具有裂紋耐受阻擋結構的半導體發光二極管及其制造方法

具有裂紋耐受阻擋結構的半導體發光二極管及其制造方法
【專利摘要】一種發光裝置，包括外延區域、在所述外延區域上的絕緣層、在所述絕緣層上的接合襯墊、以及在所述絕緣層中的裂紋減少特征。所述裂紋減少特征被配置用于減少所述絕緣層中的裂紋向所述絕緣層的外表面的擴展。還公開了相關的方法。
【專利說明】具有裂紋耐受阻擋結構的半導體發光二極管及其制造方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002] 本申請要求2012年6月8日遞交的美國臨時專利申請第61/657, 347號的權益和 優先權，該美國臨時專利申請的公開內容由此通過引用全部合并于此。

【背景技術】
[0003] 本發明涉及半導體發光裝置及其制造方法，更具體地，涉及半導體發光二極管 (LED)以及用于半導體發光二極管的制造方法。
[0004] 半導體LED是眾所周知的在向其施加電壓時能夠生成光的固態發光元件。LED通 常包括具有第一和第二相對面的二極管區域，并在該二極管區域中包括η型層、p型層和 ρ-η結。陽極接觸電阻性地接觸ρ型層，并且陰極接觸電阻性地接觸η型層。二極管區域可 以外延地形成在襯底上，例如藍寶石、硅、碳化硅、砷化鎵、氮化鎵等的生長襯底，但是完成 的裝置可能不包括襯底。二極管區域可以由基于碳化硅、氮化鎵、磷化鎵、氮化鋁和/或砷 化鎵的材料和/或基于有機半導體的材料制造。最終，LED所發射的光可以在可見光區或 紫外（UV)光區中，并且LED可以集成諸如熒光體之類的波長轉換材料。
[0005]LED正日益增長地被用于發光/照明應用中，并且一個根本的目標是成為普遍存 在的白熾燈泡的替代物。


【發明內容】

[0006] 本發明的實施例提供了用于LED芯片的熱魯棒反射阻擋結構，其中所述阻擋結構 包括電介質材料。所述阻擋結構包括緩解應力/去耦合結構，以使得所述反射阻擋結構耐 受在各種制造工藝期間可能發生的裂紋。例如，在加熱/冷卻期間可能由于芯片結構中的 各種材料的熱膨脹系數的不同而生成應力。在一些實施例中，電介質層可以包括在電介質/ 阻擋層之中或上形成的機械結構、層、槽或其它特征，以使電介質/阻擋層的各部分相互去 耦合。
[0007] 例如，根據一些實施例，可以在電介質阻擋層之中或穿過電介質阻擋層形成槽，以 使芯片的內部中的應力與芯片的邊緣處的電介質材料部分去耦合。在其它實施例中，電介 質阻擋結構可以包括在電介質阻擋層的上部和下部之間的裂紋減少中間層，所述裂紋減少 中間層預防或減少來自上部電介質層上的管芯貼裝金屬（dieattachmetal)的應力傳遞 到下部電介質阻擋層。在各種實施例中，可以使用另外的電介質和/或金屬層和/或一個 或多個交替層。此外，可以使用機械分隔和多層結構的組合。
[0008]LED芯片結構中的電介質層可能由于熱應力而遭受開裂，特別是當管芯貼裝金屬 直接在電介質層上并且該部分使用回流工藝被安裝到封裝基板上時--在那里由于材料 之間的熱膨脹系數（CTE)不匹配而存在各種應力。當使用電介質層作為阻擋層以防止金屬 在芯片內遷移時，由于金屬遷移或電極之間的絕緣的損失，裂紋可能帶來可靠性風險并產 生損失。
[0009] 本發明的一些實施例通過提供更魯棒的電介質阻擋層而減少了金屬遷移的風險。 在一些實施例中，具有嵌入在電介質層內或位于相鄰的電介質層之間的一個或多個裂紋減 少中間層的多層堆疊可以基本上防止在與管芯貼裝金屬相鄰的上部電介質層中形成的裂 紋擴展到下部電介質層。在一些實施例中，裂紋減少中間層可以被圖形化，使得在陰極接合 襯墊下方的區域與在陽極接合襯墊下方的區域之間不存在連續性，以避免具有在存在管芯 貼裝或其它的金屬（例如Sn、Ag等）通過任意裂紋的任意遷移的情況下可能發生的電流泄 漏路徑。
[0010] 裂紋減少中間層可以是電浮置的金屬層，或者可以電連接到下面的裝置。例如，在 陽極接合襯墊下方的金屬裂紋減少中間層部分可以電耦合到陽極接合襯墊，并且在陰極接 合襯墊下方的金屬裂紋減少中間層部分可以電連接到陰極接合襯墊。
[0011] 在其它實施例中，可以在電介質阻擋中形成機械結構，以去耦合/隔離所述應力。 例如，可以在電介質阻擋層中或穿過電介質阻擋層形成槽，以使在陽極接合襯墊和/或陰 極接合襯墊下方的電介質阻擋部分與在芯片結構的邊緣附近的電介質阻擋部分去耦合，所 述在芯片結構的邊緣附近的電介質阻擋部分可能更易于由于電介質阻擋的開裂而遭受金 屬遷移。
[0012] 根據一些實施例的發光裝置包括外延區域、在所述外延區域上的絕緣層、在所述 絕緣層上的接合襯墊、以及在所述絕緣層和所述接合襯墊之間的裂紋減少層。所述裂紋減 少層被配置用于在所述外延層和所述接合襯墊之間減少所述絕緣層中的裂紋的擴展。
[0013] 所述裂紋減少層可以被嵌入在所述絕緣層內。
[0014] 所述絕緣層可以包括孔，并且所述接合襯墊延伸穿過所述孔。所述接合襯墊可以 在所述裂紋減少層上方橫向地延伸，使得所述裂紋減少層在所述接合襯墊與所述外延區域 之間。
[0015] 所述接合襯墊的周圍可以位于所述裂紋減少層的周圍之內。
[0016] 所述接合襯墊可以包括陰極接合襯墊，所述發光裝置還可以包括在所述絕緣層上 的陽極接合襯墊。所述裂紋減少層可以包括在所述陽極接合襯墊和所述外延區域之間的第 一部分、以及在所述陰極接合襯墊和所述外延區域之間的第二部分。所述裂紋減少層的所 述第一部分和第二部分被相互分隔。
[0017] 可以通過所述絕緣層使所述裂紋減少層的所述第一部分與所述陽極接合襯墊相 分隔，并且可以通過所述絕緣層使所述裂紋減少層的所述第二部分與所述陰極接合襯墊相 分隔。
[0018] 所述裂紋減少層的所述第一部分可以與所述陽極接觸襯墊相接觸，并且所述裂紋 減少層的所述第二部分可以與所述陰極接合襯墊相接觸。
[0019] 所述裂紋減少層可以包括金屬和/或聚合物材料。
[0020] 所述LED還可以包括在所述絕緣層中的圍繞所述接合襯墊的槽。所述槽可以延伸 完全穿過所述絕緣層，或者可以延伸到所述絕緣層中但不完全穿過所述絕緣層。
[0021] 所述LED還可包括在所述外延區域上的金屬層，并且所述絕緣層在所述金屬層和 所述接合襯墊之間，所述槽可以延伸完全穿過所述絕緣層到達所述金屬層。
