Led結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)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(duì)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(yùn)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(gè)百分點(diǎn)，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(shí)或后期應(yīng)用中與LED管芯脫離或者同時(shí)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(gè)相關(guān)聯(lián)的問題，前者解決 后者受益、反之亦然。這兩個(gè)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(gè)數(shù)量級(jí)時(shí)，LED器件的發(fā)光均 勻性和LED器件的散熱問題可同時(shí)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(shí)，通常會(huì)使用笑氣 和硅烷，而笑氣等離子體會(huì)對(duì)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(shí)，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(shí)，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(shí)用新型內(nèi)容】
[0011] 本實(shí)用新型的目的在于，解決現(xiàn)有技術(shù)中二氧化硅阻擋層與ITO擴(kuò)展電極粘附性 不佳導(dǎo)致P焊盤和ITO擴(kuò)展電極在封裝打線時(shí)或后期應(yīng)用中與LED管芯脫離，以及由于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。
[0012] 本實(shí)用新型的另一目的在于，解決現(xiàn)有技術(shù)中二氧化硅擴(kuò)展輔助層與ITO擴(kuò)展電 極粘附性不佳導(dǎo)致P焊盤和ITO擴(kuò)展電極在封裝打線時(shí)或后期應(yīng)用中與LED管芯脫離的問 題，并避免P型外延層被笑氣等離子體損傷。
[0013] 為了解決上述問題，本實(shí)用新型提供一種LED結(jié)構(gòu)，包括：
[0014] 襯底；
[0015] 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(tái)面；
[0016] 通過離子注入工藝形成于所述P型外延層的預(yù)定區(qū)域中的高阻態(tài)阻擋層；
[0017] 形成于所述P型外延層和高阻態(tài)阻擋層上的ITO擴(kuò)展電極；
[0018] 形成于所述ITO擴(kuò)展電極對(duì)應(yīng)所述高阻態(tài)阻擋層的位置的P焊盤以及形成于所述 N區(qū)臺(tái)面中的N焊盤；以及
[0019] 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。
[0020] 可選的，在所述的LED結(jié)構(gòu)中，所述P型外延層的材料是P型GaN，在所述P型外延 層的預(yù)定區(qū)域中注入氫離子形成所述高阻態(tài)阻擋層。
[0021] 可選的，在所述的LED結(jié)構(gòu)中，還包括通過離子注入工藝形成于所述P型外延層中 陣列排布的擴(kuò)展輔助層。
[0022] 可選的，在所述的LED結(jié)構(gòu)中，所述高阻態(tài)阻擋層的電阻率為IO3Q?cm? IO6Q?cm〇
[0023] 可選的，在所述的LED結(jié)構(gòu)中，所述鈍化保護(hù)層的材料是二氧化硅。
[0024] 本實(shí)用新型的LED結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0025] 首先，本實(shí)用新型通過離子注入工藝在所述P型外延層的預(yù)定區(qū)域中形成高阻態(tài) 阻擋層，由于本實(shí)用新型所提供的LED結(jié)構(gòu)的阻擋層材料是高阻態(tài)的P型GaN，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(shí)或后期應(yīng)用中與LED管芯脫離的現(xiàn)象。而且， 高阻態(tài)阻擋層設(shè)置于P型外延層的內(nèi)部，自然不會(huì)存在臺(tái)階，在P型外延層上形成ITO擴(kuò)展 電極時(shí)，高阻態(tài)阻擋層周圍的ITO擴(kuò)展電極不存在由于臺(tái)階而變薄的問題，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。
[0026] 另外，本實(shí)用新型通過離子注入工藝在所述P型外延層的預(yù)定區(qū)域中形成高阻態(tài) 阻擋層的同時(shí)還形成擴(kuò)展輔助層，將周期性排布的高阻態(tài)的P型GaN圖形設(shè)置于與發(fā)光區(qū) 對(duì)應(yīng)的P型外延層內(nèi)部作為擴(kuò)展輔助層，可提高擴(kuò)展電極的擴(kuò)展效果，從而提高LED芯片的 發(fā)光均勻性，并且不存在擴(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，再者本實(shí)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(shí)用新型。為了清楚起 見，圖中各個(gè)層的相對(duì)厚度以及特定區(qū)的相對(duì)尺寸并沒有按比例繪制。
[0028] 在附圖中：
[0029] 圖IA?IF是本實(shí)用新型實(shí)施例一制作過程中的器件剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030] 圖2A?2F是本實(shí)用新型實(shí)施例二制作過程中的器件剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 在針對(duì)【背景技術(shù)】提到的問題的研宄中，本申請(qǐng)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(shí)或后期應(yīng)用中與 LED管芯脫離?；诖?，本實(shí)用新型通過離子注入工藝在所述P型外延層的預(yù)定區(qū)域中形 成高阻態(tài)阻擋層，由于本實(shí)用新型所提供的LED結(jié)構(gòu)的阻擋層材料是高阻態(tài)的P型GaN，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(shí)或后期應(yīng)用中與LED管芯脫離的現(xiàn) 象。而且，高阻態(tài)阻擋層設(shè)置于P型外延層的內(nèi)部，自然不會(huì)存在臺(tái)階，在P型外延層上形 成ITO擴(kuò)展電極時(shí)，高阻態(tài)阻擋層周圍的ITO擴(kuò)展電極不存在由于臺(tái)階而變薄的問題，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。
[0032] 此外，本實(shí)用新型通過離子注入工藝在所述P型外延層的預(yù)定區(qū)域中形成高阻態(tài) 阻擋層的同時(shí)還形成擴(kuò)展輔助層，將周期性排布的高阻態(tài)的P型GaN圖形設(shè)置于與發(fā)光區(qū) 對(duì)應(yīng)的P型外延層內(nèi)部作為擴(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，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，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。