一款高压LED芯片的设计和制造工艺

高压LED芯片（HV LED）是一种通过微晶粒串联集成技术，在单一芯片上实现高电压、低电流驱动的发光器件。其核心在于将多个微小LED单元（Cell）串联集成，形成高压驱动特性（通常工作电压20–100V），相比传统低压LED（3–4V），具有显著的能效和系统优化优势。在单一基板（如蓝宝石）上通过沟槽刻蚀（深度4–8μm）分割多个独立发光单元，再通过金属导线串联连接，形成高电压、低电流（如50V/20mA）的集成芯片。
关键技术包括：高深宽比沟槽刻蚀、绝缘层沉积（防止短路）、互连导线平坦化（确保连接可靠性）工作电压：可达35–100V（传统LED仅3–4V），电流降低至传统LED的1/10–1/20（如20mA vs. 350mA）驱动电路简化：高压特性可直接匹配交流电网（如220V），减少AC/DC转换环节，电源效率提升10–15%。沟槽刻蚀、绝缘层沉积工艺难度大，良率低于传统LED（成本增加15–20%）。基本工艺步骤类似传统LED芯片，但是工艺参数差别较大。

六块掩模版的图样

A．MESA

B．TCL

C． ISO isolation

D. MB metal bridge

E．PW

F．SiO2 passivation

8-25次试验一片

1.MESA- ICP 6min

Fig.1 The picture of wafer etched by ICP in 6 min.

The average thickness of SiO2 Hard Mask: 6671 Å

The MESA average depth after ICP: 12400 Å

Fig. 2 Photograph of remove SiO2 mask. Rough wafer 45 sec., smooth wafer 50 sec..

2.TCL

The thickness of ITO is about 250 nm.

Fig. 3 etched ITO four minutes

3.ISO

Fig. 4 Etched 30 minutes using ICP

Fig. 5 Remove SiO2(1um) after ICP 40 minutes

The graphic pattern of the wafer inclined to one side in this step.

最终芯片外观，然后激光切割。

该技术的难点是小chip之间需要完全刻蚀独立，然后用金电极串联，如何让电极跨越高深度的鸿沟而不出现悬空和断线。