[0022] 所述絕緣層可以覆蓋所述金屬層的最外面的邊緣。
[0023] 所述裂紋減少層可以被暴露在所述槽中，和/或可以通過所述絕緣層而被與所述 槽相分隔。
[0024] 根據一些實施例的發光裝置包括外延區域、在所述外延區域上的絕緣層、在所述 絕緣層上的接合襯墊、以及在所述絕緣層中的裂紋減少特征。所述裂紋減少特征被配置用 于減少所述絕緣層中的裂紋擴展到所述絕緣層的外表面。
[0025] 所述裂紋減少特征可以包括在所述絕緣層中的裂紋減少中間層和/或在所述絕 緣層中的槽。
[0026] 根據一些實施例的形成LED的方法包括：提供外延區域；在所述外延區域上提供 絕緣層；在所述絕緣層上提供接合襯墊；以及在所述絕緣層和所述接合襯墊之間提供裂紋 減少層。所述裂紋減少層被配置用于減少在所述外延層和所述接合襯墊之間的所述絕緣層 中的裂紋的擴展。
[0027] 所述方法還可以包括：在所述外延區域上形成金屬層，使得所述裂紋減少層在所 述金屬層和所述接合襯墊之間。
[0028] 提供所述絕緣層和所述裂紋減少層可以包括：在所述金屬層上形成第一絕緣層； 在所述第一絕緣層上形成裂紋減少層；以及在所述裂紋減少層上形成第二絕緣層。
[0029] 所述方法還可以包括：形成穿過所述裂紋減少層和所述絕緣層的孔；以及在所述 孔中形成所述接合襯墊，所述接合襯墊延伸到所述絕緣層的與所述金屬層相對的表面上。
[0030] 所述方法還可以包括：提供在所述絕緣層中的圍繞所述接合襯墊的槽。
[0031] 根據另外的實施例的發光裝置包括外延區域、在所述外延區域上的絕緣層、在所 述絕緣層上的接合襯墊、以及在所述絕緣層和所述接合襯墊之間的中間層。所述絕緣層具 有脆性斷裂模式，并且所述中間層具有韌性斷裂模式。
[0032] 根據另外的實施例的發光裝置包括外延區域、在所述外延區域上的第一絕緣層、 在所述第一絕緣層上的第二絕緣層、在所述第一絕緣層和所述第二絕緣層之間的金屬層、 以及在所述第二絕緣層上的與所述外延區域相對的接合襯墊。
[0033] 根據另外的實施例的發光裝置包括外延區域、在所述外延區域上的絕緣層、在所 述絕緣層上的與所述外延區域相對的接合襯墊、以及在所述外延區域與所述接合襯墊之間 嵌入在所述絕緣層中的金屬層。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034] 附圖被包括用于提供對本公開的進一步理解，并被合并在本申請中且構成本申請 的一部分。在附圖中：
[0035] 圖1和2是根據各種實施例的發光二極管的橫截面視圖。
[0036] 圖3是圖2所示的LED結構的一部分的詳細視圖。
[0037] 圖4A、5A、6A、7A和8A是根據一些實施例制造的中間LED裝置結構的平面圖，并且 圖48、58、684、78和88分別是圖44、54、64、74和8八中所示的中間1^0裝置結構的橫截面。
[0038] 圖9、10A、10B和11是根據各種另外的實施例的LED的橫截面視圖。
[0039] 圖12A是根據一些另外的實施例的LED結構的平面圖。
[0040] 圖12B和12C是根據各種實施例的圖12A的LED結構的橫截面視圖。
[0041] 圖13A是根據一些另外的實施例的LED結構的平面圖。
[0042] 圖13B和13C是根據各種實施例的圖13A的LED結構的橫截面視圖。

【具體實施方式】
[0043]現在將參考附圖更充分地描述本發明，在附圖中示出了各種實施例。然而，本發明 可以以諸多不同的方式實現，而不應被解釋為限定于在此提出的實施例。而且，這些實施例 被提供以使得本公開將徹底和完整，并將充分地向本領域的技術人員傳達本發明的范圍。 在附圖中，為了清楚起見，層和區域的尺寸及相對尺寸可能被放大。相似的編號始終表示相 似的元件。
[0044]應當理解，當諸如層、區域或襯底之類的元件被稱為在另一元件"之上"時，該元件 可以緊接在該另一元件之上，或者也可以存在中間元件。此外，諸如"在…之下"或"覆蓋 在…上面"之類的相對的詞語在此可以用于描述一個層或區域相對于另一層或區域的、相 對于圖中所示的襯底或基層而言的關系。應當理解，這些詞語旨在包括除了圖中描述的方 位之外的不同的方位。詞語"緊接"意味著不存在中間元件。如同在此描述的，詞語"和/ 或"包括一個或多個相關的列出的項的任意所有的組合，并且可以簡寫為"/"。詞語"層"可 以包括多層結構，例如包括被層疊在一起以形成整體結構的不同材料構成的層的多層絕緣 層和/或多層有源層。
[0045]應當理解，盡管在此可以使用詞語"第一"、"第二"等來描述各種元件、組件、區域、 層和/或部分，但是這些元件、部件、區域、層和/或部分不應限定于這些詞語。這些詞語僅 用于將一個元件、部分、區域、層或部分與另一區域、層或部分相區分。因此，下面討論的第 一元件、部分、層或部分可以被稱為第二元件、部分、區域、層或部分，而不背離本發明的教 導。
[0046] 在此參考作為本發明的理想化的實施例的示意性圖示的橫截面和/或其它圖示 來描述本發明的實施例。因此，應當預料到作為例如制造技術和/或公差的結果的與圖示 的形狀相比的變化。因此，本發明的實施例不應被解釋為限定于在此示出的區域的特定形 狀，而是包括例如由制造導致的形狀的偏差。例如，被示出或描述為矩形的區域典型地由于 正常的制造公差將具有圓形的或彎曲的特征。因此，圖中所示的區域實質上是示意性的，它 們的形狀并不旨在示出裝置的區域的精確形狀，并且并不旨在限定本發明的領域，除非在 此以其它方式限定。
[0047] 除非在此以其它方式限定，否則在此使用的所有的詞語（包括技術和科學詞語） 具有與本發明所屬的領域的普通技術人員通常所理解的相同的意思。還應當理解，諸如通 用的字典中定義的詞語之類的詞語應當被解釋為具有與它們在相關領域和本說明書的上 下文中的意思相一致的意思，并且不應被以理想化的或過于正式的意義解釋，除非在此清 楚地如此限定。
