改善静电防护的发光二极管的结构的制作方法

文档序号:7134795阅读:139来源:国知局
专利名称:改善静电防护的发光二极管的结构的制作方法
技术领域
本实用新型涉及一种LED芯片结构,尤其是一种改善静电防护的发光二极管的结构,属于LED芯片技术领域。
背景技术
静电学是十八世纪以库仑定律为基础建立起来的,以研究静止电荷及磁场作用规律的学科,是物理学中电磁学的一个重要组成部分。静电是在我们平时生活中到处存在的,但是在二十世纪40-50年代,半导体产业很少有静电问题,因为那时是晶体三极管和二极管,而所产生的静电也不如现在普遍。在60年代,随着对静电非常敏感的MOS器件的出现,静电问题逐渐被人们所关注。70-90年代,随着集成电路的密度越来越大,一方面其二氧化硅膜的厚度越来越薄(微米一纳米),其承受的静电电压越来越低;另一方面,产生和积累静电的材料如塑料,橡胶等大量使用,使得静电现象越来越普遍存在。在二十世纪中期,很多静电问题都是由于人们没有ESD (Electro-Staticdischarge,静电释放)意识而造成的。即使现在也有很多人怀疑ESD是否会对电子产品造成损坏,这是因为大多数ESD损害发生在人的感觉以外。因为人体对静电放电的感知电压约为3KV,而许多电子元件在几百伏甚至几十伏时就会损坏,通常电子器件对被ESD损坏后没有明显的界限,把元件安装在PCB板上以后再检测,结果出现很多问题,分析也相当困难。特别是潜在损坏,即使用精密仪器也很难测量出其性能有明显变化,所以很多电子工程师和设计人员都怀疑ESD的危害,但近年实验证实,这种潜在损坏在一定时间以后,电子产品的可靠性明显下降。 所以,随着现在半导体工艺水平的提高,电子产品也制作的越来越精细。对于电子产品的静电防护是相当必要的。
发明内容本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足,提供一种改善静电防护的发光二极管的结构,能够改善静电所带来的危害,提高静电防护的效果,延长LED芯片器件使用寿命。按照本实用新型提供的技术方案,所述改善静电防护的发光二极管的结构,包括衬底、N型半导体层、P型半导体层、第一电极和第二电极,衬底上依次设置缓冲层和N型半导体层,缓冲层覆盖于衬底上,N型半导体层覆盖于缓冲层上,其特征是所述N型半导体层和缓冲层区分成第一岛状结构、第二岛状结构和第三岛状结构;在所述第二岛状结构和第三岛状结构上依次设置有源层和P型半导体层,在第三岛状结构上的P型半导体层上设置透明导电层;在所述第一岛状结构、第二岛状结构上的P型半导体层、透明导电层上设置钝化层,该钝化层包覆第一岛状结构、第一岛状结构与第二岛状结构之间的沟槽、第二岛状结构与第三岛状结构之间的沟槽、第二岛状结构及第二岛状结构上的P型半导体层和有源层、第三岛状结构及第三岛状结构上的透明导电层、P型半导体层和有源层;所述第一电极分别穿过钝化层与透明导电层和第二岛状结构中的N型半导体层连接;所述第二电极分别穿过钝化层与第一岛状结构中的N型半导体层和第二岛状结构上的P型半导体层连接;所述第一电极、第一岛状结构、第三岛状结构、第三岛状结构上的有源层和P型半导体层构成主级二极管,所述第二电极、第二岛状结构、第二岛状结构上的有源层和P型半导体层构成次级二极管。所述第一岛状结构和第二岛状结构之间的沟槽、以及第二岛状结构和第三岛状结构之间的沟槽的深度为7 μ m。所述次级二极管的面积 < 主级二极管面积的10%。所述钝化层的材料为二氧化硅或氮化硅。 所述衬底为蓝宝石基板或碳化硅基板。