前这些解决方案使用丝焊来连接子LED。然而，丝焊的使用由于其脆性而会是不利的。另外，当LED不发光时，丝焊会对发光产生负面影响并损坏LED的物理外观。在现有技术中存在无丝焊LED，但是仅作为单结LED，而不是高电压低电流LED。在共同未决的美国申请11/985,410中讨论了无丝焊LED技术，该申请也被转让给Cree公司且结合于此。
发明内容
本发明提供了具有高电压且无丝焊的半导体装置和LED芯片的多种实施方式。不同的实施方式包括各种布置，其在子安装座上具有许多子LED(所述子LED从单结LED形成)、以及连接这些子LED的互连结构。
根据本发明的LED芯片的一个实施方式包括多个子LED，所述多个子LED互连成使得驱动所述子LED所需的电压取决于互连的子LED的数量和子LED的结电压。每个互连的子LED包括n型半导体层、p型半导体层、以及夹置在n型层和p型层之间的有源区域。单块式LED芯片进一步包括p电极，其具有可从与单块式LED芯片的主发光表面相对的表面上的点接触的引线，其中所述p电极与p型层电连接。还包括n电极，其具有可从与所述主发光表面相对的表面上的点接触的引线，n电极与n型层电连接。
根据本发明的一种用于制造另一实施方式的单块式LED芯片的方法包括，在子安装座上提供单结LED，单结LED包括第一和第二半导体层。将单结LED分成多个子LED，将子LED串联地互连以使得驱动子LED所需的电压取决于串联互连的子LED的数量和子LED的结电压。第一半导体层的与生长基板相对的表面的一部分露出，并在第二半导体层和第一半导体层的露出部分上形成绝缘层。去除绝缘层的一部分，使得第一和第二半导体层的一部分露出。在绝缘层的剩余部分以及第一和第二半导体层的露出部分上形成电极层。去除电极层的一部分，以形成第一和第二电极，使得第一电极与第一半导体层电接触，并且第二电极与第二半导体层电接触，将第一和第二电极设置为彼此电绝缘并且与有源区域电绝缘。
根据本发明的LED芯片的另一实施方式包括在子安装座上的多个子LED，其中，子LED由单结LED形成。导电和电绝缘特征将子LED互连，以使得施加至互连的子LED的电流通过导电特征分布至互连的子LED。
根据本发明的LED芯片的又一实施方式包括在子安装座上的多个子LED。包括多个触点或电极，每个触点或电极位于与子LED的主发光表面相对的表面上。将金属化层布置在子LED的发光区域的至少一部分上，与主发光表面相对，从而将子LED互连。包括绝缘特征，以将子LED的部分与金属化层隔离。
通过参考本发明的以下详细描述和附图(其阐述了在其中利用本发明的原理的说明性实施方式)，将更好地理解本实施方式的特征和优点。
附图说明
图1示出了一种现有技术的LED封装的截面图；
图2示出了另一现有技术的LED封装的截面图；
图3a示出了根据本发明的一种现有技术LED芯片的顶视图；
图3b是图3a中的LED芯片的侧正视图；
图4是根据本发明的一种现有技术LED封装的截面图；
图5是根据现有技术的单块式LED芯片的一个实施方式的截面图；
图6a是根据本发明的高电压无丝焊LED的一个实施方式的顶视图；
图6b是根据本发明的高电压无丝焊LED的另一实施方式的顶视图；
图7是具有附加金属化层的图6的高电压无丝焊LED的顶视图；
图8是沿着线a-a剖开的图7的高电压无丝焊LED的截面图；
图9是沿着线b-b剖开的图6b的高电压无丝焊LED的截面图；
图10是根据本发明的以倒装芯片方式安装在子安装座上的高电压无丝焊LED的一个实施方式的截面图。
具体实施方式
本发明包括具有多个LED结或子LED的单块式LED芯片或部件，所述多个LED结或子LED安装在基板/子安装座(“子安装座”)上以产生单个紧凑光源元件。如在本申请中使用的，单块结构指的是这样的LED芯片，其中反射器安装在一个基板或子安装座上。根据本发明，将苏搜狐LED结或子LED中的至少一些布置在子安装座上，不同的实施方式提供了多个串联的互连，或串联/并联互连的结合。根据本发明的LED芯片可发出不同颜色的光，一些实施方式发出白光。
在一个实施方式中，提供一种LED芯片，其具有与传统的高输出单结LED(其使用低电压和高电流操作来提供高光通量操作)相同的尺寸或占位面积。在一些实施方式中，此类型的传统LED芯片的有源区域基本上覆盖其子安装座。根据本发明，用不同的方法将此区域分成多个结或子LED(“子LED”)，例如，标准光刻、沉积、蚀刻和离子注入。导电互连和绝缘特征的组合可将子LED串联连接在子安装座上。
由于在高交流电压下提供电功率，所以，从电网操作传统的单结LED和LED照明系统需要某种类型的变压器和变流器电路，其昂贵、体积大且致损耗。本发明提供一种新型的LED芯片结构，其被设计为在高电压低电流下操作，而不是现有的低电压高电流结构。可在保持LED芯片的总尺寸和对接触LED芯片的需求的同时，保持同等的LED总体性能。通过将现有单结LED芯片的功能元件结合在每个子LED及其结中，实现了同等的性能。通过将各个子LED在用于单结LED芯片的相同子安装座上串联连接，实现了高电压低电流操作。优选地，将各个子LED密集地封装，以使用于给定芯片占位面积的有源发射区域最大化。在根据本发明的一个实施方式中，每个制造级别的临界尺寸之间的对准公差是2μm或更小，以使得在相邻的结或子LED之间几乎不耗费有源区域。
可调整或定制子LED的数量以满足可用的电压电平，或者可调整电压电平以满足子LED所提供的结的数量。子安装座上的子LED的数量可少至两个或者为数百个，这取决于可用的工作电压。通过选择每个芯片的子LED的适当数量和尺寸，可针对最终应用来调整LED芯片工作电压。例如，在50V和22mA下工作的16×225μm×225μm的多个子LED装置(例如，具有15个子LED)可以与在3V和350mA下工作的相似大小的单结装置相同的输出特性来工作。