[0048] 在此使用的LED的層或區域被認為對于光的給定波長是"透明的"，如果在該波長 處的光通過該層或區域而沒有顯著損失的話，例如當來自LED的照射在所述透明的層或區 域上的發光的至少80% (在一些情況下是至少90%)穿過所述透明區域射出時。例如，在 用氮化鎵基材料制造的藍色和/或綠色的LED的場景中，二氧化硅可以提供透明絕緣層，而 氧化銦錫（ITO)可以提供通過考慮藍寶石襯底上的透射和反射的分量而測量的透明導電 層。此外，如同在此所使用的，LED的層或區域被認為對于光的給定波長是"反射的"，如果 在該波長處的光被該層或區域反射而無顯著損失的話，例如，當來自LED的照射在所述反 射的層或區域上的角度平均的發光的至少70% (在一些情況下是至少80%并且在一些情 況下是至少90% )被反射回到LED中時。例如，在氮化鎵基的藍色和/或綠色LED的場景 中，鋁（例如在可見光波長處至少可反射80%)可以被認為是反射材料。在紫外（UV)LED 的情況下，可以選擇適當的材料來提供期望的（在一些實施例中是高的）反射率和/或期 望的（在一些實施例中是低的）吸收率。
[0049] 在此為了易于理解描述起見，現在將總體上參照碳化硅（SiC)基安裝襯底上的氮 化鎵（GaN)基LED來描述一些實施例。然而，本領域的技術人員應當理解，本發明的其它實 施例可以基于各種不同的安裝襯底和外延層的組合。例如，組合可以包括磷化鎵（GaP)安 裝襯底上的磷化鋁銦鎵（AlGaInP)二極管、砷化鎵（GaAs)安裝襯底上的砷化銦鎵（InGaAs) 二極管、砷化鎵（GaAs)安裝襯底上的砷化鋁鎵（AlGaAs)二極管、碳化硅或藍寶石（Al203) 安裝襯底上的碳化硅（SiC)二極管、和/或氮化鎵、碳化硅、氮化鋁、藍寶石、氧化鋅和/或 其它安裝襯底上的III族基于氮化物的二極管。此外，在其它實施例中，安裝襯底可能在完 成的產品中不存在。在一些實施例中，LED可以是由NorthCarolina州Durham市的Cree 公司制造和銷售的基于氮化鎵LED裝置。
[0050] 圖1是根據各種實施例的發光二極管結構100A的橫截面視圖。參考圖1，這些 LED包括分別具有第一和第二相對面IlOaUlOb的二極管區域110,并且在二極管區域110 中包括η型層112和p型層114。可以提供在此不需要描述的其它層或區域116,可包括量 子阱、緩沖層等。因為二極管區域110典型地被外延地形成在襯底120上，因此二極管區域 110在此還可以被稱為"LED外延區域"。例如，III族基于氮化物的LED外延區域110可以 被形成在碳化硅生長襯底120上。在一些實施例中，如同下面將描述的，生長襯底120可以 在完成的廣品中存在。在其它實施例中，生長襯底120可以被移除。
[0051] 接著描述圖1，也稱為"p接觸"的陽極接觸125電阻性地接觸P型層114,并在二 極管區域110的第一面IIOa上延伸。陽極接觸125可以在P型層114上延伸到比圖1所示 的更大或更小的范圍。絕緣層140也可以在第一面IlOa上延伸到陽極接觸125之外。絕 緣層140可以包括諸如SiN和/或SiO2之類的透明材料。絕緣層還可以包括多層結構，例 如絕緣材料的多層堆疊。也稱為"η接觸"的反射性陰極接觸150電接觸η型層112,并穿 過絕緣層140延伸并延伸到陽極接觸125外部的絕緣層140之上。在一些實施例中，反射 性陰極接觸150可以直接并且電阻性地接觸η型層112。然而，在其它實施例中，諸如鈦層 之類的薄的電阻性接觸層（未示出）可以提供對η型層112的實際的電阻性接觸。絕緣層 140和反射性陰極接觸150可以提供混合反射結構或"混合鏡"，其中下方的絕緣層140提 供了折射率不匹配或折射率階躍，以與不存在下方的絕緣層140的情況相比增強來自反射 層150的全內反射（TIR)。還應當理解，在其它實施例中，絕緣層140可以包括多個子層，例 如氧化物和氮化物子層，以提供例如分布式Bragg反射器。此外，反射性陰極接觸150也可 以包括多個子層。
[0052] 如同在圖1中還示出的，在一些實施例中，通孔118延伸到第一面IlOa中以暴露η 型層112,并且絕緣層140延伸到通孔118中。此外，反射性陰極接觸150還在絕緣層140 上延伸到通孔118中，以電接觸（在一些實施例中是電阻性地接觸）暴露在通孔118中的 η型層112。
[0053] 還提供了電連接到陽極接觸125的陽極接合襯墊160。還提供了電連接到反射性 陰極接觸150的陰極接合襯墊170。如所示出的，陽極襯墊160和陰極襯墊170以緊密地相 互隔開的關系在第一面IlOa上延伸，以限定陽極襯墊160和陰極襯墊170之間的間隙172。 如同下面描述的，可以用絕緣體填充間隙172。在在此示出的任意實施例中，間隙172可以 出現在任意期望的位置，并且不限于在此示出的位置。在一些實施例中，陰極接合襯墊170 可以被制成盡可能大，使得陰極接合襯墊170可以直接耦合到用于增強倒裝芯片安裝配置 中的熱耗散的接地熱沉，而不需要可能減少熱耗散的中間的電絕緣層。
[0054] 如同在圖1中還示出的，在二極管區域110的第二面IlOb上可以包括諸如透明碳 化硅生長襯底120之類的透明襯底。透明襯底120可以包括斜的側壁120a，并且還可以包 括遠離二極管區域110的外面120b。如同所示出的，外面120b可以是有紋理的。可以配置 襯底120的厚度、襯底的電阻率、側壁120a的幾何形狀和/或遠端的面120b的紋理化，以 增強來自LED區域110的輻射穿過襯底120的遠場發射。來自LED區域110的所述發射可 以直接從二極管區域110穿過襯底120發生，并且還可以通過從反射性陰極接觸150反射 返回穿過二極管區域110并穿過襯底120而發生。在一些實施例中，如同下面將詳細描述 的，反射還可以從陽極接觸125發生。
[0055] 如同圖1中還示出的，在一些實施例中，當透明襯底120為藍寶石時，圖形化藍寶 石襯底（PSS)技術可以用來使藍寶石襯底120與二極管區域110之間的接觸面紋理化，如 同由襯底120與二極管區域110的第二面Ilb之間的鋸齒狀的接觸面所示出的那樣。眾 所周知，PSS技術可以提供紋理特征，所述紋理特征可以例如在尺寸上約為3μπι并具有約 5μm間距（特征間距離）。也可以使用其它的尺寸/間距和/或隨機的尺寸/間距。PSS 技術的使用可以增強基于氮化鎵的二極管區域110與折射率不匹配的藍寶石襯底120之間 的提取效率。
