具有裂纹耐受阻挡结构的半导体发光二极管及其制造方法

具有裂纹耐受阻挡结构的半导体发光二极管及其制造方法
【专利摘要】一种发光装置，包括外延区域、在所述外延区域上的绝缘层、在所述绝缘层上的接合衬垫、以及在所述绝缘层中的裂纹减少特征。所述裂纹减少特征被配置用于减少所述绝缘层中的裂纹向所述绝缘层的外表面的扩展。还公开了相关的方法。
【专利说明】具有裂纹耐受阻挡结构的半导体发光二极管及其制造方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2012年6月8日递交的美国临时专利申请第61/657, 347号的权益和 优先权，该美国临时专利申请的公开内容由此通过引用全部合并于此。

【背景技术】
[0003] 本发明涉及半导体发光装置及其制造方法，更具体地，涉及半导体发光二极管 (LED)以及用于半导体发光二极管的制造方法。
[0004] 半导体LED是众所周知的在向其施加电压时能够生成光的固态发光元件。LED通 常包括具有第一和第二相对面的二极管区域，并在该二极管区域中包括η型层、p型层和 ρ-η结。阳极接触电阻性地接触ρ型层，并且阴极接触电阻性地接触η型层。二极管区域可 以外延地形成在衬底上，例如蓝宝石、硅、碳化硅、砷化镓、氮化镓等的生长衬底，但是完成 的装置可能不包括衬底。二极管区域可以由基于碳化硅、氮化镓、磷化镓、氮化铝和/或砷 化镓的材料和/或基于有机半导体的材料制造。最终，LED所发射的光可以在可见光区或 紫外（UV)光区中，并且LED可以集成诸如荧光体之类的波长转换材料。
[0005]LED正日益增长地被用于发光/照明应用中，并且一个根本的目标是成为普遍存 在的白炽灯泡的替代物。


【发明内容】

[0006] 本发明的实施例提供了用于LED芯片的热鲁棒反射阻挡结构，其中所述阻挡结构 包括电介质材料。所述阻挡结构包括缓解应力/去耦合结构，以使得所述反射阻挡结构耐 受在各种制造工艺期间可能发生的裂纹。例如，在加热/冷却期间可能由于芯片结构中的 各种材料的热膨胀系数的不同而生成应力。在一些实施例中，电介质层可以包括在电介质/ 阻挡层之中或上形成的机械结构、层、槽或其它特征，以使电介质/阻挡层的各部分相互去 耦合。
[0007] 例如，根据一些实施例，可以在电介质阻挡层之中或穿过电介质阻挡层形成槽，以 使芯片的内部中的应力与芯片的边缘处的电介质材料部分去耦合。在其它实施例中，电介 质阻挡结构可以包括在电介质阻挡层的上部和下部之间的裂纹减少中间层，所述裂纹减少 中间层预防或减少来自上部电介质层上的管芯贴装金属（dieattachmetal)的应力传递 到下部电介质阻挡层。在各种实施例中，可以使用另外的电介质和/或金属层和/或一个 或多个交替层。此外，可以使用机械分隔和多层结构的组合。
[0008]LED芯片结构中的电介质层可能由于热应力而遭受开裂，特别是当管芯贴装金属 直接在电介质层上并且该部分使用回流工艺被安装到封装基板上时--在那里由于材料 之间的热膨胀系数（CTE)不匹配而存在各种应力。当使用电介质层作为阻挡层以防止金属 在芯片内迁移时，由于金属迁移或电极之间的绝缘的损失，裂纹可能带来可靠性风险并产 生损失。
[0009] 本发明的一些实施例通过提供更鲁棒的电介质阻挡层而减少了金属迁移的风险。 在一些实施例中，具有嵌入在电介质层内或位于相邻的电介质层之间的一个或多个裂纹减 少中间层的多层堆叠可以基本上防止在与管芯贴装金属相邻的上部电介质层中形成的裂 纹扩展到下部电介质层。在一些实施例中，裂纹减少中间层可以被图形化，使得在阴极接合 衬垫下方的区域与在阳极接合衬垫下方的区域之间不存在连续性，以避免具有在存在管芯 贴装或其它的金属（例如Sn、Ag等）通过任意裂纹的任意迁移的情况下可能发生的电流泄 漏路径。
[0010] 裂纹减少中间层可以是电浮置的金属层，或者可以电连接到下面的装置。例如，在 阳极接合衬垫下方的金属裂纹减少中间层部分可以电耦合到阳极接合衬垫，并且在阴极接 合衬垫下方的金属裂纹减少中间层部分可以电连接到阴极接合衬垫。
[0011] 在其它实施例中，可以在电介质阻挡中形成机械结构，以去耦合/隔离所述应力。 例如，可以在电介质阻挡层中或穿过电介质阻挡层形成槽，以使在阳极接合衬垫和/或阴 极接合衬垫下方的电介质阻挡部分与在芯片结构的边缘附近的电介质阻挡部分去耦合，所 述在芯片结构的边缘附近的电介质阻挡部分可能更易于由于电介质阻挡的开裂而遭受金 属迁移。
[0012] 根据一些实施例的发光装置包括外延区域、在所述外延区域上的绝缘层、在所述 绝缘层上的接合衬垫、以及在所述绝缘层和所述接合衬垫之间的裂纹减少层。所述裂纹减 少层被配置用于在所述外延层和所述接合衬垫之间减少所述绝缘层中的裂纹的扩展。
[0013] 所述裂纹减少层可以被嵌入在所述绝缘层内。
[0014] 所述绝缘层可以包括孔，并且所述接合衬垫延伸穿过所述孔。所述接合衬垫可以 在所述裂纹减少层上方横向地延伸，使得所述裂纹减少层在所述接合衬垫与所述外延区域 之间。
[0015] 所述接合衬垫的周围可以位于所述裂纹减少层的周围之内。
[0016] 所述接合衬垫可以包括阴极接合衬垫，所述发光装置还可以包括在所述绝缘层上 的阳极接合衬垫。所述裂纹减少层可以包括在所述阳极接合衬垫和所述外延区域之间的第 一部分、以及在所述阴极接合衬垫和所述外延区域之间的第二部分。所述裂纹减少层的所 述第一部分和第二部分被相互分隔。
[0017] 可以通过所述绝缘层使所述裂纹减少层的所述第一部分与所述阳极接合衬垫相 分隔，并且可以通过所述绝缘层使所述裂纹减少层的所述第二部分与所述阴极接合衬垫相 分隔。
[0018] 所述裂纹减少层的所述第一部分可以与所述阳极接触衬垫相接触，并且所述裂纹 减少层的所述第二部分可以与所述阴极接合衬垫相接触。
[0019] 所述裂纹减少层可以包括金属和/或聚合物材料。
[0020] 所述LED还可以包括在所述绝缘层中的围绕所述接合衬垫的槽。所述槽可以延伸 完全穿过所述绝缘层，或者可以延伸到所述绝缘层中但不完全穿过所述绝缘层。
[0021] 所述LED还可包括在所述外延区域上的金属层，并且所述绝缘层在所述金属层和 所述接合衬垫之间，所述槽可以延伸完全穿过所述绝缘层到达所述金属层。
[0022] 所述绝缘层可以覆盖所述金属层的最外面的边缘。
[0023] 所述裂纹减少层可以被暴露在所述槽中，和/或可以通过所述绝缘层而被与所述 槽相分隔。
[0024] 根据一些实施例的发光装置包括外延区域、在所述外延区域上的绝缘层、在所述 绝缘层上的接合衬垫、以及在所述绝缘层中的裂纹减少特征。所述裂纹减少特征被配置用 于减少所述绝缘层中的裂纹扩展到所述绝缘层的外表面。
[0025] 所述裂纹减少特征可以包括在所述绝缘层中的裂纹减少中间层和/或在所述绝 缘层中的槽。
[0026] 根据一些实施例的形成LED的方法包括：提供外延区域；在所述外延区域上提供 绝缘层；在所述绝缘层上提供接合衬垫；以及在所述绝缘层和所述接合衬垫之间提供裂纹 减少层。所述裂纹减少层被配置用于减少在所述外延层和所述接合衬垫之间的所述绝缘层 中的裂纹的扩展。
