一种发光二极管的制作方法

本发明涉及半导体器件技术领域，更为具体地说，涉及一种发光二极管。

背景技术：

led(lightemittingdiode，发光二极管)显示屏是由led点阵和ledpc面板组成，通过r(红色)、g(绿色)、b(蓝色)三种颜色的led芯片的亮和灭来显示文字、图片、动画、视屏等，显示的内容可根据不同场合需要做出不同调节，其各部分组件都是模块化结构的显示器件。需要说明的是，应用于显示屏的led芯片呈现低电流、常态反庄的工作状态，当根据其反向截止特性，通过给其施加反向电压，使其处于截止状态时，具有该led芯片的显示屏显示黑色，处于不工作的显示状态。现有的发光二极管易被水汽侵蚀而影响其可靠性。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种发光二极管，有效地解决了现有技术存在的技术问题，保证发光二极管的可靠性高。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种发光二极管，包括：

衬底；

位于所述衬底表面上的外延片，所述外延片包括自所述衬底至所述外延片方向依次叠层设置的n型层、有源层和p型层；所述外延片包括环形区和位于所述环形区内的台阶区，所述环形区处裸露所述衬底，且所述台阶区处裸露所述n型层；

位于所述p型层背离所述衬底一侧的电流扩展层；

覆盖所述电流扩展层和所述外延片的裸露面及环形区的绝缘层，所述绝缘层包括位于所述电流扩展层处的第一通孔及位于所述台阶区处的第二通孔；

位于所述绝缘层背离所述衬底一侧的p电极和n电极，所述p电极通过所述第一通孔与所述p型层实现电接触，所述n电极通过所述第二通孔与所述n型层接触；

覆盖所述绝缘层背离所述衬底一侧、所述p电极和所述n电极的裸露面的复合钝化层，所述复合钝化层包括裸露所述p电极的第一焊接通孔和裸露所述n电极的第二焊接通孔，所述复合钝化层包括第一钝化层及位于所述第一钝化层背离所述衬底一侧的第二钝化层。

可选的，所述外延片在所述环形区的侧面与所述外延片的实体部覆盖所述衬底表面之间夹角为30-88度，包括端点值。

可选的，所述电流扩展层包括对应所述第一通孔的辅助通孔，所述p电极通过所述第一通孔和所述辅助过孔与所述p型层接触。

可选的，所述电流扩展层包括所述衬底至所述外延片方向依次叠层设置的欧姆接触子层、第一透明导电子层和第二透明导电子层，所述第二透明导电子层掺杂有金属al。

可选的，所述绝缘层为al2o3绝缘层、aln绝缘层或alon绝缘层。

可选的，所述n电极和所述p电极至少包括位于所述绝缘层覆盖所述外延片的侧边的部分。

可选的，所述电流扩展层、所述绝缘层、所述第一钝化层和所述第二钝化层的叠层形成增透膜结构。

可选的，所述第一钝化层为al2o3钝化层、aln钝化层或alon钝化层；

及，所述第二钝化层为sio2钝化层。

可选的，所述第一钝化层的介电常数大于所述第二钝化层的介电常数。

可选的，所述n电极和p电极包括自所述衬底至所述外延片方向依次叠层设置的cr层、ni层、al及cu合金层、第一ti层、pt层、第二ti层、au层及tiw层。

相较于现有技术，本发明提供的技术方案至少具有以下优点：

本发明提供了一种发光二极管，包括：衬底；位于所述衬底表面上的外延片，所述外延片包括自所述衬底至所述外延片方向依次叠层设置的n型层、有源层和p型层；所述外延片包括环形区和位于所述环形区内的台阶区，所述环形区处裸露所述衬底，且所述台阶区处裸露所述n型层；位于所述p型层背离所述衬底一侧的电流扩展层；覆盖所述电流扩展层和所述外延片的裸露面及环形区的绝缘层，所述绝缘层包括位于所述电流扩展层处的第一通孔及位于所述台阶区处的第二通孔；位于所述绝缘层背离所述衬底一侧的p电极和n电极，所述p电极通过所述第一通孔与所述p型层实现电接触，所述n电极通过所述第二通孔与所述n型层接触；覆盖所述绝缘层背离所述衬底一侧、所述p电极和所述n电极的裸露面的复合钝化层，所述复合钝化层包括裸露所述p电极的第一焊接通孔和裸露所述n电极的第二焊接通孔，所述复合钝化层包括第一钝化层及位于所述第一钝化层背离所述衬底一侧的第二钝化层。可见，通过绝缘层覆盖电流扩展层、外延片的裸露面及环形区，提升绝缘层对外延片对电流扩展层的侧面及外延片的侧面的保护，有效隔离发光二极管的半导体材料与外界环境的水汽接触，保证发光二极管的可靠性高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种发光二极管的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种发光二极管的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的又一种发光二极管的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种发光二极管的制作方法的流程图；