[0056] 因此，本發明的一些實施例可以提供適合于倒裝芯片安裝（與圖1的方位相反的 安裝）的LED，其中陽極接合襯墊160和陰極接合襯墊170被安裝在諸如印刷電路板或其它 接線板之類的支持襯底上，并且光的發射遠離陽極襯墊160和陰極襯墊170穿過襯底120 而發生。因此，可以提供橫向LED，其中陽極接觸125和陰極接觸150均在二極管區域的給 定面（即，第一面IlOa)上延伸，并且發射分別遠離陽極接觸125和陰極接觸150地穿過二 極管區域的第二面IlOb并穿過襯底120而發生。在其它實施例中，可以除去襯底，使得發 射直接從二極管區域110的第二面IlOb發生。
[0057] 如同上面所注意到的，襯底120的幾何形狀可以被配置用于提供期望的遠場發射 圖形，例如Lambertian發射。此外，紋理化可以在襯底120的側壁120a上和/或面120b 上發生。可以使用紋理化的許多不同配置，包括隨機紋理化、微透鏡、微陣列、散射區域和/ 或其它光學區域。根據一些實施例，外面120b可以在其第一部分120c中被與其第二部分 120d不相同地紋理化，以提供用于發光二極管的方位指示器。因此，如圖1所示，除了在鄰 近透明陰極接觸的給定區之外，可以提供微透鏡的陣列120d，其中可以提供小條120c或諸 如" + "號之類的其它指示器。在襯底的遠端的面120b上的不同的紋理化可以提供方位指示 器，所述方位指示器可以允許拾取放置設備正確地定向所述LED以用于封裝，甚至是在LED 的結構對于該拾取放置設備而言不是穿過所述紋理化的襯底"可見"的情況下。
[0058] 在一些實施例中，所述陽極接觸和/或陰極接觸可以提供在第一面IlOa上的反 射結構，該反射結構被配置用于將基本上全部的從第一面IlOa射出的光反射回到第一面 IlOa中。該反射結構還包括在陰極接觸150及其延伸部分150a下方的絕緣層140。具體 地，在一些實施例中，該反射結構反射從第一面IlOa的面積的至少90%射出的光。該反射 結構可以包括自身反射至少90%的照射在其上的光的反射材料。在一些實施例中，陽極接 觸125可以是電阻性地接觸p型層114的反射性陽極接觸。在這些實施例中，可以通過陽 極接觸125的電阻性地接觸p型層114的反射表面、陰極接觸150的電阻性地接觸η型層 112的反射表面、以及如圖1中的150a所標識的陰極接觸的延伸部分的反射表面來提供該 反射結構，該陰極接觸的延伸部分與絕緣層140相結合地在通孔118與陽極接觸125之間 延伸到第一面IlOa之上。在其它實施例中，陽極接觸125可以是透明的，并且反射性陰極 接觸150特別是反射性陰極接觸150的延伸部分150a可以延伸到透明的陽極接觸125上， 以提供與絕緣層140相結合的反射結構。因此，在一些實施例中，反射性陰極接觸可以延伸 成用反射性陰極接觸覆蓋在陽極接觸外部的基本上全部第一面。在其它實施例中，反射性 陰極接觸可以用反射性陰極接觸覆蓋在陽極接觸外部的基本上全部的第一面，并且還可以 用反射性陰極接觸覆蓋陽極接觸的至少一部分。下面將描述更詳細的實施例。
[0059] 因此，一些實施例可以為LED提供橫向倒裝芯片配置。一些實施例可以提供p型 層和η型層上的雙鏡。此外，η型鏡可以是可以構成與LED外延的至少一個η型層之間的 電接觸的集成的η接觸鏡，并且也可以在LED外延的至少一個ρ型接觸之上延伸。集成的 η接觸鏡可以包括諸如鋁之類的對于LED外延所產生的波長而言是光學反射性的材料。透 明絕緣層和反射層可以提供混合反射結構或"混合鏡"，其中在下方的透明絕緣層提供了折 射率不匹配或折射率階躍，以與不存在下方的透明絕緣層的情況相比增強來自二極管區域 的TIR。此外，LED芯片的與所述鏡（一個或多個）相對的發光表面可以包括生長襯底。為 了光提取的目的，該生長襯底還可以包括有形狀的表面，例如錐形的側壁和/或紋理化。該 錐形化和/或紋理化的量可以與LED包括生長襯底的總厚度相關。可以調整襯底的幾何形 狀（例如厚度/側壁斜面）和/或其紋理化，以實現期望的遠場發射模式。此外，由于襯底 不需要傳導電流，所以襯底可以具有高的電阻率，使得襯底可以是透明的。
[0060] 根據各種實施例的LED芯片可以比傳統的LED芯片更堅固或更魯棒。具體地，LED 芯片的僅暴露的表面可以是一側上的固態的P接觸部分或η接觸部分以及另一側上的生長 襯底。相反地，傳統的LED芯片可能需要脆弱的線接合，并且可能包括LED外延的暴露的頂 部和/或底部。
[0061] 此外，還已經發現，根據各種實施例，在二極管區域和反射性陰極接觸之間提供透 明絕緣層可以通過提供折射率不匹配或折射率階躍來實際上增強來自二極管區域的反射 率。因此，如同所示出的，例如在圖1中，除了提供用于LED的期望的電絕緣之外，絕緣層 140還可以提供用于反射性陰極接觸150的集成光學元件。此外，絕緣層140和反射性陰極 接觸150可以提供混合鏡。
[0062] 現在將提供對作為混合反射器的一部分的絕緣層140的工作的說明。具體地，LED 典型地包括多個不同材料構成的層。結果，從有源區發射的光在離開LED之前必須典型地 通過或跨越一個或多個這種層。Snell定律指出，光子在從一種材料經過到下個材料時將被 折射。光子將被折射的角度將取決于兩種材料的折射率之間的差別以及光照射接觸面的入 射角。
[0063] 在LED中，盡管一些反射光將仍在一些其它位置逃離LED，但是一定的百分比將被 全內反射而從不逃離LED，并因此在功能上將減少LED的外部效率。盡管光子的百分比的個 別的減少可能看起來是相對小的，但是累積效果可能是顯著的，并且在其它方面非常相似 的LED可能具有由即使這些小的百分比損失而導致的明顯不同的性能效率。
[0064]Snell定律規定，當光越過分界面進入具有較高的折射率的介質中時，所述光朝向 法線彎曲。類似地，當光從具有高折射率的介質越過分界面到達具有低折射率的介質時，光 彎折離開法線。以被定義為臨界角的角度從具有高折射率的介質行進到具有較低折射率的 介質的光將被以90°的角度（即，平行于分界）折射。以大于臨界角的任意角度的入射光 線受到全內反射（TIR)。因此臨界角是折射率的比率的函數。如果光以大于該臨界角的任 意角度射中分界面，則該光將完全不會通過到達第二介質。相反地，分界面將該光反射到第 一介質中，這是被稱為全內反射的過程。由于該全內反射導致的光的損失被稱為臨界角損 失，并且是減少LED的外部效率的另一因素。