[0027] 所述方法还可以包括：在所述外延区域上形成金属层，使得所述裂纹减少层在所 述金属层和所述接合衬垫之间。
[0028] 提供所述绝缘层和所述裂纹减少层可以包括：在所述金属层上形成第一绝缘层； 在所述第一绝缘层上形成裂纹减少层；以及在所述裂纹减少层上形成第二绝缘层。
[0029] 所述方法还可以包括：形成穿过所述裂纹减少层和所述绝缘层的孔；以及在所述 孔中形成所述接合衬垫，所述接合衬垫延伸到所述绝缘层的与所述金属层相对的表面上。
[0030] 所述方法还可以包括：提供在所述绝缘层中的围绕所述接合衬垫的槽。
[0031] 根据另外的实施例的发光装置包括外延区域、在所述外延区域上的绝缘层、在所 述绝缘层上的接合衬垫、以及在所述绝缘层和所述接合衬垫之间的中间层。所述绝缘层具 有脆性断裂模式，并且所述中间层具有韧性断裂模式。
[0032] 根据另外的实施例的发光装置包括外延区域、在所述外延区域上的第一绝缘层、 在所述第一绝缘层上的第二绝缘层、在所述第一绝缘层和所述第二绝缘层之间的金属层、 以及在所述第二绝缘层上的与所述外延区域相对的接合衬垫。
[0033] 根据另外的实施例的发光装置包括外延区域、在所述外延区域上的绝缘层、在所 述绝缘层上的与所述外延区域相对的接合衬垫、以及在所述外延区域与所述接合衬垫之间 嵌入在所述绝缘层中的金属层。

【专利附图】

【附图说明】
[0034] 附图被包括用于提供对本公开的进一步理解，并被合并在本申请中且构成本申请 的一部分。在附图中：
[0035] 图1和2是根据各种实施例的发光二极管的横截面视图。
[0036] 图3是图2所示的LED结构的一部分的详细视图。
[0037] 图4A、5A、6A、7A和8A是根据一些实施例制造的中间LED装置结构的平面图，并且 图48、58、684、78和88分别是图44、54、64、74和8八中所示的中间1^0装置结构的横截面。
[0038] 图9、10A、10B和11是根据各种另外的实施例的LED的横截面视图。
[0039] 图12A是根据一些另外的实施例的LED结构的平面图。
[0040] 图12B和12C是根据各种实施例的图12A的LED结构的横截面视图。
[0041] 图13A是根据一些另外的实施例的LED结构的平面图。
[0042] 图13B和13C是根据各种实施例的图13A的LED结构的横截面视图。

【具体实施方式】
[0043]现在将参考附图更充分地描述本发明，在附图中示出了各种实施例。然而，本发明 可以以诸多不同的方式实现，而不应被解释为限定于在此提出的实施例。而且，这些实施例 被提供以使得本公开将彻底和完整，并将充分地向本领域的技术人员传达本发明的范围。 在附图中，为了清楚起见，层和区域的尺寸及相对尺寸可能被放大。相似的编号始终表示相 似的元件。
[0044]应当理解，当诸如层、区域或衬底之类的元件被称为在另一元件"之上"时，该元件 可以紧接在该另一元件之上，或者也可以存在中间元件。此外，诸如"在…之下"或"覆盖 在…上面"之类的相对的词语在此可以用于描述一个层或区域相对于另一层或区域的、相 对于图中所示的衬底或基层而言的关系。应当理解，这些词语旨在包括除了图中描述的方 位之外的不同的方位。词语"紧接"意味着不存在中间元件。如同在此描述的，词语"和/ 或"包括一个或多个相关的列出的项的任意所有的组合，并且可以简写为"/"。词语"层"可 以包括多层结构，例如包括被层叠在一起以形成整体结构的不同材料构成的层的多层绝缘 层和/或多层有源层。
[0045]应当理解，尽管在此可以使用词语"第一"、"第二"等来描述各种元件、组件、区域、 层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应限定于这些词语。这些词语仅 用于将一个元件、部分、区域、层或部分与另一区域、层或部分相区分。因此，下面讨论的第 一元件、部分、层或部分可以被称为第二元件、部分、区域、层或部分，而不背离本发明的教 导。
[0046] 在此参考作为本发明的理想化的实施例的示意性图示的横截面和/或其它图示 来描述本发明的实施例。因此，应当预料到作为例如制造技术和/或公差的结果的与图示 的形状相比的变化。因此，本发明的实施例不应被解释为限定于在此示出的区域的特定形 状，而是包括例如由制造导致的形状的偏差。例如，被示出或描述为矩形的区域典型地由于 正常的制造公差将具有圆形的或弯曲的特征。因此，图中所示的区域实质上是示意性的，它 们的形状并不旨在示出装置的区域的精确形状，并且并不旨在限定本发明的领域，除非在 此以其它方式限定。
[0047] 除非在此以其它方式限定，否则在此使用的所有的词语（包括技术和科学词语） 具有与本发明所属的领域的普通技术人员通常所理解的相同的意思。还应当理解，诸如通 用的字典中定义的词语之类的词语应当被解释为具有与它们在相关领域和本说明书的上 下文中的意思相一致的意思，并且不应被以理想化的或过于正式的意义解释，除非在此清 楚地如此限定。
[0048] 在此使用的LED的层或区域被认为对于光的给定波长是"透明的"，如果在该波长 处的光通过该层或区域而没有显著损失的话，例如当来自LED的照射在所述透明的层或区 域上的发光的至少80% (在一些情况下是至少90%)穿过所述透明区域射出时。例如，在 用氮化镓基材料制造的蓝色和/或绿色的LED的场景中，二氧化硅可以提供透明绝缘层，而 氧化铟锡（ITO)可以提供通过考虑蓝宝石衬底上的透射和反射的分量而测量的透明导电 层。此外，如同在此所使用的，LED的层或区域被认为对于光的给定波长是"反射的"，如果 在该波长处的光被该层或区域反射而无显著损失的话，例如，当来自LED的照射在所述反 射的层或区域上的角度平均的发光的至少70% (在一些情况下是至少80%并且在一些情 况下是至少90% )被反射回到LED中时。例如，在氮化镓基的蓝色和/或绿色LED的场景 中，铝（例如在可见光波长处至少可反射80%)可以被认为是反射材料。在紫外（UV)LED 的情况下，可以选择适当的材料来提供期望的（在一些实施例中是高的）反射率和/或期 望的（在一些实施例中是低的）吸收率。
[0049] 在此为了易于理解描述起见，现在将总体上参照碳化硅（SiC)基安装衬底上的氮 化镓（GaN)基LED来描述一些实施例。然而，本领域的技术人员应当理解，本发明的其它实 施例可以基于各种不同的安装衬底和外延层的组合。例如，组合可以包括磷化镓（GaP)安 装衬底上的磷化铝铟镓（AlGaInP)二极管、砷化镓（GaAs)安装衬底上的砷化铟镓（InGaAs) 二极管、砷化镓（GaAs)安装衬底上的砷化铝镓（AlGaAs)二极管、碳化硅或蓝宝石（Al203) 安装衬底上的碳化硅（SiC)二极管、和/或氮化镓、碳化硅、氮化铝、蓝宝石、氧化锌和/或 其它安装衬底上的III族基于氮化物的二极管。此外，在其它实施例中，安装衬底可能在完 成的产品中不存在。在一些实施例中，LED可以是由NorthCarolina州Durham市的Cree 公司制造和销售的基于氮化镓LED装置。
