发光二极管的制作方法

本实用新型涉及半导体技术领域，更具体地，涉及一种发光二极管。

背景技术：

作为新生代固体发光源，发光二极管(lightemittingdiode，简称led)具有发光强度大、效率高、体积小、节能、环保、使用寿命长等优点，因此被广泛应用在显示屏、照明、背光等领域。发光二极管在终端应用时，合适的封装是必不可少的，封装一方面提供电气互联，另一方面对发光二极管起到一定的防护作用。发光二极管一般包括衬底以及依次层叠在衬底上的n型gan层、发光层、p型gan层和电流扩展层，且p型gan层上开设有延伸到n型gan层的凹槽，电流扩展层和凹槽上堆叠有保护层，p型gan层上设有p型电极(焊盘)，n型gan层上设有n型电极(焊盘)。

在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

在发光二极管封装中，焊线工艺被广泛采用，封装焊线时，n型电极和p型电极需要受到很大的冲击力来促使焊线和焊盘形成互溶，进而形成共晶。但是在实际操作中，一方面相关技术制备的发光二极管的焊盘在受力后容易形成脱落，增加了发光二极管封装的异常率；另一方面由于钝化层对n型电极和p型电极的包覆，减少了原有金属焊盘的可焊线面积，焊线窗口变小，因此更会导致焊盘的脱落，引发发光二极管失效问题。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本实用新型的目的在于提供一种发光二极管，将焊盘暴露在保护层上方，且焊盘与保护层接触的部位制作成台阶状，以增加焊盘的可焊线窗口，并利用台阶缓冲打线应力，增强焊盘与氮化镓层的连接性，解决发光二极管封装过程中焊盘脱落的问题。

根据本实用新型，提供一种发光二极管，包括衬底和依次堆叠在所述衬底上的n型氮化镓层、发光层和p型氮化镓层，所述p型氮化镓层上开设有延伸至所述n型氮化镓层的凹槽，其中，所述发光二极管还包括：

电流扩展层，堆叠在所述p型氮化镓层上，且开设有延伸至所述p型氮化镓层的第一通孔；

保护层，堆叠在所述电流扩展层和所述凹槽的表面上，所述保护层开设有延伸至所述电流扩展层且与所述第一通孔垂直连通的第二通孔，并在所述凹槽内开设有延伸至所述n型氮化镓层的第三通孔；

第一类型焊盘，位于所述第一通孔和所述第二通孔内，且部分覆盖所述保护层的表面；以及

第二类型焊盘，位于所述第三通孔内且部分覆盖所述保护层的表面。

优选地，所述第一类型焊盘在与所述保护层和所述第二通孔接触的位置呈台阶状，且所述第二类型焊盘在与所述保护层和所述第三通孔接触的位置呈台阶状。

优选地，所述第一通孔和所述第二通孔为圆形通孔，所述第三通孔为方形通孔。

优选地，所述第一通孔和所述第二通孔共圆心。

优选地，所述第二通孔的直径大于所述第一通孔的直径。

优选地，所述第一类型焊盘的位于所述保护层的表面以上的部分呈圆柱状，所述第二类型焊盘的位于所述保护层的表面以上的部分呈方体柱状。

优选地，圆柱状的所述第一类型焊盘的底面直径大于所述第二通孔的直径，方体柱状的所述第二类型焊盘的长度大于所述第三通孔的长度。

优选地，所述第二通孔的深度为80-1000nm，所述第三通孔的深度为80-1000nm。

优选地，所述电流扩展层为氧化铟锡层，厚度为35-300nm。

优选地，所述第一类型焊盘为p型焊盘，所述第二类型焊盘为n型焊盘。

根据本实用新型实施例的发光二极管，在堆叠的电流扩展层和保护层上分别开设两个连通的第一通孔和第二通孔，暴露出n型氮化镓层，并在p型氮化镓层表面的保护层上开设第三通孔，暴露出p型氮化镓层，然后在三个通孔内及保护层的表面上设置第一类型焊盘和第二类型焊盘，使得焊盘与保护层接触的部位形成台阶状，以缓冲打线时产生的应力，增强焊盘与氮化镓层粘接性，并且暴露在保护层表面以上的焊盘由于没有保护层的限制，焊线面积增大，便于封装，增加焊线准确性，解决发光二极管在焊线时焊盘脱落的问题，增加发光二极管的可靠性。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出根据本实用新型实施例的发光二极管的结构示意图。