本发明可用来制造许多不同的LED芯片，其具有基本上相同大小和占位面积的多个可购得的单结LED芯片，例如，可从公司购得的EZEZ700和EZ1000LED芯片。EZ700可具有大约680×680μm的芯片面积和大约650×650μm的有源结面积。EX1000LED芯片可具有大约980×980μm的芯片面积和大约950×950μm的有源结面积。这二者都在商业上设有单结，并且根据本发明，可替代地将此单结布置设置为随后可串联互连的多个子LED。
通过在保持相同制造过程的同时改变用于形成子LED和导电互连的制造掩模布局，来简单地实现不同数量的子LED，并由此实现目标工作电压和电流。例如，根据本发明的单块LED芯片可具有20个串联连接的子LED。用于每个子LED的不同材料系统可具有不同的子LED结电压。对于III族氮化物的子LED，可将大约60V(或每个结3V)的驱动电压与大约20mA的工作电流一起使用。在使用大约150V(波峰至波谷)的美国电网功率的又一应用中，在每个结3V的情况下，单块式LED芯片可包括50个串联连接的子LED。对于超过大约350V(波峰至波谷)的欧洲电网功率，单块式芯片可包括超过100个串联连接的子LED。高电压低电流LED芯片允许在高功率照明系统中使用更有效的驱动电路。
根据本发明的单块式LED芯片的不同实施方式还可在子安装座上包括不止一组串联的子LED。这会需要对子安装座施加两个相同或不同水平的电压以驱动串联的子LED，这取决于每个串联连接的串中的子LED的数量。其他实施方式可包括串联和并联互连子LED的不同组合。在又一些其他实施方式中，LED芯片可设有已经制造的子LED，并可基于串联互连的子LED的数量来确定工作电压。这允许提供具有标准数量子LED的标准LED芯片，其中LED芯片具有不同的互连结构以将部分或所有子LED串联连接，从而达到所需的工作电压。然而，此方法会导致在LED芯片上无法使用全部子LED。
典型地，在已将所述装置安装并丝焊在传统的LED封装中之后，对LED装置增加诸如转换层和密封剂(通常叫做封装元件)的特征。焊丝是提供从外部电压/电流源到内部半导体层的电路径的引线，允许对所述装置施加偏压。因为在本文中公开的结构和方法不需要丝焊，所以可以在晶片级向所述装置增加封装元件，即，在安装并丝焊在传统的LED封装中之前。新设计提供了额外的灵活性，允许用户指定可以在晶片级实现的额外特征。而且，因为可以在晶片级而不是在之后封装级别向芯片增加这些特征，所以可显著降低制造芯片的成本。
根据本发明的单块式LED芯片的不同实施方式还可包括无丝焊(WBF)互连。这会要求在发光区域上放置多个金属化层，以产生串联或并联连接的子LED，其中层和互连的数量取决于几个因素，包括每个连接的串中的子LED的数量。其他实施方式可包括金属化层、绝缘层和穿过绝缘层的过孔的不同组合，以对发光层和外部电源提供电连接。这允许提供具有多个子LED的LED芯片，其中LED芯片具有用以连接一些或所有子LED的WBF互连以达到所需工作电压。此方法可产生更可靠且不那么脆的高电压LED芯片。这些高电压LED芯片可提供比之前的高电压LED芯片更高量子效率且更好使用的芯片面积，因为WBF芯片不需要N接触或丝焊焊垫以及指部或p型层的一部分去经历p消除(p-kill)的过程。
根据本发明的实施方式以许多方式而与传统的LED芯片结构和技术不同。本发明允许将单结LED分割成在单块表面发射芯片上的两个或更多个串联连接的子LED。每个子LED可通过导电和电绝缘层及特征的不同组合来彼此电绝缘(远离互连结构)。在不同的实施方式中，此绝缘还可能需要在所述结和金属化层之间插入电绝缘层，并对每个结产生单独的欧姆接触。
多结设计的又一优点是，加工产量(每个晶片中的良好裸片)可能由于其固有的缺陷容限而增加。虽然单短路结缺陷将使单结装置发生故障，但是，在一些情况中，多结装置中的其中一个结上的相同短路缺陷将使仅一个单独的结发生故障。电流将通过有缺陷的结，尽管有缺陷的结将不发光，但是剩余的结将正常地工作。在其他都相同的情况下，本发明所允许的更高产量可降低LED照明的成本(以每美元的流明为基础)。
此外，与串联以在系统级别(例如，灯泡)实现高电压/低电流操作的成串多个小LED芯片或LED封装的替代方式相比，本发明通过使发射结更靠近而允许明显更小的光源尺寸。这产生更像是点光源的光源，在二级光学器件的设计中允许更大的效率和灵活性，以控制辐射图案。另一优点是，通过使用更接近传统的电网功率的功率驱动单块芯片，可减小转换电网功率时的损耗。仅由于减小的转换损耗的结果，根据本发明的不同实施方式可导致系统工作效率的达到7％的增加。本发明还允许减小转换驱动电路的尺寸，这随之可减小反射器封装或固态照明封装的总尺寸。
还可在LED芯片级别利用本发明，以便用串联连接的多结LED芯片代替单结LED芯片。替换地，可对更大面积的应用场合应用本发明，例如，在晶片级别或在晶片的部分处形成串联的多个LED、子LED或结。面积的量可取决于不同的因素，例如，所需的工作电压和要被不同结覆盖的面积。本发明的不同实施方式还可具有在LED芯片级别覆盖晶片或子安装座的不同区域的子LED。
这里参考某些实施方式描述了本发明，但是应理解，本发明可以许多不同的形式体现，并且不应将其解释为限制于这里阐述的实施方式。特别地，下面相对于不同结构的多个串联的子LED描述了本发明，但是应理解，可在许多其他结构中使用本发明。除了那些示出的以外，子LED和不同部件可具有不同的形状和尺寸，并且，在阵列中可包括不同数量的子LED。部分或所有子LED可涂有下变频涂层，其可包括带有磷光体的粘结剂(“磷光体/粘结剂涂层”)。