[0050] 图1是根据各种实施例的发光二极管结构100A的横截面视图。参考图1，这些 LED包括分别具有第一和第二相对面IlOaUlOb的二极管区域110,并且在二极管区域110 中包括η型层112和p型层114。可以提供在此不需要描述的其它层或区域116,可包括量 子阱、缓冲层等。因为二极管区域110典型地被外延地形成在衬底120上，因此二极管区域 110在此还可以被称为"LED外延区域"。例如，III族基于氮化物的LED外延区域110可以 被形成在碳化硅生长衬底120上。在一些实施例中，如同下面将描述的，生长衬底120可以 在完成的广品中存在。在其它实施例中，生长衬底120可以被移除。
[0051] 接着描述图1，也称为"p接触"的阳极接触125电阻性地接触P型层114,并在二 极管区域110的第一面IIOa上延伸。阳极接触125可以在P型层114上延伸到比图1所示 的更大或更小的范围。绝缘层140也可以在第一面IlOa上延伸到阳极接触125之外。绝 缘层140可以包括诸如SiN和/或SiO2之类的透明材料。绝缘层还可以包括多层结构，例 如绝缘材料的多层堆叠。也称为"η接触"的反射性阴极接触150电接触η型层112,并穿 过绝缘层140延伸并延伸到阳极接触125外部的绝缘层140之上。在一些实施例中，反射 性阴极接触150可以直接并且电阻性地接触η型层112。然而，在其它实施例中，诸如钛层 之类的薄的电阻性接触层（未示出）可以提供对η型层112的实际的电阻性接触。绝缘层 140和反射性阴极接触150可以提供混合反射结构或"混合镜"，其中下方的绝缘层140提 供了折射率不匹配或折射率阶跃，以与不存在下方的绝缘层140的情况相比增强来自反射 层150的全内反射（TIR)。还应当理解，在其它实施例中，绝缘层140可以包括多个子层，例 如氧化物和氮化物子层，以提供例如分布式Bragg反射器。此外，反射性阴极接触150也可 以包括多个子层。
[0052] 如同在图1中还示出的，在一些实施例中，通孔118延伸到第一面IlOa中以暴露η 型层112,并且绝缘层140延伸到通孔118中。此外，反射性阴极接触150还在绝缘层140 上延伸到通孔118中，以电接触（在一些实施例中是电阻性地接触）暴露在通孔118中的 η型层112。
[0053] 还提供了电连接到阳极接触125的阳极接合衬垫160。还提供了电连接到反射性 阴极接触150的阴极接合衬垫170。如所示出的，阳极衬垫160和阴极衬垫170以紧密地相 互隔开的关系在第一面IlOa上延伸，以限定阳极衬垫160和阴极衬垫170之间的间隙172。 如同下面描述的，可以用绝缘体填充间隙172。在在此示出的任意实施例中，间隙172可以 出现在任意期望的位置，并且不限于在此示出的位置。在一些实施例中，阴极接合衬垫170 可以被制成尽可能大，使得阴极接合衬垫170可以直接耦合到用于增强倒装芯片安装配置 中的热耗散的接地热沉，而不需要可能减少热耗散的中间的电绝缘层。
[0054] 如同在图1中还示出的，在二极管区域110的第二面IlOb上可以包括诸如透明碳 化硅生长衬底120之类的透明衬底。透明衬底120可以包括斜的侧壁120a，并且还可以包 括远离二极管区域110的外面120b。如同所示出的，外面120b可以是有纹理的。可以配置 衬底120的厚度、衬底的电阻率、侧壁120a的几何形状和/或远端的面120b的纹理化，以 增强来自LED区域110的辐射穿过衬底120的远场发射。来自LED区域110的所述发射可 以直接从二极管区域110穿过衬底120发生，并且还可以通过从反射性阴极接触150反射 返回穿过二极管区域110并穿过衬底120而发生。在一些实施例中，如同下面将详细描述 的，反射还可以从阳极接触125发生。
[0055] 如同图1中还示出的，在一些实施例中，当透明衬底120为蓝宝石时，图形化蓝宝 石衬底（PSS)技术可以用来使蓝宝石衬底120与二极管区域110之间的接触面纹理化，如 同由衬底120与二极管区域110的第二面Ilb之间的锯齿状的接触面所示出的那样。众 所周知，PSS技术可以提供纹理特征，所述纹理特征可以例如在尺寸上约为3μπι并具有约 5μm间距（特征间距离）。也可以使用其它的尺寸/间距和/或随机的尺寸/间距。PSS 技术的使用可以增强基于氮化镓的二极管区域110与折射率不匹配的蓝宝石衬底120之间 的提取效率。
[0056] 因此，本发明的一些实施例可以提供适合于倒装芯片安装（与图1的方位相反的 安装）的LED，其中阳极接合衬垫160和阴极接合衬垫170被安装在诸如印刷电路板或其它 接线板之类的支持衬底上，并且光的发射远离阳极衬垫160和阴极衬垫170穿过衬底120 而发生。因此，可以提供横向LED，其中阳极接触125和阴极接触150均在二极管区域的给 定面（即，第一面IlOa)上延伸，并且发射分别远离阳极接触125和阴极接触150地穿过二 极管区域的第二面IlOb并穿过衬底120而发生。在其它实施例中，可以除去衬底，使得发 射直接从二极管区域110的第二面IlOb发生。
[0057] 如同上面所注意到的，衬底120的几何形状可以被配置用于提供期望的远场发射 图形，例如Lambertian发射。此外，纹理化可以在衬底120的侧壁120a上和/或面120b 上发生。可以使用纹理化的许多不同配置，包括随机纹理化、微透镜、微阵列、散射区域和/ 或其它光学区域。根据一些实施例，外面120b可以在其第一部分120c中被与其第二部分 120d不相同地纹理化，以提供用于发光二极管的方位指示器。因此，如图1所示，除了在邻 近透明阴极接触的给定区之外，可以提供微透镜的阵列120d，其中可以提供小条120c或诸 如" + "号之类的其它指示器。在衬底的远端的面120b上的不同的纹理化可以提供方位指示 器，所述方位指示器可以允许拾取放置设备正确地定向所述LED以用于封装，甚至是在LED 的结构对于该拾取放置设备而言不是穿过所述纹理化的衬底"可见"的情况下。
[0058] 在一些实施例中，所述阳极接触和/或阴极接触可以提供在第一面IlOa上的反 射结构，该反射结构被配置用于将基本上全部的从第一面IlOa射出的光反射回到第一面 IlOa中。该反射结构还包括在阴极接触150及其延伸部分150a下方的绝缘层140。具体 地，在一些实施例中，该反射结构反射从第一面IlOa的面积的至少90%射出的光。该反射 结构可以包括自身反射至少90%的照射在其上的光的反射材料。在一些实施例中，阳极接 触125可以是电阻性地接触p型层114的反射性阳极接触。在这些实施例中，可以通过阳 极接触125的电阻性地接触p型层114的反射表面、阴极接触150的电阻性地接触η型层 112的反射表面、以及如图1中的150a所标识的阴极接触的延伸部分的反射表面来提供该 反射结构，该阴极接触的延伸部分与绝缘层140相结合地在通孔118与阳极接触125之间 延伸到第一面IlOa之上。在其它实施例中，阳极接触125可以是透明的，并且反射性阴极 接触150特别是反射性阴极接触150的延伸部分150a可以延伸到透明的阳极接触125上， 以提供与绝缘层140相结合的反射结构。因此，在一些实施例中，反射性阴极接触可以延伸 成用反射性阴极接触覆盖在阳极接触外部的基本上全部第一面。在其它实施例中，反射性 阴极接触可以用反射性阴极接触覆盖在阳极接触外部的基本上全部的第一面，并且还可以 用反射性阴极接触覆盖阳极接触的至少一部分。下面将描述更详细的实施例。