所述第一电极、第二电极为单层或多层金属。所述第一电极、第二电极为Cr、Pt、Au多层金属或者N1、Au多层金属,Ti> Au多层金属或者T1、Pt、Au多层金属。所述透明导电层的材料为单层金属、多层金属、单层金属氧化物或多层金属氧化物。本实用新型所述发光二极管的优点为(一)、由于次级二极管的面积较少 ,对主二极管的发光效率基本不产生太大影响;(二)、结构简单紧凑,与现有加工工艺相兼容,完全可以实现量产制作;(三)、有效的提高了静电防护,减少静电带来的损伤,延长了LED芯片使用寿命,安
全可靠。

图1为本实用新型所述二极管结构的等效电路图。图2为本实用新型的结构剖视图。 图3为图2的俯视图。图4为本实用新型所使用的外延片的结构剖视图。图5为得到主级二极管区和次级二极管区的结构剖视图。图6为图5的俯视图。图7为得到N型半导体层平台的结构剖视图。图8为图7的俯视图。图9为得到透明导电层的结构剖视图。图10为图9的俯视图。图11为得到钝化层的结构剖视图。图12为图11中次级二极管区的俯视图。图13为得到发光二极管后的结构剖视图。
具体实施方式
下面结合具体附图对本实用新型作进一步说明。如图疒图13所示本实用新型包括P型半导体层1、有源层2、N型半导体层3、缓冲层4、衬底5、透明导电层6、钝化层7、第一电极8、第一岛状结构9、第二岛状结构10、第三岛状结构11、第二电极12、主级二极管100、次级二极管200。如图2所示,本实用新型包括衬底5,衬底5上依次设置缓冲层4和N型半导体层3,缓冲层4覆盖于衬底5上,N型半导体层3覆盖于缓冲层4上,并且,所述N型半导体层3和缓冲层4区分成第一岛状结构9、第二岛状结构10和第三岛状结构11 ;在所述第二岛状结构10和第三岛状结构11上依次设置有源层2和P型半导体层I,在第三岛状结构11上的P型半导体层I上设置透明导电层6 ;在所述第一岛状结构9、第二岛状结构10上的P型半导体层1、透明导电层6上设置钝化层7,该钝化层7包覆第一岛状结构9、第一岛状结构9与第二岛状结构10之间的沟槽、第二岛状结构10与第三岛状结构11之间的沟槽、第二岛状结构10及第二岛状结构10上的P型半导体层I和有源层2、第三岛状结构11及第三岛状结构11上的透明导电层6、P型半导体层I和有源层2 ;如图2所示,所述第一电极8分别穿过钝化层7与透明导电层6和第二岛状结构11中的N型半导体层3连接;所述第二电极12分别穿过钝化层7与第一岛状结构9中的N型半导体层3和第二岛状结构10上的P型半导体层I连接;此外,所述第一电极8、第一岛状结构9、第三岛状结构11、第三岛状结构1·1上的有源层2和P型半导体层I构成主级二极管100,而所述第二电极12、第二岛状结构10、第二岛状结构10上的有源层2和P型半导体层I构成次级二极管200 ;从而,主级二极管100和次级二极管200首尾连接,主级二极管100的P极与次级二极管200的N极相连,主级二极管100的N极与次级二极管200的P极相连,形成回路;所述主级二极管100和次级二极管200首尾相连,但彼此独立且次级二极管200不影响主级二极管200的发光强度;所述第一岛状结构9和第二岛状结构10之间的沟槽、以及第二岛状结构10和第三岛状结构11之间的沟槽的深度为7 μ m ;为了使次级二极管200不影响主级二极管100的发光强度,所述次级二极管200的面积<主级二极管100面积的10% ;所述透明导电层6为单层金属、多层金属、单层金属氧化物或多层金属氧化物;所述钝化层7的材料为二氧化硅或氮化硅;所述衬底5为蓝宝石基板或碳化硅基板;所述第一电极8、第二电极12为Cr、Pt、Au多层金属或者N1、Au多层金属,Ti> Au多层金属或者T1、Pt、Au多层金属。