图5a-图5f为图4中各步骤相应的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

正如背景技术所述，应用于显示屏的led芯片呈现低电流、常态反庄的工作状态，当根据其反向截止特性，通过给其施加反向电压，使其处于截止状态时，具有该led芯片的显示屏显示黑色，处于不工作的显示状态。现有的发光二极管易被水汽侵蚀而影响其可靠性。

基于此，本发明实施例提供了一种发光二极管，有效地解决了现有技术存在的技术问题，保证发光二极管的可靠性高。

为实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下，具体结合图1至图5f对本发明实施例提供的技术方案进行详细的描述。

参考图1所示，为本发明实施例提供的一种发光二极管的结构示意图，其中，发光二极管包括：

衬底100。

位于所述衬底100表面上的外延片，所述外延片包括自所述衬底100至所述外延片方向依次叠层设置的n型层201、有源层202和p型层203；所述外延片包括环形区210和位于所述环形区210内的台阶区220，所述环形区210处裸露所述衬底100，且所述台阶区220处裸露所述n型层201。

位于所述p型层203背离所述衬底100一侧的电流扩展层300。

覆盖所述电流扩展层300和所述外延片的裸露面及环形区的绝缘层400，所述绝缘层400包括位于所述电流扩展层300处的第一通孔及位于所述台阶区220处的第二通孔。

位于所述绝缘层400背离所述衬底100一侧的p电极501和n电极502，所述p电极501通过所述第一通孔与所述p型层203实现电接触，所述n电极502通过所述第二通孔与所述n型层201接触。

覆盖所述绝缘层400背离所述衬底100一侧、所述p电极501和所述n电极502的裸露面的复合钝化层，所述复合钝化层包括裸露所述p电极501的第一焊接通孔和裸露所述n电极502的第二焊接通孔，所述复合钝化层包括第一钝化层601及位于所述第一钝化层601背离所述衬底100一侧的第二钝化层602。

可以理解的，本发明实施例提供的技术方案，通过绝缘层覆盖电流扩展层、外延片的裸露面及环形区，提升绝缘层对外延片对电流扩展层的侧面及外延片的侧面的保护，有效隔离发光二极管的半导体材料与外界环境的水汽接触，保证发光二极管的可靠性高。

在本发明一实施例中，为了提高p型层与p电极之间接触效果，本发明实施例提供的电流扩展层对应第一通孔处可以相应设置辅助通孔，以使得p电极与p型层直接接触。如图2所述，为本发明实施例提供的另一种发光二极管的结构示意图，其中，所述电流扩展层300包括对应所述第一通孔的辅助通孔，所述p电极501通过所述第一通孔和所述辅助过孔与所述p型层203接触。

及如图3所示，为本发明实施例提供的又一种发光二极管的结构示意图，其中，所述电流扩展层300包括所述衬底100至所述外延片方向依次叠层设置的欧姆接触子层301、第一透明导电子层302和第二透明导电子层303，所述第二透明导电子层303掺杂有金属al。其中，通过欧姆接触子层提高电流扩展层与p型层之间欧姆接触的同时，通过掺杂al的第二透明导电子层提高电流扩展层的电流扩展性能。

下面结合发光二极管的制作方法及各步骤相应结构相关示意图，对本发明实施例提供的技术方案进行更详细的描述。如图4所示，为本发明实施例提供的一种发光二极管的制作方法的流程图；如图5a-图5f，为图4中各步骤相应的结构示意图。其中，发光二极管的制作过程如下：

步骤s1、提供衬底。

结合图5a所示，本发明实施例提供的衬底100可以为蓝宝石衬底，对此本发明不做具体限制。

步骤s2、在所述衬底的表面上形成外延片，所述外延片包括自所述衬底至所述外延片方向依次叠层设置的n型层、有源层和p型层；所述外延片包括环形区和位于所述环形区内的台阶区，所述环形区处裸露所述衬底，且所述台阶区处裸露所述n型层。