[0059] 因此，一些实施例可以为LED提供横向倒装芯片配置。一些实施例可以提供p型 层和η型层上的双镜。此外，η型镜可以是可以构成与LED外延的至少一个η型层之间的 电接触的集成的η接触镜，并且也可以在LED外延的至少一个ρ型接触之上延伸。集成的 η接触镜可以包括诸如铝之类的对于LED外延所产生的波长而言是光学反射性的材料。透 明绝缘层和反射层可以提供混合反射结构或"混合镜"，其中在下方的透明绝缘层提供了折 射率不匹配或折射率阶跃，以与不存在下方的透明绝缘层的情况相比增强来自二极管区域 的TIR。此外，LED芯片的与所述镜（一个或多个）相对的发光表面可以包括生长衬底。为 了光提取的目的，该生长衬底还可以包括有形状的表面，例如锥形的侧壁和/或纹理化。该 锥形化和/或纹理化的量可以与LED包括生长衬底的总厚度相关。可以调整衬底的几何形 状（例如厚度/侧壁斜面）和/或其纹理化，以实现期望的远场发射模式。此外，由于衬底 不需要传导电流，所以衬底可以具有高的电阻率，使得衬底可以是透明的。
[0060] 根据各种实施例的LED芯片可以比传统的LED芯片更坚固或更鲁棒。具体地，LED 芯片的仅暴露的表面可以是一侧上的固态的P接触部分或η接触部分以及另一侧上的生长 衬底。相反地，传统的LED芯片可能需要脆弱的线接合，并且可能包括LED外延的暴露的顶 部和/或底部。
[0061] 此外，还已经发现，根据各种实施例，在二极管区域和反射性阴极接触之间提供透 明绝缘层可以通过提供折射率不匹配或折射率阶跃来实际上增强来自二极管区域的反射 率。因此，如同所示出的，例如在图1中，除了提供用于LED的期望的电绝缘之外，绝缘层 140还可以提供用于反射性阴极接触150的集成光学元件。此外，绝缘层140和反射性阴极 接触150可以提供混合镜。
[0062] 现在将提供对作为混合反射器的一部分的绝缘层140的工作的说明。具体地，LED 典型地包括多个不同材料构成的层。结果，从有源区发射的光在离开LED之前必须典型地 通过或跨越一个或多个这种层。Snell定律指出，光子在从一种材料经过到下个材料时将被 折射。光子将被折射的角度将取决于两种材料的折射率之间的差别以及光照射接触面的入 射角。
[0063] 在LED中，尽管一些反射光将仍在一些其它位置逃离LED，但是一定的百分比将被 全内反射而从不逃离LED，并因此在功能上将减少LED的外部效率。尽管光子的百分比的个 别的减少可能看起来是相对小的，但是累积效果可能是显著的，并且在其它方面非常相似 的LED可能具有由即使这些小的百分比损失而导致的明显不同的性能效率。
[0064]Snell定律规定，当光越过分界面进入具有较高的折射率的介质中时，所述光朝向 法线弯曲。类似地，当光从具有高折射率的介质越过分界面到达具有低折射率的介质时，光 弯折离开法线。以被定义为临界角的角度从具有高折射率的介质行进到具有较低折射率的 介质的光将被以90°的角度（即，平行于分界）折射。以大于临界角的任意角度的入射光 线受到全内反射（TIR)。因此临界角是折射率的比率的函数。如果光以大于该临界角的任 意角度射中分界面，则该光将完全不会通过到达第二介质。相反地，分界面将该光反射到第 一介质中，这是被称为全内反射的过程。由于该全内反射导致的光的损失被称为临界角损 失，并且是减少LED的外部效率的另一因素。
[0065] 在此描述的混合镜的实施例使用折射率不匹配来增强基于Snell定律的全内反 射（TIR)。为了增强TIR，期望对相对于基于氮化镓的二极管区域的较低的折射率材料提供 大的折射率变化。因此，Snell定律给出的逃离锥角外的任意光被内反射回到二极管区域 中，并且可以基本上没有损失。接着，反射性阴极接触150和/或反射性阳极接触可以用 于反射小部分的从全方向光源照射在其上的光。因此，根据各种实施例，透明绝缘层150和 反射性阴极接触均用作混合反射器，以增强从二极管区域出射的光的反射回到二极管区域 中。
[0066] 本发明的其它实施例可以提供用于垂直二极管的反射层。因此，根据各种实施例 的发光二极管也可以包括其中包括η型层和p型层的二极管区域以及用于该η型层和p型 层之一的接触。所述接触可以包括在η型层或ρ型层之一上的绝缘层140,其具有比η型层 或P型层之一更小的折射率。提供电接触η型层或ρ型层之一并在透明绝缘层上延伸的反 射层150。因此，由于透明绝缘层提供了对于二极管区域110的折射率不匹配或折射率阶 跃，所以绝缘层140可以提供用于反射层150的集成光学元件，以提供与不存在绝缘层140 的情况相比可改善反射层150的反射率的混合镜。在其它实施例中，反射层150还可以电 接触（在一些实施例中是电阻性接触）η型层或P型层之一，并且可以延伸穿过绝缘层140 以构成该接触。在其它实施例中，可以提供用于η型层或ρ型层中的另一个的第二接触。该 第二接触可以包括电阻性地接触η型层或ρ型层中的另一个的第二反射层。在其它实施例 中，第二接触可以包括电阻性地接触η型层或ρ型层中的另一个的透明导电层，并且绝缘层 140和反射层150均可以延伸到透明导电层上。
[0067] 此外，在此描述的各种实施例也可以提供具有第一和第二相对面IlOaUlOb的二 极管区域110,并且在二极管区域110中包括η型层112和P型层114。反射性阳极接触 125电阻性地接触ρ型层并在第一面IlOa上延伸。反射性阴极接触150电阻性地接触η型 层并在第一面上延伸。反射性阳极接触125和反射性阴极接触150被配置用于将基本上全 部的从第一面IlOa射出的光反射回到第一面IlOa中。换言之，反射性阴极接触150可以 覆盖基本上全部的在阳极接触125外部的第一面110a。此外，在其它实施例中，反射性阴极 接触150还可以覆盖阳极接触125的至少一部分。
[0068] 图2是根据其它实施例的LED结构100B的横截面视图。在这些实施例中，除了反 射性阴极接触之外，还提供了反射性阳极接触。
[0069] 更具体地，在图2中，如同结合图1所描述的，提供了二极管区域110。也提供了衬 底120,尽管在其它实施例中不需要提供衬底120。可以使衬底120相对于生长衬底的厚度 而变薄。提供电阻性地接触P型层114并在第一面IlOa上延伸的反射性阳极接触130。反 射性阳极接触可以包括银。在一些实施例中，反射性阳极接触130可以包括双层结构，该双 层结构包括例如直接位于P型层114上的约5A的镍（Ni)和在镍上的约IGGGA的银（Ag)， 以由此提供"NiAg镜" 130。反射性阳极接触130可以反射至少90%的照射在其上的来自 二极管区域110的可见光。在其它实施例中可以使用也提供对P型氮化镓的电阻性接触的 其它反射层。应当理解，因为仅使用非常薄（在一些实施例中小于约1〇Α)的Ni层，因 此NiAg镜的反射率主要由Ag确定。此外，当被退火时，该镍可以转变成氧化镍，以增强Ag对于P型氮化镓的电阻接触。因此，NiAg镜130可以具有与Ag单独自身相同的电阻率，但 是可以提供对于P型层的较好的接触和较低的电压。在其它实施例中，可以使用纯银。