还应理解，当诸如层、区域或基板的元件被称为是位于另一元件之上时，其可直接位于另一元件之上，或者，也可能存在居间元件。此外，这里可以使用相关术语(例如，“内”、“外”、“上”、“上方”、“下”、“在…之下”、“下方”、“第一”和“第二”，以及相似的术语)来描述一层或另一区域的关系。应理解，这些术语旨在包含除了图中所示的定向以外的装置的不同定向。
应指出，在本申请中，可互换地使用术语“层”和“多层”。本领域的普通技术人员将理解，单个半导体材料“层”实际上可能包括几个单独的材料层。同样地，可以将几个材料“层”在功能上认为是单个层。换句话说，术语“层”并不表示半导体材料的同质层。单“层”可以包含位于子层中的多种掺杂剂浓度和合金合成物。例如，这种子层可以用作缓冲层、接触层或蚀刻停止层。可以在单个成形步骤或多个步骤中形成这些子层。除非另外特别说明，否则申请人的目的并不是通过将元件描述为包括一层或多层材料而限制本发明的范围，本发明的范围如本文中所体现的那样。
虽然这里可以用术语第一、第二等来描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但是不应用这些术语来限制这些元件、部件、区域、层和/或部分。这些术语仅用来将一个元件、部件、区域、层或部分与另一区域、层或部分区分开。因此，在不背离本发明的教导的前提下，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部分可叫做第二元件、部件、区域、层或部分。
这里参考横截面图图示(其是本发明的实施方式的示意图)描述了本发明的实施方式。同样地，这些层的实际厚度可以是不同的，并且，例如由于制造技术和/或公差，预计会有与图示形状不同的变化。不应将本发明的实施方式解释为限于这里示出的区域的特定形状，而是将包括例如由制造引起的形状偏差。示出或描述为方形或矩形的区域将由于正常的制造公差而典型地具有圆形或弯曲特征。因此，图中所示的区域本质上是示意性的，其形状并非旨在示出装置的区域的精确形状，并且并非旨在限制本发明的范围。
图6a、图6b、图7和图8示出了根据本发明的高电压低电流单块式LED芯片60的一个实施方式，其包括安装在基板64上的多个WBF串联连接的子LED62a-62b。应理解，在其他实施方式中，基板64可包括子安装座或用于LED芯片60的生长基板。此实施方式涉及用来代替单结LED芯片(例如，如图3a和图3b所示)的单块式LED芯片60，其具有基本上覆盖基板64的有源区域。将多个串联的子LED62a-62b布置为，覆盖相同表面积或占位面积的单结LED，除了可以去除有源区域的某一部分以分离子LED62a-62b并允许子LED62a-62b串联连接以外。虽然仅示出了两个子LED62a-62b，但是应理解，可包括更多的子LED，这取决于不同的因素，例如，所需的工作电压。如上所述，本发明和这里描述的实施方式可等同地应用于更大面积的布置，例如，在晶片级别或晶片的部分处。
图8示出了LED芯片60中的子LED62a-62b的一个实施方式的沿着图7中的线a-a剖开的截面图。如上所述，可以在62a和62b之间以不同的串联和并联互连设置更多的LED芯片。图9示出了在根据本发明的LED芯片60中的子LED62a-62b的一个实施方式的沿着图6b中的线b-b剖开的截面图。图10示出了图8的LED芯片60以倒装芯片的方式安装在子安装座上。这些仅是可在根据本发明的LED芯片中提供的许多不同布置中的几个。
再次参考图6a、图6b、图7和图8，每个子LED62a-62b可具有与覆盖整个基板64的单结LED相似的特征和特性。子LED62a-62b可具有以不同方式布置的多个不同的半导体层。包括LED和子LED62a-62b的层的制造和操作在本领域中通常是已知的，并且在这里仅简要地讨论。可用已知处理以适当参数制造子LED62a-62b的层，可以使用诸如金属有机化学蒸汽沉积(MOCVD)的处理。还可用其他方法来生长LED的半导体层，例如，气相外延(VPE)或液相外延(LPE)。子LED62a-62b的层通常包括夹置在第一和第二相反掺杂外延层之间的有源层/区域，所有外延层都连续地形成于生长基板上。
应理解，在每个子LED62a-62b中还可以包括额外的层和元件，包括但不限于，缓冲层、成核层、接触层和电流分布层、以及光提取层和元件。还应理解，相反掺杂的层可包括多个层和子层，以及超点阵结构和内层。有源区域可包括单量子阱(SQW)、多量子阱(MQW)、双异质结构或超点阵结构。这些层的顺序可与所示实施方式中的不同，第一层或底部外延层可以是n型掺杂层，第二层或顶部外延层可以是p型掺杂层，但是在其他实施方式中，第一层可以是p型掺杂的，第二层可以是n型掺杂的。比如图8所示的实施方式后面将以倒装芯片的方式安装在子安装座上，因为p型层的定向为底层。在倒装芯片实施方式中，应理解，顶层可以是生长基板，在不同的实施方式中，可去除所有或部分生长基板。可通过几种已知的方法去除生长基板，包括湿法和干法蚀刻处理或激光融蚀。在去除生长基板的那些实施方式中，将n型掺杂层作为顶表面露出。在又一些实施方式中，可将生长基板的一部分留在子LED62a-62b上，并且，在一些实施方式中，可使生长基板的一部分形状或结构设计为增强光提取。
可以用不同的材料系统制造子LED62a-62b的层，优选的材料系统是基于III族氮化物的材料系统。III族氮化物指的是氮和周期表的III族元素(通常是铝(Al)、镓(Ga)和铟(In))之间所形成的那些半导体化合物。该术语还指三元和四元化合物，例如，氮化铝镓(AlGaN)和氮化铝铟镓(AlInGaN)。在根据本发明的一个实施方式中，n型和p型层是氮化镓(GaN)，有源区域是InGaN，但是应理解，这些实施方式可以包括具有不同成分的额外的层，例如，AlGaN缓冲层、具有GaN/InGaN层的超点阵结构、以及包括AlGaN的保护层。在替代实施方式中，n型和p型层可以是AlGaN、砷化铝镓(AlGaAs)或磷化砷化铝镓铟(AlGaInAsP)。III族氮化物材料系统的不同成分可具有不同的结电压，例如，在2.5至3.5V的范围内。