[0065] 在此描述的混合鏡的實施例使用折射率不匹配來增強基于Snell定律的全內反 射（TIR)。為了增強TIR，期望對相對于基于氮化鎵的二極管區域的較低的折射率材料提供 大的折射率變化。因此，Snell定律給出的逃離錐角外的任意光被內反射回到二極管區域 中，并且可以基本上沒有損失。接著，反射性陰極接觸150和/或反射性陽極接觸可以用 于反射小部分的從全方向光源照射在其上的光。因此，根據各種實施例，透明絕緣層150和 反射性陰極接觸均用作混合反射器，以增強從二極管區域出射的光的反射回到二極管區域 中。
[0066] 本發明的其它實施例可以提供用于垂直二極管的反射層。因此，根據各種實施例 的發光二極管也可以包括其中包括η型層和p型層的二極管區域以及用于該η型層和p型 層之一的接觸。所述接觸可以包括在η型層或ρ型層之一上的絕緣層140,其具有比η型層 或P型層之一更小的折射率。提供電接觸η型層或ρ型層之一并在透明絕緣層上延伸的反 射層150。因此，由于透明絕緣層提供了對于二極管區域110的折射率不匹配或折射率階 躍，所以絕緣層140可以提供用于反射層150的集成光學元件，以提供與不存在絕緣層140 的情況相比可改善反射層150的反射率的混合鏡。在其它實施例中，反射層150還可以電 接觸（在一些實施例中是電阻性接觸）η型層或P型層之一，并且可以延伸穿過絕緣層140 以構成該接觸。在其它實施例中，可以提供用于η型層或ρ型層中的另一個的第二接觸。該 第二接觸可以包括電阻性地接觸η型層或ρ型層中的另一個的第二反射層。在其它實施例 中，第二接觸可以包括電阻性地接觸η型層或ρ型層中的另一個的透明導電層，并且絕緣層 140和反射層150均可以延伸到透明導電層上。
[0067] 此外，在此描述的各種實施例也可以提供具有第一和第二相對面IlOaUlOb的二 極管區域110,并且在二極管區域110中包括η型層112和P型層114。反射性陽極接觸 125電阻性地接觸ρ型層并在第一面IlOa上延伸。反射性陰極接觸150電阻性地接觸η型 層并在第一面上延伸。反射性陽極接觸125和反射性陰極接觸150被配置用于將基本上全 部的從第一面IlOa射出的光反射回到第一面IlOa中。換言之，反射性陰極接觸150可以 覆蓋基本上全部的在陽極接觸125外部的第一面110a。此外，在其它實施例中，反射性陰極 接觸150還可以覆蓋陽極接觸125的至少一部分。
[0068] 圖2是根據其它實施例的LED結構100B的橫截面視圖。在這些實施例中，除了反 射性陰極接觸之外，還提供了反射性陽極接觸。
[0069] 更具體地，在圖2中，如同結合圖1所描述的，提供了二極管區域110。也提供了襯 底120,盡管在其它實施例中不需要提供襯底120。可以使襯底120相對于生長襯底的厚度 而變薄。提供電阻性地接觸P型層114并在第一面IlOa上延伸的反射性陽極接觸130。反 射性陽極接觸可以包括銀。在一些實施例中，反射性陽極接觸130可以包括雙層結構，該雙 層結構包括例如直接位于P型層114上的約5A的鎳（Ni)和在鎳上的約IGGGA的銀（Ag)， 以由此提供"NiAg鏡" 130。反射性陽極接觸130可以反射至少90%的照射在其上的來自 二極管區域110的可見光。在其它實施例中可以使用也提供對P型氮化鎵的電阻性接觸的 其它反射層。應當理解，因為僅使用非常薄（在一些實施例中小于約1〇Α)的Ni層，因 此NiAg鏡的反射率主要由Ag確定。此外，當被退火時，該鎳可以轉變成氧化鎳，以增強Ag對于P型氮化鎵的電阻接觸。因此，NiAg鏡130可以具有與Ag單獨自身相同的電阻率，但 是可以提供對于P型層的較好的接觸和較低的電壓。在其它實施例中，可以使用純銀。
[0070] 在NiAg鏡130之上是可包括子層的阻擋層132,所述子層包括約1000a的鈦鎢 (TiW)、約500A的鉬（Pt)和約1G00A的鈦鎢（TiW)。該鈦鎢/鉬子層可以多次重復地重 疊，以提供期望的漫射阻擋。漫射阻擋層132通常不是反射性的。因此，NiAg鏡130的直 接位于P型層114上的面提供了反射結構。
[0071] 繼續描述圖2,在通孔118的側壁上和通孔118外部的第一面IlOa上提供絕緣層 140。在一些實施例中，如同所示出的，絕緣層140還可以延伸到NiAg鏡130的至少一部分 上。在一些實施例中，絕緣層140可以包括約Ιμπι的氮化硅（SiN)和/或約0.5μπι的二 氧化硅（SiO2)。可以使用本領域的技術人員已知的技術基于LED的工作波長和/或絕緣層 的折射率來配置透明絕緣層的厚度，以增強來自反射性陰極接觸150的反射率。具體地，二 氧化硅可以具有約為1. 5的折射率，而SiN可以具有約為2. 0的折射率，這兩個均小于氮化 鎵的折射率（約為2. 5)，因此通過絕緣層140提供了折射率不匹配或折射率階躍，這可以實 際上增強來自二極管區域110的TIR。
[0072] 如同圖2中還示出的，反射性陰極接觸150可以電阻性地接觸η型層112 (例如在 通孔118的底部上），并且可以在通孔118的側壁上在絕緣層140上延伸，并且還可以延伸 到通孔118外部的絕緣層140上,如150a所示。在一些實施例中，反射性陰極接觸150可 以包括約1500A的鋁。也可以使用較厚的反射性陰極接觸。包括絕緣層140和鋁反射性 陰極接觸150的混合反射器可以反射至少90 %的照射在其上的來自二極管區域110的可見 光。在其它實施例中，可以在反射性陰極接觸150與η型層112之間提供單獨的電阻性接 觸層250,以提供對η型層112的電阻性接觸。在一些實施例中，電阻性接觸層250可以包 括鈦，例如退火的鈦，或者鋁/鈦合金。應當理解，在在此描述的任意的和全部的實施例中， 可以在反射性接觸150與η型層或ρ型層之間使用電阻性接觸層250。
[0073] 最后，提供了陽極接合襯墊160和陰極接合襯墊170。陽極接合襯墊160和陰極 接合襯墊170可以包括約500A的鈦（Ti)、約2000A的鎳（Ni)和約1-3μm的80/20金 錫（AuSn)合金的層疊，以提供"TiNiAuSn襯墊"。可以使用其它材料，并且可以不全部使用 這些層。例如，由于純錫具有較低的熔點，因此可以使用純錫。此外，在其它實施例中，可以 在陽極接觸和反射性陰極接觸上提供電鍍種子層，并在種子層上電鍍陽極接合襯墊和/或 陰極接合襯墊的至少一部分。在還有其它的實施例中，反射性陰極接觸150和/或阻擋層 140可以提供電鍍種子層，用于在該電鍍種子層上電鍍襯墊160/170。電鍍的陽極接合襯墊 和陰極接合襯墊也可以提供機械支持和增強的熱效率。