[0070] 在NiAg镜130之上是可包括子层的阻挡层132,所述子层包括约1000a的钛钨 (TiW)、约500A的钼（Pt)和约1G00A的钛钨（TiW)。该钛钨/钼子层可以多次重复地重 叠，以提供期望的漫射阻挡。漫射阻挡层132通常不是反射性的。因此，NiAg镜130的直 接位于P型层114上的面提供了反射结构。
[0071] 继续描述图2,在通孔118的侧壁上和通孔118外部的第一面IlOa上提供绝缘层 140。在一些实施例中，如同所示出的，绝缘层140还可以延伸到NiAg镜130的至少一部分 上。在一些实施例中，绝缘层140可以包括约Ιμπι的氮化硅（SiN)和/或约0.5μπι的二 氧化硅（SiO2)。可以使用本领域的技术人员已知的技术基于LED的工作波长和/或绝缘层 的折射率来配置透明绝缘层的厚度，以增强来自反射性阴极接触150的反射率。具体地，二 氧化硅可以具有约为1. 5的折射率，而SiN可以具有约为2. 0的折射率，这两个均小于氮化 镓的折射率（约为2. 5)，因此通过绝缘层140提供了折射率不匹配或折射率阶跃，这可以实 际上增强来自二极管区域110的TIR。
[0072] 如同图2中还示出的，反射性阴极接触150可以电阻性地接触η型层112 (例如在 通孔118的底部上），并且可以在通孔118的侧壁上在绝缘层140上延伸，并且还可以延伸 到通孔118外部的绝缘层140上,如150a所示。在一些实施例中，反射性阴极接触150可 以包括约1500A的铝。也可以使用较厚的反射性阴极接触。包括绝缘层140和铝反射性 阴极接触150的混合反射器可以反射至少90 %的照射在其上的来自二极管区域110的可见 光。在其它实施例中，可以在反射性阴极接触150与η型层112之间提供单独的电阻性接 触层250,以提供对η型层112的电阻性接触。在一些实施例中，电阻性接触层250可以包 括钛，例如退火的钛，或者铝/钛合金。应当理解，在在此描述的任意的和全部的实施例中， 可以在反射性接触150与η型层或ρ型层之间使用电阻性接触层250。
[0073] 最后，提供了阳极接合衬垫160和阴极接合衬垫170。阳极接合衬垫160和阴极 接合衬垫170可以包括约500A的钛（Ti)、约2000A的镍（Ni)和约1-3μm的80/20金 锡（AuSn)合金的层叠，以提供"TiNiAuSn衬垫"。可以使用其它材料，并且可以不全部使用 这些层。例如，由于纯锡具有较低的熔点，因此可以使用纯锡。此外，在其它实施例中，可以 在阳极接触和反射性阴极接触上提供电镀种子层，并在种子层上电镀阳极接合衬垫和/或 阴极接合衬垫的至少一部分。在还有其它的实施例中，反射性阴极接触150和/或阻挡层 140可以提供电镀种子层，用于在该电镀种子层上电镀衬垫160/170。电镀的阳极接合衬垫 和阴极接合衬垫也可以提供机械支持和增强的热效率。
[0074] 因此，图2的实施例可以提供第一面IlOa上的反射结构，该反射结构被配置用于 将从第一面IlOa射出的基本上全部的光（例如至少90%的光）反射回到第一面IlOa中。 在图2的实施例中，反射结构包括两个不同的反射器。更具体地，反射结构包括电阻性地接 触P型层114的阳极接触130的反射表面、电阻性地接触η型层118的阴极接触150的反射 表面、以及阴极接触150的延伸部分150a的反射表面，所述阴极接触150的延伸部分150a 在阳极接触130的反射表面与混合反射表面之间延伸，所述阳极接触130的反射表面电阻 性地接触P型层114,所述混合反射表面是阴极接触150和绝缘层140相结合的混合反射表 面。当从二极管区域110的视角观看时，可以将基本上全部的从二极管区域110射出到阳极 衬垫和阴极衬垫中的光反射回到二极管区域中。因此，从面积的观点来看，图2的反射结构 可以反射从第一面的至少85 %的面积射出的光，并且在一些实施例中是至少90 %的面积。 换言之，至少90%的二极管面可以被镜覆盖。此外，由于反射结构可以包括镍银（阳极接触 130)和铝（阴极接触150)，因此至少90%的照射在反射结构上的光可以被反射。换言之， 所述镜可以具有至少90 %的效率。
[0075] 其它的LED结构，例如美国专利公开第2009/0283787号中示出的结构包括围绕p 型电阻性接触并接触下方的P型层的阻挡层，该美国专利公开的公开内容通过引用合并于 此，并且该美国专利公开被转让给了本发明的受让人。这种阻挡层形成了对于P型层的非 电阻性接触，并且是光学吸收性的，这导致了光在芯片中的一些损失。本发明的实施例利用 绝缘结构保护阳极接触130的边缘，该绝缘结构连同阴极接触150-起形成混合反射器，这 可以增大离开芯片的光的量。因为阻挡层130被容纳在反射性阳极接触130的外周之内， 由于通过反射性阳极接触130相对于有源区遮掩了在LED芯片的有源区116中生成的光， 所以阻挡层130不会吸收有源区116中生成的光。
[0076] 当图1或2所示的LED芯片结构是安装到基板或其它表面上的倒装芯片时，在热 超声或热压接合工艺中可以向LED芯片施加机械力。在一些接合工艺中，例如在320°C的 熔剂共熔AuSn回流焊接工艺中，可以不向芯片施加外部力。然而，由于当以高温接合芯片 时芯片结构和封装衬底各层中的各种材料的热膨胀系数的不匹配，可能对LED芯片给予应 力。即使使用低温安装工艺，也可能期望LED芯片结构能够耐受后续的当完成的部件被安 装到印刷线路板或其它支持衬底上时可能发生的至少大约例如260°C的回流温度。
[0077] 许多不同的接合工艺可能对LED芯片给予机械应力，并且特别可以对绝缘层140 给予机械应力，这可能导致在绝缘层140中形成毛细裂纹135。在大多数位置中，这些毛细 裂纹135可能不会不利地影响LED芯片的工作或可靠性。然而，如果毛细裂纹135出现在 从阳极接触132延伸到芯片的外表面或阴极接触150之处的位置时，则阳极接触130中的 银或其它金属可以迁移穿过该毛细裂纹。这种金属迁移可以导致在阳极接触130与阴极接 触150之间形成电短路，这可以致使LED芯片不能工作。
[0078] 图3是图2所示的LED芯片100B的一部分的详细特写视图。如图3所示，如果形 成从阳极接触132延伸到LED芯片的外表面106的毛细裂纹135,则阳极接触130中的银或 其它金属可以迁移穿过裂纹135,并流到芯片外侧上。不希望的外部金属流137可能接触η 型层112,这还可以导致不期望的电短路。
[0079] 水分的存在可能加剧银迁移。因此，例如在LED芯片结构的外表面或边缘表面附 近的绝缘层140中发生的裂纹可能更易于由于银迁移而形成电短路。
[0080] 本发明原理的一些实施例可以减轻绝缘层140中的裂纹的影响，使得这种裂纹不 会完全扩展穿过绝缘层140,和/或不会提供可能导致电短路的区域中的迁移路径。
[0081] 图4A至8B示出了根据一些实施例的形成包括裂纹耐受透明绝缘层的LED结构 100C的方法。具体地，图44、54、64、74和8八是中间1^0装置结构的平面图，图48、58、684、 7B和8B分别是图4A、5A、6A、7A和8A中所示的中间LED装置结构的横截面。