子LED生长基板64可由许多材料制成，例如，蓝宝石、硅、碳化硅、氮化铝(AlN)、GaN，适当的基板是4H多型碳化硅，但是也可使用其他多型碳化硅，包括3C、6H和15R多型。碳化硅具有一些优点，例如，与蓝宝石相比，具有与III族氮化物更接近的晶格匹配，并产生具有更高品质的III族氮化物膜。碳化硅还具有非常高的导热率，以使得碳化硅上的III族氮化物装置的总输出功率不受基板的热耗散限制(可以是一些装置形成于蓝宝石上的情况)。可能必须首先在碳化硅基板上生长一层绝缘材料，以确保子LED被隔离，但除了互连结构所处的地方以外。在一些实施方式中，此基板将是发光表面，因此其必须是透明的。在一些实施方式中，此基板将是电绝缘的，并用作绝缘体。SiC基板可从北卡罗来纳州达拉谟的Cree研究公司获得，并且，在科学文献中以及在美国专利No.34,861、No.4,946,547和5,200,022中阐述了这种基板的制造方法。
在一个实施方式中，如图8所示，在基板64上制造或形成n型层100和p型层102。如上所述，可以用不同的材料系统制造这些n型层100和p型层102。在通过以上描述和本领域中已知的方法形成或制造n型层100和p型层102之后，形成n触点和p触点。所述n触点和p触点通过蚀刻n型层100和p型层102以允许布置n触点焊垫和p触点焊垫金属化层104、106来形成。如图10所示，金属化层106包括n触点焊垫116，p触点焊垫118，以及如图8所示的互连结构120。还在子LED之间蚀刻n型层100和p型层102，以分隔子LED62a-62b。穿过第二结中的阻挡层114和反射器112，通过n触点(或n电极)216和p触点(或p电极)218来对n型层100和p型层102提供电流。可从与主发光表面相对的LED60的表面来接近这些触点216和218。使电流从n触点216和p触点218通过其在绝缘体100中的相应过孔130、132而到达触点焊垫116或阻挡层114。为了放置n触点焊垫116，将p型层102向下蚀刻至n型层100，并将金属化层106放在n型层100的上方(图9所示)。通过将金属化层106放在阻挡层114和反射器112的至少一部分上，来产生第一结62a的p触点焊垫118，其中所述阻挡层和反射器的至少一部分覆盖未被蚀刻的所有p型表面102的至少一部分，优选地大部分。
未被蚀刻的p型表面102由反射器112覆盖。反射器可覆盖子LED62a-62b的整个p型表面，或可以不覆盖整个p型表面。除了用作子LED62a-62b的p型层的欧姆触点以外，将每个反射器布置为，将从一个或多个子LED62a-62b的有源区域发出的光朝着透明基板64反射，使得光有助于从其中一个子LED62a-62b的顶表面的有用发射。反射器112由阻挡层114包围。阻挡层114比反射器112大，并且完全缠绕在反射器112周围或包围反射器112。阻挡层114防止反射器112的材料扩散出并移动至周围材料中，从而导致LED的短路和其他可靠性问题。反射器112可包括许多不同的材料，例如，高反射性材料，比如铝，但是优选地将由银制成。反射器112还可包括反射结构，例如，分布式布拉格反射器(DBR)。(前面已经说了8行)阻挡层114可以是任何可防止反射器112的材料迁移的金属。在一个实施方式中，阻挡层114包括多个金属层，例如3-5层，但是可包括更多或更少的层。在多层阻挡层的一个实例中，阻挡层114的外层可由例如钛的材料制成，以良好地附着至周围的层，并且，阻挡层114的内层可由更重的金属制成，例如镍，其是良好的扩散阻挡层。
应用绝缘体108，以将n触点焊垫116及相关的金属化层106与p型层102、阻挡层114和p触点焊垫118隔离。这防止施加至顶层的电信号通过传播至LED的非预期层或触点而使子LED短路。在每个子LED之间是互连结构，在那里，将n型层100和p型层102蚀刻至基板64。还在此互连结构处应用绝缘体108，以将子LED和前一个子LED62a的p触点与后一个子LED62b的p型层102隔离。
由金属化层104形成的模片附接焊垫与n触点焊垫116之间的电接触通过过孔130形成。由金属化层104形成的模片附接焊垫与子LED62b的阻挡层114之间的电接触通过过孔132形成。如图7和图8所示，为了利用WBF结构，顶金属化层104被隔离并且用作模片附接焊垫。每个高电压LED60可具有至少第一和第二触点或模片附接焊垫，并且，在所示实施方式中，子LED62a-62b具有横向几何结构。如下所述，子LED62a-62b可在其顶面上接触，和传统的水平或横向几何装置中一样。如下面在其他实施方式中进一步描述的，本发明可与具有横向几何结构的LED一起使用，其中，可从子LED的一个侧面或表面接触子LED，而不是和竖直几何结构的情况那样从顶面和底面接触。第一和第二触点可包括许多不同的材料，比如Au、铜(Cu)、镍(Ni)、铟(In)、铝(Al)、银(Ag)、或其组合。在又一些其他实施方式中，可包括导电氧化物和透明导电氧化物，例如，氧化铟锡、氧化镍、氧化锌、氧化镉锡、氧化铟、氧化锡、氧化镁、ZnGa2O4、ZnO2/Sb、Ga2O3/Sn、AgInO2/Sn、In2O3/Zn、CuAlO2、LaCuOS、CuGaO2和SrCu2O2。所使用的材料的选择可取决于触点的位置以及所需的电特性，例如，透明度、结电阻系数和薄层电阻。
子LED62a-62b的一些实施方式可具有其他特征，并且，例如，基于III族氮化物的子LED可具有帮助从触点散布电流的其他特征。这特别适用于将电流散布至p型III族氮化物中，并且，电流散布结构可包括覆盖部分或整个p型层的薄半透明电流散布层。这些层可包括不同的材料，包括但不限于，金属(例如铂(Pt))、或透明导电氧化物(例如，氧化铟锡(ITO))。在图8所示的实施方式中，反射器112还用作电流散布器。
