一種led結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于半導(dǎo)體光電芯片制造領(lǐng)域，尤其涉及一種LED結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 自從20世紀(jì)90年代初商業(yè)化以來，經(jīng)過二十幾年的發(fā)展，GaN基LED已被廣泛應(yīng) 用于戶內(nèi)外顯示屏、投影顯示用照明光源、背光源、景觀亮化照明、廣告、交通指示等領(lǐng)域， 并被譽(yù)為二十一世紀(jì)最有競爭力的新一代固體光源。然而對于半導(dǎo)體發(fā)光器件LED來說， 要代替?zhèn)鹘y(tǒng)光源，進(jìn)入高端照明領(lǐng)域，其關(guān)鍵技術(shù)的"三提高一降低"的問題必須解決：即發(fā) 光亮度提高的問題、發(fā)光均勻性提高的問題、器件可靠性提高的問題和器件發(fā)熱量降低的 問題必須解決。
[0003] 近年來，各種為提高LED發(fā)光亮度的技術(shù)應(yīng)運而生，例如圖形化襯底技術(shù)、阻擋層 技術(shù)、側(cè)壁粗化技術(shù)、DBR技術(shù)、優(yōu)化電極結(jié)構(gòu)、在襯底或透明導(dǎo)電膜上制作二維光子晶體 等。其中圖形化襯底技術(shù)最具成效，在2010年到2012年間，前后出現(xiàn)的錐狀結(jié)構(gòu)的干法圖 形化襯底和金字塔形狀的濕法圖形化襯底完全取代了表面平坦的藍(lán)寶石襯底成為LED芯 片的主流襯底，使LED的晶體質(zhì)量和發(fā)光亮度都得到了革命性的提高。
[0004] 另外，阻擋層技術(shù)也能使LED器件的發(fā)光亮度提高5-10個百分點，然而由于二氧 化硅阻擋層的存在，使得LED器件P焊盤周圍的ITO擴(kuò)展電極的厚度變薄，這增加了 ITO擴(kuò) 展電極的體電阻和接觸電阻、提高了 LED芯片的電壓；不僅如此，P焊盤周圍二氧化硅阻擋 層邊界處最薄的ITO擴(kuò)展電極也最容易被靜電所擊穿，這降低了 LED芯片的可靠性；此外由 于ITO擴(kuò)展電極和二氧化硅阻擋層的粘附性不佳，常常使得LED芯片的P焊盤或者P焊盤 和ITO擴(kuò)展電極在封裝打線時或后期應(yīng)用中與LED管芯脫離或者同時脫離。
[0005] 發(fā)光均勻性提高的問題和器件發(fā)熱量降低的問題是兩個相關(guān)聯(lián)的問題，前者解決 后者受益、反之亦然。這兩個問題都和ITO擴(kuò)展電極的擴(kuò)展效果有關(guān)系，更確切地說是當(dāng) ITO擴(kuò)展電極的擴(kuò)展能力和N型外延層的擴(kuò)展能力處于同一個數(shù)量級時，LED器件的發(fā)光均 勻性和LED器件的散熱問題可同時得以解決。
[0006] 現(xiàn)有兩種方法可提高ITO擴(kuò)展電極的擴(kuò)展效果：
[0007] 第一種方法是在ITO擴(kuò)展電極的下方設(shè)置周期性排布的Si02擴(kuò)展輔助圖形以提 高ITO擴(kuò)展電極的擴(kuò)展效果；
[0008] 第二種方法是通過在ITO擴(kuò)展電極中設(shè)置周期排布的孔狀結(jié)構(gòu)以提高ITO擴(kuò)展電 極的擴(kuò)展效果。
[0009] 上述第一種方法存在兩種缺陷：一是形成Si02擴(kuò)展輔助圖形時，通常會使用笑氣 和硅烷，而笑氣等離子體會對P型外延層造成損傷，從而抬高LED芯片的電壓；二是由于 ITO擴(kuò)展電極和Si02擴(kuò)展輔助圖形的粘附性較差，使得ITO擴(kuò)展電極容易從LED管芯上脫 落。
[0010] 上述第二種方法同樣存在兩種缺陷：一是通過濕法腐蝕工藝在ITO擴(kuò)展電極中形 成周期排布的孔狀結(jié)構(gòu)時，孔狀結(jié)構(gòu)的形狀和尺寸難以控制；二是由于孔狀結(jié)構(gòu)的存在，使 得LED芯片的P型外延層被孔狀結(jié)構(gòu)暴露出來，后續(xù)采用笑氣和硅烷形成Si02鈍化保護(hù)層 時，P型外延層容易受到笑氣等離子體的破壞，從而提高了 LED芯片的電壓。 【實用新型內(nèi)容】
