无需打金线的通孔垂直结构适用于需要剥离生长衬底的垂直结构的LED。通孔垂直结构的LED的结构和生产工艺流程，对于GaP基LED、GaN基LED(极化和非极化)、ZnO基LED来说是相同的，不同之处只是剥离生长衬底的方法。
1.通孔垂直结构LED的优势
①所有种类的垂直结构LED(包括垂直结构GaP基LED、垂直结构GaN基LED和垂直结构ZnO基LED)，都可以制成通孔垂直结构的LED。因此，通孔垂直结构LED有极大的应用市场。
②所有的制造工艺都是在晶片上水平进行的。
③采用通孔垂直结构的LED芯片在封装时无需打金线与外界电源相连接，使其厚度减小。这样就可用于制造超薄型器件，如背光源等。
④由于无需打金线，在封装前进行老化，对老化后合格的芯片才进行封装，可降低生产成本。特别是对Chip-on-board (COB)形式的器件，可极大地提高良品率和降低生产成本。
⑤抗静电能力高，特别是带有防静电二极管的通孔垂直结构LED更是如此。
⑥采用较大直径的通孔/金属填充塞和多个通孔/金属填充塞，进一步提高金属化支持衬底的散热效率。这一特点对大功率LED来说尤其重要。对于蓝光LED，易于涂布荧光粉，避免产生光环。
2.带有防静屯二极管的通孔垂直结构的LED
(1)电流流动方向
如图2-17所示，通孔垂直结构LED的电流流动方向为:外部电源的第二极→第二电极→通孔/金属填充塞2→金属层2→反射/欧姆/键合层→GaP、GaN或ZnO基外延层→优化图形的电极→半通孔/金属填充塞→金属层l→通孔/金属填充塞1→第一电极→外部电源的第一极。
图2-17带有防静电二极管的通孔垂直结构LED的结构
(2)与外界电源相连接的方法
通孔垂直结构的LED芯片老化后，通过回流焊或共晶焊将其的第一电极和第二电极与封装管座、热衬或PCB等焊接在一起。外界电源通过封装管座、热衬或PCB等直接与通孔垂直结构的LED芯片的第一电极和第二电极电连接。
(3)技术优势
①回流焊或共晶焊可提高通孔垂直结构LED芯片的热导率。
②回流焊或共晶焊可缓冲由于LED芯片与封装管座、热衬或PCB等的热胀系数的不同带来的应力。
③可降低接触电阻。
3.带有防静电二极管的通孔垂直结构LED的生产工艺
如图2-18所示，可以采用不同的生产工艺流程制造带有防静电二极管的通孔垂直结构的LED。
①准备LED外延片和带有防静电二极管的金属化硅支持衬底，如图2-18(a)所示。
②LED外延片包括GaP基LED外延片、GaN基LED外延片(极化和非极化)、ZnO基LED外延片以及其他LED照明器件的外延片。
③选择合适的生长衬底材料。对于GaP基LED、GaN基LED、ZnO基LED以及其他LED照明器件，可采用不同的生长衬底，例如GaAs生长衬底、GaP生长衬底、蓝宝石生长衬底、碳化硅生长衬底、ZnO生长衬底、硅生长衬底、复合GaN基生长衬底、复合ZnO基生长衬底等。
④键合LED(或其他LED照明器件)的外延片和带有防静电二极管的金属化硅支持衬底如图2-18 (b)所示。键合的方法包括导电胶劲接、金属熔融、金属扩散等。
⑤剥离生长衬底，直到第一类型限制层暴露出来，如图2-18 (c)所示。剥离的方法因不同的生长衬底而异。例如，剥离GaAs生长衬底、GaP生长衬底、ZnO生长衬底、硅生长衬底、复合GaN基生长衬底、复合ZnO基生长衬底等，可采用不同的方法。
⑥在预定的位置蚀刻LED照明外延层和反射/欧姆/键合层，直到金属化硅支持衬底上的第一电极暴露出来，形成第一半通孔。
⑦在第一半通孔中形成保护层，如图2-18 (d)所示。
③蚀刻保护层直到金属化硅支持衬底上的第一电极暴露出来，形成第二半通孔，如图2-18 (e)所示。
⑨在第二半通孔中形成金属塞，金属塞与硅支持衬底上的第一电极电连接。在第一类型限制层上形成图形化电极，图形化电极与金属塞电连接，如图2-18(f)所示。
4.不带防静电二极管的通孔垂直结构的LED
图2-19所示的通孔垂直结构的LED与图2-17所示的LED的不同之处在于，金属化支持衬底中没有内建防静电二极管。在图2-19中， LED外延层1生长在生长衬底上，通过反射/欧姆/键合层3与金属化支持衬底2键合在一起，然后剥离生长衬底和缓冲层(图2-19中没有画出生长衬底和缓冲层，因为生长衬底和缓冲层己剥离)。对于不同的生长衬底，剥离的方法不同。
图2-18 6种带有防静电二极管的通孔垂直结构LED的生产工艺
图2-19不带防静电二极管的通孔垂直结构LED的结构示意图
文章转载自：元鼎光电