如上所述，所示实施方式中的子LED62a-62b可以以倒装芯片的方式安装或模片附接至子安装座200，在图10中示出了一个实例。这可在晶片级别或在芯片级别发生。为了在晶片级别安装或模片附接，可使用许多结合技术，在所示实施方式中，在子LED62a-62b和子安装座200之间包括金属结合层叠物(stack)68，其中在子LED62a-62b上具有一层或多层金属结合层叠物68，并在子安装座200上具有一个或多个层。当将子LED62a-62b安装至子安装座200时，子LED62a-62b的金属层与子安装座200的金属层接触。施加足够的热量，以导致金属层结合在一起，并且，当去除热量时，子LED62a-62b通过金属结合层叠物68保持至子安装座200。现在，金属化层104与子安装座200接触，从而对子安装座提供电连接和热耗散。结合层叠物层可由不同的材料制成，例如，Ni、Au和Sn，或由其组合和合金制成。应理解，此倒装芯片结合还可在LED芯片级别或在晶片级别的某些部分发生。
子安装座200可由许多不同的材料形成，例如，硅、氧化铝、氮化铝、碳化硅、蓝宝石、或聚合材料，例如，聚酰亚胺和聚酯等。在其他实施方式中，子安装座200可包括高反射性材料，例如，反射性陶瓷、电介质或金属反射器(例如银)，以增强从部件的光提取。在其他实施方式中，子安装座200可包括印刷电路板(PCB)，或任何其他适当的材料，例如，T镀层热绝缘基板材料，可从明尼苏达州Chanhassen的Bergquist公司获得。对于PCB实施方式，可使用不同的PCB类型，比如，标准的FR-4金属芯PCB，或任何其他类型的印刷电路板。
如上所述，在传统的低电压高电流单结LED芯片中，LED有源层在所有或大部分基板64上可以是连续的，以便提供单结LED。在一些实施方式中，借助于电流分布结构，对单结LED施加电流。在LED芯片60中，在基板64上将单结LED芯片分成多个子LED62a-62b。可用许多不同的方法来实现此分离，并且，在一个实施方式中，可用已知的蚀刻技术来蚀刻掉连续LED层的某些部分，以在子LED62a-62b之间提供物理分离。在一个实施方式中，将LED有源区域的某些部分和掺杂层向下蚀刻至基板64，以在相邻的LED62a-62b之间形成开放区域。
应理解，子LED62a-62b的数量越大会导致形成于子LED之间的开口或互连结构的数量越大。通过每个开口或互连结构，去除发射有源区域的一部分，以使得与覆盖相同面积的芯片的单结装置相比，该LED芯片的有源区域更小。典型地，随着子LED的数量越大，有源发射区域相应地减小。有源发射区域的此减小会导致电流密度的相应增加以及从LED芯片发出的光的减少。有源发射区域的减小越大，有源区域利用率(即，与LED占位面积相比，子LED装置的有源区域的比)越小。为了将发射区域的此减小减到最小，子LED之间的对准公差应尽可能小，以使得在子LED之间去除的有源区域的量尽可能小。多结LED的不同层之间的对准公差应小于5微米，优选的公差小于2微米。有源区域利用率应大于50％，对于适当的实施方式，具有大于75％的有源区域利用率。
通向n型半导体层110的过孔的数量和尺寸也影响发光。到n型半导体的过孔130的数量和尺寸越大，去除的发光区域的面积越大。因此，优选地使用多个更小的过孔，而不是一个横跨整个子LED的长过孔，如图9所示。更多的过孔130和相关的金属化层116帮助电流在n型半导体中散布。图6a示出了如何在设计中包含更多过孔130的一个实例。
在所示实施方式中，将子LED62a-62b串联，以使得施加至第一子LED62a的电流通过剩余的串联连接子LED62b。为了允许此类型的串联连接，将子LED62a-62b彼此电绝缘，互连结构120处除外。而且，为了允许高电压LED具有WBF布局，在每侧上使用模片附接焊垫以得到n接触和p接触通路，如图7所示。图6a和图6b示出了通过绝缘体110敞开的n接触和p接触过孔130和132。图7示出了增加金属化层104之后的相同情况，所述金属化层用作露出以用于连接的模片附接焊垫。应注意的是，用可位于所述表面上任何地方的间隙来隔离金属化层104，如图8所示，以防止LED60短路。第一子LED62a的模片附接焊垫104和N电极116之间的电连接、第二子LED62b的模片附接焊垫104和阻挡层114之间的电连接，分别通过绝缘体110中的开口130和132。
可用传统的方法将绝缘体108、110沉积在子LED62a-62b上，并且，所述绝缘体可在将子LED62a-62b以倒装芯片方式安装在子安装座200上之前沉积。绝缘体108、110可由许多不同的绝缘材料制成，包括但不限于，氮化硅(SiN)、氮化铝(AlN)、二氧化硅(SiO2)、或氧化铝(Al2O3)。也可使用聚合物材料，例如BCB、和聚酰亚胺。
绝缘层108、110可具有许多不同的厚度，该厚度足以承受至少施加至串联连接的子LED62a-62b的电压。例如，对于具有施加至其子LED的50V的电压的LED芯片实施方式，可具有1000至10000埃的SiN绝缘层厚度。然而，应理解，绝缘层也可具有许多不同的厚度。更厚的层可提供补偿在沉积过程中形成于绝缘层中的小制造缺陷的额外优点。然而，更厚的层也会减小LED芯片从子LED散热的能力。因此，当确定特定LED芯片的最佳厚度时，在缺陷公差和热耗散之间存在平衡。
导电金属化层104、106组成n触点216、n触点焊垫116、p触点焊垫118、p触点218和相关过孔130，132的一部分。金属化层104、106中的每一个均包括导电材料，以将电流散布至每个子LED62a-62b的接触层，其中适当的材料是以上针对第一和第二触点列出的任何金属。在一些实施方式中，金属化层106与半导体材料接触，例如GaN，由此必须包括可对这种半导体材料提供良好接触的材料，例如铝。在一些实施方式中，金属化层104主要接触其他金属，并应包括很适于此类型的接触的材料，例如，钛、TiW、金或铜。可用已知的技术制造金属化层104、106，例如，溅射、蒸发或CVD技术。