[0074] 因此，圖2的實施例可以提供第一面IlOa上的反射結構，該反射結構被配置用于 將從第一面IlOa射出的基本上全部的光（例如至少90%的光）反射回到第一面IlOa中。 在圖2的實施例中，反射結構包括兩個不同的反射器。更具體地，反射結構包括電阻性地接 觸P型層114的陽極接觸130的反射表面、電阻性地接觸η型層118的陰極接觸150的反射 表面、以及陰極接觸150的延伸部分150a的反射表面，所述陰極接觸150的延伸部分150a 在陽極接觸130的反射表面與混合反射表面之間延伸，所述陽極接觸130的反射表面電阻 性地接觸P型層114,所述混合反射表面是陰極接觸150和絕緣層140相結合的混合反射表 面。當從二極管區域110的視角觀看時，可以將基本上全部的從二極管區域110射出到陽極 襯墊和陰極襯墊中的光反射回到二極管區域中。因此，從面積的觀點來看，圖2的反射結構 可以反射從第一面的至少85 %的面積射出的光，并且在一些實施例中是至少90 %的面積。 換言之，至少90%的二極管面可以被鏡覆蓋。此外，由于反射結構可以包括鎳銀（陽極接觸 130)和鋁（陰極接觸150)，因此至少90%的照射在反射結構上的光可以被反射。換言之， 所述鏡可以具有至少90 %的效率。
[0075] 其它的LED結構，例如美國專利公開第2009/0283787號中示出的結構包括圍繞p 型電阻性接觸并接觸下方的P型層的阻擋層，該美國專利公開的公開內容通過引用合并于 此，并且該美國專利公開被轉讓給了本發明的受讓人。這種阻擋層形成了對于P型層的非 電阻性接觸，并且是光學吸收性的，這導致了光在芯片中的一些損失。本發明的實施例利用 絕緣結構保護陽極接觸130的邊緣，該絕緣結構連同陰極接觸150-起形成混合反射器，這 可以增大離開芯片的光的量。因為阻擋層130被容納在反射性陽極接觸130的外周之內， 由于通過反射性陽極接觸130相對于有源區遮掩了在LED芯片的有源區116中生成的光， 所以阻擋層130不會吸收有源區116中生成的光。
[0076] 當圖1或2所示的LED芯片結構是安裝到基板或其它表面上的倒裝芯片時，在熱 超聲或熱壓接合工藝中可以向LED芯片施加機械力。在一些接合工藝中，例如在320°C的 熔劑共熔AuSn回流焊接工藝中，可以不向芯片施加外部力。然而，由于當以高溫接合芯片 時芯片結構和封裝襯底各層中的各種材料的熱膨脹系數的不匹配，可能對LED芯片給予應 力。即使使用低溫安裝工藝，也可能期望LED芯片結構能夠耐受后續的當完成的部件被安 裝到印刷線路板或其它支持襯底上時可能發生的至少大約例如260°C的回流溫度。
[0077] 許多不同的接合工藝可能對LED芯片給予機械應力，并且特別可以對絕緣層140 給予機械應力，這可能導致在絕緣層140中形成毛細裂紋135。在大多數位置中，這些毛細 裂紋135可能不會不利地影響LED芯片的工作或可靠性。然而，如果毛細裂紋135出現在 從陽極接觸132延伸到芯片的外表面或陰極接觸150之處的位置時，則陽極接觸130中的 銀或其它金屬可以遷移穿過該毛細裂紋。這種金屬遷移可以導致在陽極接觸130與陰極接 觸150之間形成電短路，這可以致使LED芯片不能工作。
[0078] 圖3是圖2所示的LED芯片100B的一部分的詳細特寫視圖。如圖3所示，如果形 成從陽極接觸132延伸到LED芯片的外表面106的毛細裂紋135,則陽極接觸130中的銀或 其它金屬可以遷移穿過裂紋135,并流到芯片外側上。不希望的外部金屬流137可能接觸η 型層112,這還可以導致不期望的電短路。
[0079] 水分的存在可能加劇銀遷移。因此，例如在LED芯片結構的外表面或邊緣表面附 近的絕緣層140中發生的裂紋可能更易于由于銀遷移而形成電短路。
[0080] 本發明原理的一些實施例可以減輕絕緣層140中的裂紋的影響，使得這種裂紋不 會完全擴展穿過絕緣層140,和/或不會提供可能導致電短路的區域中的遷移路徑。
[0081] 圖4A至8B示出了根據一些實施例的形成包括裂紋耐受透明絕緣層的LED結構 100C的方法。具體地，圖44、54、64、74和8八是中間1^0裝置結構的平面圖，圖48、58、684、 7B和8B分別是圖4A、5A、6A、7A和8A中所示的中間LED裝置結構的橫截面。
[0082] 參考圖4A和4B，初步的LED裝置結構包括光學襯底120、一個或多個η型層112、 有源區116、以及一個或多個ρ型層114。上面詳細地描述了這些層的結構和成分，為了簡 潔起見將不贅述。襯底120可以包括上面結合圖1所示出的光提取特征。然而，為了清楚 起見，下面的圖中省略了這種特征。
[0083] 為了方便起見，后續的圖中將省略有源區116。然而，應當理解，在η型層112和ρ 型層114之間通常存在有源區。
[0084] 仍參考圖4Α和4Β，諸如銀或鎳銀之類的反射材料構成的層130被沉積在ρ型層 114的上表面上作為反射性陽極接觸。反射層130被圖形化以形成孔138,在孔138中將形 成通孔118。
[0085] 參考圖5Α和5Β，例如鈦鎢、鎢、鉬或其它適當的材料構成的阻擋層132被沉積在反 射性陽極接觸130上，并被圖形化以暴露孔138。阻擋層132的外邊緣從反射性陽極接觸 130的外周邊緣輕微地凹回。
[0086] 參考圖6Α和6Β，通孔119可以被蝕刻穿過ρ型層114和有源區116 (未示出）向 下至η型層112。可以使用單獨的掩模，或者可以使用反射性陽極接觸130和/或阻擋層 132作為蝕刻掩模，以形成通孔119。
[0087] 參考圖6C，基底絕緣層140Α可以被毯狀沉積在該結構上，以覆蓋透明陽極接觸 130的暴露部分和阻擋層132。絕緣層140Α可以延伸到通孔119中以及ρ型層114、有源 層116 (未不出）和η型層112的暴露部分之上。基底絕緣層140Α可以包括電介質材料， 例如SiN、SiO2等，并且可以具有介于約250nm和1微米之間的厚度，在具體的實施例中可 以具有約500nm的厚度。