图2a至2g示出根据本实用新型实施例的发光二极管制备的各个阶段的截面示意图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本实用新型。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

应当理解，在描述器件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且如果将器件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、物品或者设备所固有的要素。

图1示出根据本实用新型实施例的发光二极管的结构示意图。该结构将用于示例说明根据本实用新型实施例的发光二极管，不作为对本实用新型的发光二极管的限制。

如图所示，本实施例的发光二极管100包括衬底110和依次堆叠在衬底110上的n型氮化镓层(n-gan)120、发光层130和p型氮化镓层(p-gan)140，p型氮化镓层140上开设有延伸至n型氮化镓层120的凹槽。p型氮化镓层140还堆叠有电流扩展层150，电流扩展层150部分覆盖p型氮化镓层140，且电流扩展层150上开设有延伸至p型氮化镓层140表面的第一通孔151。在未被电流扩展层150覆盖的p型氮化镓层140表面、与其相邻的电流扩展层150表面以及凹槽内的n型氮化镓层120的表面上堆叠有保护层160。该保护层在第一通孔151的上方开设有第二通孔161，第二通孔为从保护层160延伸至电流扩展层150的通孔，且第二通孔161与第一通孔151垂直连通，通过两个通孔将p型氮化镓层140的表面部分暴露。另外，在凹槽上的保护层160上开设延伸至n型氮化镓层120的第三通孔162，使得n型氮化镓层120部分暴露。在一个实施例中，凹槽的深度约为1150-1450nm。

该发光二极管100还包括第一类型焊盘(第一类型电极)170和第二类型焊盘(第二类型电极)180。第一类型焊盘170位于第一通孔151和第二通孔161内，且部分覆盖保护层160的表面；第二类型焊盘180位于第三通孔162内且部分覆盖保护层160的表面。即第一类型焊盘170填充第一通孔151和第二通孔161，并从第一通孔151和第二通孔161内部向外延伸，其厚度大于保护层160的厚度，并且在第二通孔161的边缘处，第一类型焊盘170覆盖了保护层160表面的一部分，例如保护层160的表面被第一类型焊盘170覆盖的单侧的部分宽度为500-5000nm，使得第一类型焊盘170完全裸露。同理，第二类型焊盘180填充第三通孔162且从第三通孔162向外延伸，其厚度大于保护层160的厚度，在第三通孔162的边缘处，第二类型焊盘180覆盖了保护层160的部分表面，例如第三通孔162边缘的保护层160表面被覆盖的单侧的部分宽度例如为500-5000nm。

由于第一类型焊盘170从第一通孔151和第二通孔161内向外延伸，且覆盖了保护层160的部分表面，所以第一类型焊盘170在与保护层160和第二通孔161接触的位置呈台阶状；同理，第二类型焊盘180在与保护层160和第三通孔162接触的位置也呈台阶状。台阶状的第一类型焊盘170和第二类型焊盘180具有楔子的作用，能在打线时缓冲应力，并且使得焊盘在通孔内与氮化镓层的粘接更为牢固，防止封装时发光二极管的焊盘出现脱落的情况，增加了发光二极管的可靠性。另外，第一类型焊盘170和第二类型焊盘180在保护层160的表面以上的部分完全裸露，增加了发光二极管的可焊面积，焊接操作更为方便，焊接牢固。在本实施例中，第一类型焊盘170例如是p型电极(p-pad)，第二类型焊盘180例如是n型电极(n-pad)。

在一个实施例中，第一通孔151和第二通孔161均为圆形通孔，第三通孔162为方形通孔。对应的，第一类型焊盘170的位于保护层160的表面以上的部分呈圆柱状，第二类型焊盘180的位于保护层160的表面以上的部分呈方体柱状。圆柱状的第一类型焊盘170的底面直径大于第二通孔161的直径，方体柱状的第二类型焊盘180的长度大于第三通孔162的长度，因此，第一类型焊盘170和第二类型焊盘180才可以覆盖保护层160的部分表面，以形成台阶。可选地，圆柱状的p型电极170的底面直径与第二通孔161的直径之差为1-10um，即第二通孔161边缘的保护层160的表面被第一类型焊盘170覆盖部分的宽度大约为500-5000nm，n型电极180的长度与第三通孔162的长度之差为1-10um，即第三通孔162边缘的保护层160的表面被第二类型焊盘180覆盖的单侧的部分宽度约为500-5000nm。两个焊盘与保护层160接触的部位均制作成台阶状，是为了增加焊盘的可焊线窗口，并利用台阶缓冲打线应力，增强焊盘与氮化镓层的连接性，解决封装过程中发光二极管的焊盘脱落的问题。另外，第二通孔161的深度为80-1000nm，第三通孔162的深度为80-1000nm。