部分或所有的子LED62a-62b可涂覆有一种或多种磷光体，其中所述磷光体吸收至少一部分LED光并发出不同波长的光，以使得LED发出来自LED和磷光体的光的组合。根据本发明的不同实施方式包括发出蓝光的子LED，该蓝光对磷光体充能(pump)(即，被磷光体吸收)。然后，将部分蓝光转换成黄光。子LED62a-62b发出白光，其是蓝光和黄光的组合的结果。在一个实施方式中，磷光体包括可购得的YAG:Ce，但是使用基于(Gd,Y)3(Al,Ga)5O12:C3系统的转换材料来发射整个范围的宽黄色光谱是可能的，例如，Y3Al5O12:Ce(YAG)。其他可用于发射白光LED芯片的黄色磷光体包括：
Tb3-xRExO12:Ce(TAG)；RE＝Y，Gd，La，Lu；或Sr2-x-yBaxCaySiO4:Eu。
应理解，不同的子LED62a-62b可涂覆有不同类型的磷光体，以吸收LED光并发出不同颜色的光。例如，可使用不同的黄色、绿色、红色磷光体或其混合物，其在UV和红色发射光谱之间表现出任何波长的激励。许多这些磷光体提供所需的峰值发射，具有有效的光转化，并具有可接受的斯托克司频移(Stokesshift)。
可用许多不同的方法用磷光体附图子LED62a-62b，在美国专利申请No.11/656,759和No.11/899,790中描述了一种适当的方法，这两篇专利申请的名称都为“晶片级磷光体涂覆方法和使用该方法制造的装置(WaferLevelPhosphorCoatingMethodandDevicesFabricatedUtilizingMethod)”，这两篇专利申请都通过引证方式结合于此。替换地，可用其他方法涂覆LED，例如，电泳沉积(EPD)，在名为“半导体装置的闭环电泳沉积(CloseLoopElectrophoreticDepositionofSemiconductorDevices)”的美国专利申请No.11/473,089中描述了一种适当的EPD方法，该专利申请也通过引证方式结合于此。应理解，根据本发明的LED封装还可具有多个不同颜色的LED，其中的一个或多个可以发射白光。
可能期望修整(例如，使具有某种纹理结构或使粗糙化)该装置上或该装置内的多个表面，以提供多个有角度的表面并增加光提取。可以修整的表面包括n型层100、p型层102或基板64。修整表面通过提供变化的表面而改善光提取，所述变化的表面允许另外陷于LED中的光通过全内反射(TIR)而作为发射光离开。修整表面中的变化增加了光将在临界角(如用斯涅耳定律定义的)内到达发光表面并发射出的机会。对于没有通过修整表面离开的光，修整表面的变化以不同的角度反射所述光，从而增加了光将在下一次通过时离开的机会。
存在几种已知的可以修整半导体表面的方法。该表面可以具有通过诸如蚀刻、研磨或切除的处理去除的部分。例如，还可能对该表面增加材料，例如纳米颗粒或光提取元件，以使其具有不均匀的纹理结构。在授予克利公司的美国专利No.6,657,236中详细地讨论了对装置内的表面增加光提取结构。另一种表面修整方法是，通过使表面经受高温或对其进行抛光而破坏表面。任何这些处理的组合也可实现所需的表面修整。
部分或所有的子LED62a-62b可以进一步包括修整的或粗糙化的发光表面。该粗糙化的表面可以包括在一层基底LED结构的表面区域的所有或一部分中，或包括在施加至基底LED结构的附加材料层的表面区域的所有或一部分中。可以如在申请11/042,030中描述地那样使这些表面粗糙化，该专利申请的整体内容通过引证方式结合于此。在一个实施方式中，基板64可以是至少部分粗糙化的表面。在其他实施方式中，例如，如果在具有足够厚的n型材料层的n侧在上的LED结构中去除基板64，那么，使n型层粗糙化可能是优选的。在具有相对薄的p型材料层的p侧在上的基部LED结构中，对p型层增加透明材料层并使该层粗糙化可能是优选的。还可以对n侧在上的LED结构的n型层增加透明材料层。在任一种情况中，粗糙化的表面都可以提供更好的光提取。粗糙化的表面通过提供变化的表面来修整光提取，该变化的表面允许另外陷于LED中的光通过全内反射离开，并有助于光发射。
应理解，可用不同类型的粗糙化技术和特征来使不同的子LED62a-62b粗糙化。例如，可以使用本领域中已知的几种方法中的任何一种(例如，化学蚀刻、光电化学(PEC)蚀刻、以及活性离子蚀刻)通过蚀刻来实现粗糙化的表面。还可通过金刚石刀片或激光切割并相对于LED的表面成各种角度来实现粗糙化。另外，LED还可以包括侧粗糙表面。其他适当的用于表面粗糙化的方法包括那些在美国专利申请No.11/082,470中描述的。
尽管在图8中将修整表面示出为基板64的与n型层100相对的表面，但是应理解，可以修整装置60内的许多不同的表面，以实现相同的提取增强效果。而且，装置60可以没有任何修整表面。
在操作中，可对第一和第二模片附接焊垫216、218进行电连接，这通过第二子LED62b的金属化层104或n触点焊垫116和阻挡层114形成，使得可对子LED62a-62b施加电流。电流通过第一子LED62a，并沿着第一互连结构120传导至第二子LED62b。电流通过第二子LED62b，且所有子LED响应于施加至模片附接焊垫的电流而发光。可以在第一和第二子LED62a-62b之间增加更多的子LED，其中互连120在将电流传导至下一个子LED的那些子LED的每个之间重复。