如图2 图13所示本实用新型所述发光二极管通过下述工艺步骤实现(I)如图4所示,提供清洗过的外延片,该外延片从下至上依次包括衬底5、缓冲层4、N型半导体层3、有源层2和P型半导体层I ;(2)如图5、图6所示,在外延片上用光刻的方法制造出图案,然后利用干法或湿法刻蚀将该图案刻蚀至衬底5,刻蚀深度为7μπι (图6中阴影部分为刻蚀部分),从而将外延片区分成图案内部的次级二极管区201和图案外部的主级二极管区101 ;主级二极管区101和次级二极管区201相互独立,互不相通;(3)如图7、图8所示,在主级二极管区101和次级二极管区201利用光刻制作出主级二极管100和次级二极管200的图形,再利用干法或湿法进行刻蚀,刻蚀深度为1. 5μπι,使得主级二极管区101和次级二极管区201的N型半导体层3部分裸露出来,在主级二极管区101和次级二极管区201分别形成N型半导体层平台14、15 (图8中阴影部分为非刻蚀区);步骤(3)的目的在于便于后续在N型半导体层3制作电极;(4)如图9、图10所示,将步骤(3)处理后的外延片表面进行清洗后,对主级二极管区201的未刻蚀区域溅射一层透明导电层6,并沿透明导电层6的边缘采用湿法腐蚀出轮廓,该轮廓的宽度为6 μ m,以防止透明导电层6进入到P型半导体层I和N型半导体层3的沟道中,引起漏电;该透明导电层6的透射率达到90%以上,制作透明导电层6的目的在于制作欧姆接触(图10中的阴影部分为透明导电层6);(5)如图3、图11、图12、图13所示,在经步骤(4)处理后的外延层的表面利用化学气相沉积法镀一层钝化层7,用于保护芯片不受空气、酸、碱溶液的侵蚀,同时防止主级二极管100、次级二极管200的连接电极搭在步骤(2)刻蚀形成的沟道中,引起PN的直接导通,引起漏电;由于沉积法蒸镀的钝化层7沉积在外延层的所有表面,需要在主级二极管区101的透明导电层6和N型半导体层平台15开出第一电极窗口 16,在次级二极管区201的P型半导体层I和N型半导体导平台14上开出第二电极窗口 17 ;(6)利用电子束蒸镀、派射法或者其他蒸镀方法,在第一电极窗口 16和第二电极窗口 17分别镀第一电极8和第二电极12,再通过剥离形成所需电极的形貌;所述第一电极8和第二电极12可采用Cr、Pt、Au多层金属,N1、Au多层金属,T1、Au多层金属或者T1、Pt、Au多层金属,第一电极8和第二电极12的高度为10000埃,若为Au则高度至少6000埃以上;由于现在行业内的打线线宽要求,电极的的半径或者宽度至少为70 μ m以上。如图1所示,为图2的二极管结构的等效电路图,本实用新型将两个二极管P极与N极串联起来,给其中一个二极管一个正向导通电压,另一个二极管由于单向导通原理,处于不导通状态。当源电压突然增加给出一个较大的电压值时,该设计可以提供一个电流回路,避免因为大电压直接作用在一个二极管上,将二极管击穿。该设计可以有效的达到防静电的目的。