[0082] 参考图4A和4B，初步的LED装置结构包括光学衬底120、一个或多个η型层112、 有源区116、以及一个或多个ρ型层114。上面详细地描述了这些层的结构和成分，为了简 洁起见将不赘述。衬底120可以包括上面结合图1所示出的光提取特征。然而，为了清楚 起见，下面的图中省略了这种特征。
[0083] 为了方便起见，后续的图中将省略有源区116。然而，应当理解，在η型层112和ρ 型层114之间通常存在有源区。
[0084] 仍参考图4Α和4Β，诸如银或镍银之类的反射材料构成的层130被沉积在ρ型层 114的上表面上作为反射性阳极接触。反射层130被图形化以形成孔138,在孔138中将形 成通孔118。
[0085] 参考图5Α和5Β，例如钛钨、钨、钼或其它适当的材料构成的阻挡层132被沉积在反 射性阳极接触130上，并被图形化以暴露孔138。阻挡层132的外边缘从反射性阳极接触 130的外周边缘轻微地凹回。
[0086] 参考图6Α和6Β，通孔119可以被蚀刻穿过ρ型层114和有源区116 (未示出）向 下至η型层112。可以使用单独的掩模，或者可以使用反射性阳极接触130和/或阻挡层 132作为蚀刻掩模，以形成通孔119。
[0087] 参考图6C，基底绝缘层140Α可以被毯状沉积在该结构上，以覆盖透明阳极接触 130的暴露部分和阻挡层132。绝缘层140Α可以延伸到通孔119中以及ρ型层114、有源 层116 (未不出）和η型层112的暴露部分之上。基底绝缘层140Α可以包括电介质材料， 例如SiN、SiO2等，并且可以具有介于约250nm和1微米之间的厚度，在具体的实施例中可 以具有约500nm的厚度。
[0088] 参考图6D，裂纹减少中间层145被沉积在基底绝缘层140A之上。具体地，裂纹减 少中间层145可以包括能够减少裂纹扩展穿过绝缘层的材料。因此，在一些实施例中，裂纹 减少中间层145可以具有与绝缘层不相同的组分。虽然不希望受限于特定理论，但是目前 认为：当裂纹减少层具有与绝缘层相比不同的断裂模式时，裂纹减少层可以阻止裂纹扩展 穿过绝缘层。例如，二氧化硅的特征在于具有脆性断裂模式，而金属典型地具有韧性断裂模 式。当材料具有韧性断裂模式时，该材料在断裂前受到塑性变形，而具有脆性韧性模式的材 料在断裂前不会呈现塑性变形。因为导致裂纹扩展穿过（脆性）绝缘层的应力不会导致 (韧性）中间层中的足以允许其产生裂纹的塑性变形，因此，提供具有韧性断裂模式的材料 作为具有脆性韧性模式的绝缘层内的中间层将导致裂纹扩展的减少。此外，裂纹自身可以 对绝缘层提供一些量的应变缓解，这可以减少施加到中间层的应变量。
[0089] 裂纹减少层还可以形成与绝缘层之间的分界面，当裂纹扩展到该分界面时，该分 界面缓解该结构中的应力。也就是说，例如，在绝缘层与裂纹减少层之间的分界面处的滑动 可以导致在该分界面处的应力缓解，这可以阻止裂纹的扩展。
[0090] 在一些实施例中，裂纹减少中间层145可以包括除了电介质材料之外的材料。在 一些实施例中，裂纹减少中间层145可以包括非晶材料，例如非晶态材料。裂纹减少中间 层145可以包括例如诸如铝（Al)、钛（Ti)、钨（W)、AlTi、AlTiW、TiW或其它金属之类的金 属。在一些实施例中，裂纹减少中间层145可以包括诸如苯并环丁烯（benzocyclobutene， BCB)、聚酰亚胺等的聚合物材料。在一些实施例中，所述聚合物材料可以是韧性聚合物。
[0091] 为了耐受后续的工艺步骤，所述聚合物可以是高温聚合物，并且在一些实施例中 可以能够耐受直至约300°c或更高的温度。
[0092] 裂纹减少中间层145可以具有约IOnm至1微米的厚度。当裂纹减少中间层145 包括Al时，裂纹减少中间层145可以具有约150nm的厚度。
[0093] 在一些实施例中，裂纹减少中间层145可以被制造成薄得足以成为光学透明的。 在其它实施例中，裂纹减少中间层145可以是光学吸收性的。例如，由于层130可以是反射 性的，因此在该装置中生成的光可以被反射离开裂纹减少中间层145而不被裂纹减少中间 层145吸收。在一些实施例中，裂纹减少中间层145自身可以是反射性的，例如当裂纹减少 中间层145包括铝时。
[0094] 参考图6E，可以使用例如光刻法对裂纹减少中间层145进行图形化，以形成将裂 纹减少中间层145分隔成两个单独部分145A和145B的间隙或沟146,如同图7A所示的和 下面更详细地讨论的那样。裂纹减少中间层145还可以被图形化以在其中形成孔147,孔 147将被用于限定用于该装置的阳极接触的接触位置，如同下面更详细地讨论的那样。
[0095] 参考图6F，上部绝缘层140B可以被毯式沉积在该结构上。上部绝缘层140B可以 具有与下部绝缘层140A相同的组分或不同的组分。上部绝缘层140B可以包括电介质材料， 例如SiN和/或SiO2，并且可以具有约250nm至约1微米的厚度。在具体的实施例中，上部 绝缘层140B可以包括SiN，并且可以具有约500nm的厚度。在一些实施例中，可以基于为了 静电放电保护而要求这些层耐受的电压电平来选择上部绝缘层140A和下部绝缘层140B的 厚度。例如，如果裂纹减少中间层145的一部分电连接到阴极接触，则基底绝缘层140A可 能被要求耐受至少约50V的电压。
[0096] 参考图7A和7B，包括基底绝缘层140A、裂纹减少中间层145和上部绝缘层140B 的绝缘层140可以被图形化以在其中打开第一通孔131和第二通孔118。第一通孔131延 伸穿过绝缘层140到达阻挡层132,而第二通孔118延伸穿过绝缘层140到达η型层112。 如图7Β所示，裂纹减少中间层145可以与通孔131U18隔开，使得裂纹减少中间层145的 侧壁不被通孔131U18暴露。然而，在其它实施例中，如图9所示的和下面更详细地讨论的 那样，通孔131U18中的一个或两个可以暴露裂纹减少中间层145的部分。
[0097] 在图7Α中示出了将裂纹减少中间层145分隔成两个单独的部分145Α和145Β的 间隙或沟146。
[0098] 参考图8Α和8Β，反射性阴极接触150被形成在第二通孔118内，并且可以在ρ型 层和裂纹减少中间层145上方延伸到绝缘层140上。阴极接合衬垫170被形成在反射性阴 极接触150上，并且阳极接合衬垫160被形成在第一通孔131中以接触阻挡层132。还可以 包括另外的层，例如粘合或接合层。如同例如在图8Α的平面图中最佳地看到的，阳极接合 衬垫160的外边缘可以被形成在第一裂纹减少中间层部分145A的外周内，并且反射性阴极 衬垫150和阳极接合衬垫170的外边缘可以被形成在第二裂纹减少中间层部分145B的外 周内。
[0099] 裂纹减少中间层145存在于绝缘层140中可以防止或减少绝缘层140中形成的裂 纹完全穿透绝缘层140以形成该装置中的金属的迁移路径。也就是说，尽管仍可能在绝缘 层140中形成裂纹，但是这种裂纹不会导致可以形成损坏装置的电短路。虽然不希望受限 于任意特定理论，但是目前认为：裂纹减少中间层145与绝缘层140之间的分界面提供了可 以减少裂纹穿过绝缘层140的扩展的机械不连续性。因此，提供与绝缘层140的适当机械 不连续性的任意材料可以适合于用作裂纹减少中间层145,而不管这种材料是导电的还是 电绝缘的。裂纹减少中间层145的材料可以是透明的、反射性的或不透明的。