对金属化层104形成第一电连接，所述金属化层用作第一子LED62a的n触点216的模片附接焊垫。然后，电流可传播至n触点焊垫116，从而通过第一子LED62a中的n型半导体层100散布。绝缘体108和110防止电流传播至p触点焊垫118、阻挡层114、反射器112、并防止其直接传播至p型层102。电流通过量子阱或有源区域而通过n型层100传播到p型层102，并且LED发光。然后，此光的至少一部分直接地或者从反射器112反射开之后从基板64发出。然后，信号可通过反射器112传播至阻挡层114，然后传播至p触点焊垫118。p触点焊垫118横跨第一和第二子LED62a-62b之间的互连结构120，并用作第二子LED62b的n触点焊垫116。绝缘体110将模片附接焊垫104与两个子LED62a-62b的互连结构和阻挡层隔离开。然后，电流通过由金属化层106产生的互连结构120导电迹线，并到达第二子LED62b的n型半导体层100。然后，电流通过第二子LED62b的P-N结100、102，并激活此子LED62b。然后，电流通过反射器112、阻挡层114和p触点218，到达通过金属化层104进行第二电连接的地方，所述金属化层用作第二子LED62b的p触点218的模片附接焊垫。在不止2个子LED串联的情况中，需要更多互连结构来连接所有子LED。所有子LED的操作是相似的。
如上所述，本发明的一个优点是，与单结LED芯片相比，其具有增加的故障容限。在具有在子安装座上串联的多个子LED的单块式LED芯片中，子LED可能具有发生故障的结。当此子LED结出故障时，子LED可能不发光，但是其仍会导电，以使得施加至子LED的电流将传导至剩余的串联连接的子LED。根据子LED故障模式，结果是，除了发生故障的那个子LED以外的所有子LED都会发光。在许多应用中，来自单个故障的子LED的光通量的减小是可以接受的。相反，当单结LED芯片中的结产生故障时，装置不发光并且无法使用。
本发明可在许多不同的照明应用中使用，特别是那些使用小型高输出光源的照明应用。这些照明应用中的一部分包括但不限于，街灯、建筑灯、家用和办公室用照明、显示器照明和背光。
虽然已经参考其某些优选结构详细描述了本发明，但是其他变型是可能的。因此，本发明的精神和范围应不限于上述形式。

Claims (61)

1.一种单块式LED芯片，包括：
多个子LED，所述子LED无丝焊地互连，使得驱动所述子LED所需的电压取决于互连的所述子LED的数量和所述子LED的结电压；以及
其中所述单块式LED芯片能够电耦合以便无丝焊地工作。
2.根据权利要求1所述的单块式LED芯片，其中，所述子LED中的每个包括多个半导体层和夹置在所述多个半导体层之间的有源区域。
3.根据权利要求2所述的单块式LED芯片，进一步地，其中，所述多个半导体层包括至少n型半导体层和p型半导体层。
4.根据权利要求3所述的单块式LED芯片，进一步包括p电极和n电极，其中，所述p电极能够从与所述单块式LED芯片的主发光表面相对的表面上的点接近，并且所述n电极具有能够从与所述主发光表面相对的所述表面上的点接近的引线。
5.根据权利要求4所述的单块式LED芯片，其中，所述p电极和所述n电极与所述半导体层电耦合，使得施加至所述p电极和所述n电极的单个导致所述子LED发光。
6.根据权利要求4所述的单块式LED芯片，进一步包括用以将所述子LED互连的导电特征和电绝缘特征。
7.根据权利要求6所述的单块式LED芯片，其中，所述导电特征进一步包括位于至少所述多个半导体层的一部分上的用于互连的子LED的至少一个金属化层，并且所述电绝缘特征进一步包括位于至少所述金属化层的一部分与所述n型及p型半导体层之间的至少一个绝缘层。
8.根据权利要求7所述的单块式LED芯片，进一步包括穿过至少所述至少一个绝缘层的一部分设置的过孔，所述过孔将所述p电极和所述n电极与所述金属化层电连接。
9.根据权利要求6所述的单块式LED芯片，其中，所述导电特征在所述LED芯片的内部。
10.根据权利要求6所述的单块式LED芯片，其中，所述电绝缘特征将所述导电特征与所述LED芯片的其他部分绝缘，以防止所述导电特征短路。
11.根据权利要求4所述的单块式LED芯片，进一步包括n触点焊垫，所述n触点焊垫与所述n型半导体层接触并在所述n型半导体层与所述n电极之间提供电连接。
12.根据权利要求4所述的单块式LED芯片，进一步包括p触点焊垫，所述p触点焊垫与所述p型半导体层接触并在所述p型半导体层与所述p电极之间提供电连接。
13.根据权利要求12所述的单块式LED芯片，其中，所述p触点焊垫用作电流散布层。
14.根据权利要求12所述的单块式LED芯片，其中，所述p触点焊垫包括反射材料。
15.根据权利要求12所述的单块式LED芯片，进一步包括位于所述p触点焊垫的面向主发光表面的侧面上的反射材料。
16.根据权利要求15所述的单块式LED芯片，进一步包括包围除了面向所述主发光表面的侧面以外的所有侧面上的所述反射材料的阻挡材料。
17.根据权利要求15所述的单块式LED芯片，其中，所述反射材料是导电的。
18.根据权利要求16所述的单块式LED芯片，其中，所述反射材料和所述阻挡材料是导电的。
19.根据权利要求1所述的单块式LED芯片，其中，所述子LED中的每个均由单结LED形成。
20.根据权利要求19所述的单块式LED芯片，其中，所述子LED中的每个均通过去除单结LED的部分而由所述单结LED形成。
21.根据权利要求19所述的单块式LED芯片，其中，有源区域利用率大于50％。
22.根据权利要求19所述的单块式LED芯片，其中，有源区域利用率大于75％。
23.根据权利要求4所述的单块式LED芯片，进一步包括磷光体层，所述磷光体层设置为与所述n电极和所述p电极的所述引线相对，以使得所述磷光体层包括主发光表面。
24.根据权利要求3所述的单块式LED芯片，其中，主发光表面是基板。