[0011] 本實用新型的目的在于，解決現(xiàn)有技術(shù)中阻擋層與擴(kuò)展電極粘附性不佳導(dǎo)致P焊 盤和擴(kuò)展電極在封裝打線時或后期應(yīng)用中與LED管芯脫離的問題。
[0012] 本實用新型的另一目的在于，解決現(xiàn)有技術(shù)中由于ITO擴(kuò)展電極在P焊盤周圍變 薄所引起的LED芯片電壓高、可靠性差的問題。
[0013] 本實用新型的又一目的在于，通過形成ITO擴(kuò)展輔助層提高TIO擴(kuò)展電極與擴(kuò)展 輔助層的粘附性，并避免P型外延層被笑氣等離子體損傷。
[0014] 為了解決上述問題，本實用新型提供一種LED結(jié)構(gòu)，包括：
[0015] 襯底；
[0016] 形成于所述襯底上的層疊外延結(jié)構(gòu)，所述層疊外延結(jié)構(gòu)由下至上依次包括N型外 延層、有源層和P型外延層，所述層疊外延結(jié)構(gòu)上具有暴露所述N型外延層的N區(qū)臺面；
[0017] 形成于所述P型外延層上的ITO阻擋層；
[0018] 形成于所述P型外延層上和ITO阻擋層上的ITO擴(kuò)展電極；
[0019] 形成于所述ITO阻擋層上方的ITO擴(kuò)展電極上的P焊盤以及形成于所述N區(qū)臺面 中的N焊盤；以及
[0020] 形成于所述ITO擴(kuò)展電極上的鈍化保護(hù)層，所述鈍化保護(hù)層具有暴露所述P焊盤 和N焊盤的開孔。
[0021] 可選的，在所述的LED結(jié)構(gòu)中，還包括形成于所述P型外延層上陣列排布的ITO擴(kuò) 展輔助層。
[0022] 可選的，在所述的LED結(jié)構(gòu)中，所述ITO阻擋層的電阻率為IO3?10 6Ω · cm，所述 ITO擴(kuò)展電極的電阻率為KT3?KT5 Ω · cm。
[0023] 可選的，在所述的LED結(jié)構(gòu)中，所述ITO阻擋層的厚度為丨〇A?丨OOOA,所述ITO 擴(kuò)展電極的厚度為500A?3000入=
[0024] 本實用新型的LED結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點：
[0025] 首先，本實用新型的LED結(jié)構(gòu)，將高阻態(tài)的ITO設(shè)置于P焊盤的下方作為阻擋層以 提高LED芯片的發(fā)光亮度，由于擴(kuò)展電極和阻擋層的材料均為ΙΤ0,所以不存在粘附性差導(dǎo) 致P焊盤或者P焊盤和擴(kuò)展電極在封裝打線時或后期應(yīng)用中與LED管芯脫離或者同時脫離 的現(xiàn)象。并且，由于阻擋層材料是高阻態(tài)的ΙΤ0,所以阻擋層可以做得很薄，這解決了后續(xù)擴(kuò) 展電極ITO在P焊盤周圍變薄所引起的LED芯片電壓高、可靠性差的問題。
[0026] 另外，本實用新型將周期性排布的高阻態(tài)ITO圖形設(shè)置于與發(fā)光區(qū)對應(yīng)的P型外 延層上作為擴(kuò)展輔助層，提高擴(kuò)展電極的擴(kuò)展效果，從而提高LED芯片的發(fā)光均勻性。由于 擴(kuò)展電極和擴(kuò)展輔助層的材料均為ΙΤ0,不存在擴(kuò)展電極與擴(kuò)展輔助層因粘附性不佳而導(dǎo) 致的ITO擴(kuò)展電極容易從LED管芯上脫落的現(xiàn)象；并且，由于擴(kuò)展輔助層是周期性排布的高 阻態(tài)的ITO圖形而不是孔狀結(jié)構(gòu)，所以不存在圖形和尺寸難以控制的現(xiàn)象；再者本實用新 型所提供的LED結(jié)構(gòu)不存在P型外延層被笑氣等離子體損傷的問題。
【附圖說明】
[0027] 參照附圖，根據(jù)下面的詳細(xì)描述，可以更加清楚地理解本實用新型。為了清楚起 見，圖中各個層的相對厚度以及特定區(qū)的相對尺寸并沒有按比例繪制。
[0028] 在附圖中：