[0100] 在安装工艺中，可以通过阳极接合衬垫160和/或阴极接合衬垫170将机械应力 置于LED芯片上。因此，绝缘层140中的裂纹可能倾向于在这些衬垫下方起始。因此，根据 一些实施例的装置可以被设计成使得阳极接合衬垫160和阴极接合衬垫170被形成在裂纹 减少中间层145的这些相应的部分145AU45B的外周之内，使得在所述衬垫下方的透明绝 缘层的上部部分140B中形成的任意裂纹不太可能延伸穿过绝缘层140到达阻挡层132或 反射性阳极接触130。
[0101] 可以通过间隙146使裂纹减少中间层145的相应的部分145AU45B相互电绝缘 (图7B)，以减少短路的可能性。
[0102] 图9是根据另外的实施例的LED芯片结构100D的横截面视图。如同在此所示出 的，裂纹减少中间层145的部分145A可以接触阳极接合衬垫160,而裂纹减少中间层145的 部分145B可以接触阴极接合衬垫160和/或反射性阴极接触150。因此，在裂纹减少中间 层145包括诸如铝之类的导电材料的实施例中，裂纹减少中间层145的部分145AU45B中 的一个或两个可以是电有源的。然而，由于通过间隙或沟146使裂纹减少中间层145的部 分145A、145B相互绝缘，因此这种接触不会导致短路。
[0103] 图IOA是根据另外的实施例的LED芯片结构100E的横截面视图。在图IOA所示 的实施例中，裂纹减少中间层145不包括间隙。然而，通过绝缘层140的部分将裂纹减少中 间层145与阳极接触和阴极接触隔开，使得裂纹减少中间层145是电绝缘的（浮置的）。
[0104] 图IOB是根据另外的实施例的LED芯片结构100E'的横截面视图。在图IOB所示 的实施例中，裂纹减少中间层145不包括间隙，并且没有通过绝缘层140的部分将裂纹减少 中间层145与该装置的阳极接触和阴极接触隔开。在图IOB的实施例中，裂纹减少中间层 145可以是电绝缘材料，例如BCB，并且绝缘层140由此可以具有包括三个不同的层140A、 145和140B的结构。
[0105] 图11是根据另外的实施例的LED芯片结构100F的横截面视图。在图11所示的实 施例中，裂纹减少中间层155在绝缘层140上在绝缘层140与接合衬垫160、170之间。在 图11所示的实施例中，裂纹减少中间层155可以由诸如聚合物之类的电绝缘材料构成。
[0106] 图12A和12B分别是根据另外的实施例的具有裂纹耐受的透明绝缘层的LED装置 结构100G的平面图和横截面视图。图12A和12B所示的LED结构包括可选的衬底120、η 型层112、ρ型层114、反射性阳极接触130、阻挡层132、绝缘层140、阳极接合衬垫160和阴 极接合衬垫170。
[0107] 在图12A和12B所示的LED结构中，通过槽175将在芯片的外周边缘附近的绝缘 层140的部分140A与在阳极接合衬垫160和阴极接合衬垫170下方的绝缘层140的部分 机械隔离，所述槽175围绕阳极接合衬垫160和阴极接合衬垫170而延伸。槽175延伸穿 过绝缘层140到达阻挡层132。
[0108] 绝缘层140的外周部分140A保持在反射性阳极接触130的外部边缘之上并保护 反射性阳极接触130的外部边缘。然而，可能在阳极接合衬垫160和/或阴极接合衬垫170 下方发展的任意裂纹不会扩展到反射性阳极接触的外部边缘，该外部边缘最容易遭受水分 促进的金属迁移。因此，在阳极接合衬垫160和/或阴极接合衬垫170下方的绝缘层140 中形成的裂纹不会由于金属迁移而导致不期望的短路。
[0109] 包括约150nm的SiN的可选的第二钝化层可被沉积在该结构上以覆盖被槽175暴 露的阻挡层132的部分。
[0110] 图12C是根据另外的实施例的装置结构100G'的横截面视图。除了槽175'没有完 全延伸穿过绝缘层140以接触阻挡层132之外，装置结构100G'与图12B所示的装置结构 100G相类似。即使槽175'没有完全延伸穿过绝缘层140,槽175'也仍然可以有效阻挡显 著数量的裂纹扩展到该结构的边缘并导致故障，同时仍然提供对阻挡层132的整个上部表 面的保护。因此，槽175'可以不需要为了有效而提供对绝缘层145的物理上完全的分隔。
[0111] 现在参考图13A和13B，图13A和13B分别是还根据另外的实施例的具有裂纹耐受 的绝缘层的LED装置结构100H的平面图和横截面视图。LED结构100H包括槽175以及裂 纹减少中间层145,槽175用于机械隔离绝缘层140的外周部分140A，绝缘层140内的裂纹 减少中间层145用于防止或减少裂纹扩展穿过绝缘层140。裂纹减少中间层145和槽175 的组合还可以减少该结构中的不希望的金属迁移的可能性。
[0112] 图13C是还根据另外的实施例的LED结构100H'的横截面视图。在LED结构100H' 中，裂纹减少中间层145从槽175的侧壁回缩。也就是说，通过部分绝缘层140,使裂纹减少 中间层145与槽175的侧壁相绝缘。
[0113] 在此已经结合上面的描述和附图公开了许多不同的实施例。应当理解，字面上描 述和示出这些实施例的每个组合及其子组合将是过于冗余和混乱的。因此，本说明书包括 附图应被解释为构成对在此描述的实施例的所有组合和子组合以及制造和使用它们的方 式和工艺的完整的书面描述，并且应支持对于任意的这种组合或子组合的权利要求。
[0114] 在附图和说明书中，已经公开了典型的实施例，并且尽管使用了特定的词语，但是 仅仅是以一般的描述性的意义而不是出于限定的目的来使用上述特定的词语，在下面的权 利要求中提出了本发明原理的范围。
【权利要求】
1. 一种发光装置，包括： 外延区域； 所述外延区域上的绝缘层； 所述绝缘层上的接合衬垫；以及 在所述绝缘层和所述接合衬垫之间的裂纹减少层，其中所述裂纹减少层被配置用于在 所述外延层和所述接合衬垫之间减少所述绝缘层中的裂纹的扩展。
2. 根据权利要求1所述的发光装置，其中所述裂纹减少层嵌入在所述绝缘层内。
3. 根据权利要求1所述的发光装置，其中所述绝缘层包括孔，其中所述接合衬垫延伸 穿过所述孔，并且其中所述接合衬垫在所述裂纹减少层上方横向地延伸，使得所述裂纹减 少层位于所述接合衬垫与所述外延区域之间。
4. 根据权利要求3所述的发光装置，其中所述接合衬垫的外周位于所述裂纹减少层的 外周之内。
5. 根据权利要求1所述的发光装置，其中所述接合衬垫包括阴极接合衬垫，所述发光 装置还包括在所述绝缘层上的阳极接合衬垫； 其中所述裂纹减少层包括在所述阳极接合衬垫和所述外延区域之间的第一部分、以及 在所述阴极接合衬垫和所述外延区域之间的第二部分，其中所述裂纹减少层的所述第一部 分和第二部分被相互分隔。
6. 根据权利要求5所述的发光二极管，其中通过所述绝缘层使所述裂纹减少层的所述 第一部分与所述阳极接合衬垫相分隔，并且通过所述绝缘层使所述裂纹减少层的所述第二 部分与所述阴极接合衬垫相分隔。
