一种led结构的制作方法

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一种led结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于半导体光电芯片制造领域,尤其涉及一种LED结构。
【背景技术】
[0002] 自从20世纪90年代初商业化以来,经过二十几年的发展,GaN基LED已被广泛应 用于户内外显示屏、投影显示用照明光源、背光源、景观亮化照明、广告、交通指示等领域, 并被誉为二十一世纪最有竞争力的新一代固体光源。然而对于半导体发光器件LED来说, 要代替传统光源,进入高端照明领域,其关键技术的"三提高一降低"的问题必须解决:即发 光亮度提高的问题、发光均匀性提高的问题、器件可靠性提高的问题和器件发热量降低的 问题必须解决。
[0003] 近年来,各种为提高LED发光亮度的技术应运而生,例如图形化衬底技术、阻挡层 技术、侧壁粗化技术、DBR技术、优化电极结构、在衬底或透明导电膜上制作二维光子晶体 等。其中图形化衬底技术最具成效,在2010年到2012年间,前后出现的锥状结构的干法图 形化衬底和金字塔形状的湿法图形化衬底完全取代了表面平坦的蓝宝石衬底成为LED芯 片的主流衬底,使LED的晶体质量和发光亮度都得到了革命性的提高。
[0004] 另外,阻挡层技术也能使LED器件的发光亮度提高5-10个百分点,然而由于二氧 化硅阻挡层的存在,使得LED器件P焊盘周围的ITO扩展电极的厚度变薄,这增加了 ITO扩 展电极的体电阻和接触电阻、提高了 LED芯片的电压;不仅如此,P焊盘周围二氧化硅阻挡 层边界处最薄的ITO扩展电极也最容易被静电所击穿,这降低了 LED芯片的可靠性;此外由 于ITO扩展电极和二氧化硅阻挡层的粘附性不佳,常常使得LED芯片的P焊盘或者P焊盘 和ITO扩展电极在封装打线时或后期应用中与LED管芯脱离或者同时脱离。
[0005] 发光均匀性提高的问题和器件发热量降低的问题是两个相关联的问题,前者解决 后者受益、反之亦然。这两个问题都和ITO扩展电极的扩展效果有关系,更确切地说是当 ITO扩展电极的扩展能力和N型外延层的扩展能力处于同一个数量级时,LED器件的发光均 匀性和LED器件的散热问题可同时得以解决。
[0006] 现有两种方法可提高ITO扩展电极的扩展效果:
[0007] 第一种方法是在ITO扩展电极的下方设置周期性排布的Si02扩展辅助图形以提 高ITO扩展电极的扩展效果;
[0008] 第二种方法是通过在ITO扩展电极中设置周期排布的孔状结构以提高ITO扩展电 极的扩展效果。
[0009] 上述第一种方法存在两种缺陷:一是形成Si02扩展辅助图形时,通常会使用笑气 和硅烷,而笑气等离子体会对P型外延层造成损伤,从而抬高LED芯片的电压;二是由于 ITO扩展电极和Si02扩展辅助图形的粘附性较差,使得ITO扩展电极容易从LED管芯上脱 落。
[0010] 上述第二种方法同样存在两种缺陷:一是通过湿法腐蚀工艺在ITO扩展电极中形 成周期排布的孔状结构时,孔状结构的形状和尺寸难以控制;二是由于孔状结构的存在,使 得LED芯片的P型外延层被孔状结构暴露出来,后续采用笑气和硅烷形成Si02钝化保护层 时,P型外延层容易受到笑气等离子体的破坏,从而提高了 LED芯片的电压。 【实用新型内容】
[0011] 本实用新型的目的在于,解决现有技术中阻挡层与扩展电极粘附性不佳导致P焊 盘和扩展电极在封装打线时或后期应用中与LED管芯脱离的问题。
[0012] 本实用新型的另一目的在于,解决现有技术中由于ITO扩展电极在P焊盘周围变 薄所引起的LED芯片电压高、可靠性差的问题。
[0013] 本实用新型的又一目的在于,通过形成ITO扩展辅助层提高TIO扩展电极与扩展 辅助层的粘附性,并避免P型外延层被笑气等离子体损伤。
[0014] 为了解决上述问题,本实用新型提供一种LED结构,包括:
[0015] 衬底;
[0016] 形成于所述衬底上的层叠外延结构,所述层叠外延结构由下至上依次包括N型外 延层、有源层和P型外延层,所述层叠外延结构上具有暴露所述N型外延层的N区台面;
[0017] 形成于所述P型外延层上的ITO阻挡层;
[0018] 形成于所述P型外延层上和ITO阻挡层上的ITO扩展电极;
[0019] 形成于所述ITO阻挡层上方的ITO扩展电极上的P焊盘以及形成于所述N区台面 中的N焊盘;以及
[0020] 形成于所述ITO扩展电极上的钝化保护层,所述钝化保护层具有暴露所述P焊盘 和N焊盘的开孔。
[0021] 可选的,在所述的LED结构中,还包括形成于所述P型外延层上阵列排布的ITO扩 展辅助层。
[0022] 可选的,在所述的LED结构中,所述ITO阻挡层的电阻率为IO3?10 6Ω · cm,所述 ITO扩展电极的电阻率为KT3?KT5 Ω · cm。