第一通孔151和第二通孔161是垂直连通的，使得p型氮化镓层140暴露，从而可以与p型电极170连接。在一个实施例中，第一类型焊盘170与保护层160、第二通孔161以及第一通孔151接触的部分形成连续的台阶，使得第一类型焊盘170与两个通孔的契合更加严密。

可选地，第一通孔151和第二通孔161均为圆形通孔且二者共圆心。进一步地，第二通孔161的直径大于第一通孔151的直径。例如，第二通孔161的直径与第一通孔151的直径之差为8-15um。

可选地，第一类型焊盘170为p型焊盘，第二类型焊盘180为n型焊盘。

衬底110可以为蓝宝石衬底或者选用sic、zno等材料，本实施例中例如选用蓝宝石衬底，发光层130为mqw(multiplequantumwell，多量子阱结构)，例如包括交替层叠的ingan(氮化铟镓)层和gan(氮化镓)层，电流扩展层150可以为透明氧化铟锡(ito)层，保护层160的材料包括硅的氧化物和/或硅的氮化物，例如可以为sio2层或sin层或者sio2和sin的组合，p型电极170和n型电极180可以为金属层。可选地，电流扩展层150的厚度为35-300nm，有效地保证出光率，保护层160的厚度为80-1000nm。

图2a至2g示出根据本实用新型实施例的发光二极管制备的各个阶段的截面示意图。

首先，在衬底110上依次生长n型氮化镓层120、发光层130和p型氮化镓层140，如图2a所示。

采用mocvd(metal-organicchemicalvapordeposition，金属有机化合物化学气相沉淀)工艺在蓝宝石衬底110上依次生长n型gan、mqw(multiplequantumwells，多量子阱)和p型gan，n型氮化镓层120、发光层130和p型氮化镓层140也称为外延层。

进一步地，在p型氮化镓层140上生长部分覆盖p型氮化镓层140的电流扩展层150，并在电流扩展层150上刻蚀出延伸至p型氮化镓层140的第一通孔151，如图2b和图2c所示。

具体地，在p型氮化镓层140上沉积透明的电流扩展层，电流扩展层为ito层，采用蒸发工艺或溅射工艺沉积在p型氮化镓层140上，通过光刻工艺做出产品所需图形，采用干法腐蚀或湿法腐蚀等腐蚀掉非所需图形，形成电流扩展层150，和从电流扩展层150表面延伸至p型氮化镓层140的第一通孔151。

进一步地，在p型氮化镓层140上开设延伸至n型氮化镓层120的凹槽121，如图2d所示。

具体地，使用icp(inductivelycoupledplasma，电感耦合等离子体刻蚀)对外延层(n型氮化镓层120、发光层130和p型氮化镓层140)进行刻蚀，刻蚀出从p型氮化镓层140延伸至n型氮化镓层120的凹槽121，使得n型氮化镓层120的部分表面裸露，目的是形成互相独立的p电极和n电极，延伸至n型氮化镓的凹槽深度为1150-1450nm。

进一步地，在p型氮化镓层140、电流扩展层150和凹槽121内的n型氮化镓层120上沉积保护层160，如图2e所示。

在未被电流扩展层150覆盖的p型氮化镓层140、电流扩展层150和裸露的n型氮化镓层120的表面上沉积保护层160，保护层160为sio2或sin或sio2和sin的组合，采用pecvd(plasmaenhancedchemicalvapordeposition，等离子体增强化学气相沉积)工艺沉积在电流扩展层150和凹槽121上。进一步地，凹槽121所暴露的n型氮化镓层120、发光层130和p型氮化镓层140的侧壁也被保护层160所覆盖。

进一步地，在保护层160上开设延伸至电流扩展层150且与第一通孔151垂直连通的第二通孔161，并在凹槽121内的保护层160上开设延伸至n型氮化镓层120的第三通孔162，如图2f所示。