[0088] 參考圖6D，裂紋減少中間層145被沉積在基底絕緣層140A之上。具體地，裂紋減 少中間層145可以包括能夠減少裂紋擴展穿過絕緣層的材料。因此，在一些實施例中，裂紋 減少中間層145可以具有與絕緣層不相同的組分。雖然不希望受限于特定理論，但是目前 認為：當裂紋減少層具有與絕緣層相比不同的斷裂模式時，裂紋減少層可以阻止裂紋擴展 穿過絕緣層。例如，二氧化硅的特征在于具有脆性斷裂模式，而金屬典型地具有韌性斷裂模 式。當材料具有韌性斷裂模式時，該材料在斷裂前受到塑性變形，而具有脆性韌性模式的材 料在斷裂前不會呈現塑性變形。因為導致裂紋擴展穿過（脆性）絕緣層的應力不會導致 (韌性）中間層中的足以允許其產生裂紋的塑性變形，因此，提供具有韌性斷裂模式的材料 作為具有脆性韌性模式的絕緣層內的中間層將導致裂紋擴展的減少。此外，裂紋自身可以 對絕緣層提供一些量的應變緩解，這可以減少施加到中間層的應變量。
[0089] 裂紋減少層還可以形成與絕緣層之間的分界面，當裂紋擴展到該分界面時，該分 界面緩解該結構中的應力。也就是說，例如，在絕緣層與裂紋減少層之間的分界面處的滑動 可以導致在該分界面處的應力緩解，這可以阻止裂紋的擴展。
[0090] 在一些實施例中，裂紋減少中間層145可以包括除了電介質材料之外的材料。在 一些實施例中，裂紋減少中間層145可以包括非晶材料，例如非晶態材料。裂紋減少中間 層145可以包括例如諸如鋁（Al)、鈦（Ti)、鎢（W)、AlTi、AlTiW、TiW或其它金屬之類的金 屬。在一些實施例中，裂紋減少中間層145可以包括諸如苯并環丁烯（benzocyclobutene， BCB)、聚酰亞胺等的聚合物材料。在一些實施例中，所述聚合物材料可以是韌性聚合物。
[0091] 為了耐受后續的工藝步驟，所述聚合物可以是高溫聚合物，并且在一些實施例中 可以能夠耐受直至約300°c或更高的溫度。
[0092] 裂紋減少中間層145可以具有約IOnm至1微米的厚度。當裂紋減少中間層145 包括Al時，裂紋減少中間層145可以具有約150nm的厚度。
[0093] 在一些實施例中，裂紋減少中間層145可以被制造成薄得足以成為光學透明的。 在其它實施例中，裂紋減少中間層145可以是光學吸收性的。例如，由于層130可以是反射 性的，因此在該裝置中生成的光可以被反射離開裂紋減少中間層145而不被裂紋減少中間 層145吸收。在一些實施例中，裂紋減少中間層145自身可以是反射性的，例如當裂紋減少 中間層145包括鋁時。
[0094] 參考圖6E，可以使用例如光刻法對裂紋減少中間層145進行圖形化，以形成將裂 紋減少中間層145分隔成兩個單獨部分145A和145B的間隙或溝146,如同圖7A所示的和 下面更詳細地討論的那樣。裂紋減少中間層145還可以被圖形化以在其中形成孔147,孔 147將被用于限定用于該裝置的陽極接觸的接觸位置，如同下面更詳細地討論的那樣。
[0095] 參考圖6F，上部絕緣層140B可以被毯式沉積在該結構上。上部絕緣層140B可以 具有與下部絕緣層140A相同的組分或不同的組分。上部絕緣層140B可以包括電介質材料， 例如SiN和/或SiO2，并且可以具有約250nm至約1微米的厚度。在具體的實施例中，上部 絕緣層140B可以包括SiN，并且可以具有約500nm的厚度。在一些實施例中，可以基于為了 靜電放電保護而要求這些層耐受的電壓電平來選擇上部絕緣層140A和下部絕緣層140B的 厚度。例如，如果裂紋減少中間層145的一部分電連接到陰極接觸，則基底絕緣層140A可 能被要求耐受至少約50V的電壓。
[0096] 參考圖7A和7B，包括基底絕緣層140A、裂紋減少中間層145和上部絕緣層140B 的絕緣層140可以被圖形化以在其中打開第一通孔131和第二通孔118。第一通孔131延 伸穿過絕緣層140到達阻擋層132,而第二通孔118延伸穿過絕緣層140到達η型層112。 如圖7Β所示，裂紋減少中間層145可以與通孔131U18隔開，使得裂紋減少中間層145的 側壁不被通孔131U18暴露。然而，在其它實施例中，如圖9所示的和下面更詳細地討論的 那樣，通孔131U18中的一個或兩個可以暴露裂紋減少中間層145的部分。
[0097] 在圖7Α中示出了將裂紋減少中間層145分隔成兩個單獨的部分145Α和145Β的 間隙或溝146。
[0098] 參考圖8Α和8Β，反射性陰極接觸150被形成在第二通孔118內，并且可以在ρ型 層和裂紋減少中間層145上方延伸到絕緣層140上。陰極接合襯墊170被形成在反射性陰 極接觸150上，并且陽極接合襯墊160被形成在第一通孔131中以接觸阻擋層132。還可以 包括另外的層，例如粘合或接合層。如同例如在圖8Α的平面圖中最佳地看到的，陽極接合 襯墊160的外邊緣可以被形成在第一裂紋減少中間層部分145A的外周內，并且反射性陰極 襯墊150和陽極接合襯墊170的外邊緣可以被形成在第二裂紋減少中間層部分145B的外 周內。
[0099] 裂紋減少中間層145存在于絕緣層140中可以防止或減少絕緣層140中形成的裂 紋完全穿透絕緣層140以形成該裝置中的金屬的遷移路徑。也就是說，盡管仍可能在絕緣 層140中形成裂紋，但是這種裂紋不會導致可以形成損壞裝置的電短路。雖然不希望受限 于任意特定理論，但是目前認為：裂紋減少中間層145與絕緣層140之間的分界面提供了可 以減少裂紋穿過絕緣層140的擴展的機械不連續性。因此，提供與絕緣層140的適當機械 不連續性的任意材料可以適合于用作裂紋減少中間層145,而不管這種材料是導電的還是 電絕緣的。裂紋減少中間層145的材料可以是透明的、反射性的或不透明的。
[0100] 在安裝工藝中，可以通過陽極接合襯墊160和/或陰極接合襯墊170將機械應力 置于LED芯片上。因此，絕緣層140中的裂紋可能傾向于在這些襯墊下方起始。因此，根據 一些實施例的裝置可以被設計成使得陽極接合襯墊160和陰極接合襯墊170被形成在裂紋 減少中間層145的這些相應的部分145AU45B的外周之內，使得在所述襯墊下方的透明絕 緣層的上部部分140B中形成的任意裂紋不太可能延伸穿過絕緣層140到達阻擋層132或 反射性陽極接觸130。