25.根据权利要求24所述的单块式LED芯片，其中，所述基板包括绝缘材料。
26.根据权利要求3所述的单块式LED芯片，其中，主发光表面是所述n型半导体层。
27.根据权利要求3所述的单块式LED芯片，其中，主发光表面是所述p型半导体层。
28.根据权利要求1所述的单块式LED芯片，从所述子LED发射白光。
29.根据权利要求1所述的单块式LED芯片，从所述子LED发出经降频转换的光。
30.根据权利要求1所述的单块式LED芯片，其中，当串联连接的所述子LED中的一个发生故障时，所述子LED中剩余的子LED能够响应于驱动所述子LED所需的电压而发光。
31.根据权利要求7所述的单块式LED芯片，其中，所述绝缘层包括介电材料。
32.根据权利要求7所述的单块式LED芯片，其中，所述绝缘层包括聚合物。
33.根据权利要求7所述的单块式LED芯片，其中，所述绝缘层包括无机材料。
34.根据权利要求33所述的单块式LED芯片，其中，所述无机材料包括氮化硅或氧化硅。
35.根据权利要求2所述的单块式LED芯片，其中，所述多个半导体层和所述有源区域包括来自III族氮化物的材料。
36.一种用于制造单块式LED芯片的方法，包括：
在子安装座上提供单结LED，所述单结LED包括第一半导体层和第二半导体层；
将所述单结LED分成多个子LED；以及
将所述子LED无丝焊地串联互连，使得驱动所述子LED所需的电压取决于串联互连的所述子LED的数量和所述子LED的结电压。
37.根据权利要求36所述的方法，进一步包括：
将所述第一半导体层的与生长基板相对的表面的一部分露出；
在所述第一半导体层的所述露出部分和所述第二半导体层上形成绝缘层；
去除所述绝缘层的一部分，以使得所述第一和第二半导体层的一部分露出；
在所述绝缘层的剩余部分和所述第一和第二半导体层的露出部分上形成电极层；以及
去除所述电极层的一部分以形成第一电极和第二电极，使得所述第一电极与所述第一半导体层电接触，并使得所述第二电极与所述第二半导体层电接触，所述第一电极和所述第二电极设置为彼此电绝缘且与形成在所述第一半导体层与所述第二半导体层之间的有源区域电绝缘。
38.根据权利要求37所述的方法，进一步包括，在所述第二半导体层的与所述有源区域相对的表面上形成反射层。
39.根据权利要求36所述的方法，进一步包括，在所述子安装座上形成磷光体层。
40.根据权利要求36所述的方法，其中，通过去除所述单结LED的部分而将所述单结LED分成为子LED。
41.根据权利要求36所述的方法，其中，通过光刻和蚀刻来去除所述单结LED的部分。
42.根据权利要求36所述的方法，进一步包括，形成导电特征和电绝缘特征以将所述子LED串联互连。
43.根据权利要求42所述的方法，其中，所述导电特征包括连接迹线。
44.根据权利要求36所述的方法，进一步包括，在所述子LED与所述子安装座之间形成底部触点。
45.根据权利要求38所述的方法，其中，所述有源区域利用率大于50％。
46.根据权利要求38所述的方法，其中，所述有源区域利用率大于75％。
47.根据权利要求36所述的方法，其中，所述子LED以倒装芯片的方式安装在所述子安装座上。
48.一种LED芯片，包括：
子安装座上的多个子LED，其中，所述子LED由单结LED形成；以及
导电特征和电绝缘特征，所述导电特征和电绝缘特征将所述子LED互连，以使得施加至所述子LED的电流散布至所有的所述子LED，其中所述LED芯片能够电耦合以便无丝焊地工作。
49.根据权利要求48所述的LED芯片，其中，驱动所述子LED所需的电压取决于互连的所述子LED的数量和所述子LED的结电压。
50.根据权利要求48所述的LED芯片，其中，所述子LED通过去除单结LED的部分而由所述单结LED形成。
51.根据权利要求50所述的LED芯片，其中，有源区域利用率大于50％。
52.根据权利要求50所述的LED芯片，其中，所述单结LED有源区域的有源区域利用率大于75％。
53.根据权利要求48所述的LED芯片，其中，所述导电特征包括至少一个金属化层，所述至少一个金属化层位于至少所述子LED的发光区域的一部分上并与主发光表面相对，所述至少一个金属化层被绝缘以使得所述至少一个金属化层不会将所述子LED短路。
54.根据权利要求48所述的LED芯片，其中，所述子LED以倒装芯片的方式安装在所述子安装座上。
55.一种LED芯片，包括：
子安装座上的多个子LED，其中所述子LED电连接而无需使用丝焊；
多个底部触点，所述多个底部触点中的每个均位于与所述子LED的主发光表面相对的表面上；
金属化层，所述金属化层位于至少所述子LED的发光区域的一部分上，与所述主发光表面相对，从而将所述子LED互连；以及
绝缘特征，用以将所述子LED的部分与所述金属化层绝缘。
56.根据权利要求55所述的LED芯片，其中，驱动所述子LED所需的电压取决于互连的所述子LED的数量和所述子LED的结电压。
57.根据权利要求55所述的LED芯片，其中，所述主发光表面包括用以增加来自所述LED芯片的光提取的修整表面。
58.根据权利要求57所述的LED芯片，其中，所述修整表面具有纹理结构。
59.根据权利要求55所述的LED芯片，进一步包括用以对所述子LED进行电连接的导电插入物。
60.根据权利要求55所述的LED芯片，进一步包括磷光体层，所述磷光体层设置在至少所述主发光表面的一部分上，所述磷光体层构成至少所述LED芯片的顶表面和所述子LED的一部分。
61.根据权利要求60所述的LED芯片，其中，所述子LED进一步包括侧壁；
所述磷光体层进一步设置在至少所述侧壁的一部分上；以及
所述磷光体层进一步构成至少所述LED芯片和所述子LED的所述侧壁的一部分。
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