7. 根据权利要求5所述的发光二极管，其中所述裂纹减少层的所述第一部分与所述阳 极接触衬垫相接触，并且所述裂纹减少层的所述第二部分与所述阴极接合衬垫相接触。
8. 根据权利要求1所述的发光装置，其中所述裂纹减少层包括金属。
9. 根据权利要求1所述的发光装置，其中所述裂纹减少层包括聚合物。
10. 根据权利要求1所述的发光二极管，还包括在所述绝缘层中的围绕所述接合衬垫 的槽。
11. 根据权利要求10所述的发光二极管，其中所述槽延伸完全穿过所述绝缘层。
12. 根据权利要求10所述的发光二极管，其中所述槽延伸到所述绝缘层中但不完全穿 过所述绝缘层。
13. 根据权利要求10所述的发光二极管，还包括在所述外延区域上的金属层，其中所 述绝缘层在所述金属层和所述接合衬垫之间，并且其中所述槽延伸完全穿过所述绝缘层到 达所述金属层。
14. 根据权利要求13所述的发光二极管，其中所述绝缘层覆盖所述金属层的最外面的 边缘。
15. 根据权利要求10所述的发光二极管，其中所述裂纹减少层在所述槽中被暴露。
16. 根据权利要求10所述的发光二极管，其中通过所述绝缘层使所述裂纹减少层与所 述槽相分隔。
17. -种发光装置，包括： 外延区域； 所述外延区域上的绝缘层； 所述绝缘层上的接合衬垫；以及 所述绝缘层中的裂纹减少特征，其中所述裂纹减少层被配置用于阻止所述绝缘层中的 裂纹扩展到所述绝缘层的外表面。
18. 根据权利要求17所述的发光装置，其中所述裂纹减少特征包括在所述绝缘层中的 裂纹减少中间层。
19. 根据权利要求17所述的发光装置，其中所述裂纹减少特征包括在所述绝缘层中的 槽。
20. 根据权利要求19所述的发光装置，其中所述槽围绕所述接合衬垫。
21. 根据权利要求20所述的发光二极管，其中所述槽延伸完全穿过所述绝缘层。
22. 根据权利要求20所述的发光二极管，其中所述槽延伸到所述绝缘层中但不完全穿 过所述绝缘层。
23. 根据权利要求20所述的发光二极管，还包括在所述外延区域上的金属层，其中所 述绝缘层在所述金属层与所述接合衬垫之间，并且其中所述槽延伸完全穿过所述绝缘层到 达所述金属层。
24. 根据权利要求23所述的发光二极管，其中所述绝缘层覆盖所述金属层的最外面的 边缘。
25. -种形成发光二极管的方法，包括： 提供外延区域； 在所述外延区域上提供绝缘层； 在所述绝缘层上提供接合衬垫；以及 在所述绝缘层和所述接合衬垫之间提供裂纹减少层，其中所述裂纹减少层被配置用于 在所述外延层和所述接合衬垫之间阻止所述绝缘层中的裂纹的扩展。
26. 根据权利要求25所述的方法，还包括： 在所述外延区域上形成金属层，其中所述裂纹减少层在所述金属层和所述接合衬垫之 间。
27. 根据权利要求26所述的方法，其中提供所述绝缘层和所述裂纹减少层包括： 在所述金属层上形成第一绝缘层； 在所述第一绝缘层上形成裂纹减少层；以及 在所述裂纹减少层上形成第二绝缘层。
28. 根据权利要求26所述的方法，还包括： 形成穿过所述裂纹减少层和所述绝缘层的孔；以及 在所述孔中形成所述接合衬垫，其中所述接合衬垫延伸到所述绝缘层的与所述金属层 相对的表面上。
29. 根据权利要求25所述的方法，还包括： 提供在所述绝缘层中的围绕所述接合衬垫的槽。
30. -种发光装置，包括： 外延区域； 所述外延区域上的绝缘层； 所述绝缘层上的接合衬垫；以及 在所述绝缘层和所述接合衬垫之间的中间层，其中所述绝缘层具有脆性断裂模式，并 且所述中间层具有韧性断裂模式。
31. 根据权利要求30所述的发光装置，其中所述裂纹减少层嵌入在所述绝缘层内。
32. 根据权利要求30所述的发光装置，其中所述绝缘层包括孔，其中所述接合衬垫延 伸穿过所述孔，并且其中所述接合衬垫在所述裂纹减少层上方横向地延伸，使得所述裂纹 减少层在所述接合衬垫和所述外延区域之间。
33. 根据权利要求32所述的发光装置，其中所述接合衬垫的外周位于所述裂纹减少层 的外周之内。
34. 根据权利要求30所述的发光装置，其中所述接合衬垫包括阴极接合衬垫，所述发 光装置还包括在所述绝缘层上的阳极接合衬垫； 其中所述裂纹减少层包括在所述阳极接合衬垫和所述外延区域之间的第一部分、以及 在所述阴极接合衬垫和所述外延区域之间的第二部分，其中所述裂纹减少层的所述第一部 分和所述第二部分被相互分隔。
35. 根据权利要求34所述的发光二极管，其中通过所述绝缘层使所述裂纹减少层的所 述第一部分与所述阳极接合衬垫相分隔，并且通过所述绝缘层使所述裂纹减少层的所述第 二部分与所述阴极接合衬垫相分隔。
36. 根据权利要求34所述的发光二极管，其中所述裂纹减少层的所述第一部分与所述 阳极接合衬垫相接触，并且所述裂纹减少层的所述第二部分与所述阴极接合衬垫相接触。
37. 根据权利要求30所述的发光装置，其中所述裂纹减少层包括金属。
38. 根据权利要求30所述的发光装置，其中所述裂纹减少层包括聚合物。
39. -种发光装置，包括： 外延区域； 所述外延区域上的第一绝缘层； 所述第一绝缘层上的第二绝缘层； 在所述第一绝缘层和所述第二绝缘层之间的金属层；以及 在所述第二绝缘层上的与所述外延区域相对的接合衬垫。
40. 根据权利要求39所述的发光装置，其中所述第一绝缘层和第二绝缘层包括孔，其 中所述接合衬垫延伸穿过所述孔，并且其中所述接合衬垫在所述金属层上方横向地延伸， 使得所述金属层在所述接合衬垫与所述外延区域之间。
41. 根据权利要求40所述的发光装置，其中所述接合衬垫的外周处于所述金属层的外 周之内。
42. 根据权利要求39所述的发光装置，其中所述接合衬垫包括阴极接合衬垫，所述发 光装置还包括在所述绝缘层上的阳极接合衬垫； 其中所述金属层包括在所述阳极接合衬垫和所述外延区域之间的第一部分、以及在所 述阴极接合衬垫和所述外延区域之间的第二部分，其中所述金属层的所述第一部分和所述 第二部分被相互分隔。
43. 根据权利要求42所述的发光二极管，其中通过所述第二绝缘层使所述金属层的所 述第一部分与所述阳极接合衬垫相分隔，并且通过所述第二绝缘层使所述金属层的所述第 二部分与所述阴极接合衬垫相分隔。
44. 根据权利要求42所述的发光二极管，其中所述金属层的所述第一部分与所述阳极 接合衬垫相接触，并且所述金属层的所述第二部分与所述阴极接合衬垫相接触。
45. 根据权利要求39所述的发光二极管，还包括在所述绝缘层中的围绕所述接合衬垫 的槽。
46. 根据权利要求45所述的发光二极管，其中所述槽延伸完全穿过所述第二绝缘层。
47. 根据权利要求45所述的发光二极管，其中所述槽延伸到所述第一绝缘层中但不完 全穿过所述第一绝缘层。
48. -种发光装置，包括： 外延区域； 所述外延区域上的绝缘层； 在所述绝缘层上的与所述外延区域相对的接合衬垫；以及 在所述外延区域与所述接合衬垫之间嵌入在所述绝缘层中的金属层。
【文档编号】H01L33/00GK104364914SQ201380029690
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2013年5月24日 优先权日:2012年6月8日
【发明者】M·多诺弗里欧, M·博格曼, K·哈伯恩, K·施奈德 申请人:克里公司