通过湿法刻蚀腐蚀掉第一通孔151上方的保护层160，刻蚀出第二通孔161，第一通孔151和第二通孔161在垂直方向上相互连通，且暴露部分电流扩展层150及暴露出p型氮化镓层140，再刻蚀掉凹槽121表面的部分保护层160，形成第三通孔162，暴露n型氮化镓层120。

第一通孔151和第二通孔161均为圆形通孔，第三通孔162为方形通孔，且第一通孔151和第二通孔161二者共圆心。进一步地，第二通孔161的直径大于第一通孔151的直径，例如，第二通孔161的直径与第一通孔151的直径之差为8-15um。另外，第二通孔161的深度为80-1000nm，第三通孔162的深度为80-1000nm。

进一步地，在第一通孔151、第二通孔161内设置第一类型焊盘170，在第三通孔162内设置第二类型焊盘180，第一类型焊盘170填充第二通孔161并延伸出且部分覆盖保护层160的表面，第二类型焊盘180填充第三通孔162并延伸出且部分覆盖保护层160的表面，如图2g所示。

在本实施例中，第一类型焊盘170例如是p型电极(p-pad)，第二类型焊盘180例如是n型电极(n-pad)。那么，在第一通孔151内部及台阶边缘和第二通孔161内部及台阶边缘蒸发p型焊盘，在第三通孔162内部及台阶边缘蒸发n型焊盘。第一类型焊盘170填充第一通孔151和第二通孔161并从第一通孔151和第二通孔161内部向外延伸，其厚度大于保护层160的厚度，并且在第二通孔161的边缘处，第一类型焊盘170覆盖了保护层160表面的一部分，以使第一类型焊盘170完全裸露。同理，第二类型焊盘180填充第三通孔162且从第三通孔162向外延伸，其厚度大于保护层160的厚度，在第三通孔162的边缘处，第二类型焊盘180覆盖了保护层160的部分表面。

由于第一类型焊盘170从第一通孔151和第二通孔161内向外延伸，且覆盖了保护层160的部分表面，所以第一类型焊盘170在与保护层160和第二通孔161接触的位置呈台阶状；同理，第二类型焊盘180在与保护层160和第三通孔162接触的位置也呈台阶状。台阶状的第一类型焊盘170和第二类型焊盘180具有楔子的作用，能在打线时缓冲应力，并且使得焊盘在通孔内与氮化镓层的粘接更为牢固，防止封装时发光二极管的焊盘出现脱落的情况，增加了发光二极管的可靠性。另外，第一类型焊盘170和第二类型焊盘180在保护层160的表面以上的部分完全裸露，增加了发光二极管的可焊面积，焊接操作更为方便，焊接牢固。

在一个实施例中，第一类型焊盘170的位于保护层160的表面以上的部分呈圆柱状，第二类型焊盘180的位于保护层160的表面以上的部分呈方体柱状。圆柱状的第一类型焊盘170的底面直径大于第二通孔161的直径，方体柱状的第二类型焊盘180的长度大于第三通孔162的长度，因此，第一类型焊盘170和第二类型焊盘180才可以覆盖保护层160的部分表面，以形成台阶。可选地，p型电极170的底面直径与第二通孔161的直径之差为1-10um，n型电极180的长度与第三通孔162的长度之差为1-10um。

由此制备出的发光二极管100能有效防止发光二极管焊盘的脱落，可靠性增强。

根据本实用新型实施例的发光二极管，在堆叠的电流扩展层和保护层上分别开设两个连通的第一通孔和第二通孔，暴露出n型氮化镓层，并在p型氮化镓层表面的保护层上开设第三通孔，暴露出p型氮化镓层，然后在三个通孔内及保护层的表面上设置第一类型焊盘和第二类型焊盘，使得焊盘与保护层接触的部位形成台阶状，以缓冲打线时产生的应力，增强焊盘与氮化镓层粘接性，并且暴露在保护层表面以上的焊盘由于没有保护层的限制，焊线面积增大，便于封装，增加焊线准确性，解决焊线时发光二极管的焊盘脱落的问题，增加发光二极管的可靠性。

在以上的描述中，对于各层的图案化、蚀刻等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来形成所需形状的层、区域等。另外，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的结构并不完全相同的结构。另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。

以上对本实用新型的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本实用新型的范围。本实用新型的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本实用新型的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本实用新型的范围之内。