[0023] 可选的,在所述的LED结构中,所述ITO阻挡层的厚度为丨〇A?丨OOOA,所述ITO 扩展电极的厚度为500A?3000入=
[0024] 本实用新型的LED结构具有以下优点:
[0025] 首先,本实用新型的LED结构,将高阻态的ITO设置于P焊盘的下方作为阻挡层以 提高LED芯片的发光亮度,由于扩展电极和阻挡层的材料均为ΙΤ0,所以不存在粘附性差导 致P焊盘或者P焊盘和扩展电极在封装打线时或后期应用中与LED管芯脱离或者同时脱离 的现象。并且,由于阻挡层材料是高阻态的ΙΤ0,所以阻挡层可以做得很薄,这解决了后续扩 展电极ITO在P焊盘周围变薄所引起的LED芯片电压高、可靠性差的问题。
[0026] 另外,本实用新型将周期性排布的高阻态ITO图形设置于与发光区对应的P型外 延层上作为扩展辅助层,提高扩展电极的扩展效果,从而提高LED芯片的发光均匀性。由于 扩展电极和扩展辅助层的材料均为ΙΤ0,不存在扩展电极与扩展辅助层因粘附性不佳而导 致的ITO扩展电极容易从LED管芯上脱落的现象;并且,由于扩展辅助层是周期性排布的高 阻态的ITO图形而不是孔状结构,所以不存在图形和尺寸难以控制的现象;再者本实用新 型所提供的LED结构不存在P型外延层被笑气等离子体损伤的问题。
【附图说明】
[0027] 参照附图,根据下面的详细描述,可以更加清楚地理解本实用新型。为了清楚起 见,图中各个层的相对厚度以及特定区的相对尺寸并没有按比例绘制。
[0028] 在附图中:
[0029] 图IA?IF是本实用新型实施例一和二制作过程中的器件剖面结构示意图。
[0030] 图2A?2F是本实用新型实施例三和四制作过程中的器件剖面结构示意图。
【具体实施方式】
[0031] 在针对【背景技术】提到的问题的研宄中,本申请的发明人发现,尽管在P焊盘与P型 外延层之间设置二氧化硅阻挡层能够提高LED器件的发光亮度,然而ITO扩展电极与二氧 化硅阻挡层的粘附性不佳,常常使得P焊盘和ITO扩展电极在封装打线时或后期应用中与 LED管芯脱离。基于此,本实用新型将高阻态的ITO设置于P焊盘的下方作为阻挡层,由于 扩展电极和阻挡层的材料均为ΙΤ0,所以不存在粘附性差导致P焊盘和扩展电极在封装打 线时或后期应用中与LED管芯脱离的现象。
[0032] 另外,相比于二氧化硅阻挡层,ITO阻挡层可以做的更薄(例如小于1000 A ),这 是因为二氧化硅阻挡层如果做的很薄其颜色在进行光刻对位时不容易辨识出来,而ITO阻 挡层即便做的很薄其颜色在进行光刻对位时也比较容易辨识,并且,当二氧化硅阻挡层厚 度较薄时其阻挡效果会变差,而ITO阻挡层即便做的很薄阻挡效果仍然不会受影响,由于 ITO阻挡层相比于现有技术中的二氧化硅阻挡层更薄,形成的台阶相对较小,在P型外延层 上形成ITO扩展电极时,ITO阻挡层周围的ITO扩展电极不会变的很薄,这就解决了现有技 术中由于ITO扩展电极在P焊盘周围变薄所引起的LED芯片电压高、可靠性差的问题。
[0033] 此外,本实用新型在形成ITO阻挡层的同时还在P型外延层上形成周期性排布的 ITO扩展辅助层,将周期性排布的高阻态ITO图形设置于与发光区对应的P型外延层上作 为扩展辅助层可提高ITO扩展电极的扩展效果,从而提高LED芯片的发光均匀性,并且,由 于扩展电极和扩展辅助层的材料均为ΙΤ0,不存在ITO扩展电极与扩展辅助层粘附性不佳 而导致的ITO扩展电极易从LED管芯上脱落的现象。相比于现有技术中通过在ITO扩展电 极中设置周期排布的孔状结构来提高扩展效果来说,形成ITO扩展辅助层时图形和尺寸更 加容易控制,也不存在由于P型外延层被孔状结构暴露出来从而被笑气等离子体损伤的问 题。
[0034] 以下结合附图对本实用新型提出的LED结构作进一步详细说明。根据下面说明和 权利要求书,本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是,附图均采用非常简化的形式 且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
[0035] 实施例一
[0036] 如图IA所示,提供一外延片,所述外延片包括衬底11以及形成于所述衬底11上 的层叠外延结构,所述层叠外延结构由下至上依次包括N型外延层121、有源层122和P型 外延层123,所述衬底11例如为蓝宝石衬底。
[0037] 如图IB所示,通过常规光刻刻蚀工艺在所述层叠外延结构上制作出N区台面 1210,所述N区台面1210暴露所述N型外延层121。本实施例中,所述N区台面1210的深 度大于所述有源层122和P型外延层123厚度的总和而小于所述层叠外延结构的厚度的总 和,即,N型外延层121的厚度小于其他区域的N型外延层121的厚度。
[0038] 如图IC所示,通过蒸发方式在所述P型外延层123上形成ITO薄膜,并通过光刻 和刻蚀工艺形成ITO阻挡层图形,然后
再多了解一些
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