[0029] 圖IA?IF是本實用新型實施例一和二制作過程中的器件剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030] 圖2A?2F是本實用新型實施例三和四制作過程中的器件剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0031] 在針對【背景技術(shù)】提到的問題的研宄中，本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，盡管在P焊盤與P型 外延層之間設(shè)置二氧化硅阻擋層能夠提高LED器件的發(fā)光亮度，然而ITO擴(kuò)展電極與二氧 化硅阻擋層的粘附性不佳，常常使得P焊盤和ITO擴(kuò)展電極在封裝打線時或后期應(yīng)用中與 LED管芯脫離?；诖?，本實用新型將高阻態(tài)的ITO設(shè)置于P焊盤的下方作為阻擋層，由于 擴(kuò)展電極和阻擋層的材料均為ΙΤ0,所以不存在粘附性差導(dǎo)致P焊盤和擴(kuò)展電極在封裝打 線時或后期應(yīng)用中與LED管芯脫離的現(xiàn)象。
[0032] 另外，相比于二氧化硅阻擋層，ITO阻擋層可以做的更薄（例如小于1000 A )，這 是因為二氧化硅阻擋層如果做的很薄其顏色在進(jìn)行光刻對位時不容易辨識出來，而ITO阻 擋層即便做的很薄其顏色在進(jìn)行光刻對位時也比較容易辨識，并且，當(dāng)二氧化硅阻擋層厚 度較薄時其阻擋效果會變差，而ITO阻擋層即便做的很薄阻擋效果仍然不會受影響，由于 ITO阻擋層相比于現(xiàn)有技術(shù)中的二氧化硅阻擋層更薄，形成的臺階相對較小，在P型外延層 上形成ITO擴(kuò)展電極時，ITO阻擋層周圍的ITO擴(kuò)展電極不會變的很薄，這就解決了現(xiàn)有技 術(shù)中由于ITO擴(kuò)展電極在P焊盤周圍變薄所引起的LED芯片電壓高、可靠性差的問題。
[0033] 此外，本實用新型在形成ITO阻擋層的同時還在P型外延層上形成周期性排布的 ITO擴(kuò)展輔助層，將周期性排布的高阻態(tài)ITO圖形設(shè)置于與發(fā)光區(qū)對應(yīng)的P型外延層上作 為擴(kuò)展輔助層可提高ITO擴(kuò)展電極的擴(kuò)展效果，從而提高LED芯片的發(fā)光均勻性，并且，由 于擴(kuò)展電極和擴(kuò)展輔助層的材料均為ΙΤ0,不存在ITO擴(kuò)展電極與擴(kuò)展輔助層粘附性不佳 而導(dǎo)致的ITO擴(kuò)展電極易從LED管芯上脫落的現(xiàn)象。相比于現(xiàn)有技術(shù)中通過在ITO擴(kuò)展電 極中設(shè)置周期排布的孔狀結(jié)構(gòu)來提高擴(kuò)展效果來說，形成ITO擴(kuò)展輔助層時圖形和尺寸更 加容易控制，也不存在由于P型外延層被孔狀結(jié)構(gòu)暴露出來從而被笑氣等離子體損傷的問 題。
[0034] 以下結(jié)合附圖對本實用新型提出的LED結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步詳細(xì)說明。根據(jù)下面說明和 權(quán)利要求書，本實用新型的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式 且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本實用新型實施例的目的。
[0035] 實施例一
[0036] 如圖IA所示，提供一外延片，所述外延片包括襯底11以及形成于所述襯底11上 的層疊外延結(jié)構(gòu)，所述層疊外延結(jié)構(gòu)由下至上依次包括N型外延層121、有源層122和P型 外延層123,所述襯底11例如為藍(lán)寶石襯底。
[0037] 如圖IB所示，通過常規(guī)光刻刻蝕工藝在所述層疊外延結(jié)構(gòu)上制作出N區(qū)臺面 1210,所述N區(qū)臺面1210暴露所述N型外延層121。本實施例中，所述N區(qū)臺面1210的深 度大于所述有源層122和P型外延層123厚度的總和而小于所述層疊外延結(jié)構(gòu)的厚度的總 和，即，N型外延層121的厚度小于其他區(qū)域的N型外延層121的厚度。
[0038] 如圖IC所示，通過蒸發(fā)方式在所述P型外延層123上形成ITO薄膜，并通過光刻 和刻蝕工藝形成ITO阻擋層圖形，然后