结合图5b所示，外延片包括自衬底100至外延片方向依次叠层设置的n型层201、有源层202和p型层203；外延片包括环形区210和位于环形区210内的台阶区220，环形区210处裸露衬底100，且台阶区220处裸露n型层201。其中，本发明实施例提供的台阶区220可以与环形区210接触。

具体的，本发明实施例可以在衬底上依次形成n型层、有源层和p型层后，采用光刻工艺及icp等干法刻蚀工艺制作裸露n型层的台面。而后再次采用光刻工艺及icp等干法刻蚀工艺进行深刻蚀，形成裸露衬底的环形区，其中，环形区可以与部分台面重合，最终形成与环形区接触的台阶区。

在本发明一实施例中，本发明所提供的n型层和p型层的材质均可以为氮化镓材质。以及，如图5b所示，本发明实施例提供的所述外延片在所述环形区210的侧面与所述外延片的实体部覆盖所述衬底100表面之间夹角为30-88度，包括端点值。

步骤s3、在所述p型层背离所述衬底一侧形成电流扩展层。

结合图5c所示，本发明实施例提供的所述电流扩展层300可以包括所述衬底100至所述外延片方向依次叠层设置的欧姆接触子层301、第一透明导电子层302和第二透明导电子层303，所述第二透明导电子层303掺杂有金属al。其中，通过欧姆接触子层提高电流扩展层与p型层之间欧姆接触的同时，通过掺杂al的第二透明导电子层提高电流扩展层的电流扩展性能。

在本发明一实施例中，本发明可以采用溅射工艺制作欧姆接触子层，其中射频功率可以为400-800w，包括端点值；电压功率可以为50-200w，包括端点值；厚度可以为50-200埃，包括端点值。第一透明导电子层同样可以采用溅射工艺形成，其中射频功率可以为100-300w，包括端点值；电压功率可以为400-800w，包括端点值；第一透明导电子层的材质可以为ito。以及，第二透明导电子层同样可以采用溅射工艺形成，其中射频功率可以为100-300w，包括端点值；电压功率可以为400-800w，包括端点值；第一透明导电子层的材质可以为ito；而后采用溅射工艺对第二透明导电子层进行al掺杂，其中射频功率可以为50-100w，包括端点值。最后，采用rta快速退火，退火温度可以为570-630℃，快速退火可以在o2、n2的氛围下进行，其中o2的流量可以为2-5sccm，包括端点值；n2的流量可以为1-10lpm，包括端点值。

步骤s4、形成覆盖所述电流扩展层和所述外延片的裸露面及环形区的绝缘层，所述绝缘层包括位于所述电流扩展层处的第一通孔及位于所述台阶区处的第二通孔，且所述电流扩展层包括对应所述第一通孔的镂空区，镂空区裸露p型层。

结合图5d所示，绝缘层400覆盖所述电流扩展层300和所述外延片的裸露面及环形区，所述绝缘层400包括位于所述电流扩展层300处的第一通孔及位于所述台阶区220处的第二通孔，以及所述电流扩展层300包括对应所述第一通孔的镂空区，镂空区裸露p型层203。

在本发明一实施例中，本发明所提供的绝缘层可以采用原子层沉积(ald)制备而成，而后通过光刻工艺等对绝缘层和电流扩展层进行刻蚀形成对应n电极和p电极的通孔及镂空区；其中绝缘层具有高介电常数、良好的热稳定性、高击穿场强，本发明实施例提供的所述绝缘层可以为al2o3绝缘层、aln绝缘层或alon绝缘层；以及本发明实施例提供的绝缘层的厚度可以为10-100nm，包括端点值。如本发明实施例提供的绝缘层为al2o3绝缘层时，ald沉积温度可以为100-400℃，包括端点值，及前驱体a采用三甲基铝(tma)，前驱体b采用o3，经rta快速退火处理，形成单一稳定高介电常数的绝缘层，有效隔绝外延片与外界环境的水汽接触，提高发光二极管的稳定性。

在本发明一实施例中，本发明所提供的所述n电极和所述p电极至少包括位于所述绝缘层覆盖所述外延片的侧边的部分。进而，通过将n电极和p电极直接蒸镀在外延片侧边处的绝缘层上，能够减少n电极和p电极的遮光面积，提高发光二极管的发光面积。