权利要求1.一种改善静电防护的发光二极管的结构,包括衬底(5)、N型半导体层(3)、P型半导体层(I)、第一电极(8)和第二电极(12),衬底(5)上依次设置缓冲层(4)和N型半导体层(3),缓冲层(4)覆盖于衬底(5)上,N型半导体层(3)覆盖于缓冲层(4)上,其特征是所述N型半导体层(3)和缓冲层(4)区分成第一岛状结构(9)、第二岛状结构(10)和第三岛状结构(11);在所述第二岛状结构(10)和第三岛状结构(11)上依次设置有源层(2)和P型半导体层(1),在第三岛状结构(11)上的P型半导体层(I)上设置透明导电层(6);在所述第一岛状结构(9)、第二岛状结构(10)上的P型半导体层(I)、透明导电层(6)上设置钝化层(7),该钝化层(7)包覆第一岛状结构(9)、第一岛状结构(9)与第二岛状结构(10)之间的沟槽、第二岛状结构(10)与第三岛状结构(11)之间的沟槽、第二岛状结构(10)及第二岛状结构(10)上的P型半导体层(I)和有源层(2)、第三岛状结构(11)及第三岛状结构(11)上的透明导电层(6 )、P型半导体层(I)和有源层(2 );所述第一电极(8 )分别穿过钝化层(7 )与透明导电层(6)和第二岛状结构(11)中的N型半导体层(3)连接;所述第二电极(12)分别穿过钝化层(7)与第一岛状结构(9)中的N型半导体层(3)和第二岛状结构(10)上的P型半导体层(I)连接;所述第一电极(8)、第一岛状结构(9)、第三岛状结构(11)、第三岛状结构(11)上的有源层(2)和P型半导体层(I)构成主级二极管(100),所述第二电极(12)、第二岛状结构(10)、第二岛状结构(10)上的有源层(2)和P型半导体层(I)构成次级二极管(200)。
2.如权利要求1所述的改善静电防护的发光二极管的结构,其特征是所述第一岛状结构(9)和第二岛状结构(10)之间的沟槽、以及第二岛状结构(10)和第三岛状结构(11)之间的沟槽的深度为7 μ m。
3.如权利要求1所述的改善静电防护的发光二极管的结构,其特征是所述次级二极管(200)的面积<主级二极管(100)面积的10%。
4.如权利要求1所述的改善静电防护的发光二极管的结构,其特征是所述钝化层(7)的材料为二氧化硅或氮化硅。
5.如权利要求1所述的改善静电防护的发光二极管的结构,其特征是所述衬底(5)为蓝宝石基板或碳化硅基板。
6.如权利要求1所述的改善静电防护的发光二极管的结构,其特征是所述第一电极(8)、第二电极(12)为单层或多层金属。
7.如权利要求6所述的改善静电防护的发光二极管的结构,其特征是所述第一电极(8)、第二电极(12)为Cr、Pt、Au多层金属或者N1、Au多层金属,T1、Au多层金属或者T1、Pt、Au多层金属。
8.如权利要求1所述的改善静电防护的发光二极管的结构,其特征是所述透明导电层(6 )的材料为单层金属、多层金属、单层金属氧化物或多层金属氧化物。
专利摘要本实用新型涉及一种改善静电防护的发光二极管的结构,包括衬底、第一电极和第二电极,衬底上依次设置缓冲层和N型半导体层,其特征是所述N型半导体层和缓冲层区分成第一岛状结构、第二岛状结构和第三岛状结构,在第二岛状结构和第三岛状结构上依次设置有源层和P型半导体层,在第三岛状结构上的P型半导体层上设置透明导电层;在所述第一岛状结构、第二岛状结构上的P型半导体层、透明导电层上设置钝化层,第一电极穿过钝化层与透明导电层和第二岛状结构中的N型半导体层连接,第二电极穿过钝化层与第一岛状结构中的N型半导体层和第二岛状结构上的P型半导体层连接。本实用新型有效的提高了静电防护,减少静电带来的损伤,延长了LED芯片使用寿命。
文档编号H01L33/20GK202871793SQ201220523810
公开日2013年4月10日 申请日期2012年10月13日 优先权日2012年10月13日
发明者张淋, 杜高云, 邓群雄 申请人:江苏新广联科技股份有限公司
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1