步骤s5、形成位于所述绝缘层背离所述衬底一侧的p电极和n电极，所述p电极通过所述第一通孔与所述p型层实现电接触，所述n电极通过所述第二通孔与所述n型层接触。

结合图5e所示，位于所述绝缘层400背离所述衬底100一侧的p电极501和n电极502，所述p电极501通过所述第一通孔与所述p型层203实现电接触，所述n电极502通过所述第二通孔与所述n型层201接触。

在本发明一实施例中，本发明提高的所述n电极和p电极可以包括自所述衬底至所述外延片方向依次叠层设置的cr层、ni层、al及cu合金层、第一ti层、pt层、第二ti层、au层及tiw层。其中本发明实施例提供的al及cu合金中al/cu比为97/3，通过al及cu合金作为反射层，提高了电极的耐热性和稳定性。及采用tiw层作为粘附层，能够提高电极与复合钝化层之间的粘附性。

步骤s6、形成覆盖所述绝缘层背离所述衬底一侧、所述p电极和所述n电极的裸露面的复合钝化层，所述复合钝化层包括裸露所述p电极的第一焊接通孔和裸露所述n电极的第二焊接通孔，所述复合钝化层包括第一钝化层及位于所述第一钝化层背离所述衬底一侧的第二钝化层。

结合图5f所示，复合钝化层覆盖所述绝缘层400背离所述衬底100一侧、所述p电极501和所述n电极502的裸露面，所述复合钝化层包括裸露所述p电极501的第一焊接通孔和裸露所述n电极502的第二焊接通孔，所述复合钝化层包括第一钝化层601及位于所述第一钝化层601背离所述衬底100一侧的第二钝化层602。

在本发明一实施例中，本发明实施例提供的所述第一钝化层可以为al2o3钝化层、aln钝化层或alon钝化层。其中，本发明可以采用原子层沉积(ald)制备第一钝化层，如ald沉积温度可以为100-400℃，包括端点值；厚度可以为10-100nm，包括端点值；反应前驱体a采用三甲基铝(tma)，前驱体b可以采用o3。以及，本发明实施例提供的所述第二钝化层可以为sio2钝化层。其中，本发明实施例可以采用pecvd沉积第二钝化层，沉积温度可以为200-300℃，包括端点值；厚度可以为0.2-1μm，包括端点值。而后，可以采用光刻工艺及icp刻蚀工艺对复合钝化层进行刻蚀，形成第一焊接通孔和第二焊接通孔。

在本发明一实施例中，本发明所提供的所述电流扩展层、所述绝缘层、所述第一钝化层和所述第二钝化层的叠层形成增透膜结构，所述绝缘层与所述第一钝化层的折射率相同，且所述电流扩展层、所述第一钝化层和所述第二钝化层的折射率依次降低。其中，本发明实施例提供的电流扩展层至复合钝化层的折射率呈从高到低趋势，形成增透膜结构。

及，本发明实施例提供的所述第一钝化层的介电常数大于所述第二钝化层的介电常数，形成介电常数从高到低的复合钝化层，改善电场分布，降低常态逆压下失效风险。

本发明实施例提供了一种发光二极管，包括：衬底；位于所述衬底表面上的外延片，所述外延片包括自所述衬底至所述外延片方向依次叠层设置的n型层、有源层和p型层；所述外延片包括环形区和位于所述环形区内的台阶区，所述环形区处裸露所述衬底，且所述台阶区处裸露所述n型层；位于所述p型层背离所述衬底一侧的电流扩展层；覆盖所述电流扩展层和所述外延片的裸露面及环形区的绝缘层，所述绝缘层包括位于所述电流扩展层处的第一通孔及位于所述台阶区处的第二通孔；位于所述绝缘层背离所述衬底一侧的p电极和n电极，所述p电极通过所述第一通孔与所述p型层实现电接触，所述n电极通过所述第二通孔与所述n型层接触；覆盖所述绝缘层背离所述衬底一侧、所述p电极和所述n电极的裸露面的复合钝化层，所述复合钝化层包括裸露所述p电极的第一焊接通孔和裸露所述n电极的第二焊接通孔，所述复合钝化层包括第一钝化层及位于所述第一钝化层背离所述衬底一侧的第二钝化层。可见，通过绝缘层覆盖电流扩展层、外延片的裸露面及环形区，提升绝缘层对外延片对电流扩展层的侧面及外延片的侧面的保护，有效隔离发光二极管的半导体材料与外界环境的水汽接触，保证发光二极管的可靠性高。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。