[0101] 可以通過間隙146使裂紋減少中間層145的相應的部分145AU45B相互電絕緣 (圖7B)，以減少短路的可能性。
[0102] 圖9是根據另外的實施例的LED芯片結構100D的橫截面視圖。如同在此所示出 的，裂紋減少中間層145的部分145A可以接觸陽極接合襯墊160,而裂紋減少中間層145的 部分145B可以接觸陰極接合襯墊160和/或反射性陰極接觸150。因此，在裂紋減少中間 層145包括諸如鋁之類的導電材料的實施例中，裂紋減少中間層145的部分145AU45B中 的一個或兩個可以是電有源的。然而，由于通過間隙或溝146使裂紋減少中間層145的部 分145A、145B相互絕緣，因此這種接觸不會導致短路。
[0103] 圖IOA是根據另外的實施例的LED芯片結構100E的橫截面視圖。在圖IOA所示 的實施例中，裂紋減少中間層145不包括間隙。然而，通過絕緣層140的部分將裂紋減少中 間層145與陽極接觸和陰極接觸隔開，使得裂紋減少中間層145是電絕緣的（浮置的）。
[0104] 圖IOB是根據另外的實施例的LED芯片結構100E'的橫截面視圖。在圖IOB所示 的實施例中，裂紋減少中間層145不包括間隙，并且沒有通過絕緣層140的部分將裂紋減少 中間層145與該裝置的陽極接觸和陰極接觸隔開。在圖IOB的實施例中，裂紋減少中間層 145可以是電絕緣材料，例如BCB，并且絕緣層140由此可以具有包括三個不同的層140A、 145和140B的結構。
[0105] 圖11是根據另外的實施例的LED芯片結構100F的橫截面視圖。在圖11所示的實 施例中，裂紋減少中間層155在絕緣層140上在絕緣層140與接合襯墊160、170之間。在 圖11所示的實施例中，裂紋減少中間層155可以由諸如聚合物之類的電絕緣材料構成。
[0106] 圖12A和12B分別是根據另外的實施例的具有裂紋耐受的透明絕緣層的LED裝置 結構100G的平面圖和橫截面視圖。圖12A和12B所示的LED結構包括可選的襯底120、η 型層112、ρ型層114、反射性陽極接觸130、阻擋層132、絕緣層140、陽極接合襯墊160和陰 極接合襯墊170。
[0107] 在圖12A和12B所示的LED結構中，通過槽175將在芯片的外周邊緣附近的絕緣 層140的部分140A與在陽極接合襯墊160和陰極接合襯墊170下方的絕緣層140的部分 機械隔離，所述槽175圍繞陽極接合襯墊160和陰極接合襯墊170而延伸。槽175延伸穿 過絕緣層140到達阻擋層132。
[0108] 絕緣層140的外周部分140A保持在反射性陽極接觸130的外部邊緣之上并保護 反射性陽極接觸130的外部邊緣。然而，可能在陽極接合襯墊160和/或陰極接合襯墊170 下方發展的任意裂紋不會擴展到反射性陽極接觸的外部邊緣，該外部邊緣最容易遭受水分 促進的金屬遷移。因此，在陽極接合襯墊160和/或陰極接合襯墊170下方的絕緣層140 中形成的裂紋不會由于金屬遷移而導致不期望的短路。
[0109] 包括約150nm的SiN的可選的第二鈍化層可被沉積在該結構上以覆蓋被槽175暴 露的阻擋層132的部分。
[0110] 圖12C是根據另外的實施例的裝置結構100G'的橫截面視圖。除了槽175'沒有完 全延伸穿過絕緣層140以接觸阻擋層132之外，裝置結構100G'與圖12B所示的裝置結構 100G相類似。即使槽175'沒有完全延伸穿過絕緣層140,槽175'也仍然可以有效阻擋顯 著數量的裂紋擴展到該結構的邊緣并導致故障，同時仍然提供對阻擋層132的整個上部表 面的保護。因此，槽175'可以不需要為了有效而提供對絕緣層145的物理上完全的分隔。
[0111] 現在參考圖13A和13B，圖13A和13B分別是還根據另外的實施例的具有裂紋耐受 的絕緣層的LED裝置結構100H的平面圖和橫截面視圖。LED結構100H包括槽175以及裂 紋減少中間層145,槽175用于機械隔離絕緣層140的外周部分140A，絕緣層140內的裂紋 減少中間層145用于防止或減少裂紋擴展穿過絕緣層140。裂紋減少中間層145和槽175 的組合還可以減少該結構中的不希望的金屬遷移的可能性。
[0112] 圖13C是還根據另外的實施例的LED結構100H'的橫截面視圖。在LED結構100H' 中，裂紋減少中間層145從槽175的側壁回縮。也就是說，通過部分絕緣層140,使裂紋減少 中間層145與槽175的側壁相絕緣。
[0113] 在此已經結合上面的描述和附圖公開了許多不同的實施例。應當理解，字面上描 述和示出這些實施例的每個組合及其子組合將是過于冗余和混亂的。因此，本說明書包括 附圖應被解釋為構成對在此描述的實施例的所有組合和子組合以及制造和使用它們的方 式和工藝的完整的書面描述，并且應支持對于任意的這種組合或子組合的權利要求。
[0114] 在附圖和說明書中，已經公開了典型的實施例，并且盡管使用了特定的詞語，但是 僅僅是以一般的描述性的意義而不是出于限定的目的來使用上述特定的詞語，在下面的權 利要求中提出了本發明原理的范圍。
【權利要求】
1. 一種發光裝置，包括： 外延區域； 所述外延區域上的絕緣層； 所述絕緣層上的接合襯墊；以及 在所述絕緣層和所述接合襯墊之間的裂紋減少層，其中所述裂紋減少層被配置用于在 所述外延層和所述接合襯墊之間減少所述絕緣層中的裂紋的擴展。
2. 根據權利要求1所述的發光裝置，其中所述裂紋減少層嵌入在所述絕緣層內。
3. 根據權利要求1所述的發光裝置，其中所述絕緣層包括孔，其中所述接合襯墊延伸 穿過所述孔，并且其中所述接合襯墊在所述裂紋減少層上方橫向地延伸，使得所述裂紋減 少層位于所述接合襯墊與所述外延區域之間。
4. 根據權利要求3所述的發光裝置，其中所述接合襯墊的外周位于所述裂紋減少層的 外周之內。
5. 根據權利要求1所述的發光裝置，其中所述接合襯墊包括陰極接合襯墊，所述發光 裝置還包括在所述絕緣層上的陽極接合襯墊； 其中所述裂紋減少層包括在所述陽極接合襯墊和所述外延區域之間的第一部分、以及 在所述陰極接合襯墊和所述外延區域之間的第二部分，其中所述裂紋減少層的所述第一部 分和第二部分被相互分隔。
6. 根據權利要求5所述的發光二極管，其中通過所述絕緣層使所述裂紋減少層的所述 第一部分與所述陽極接合襯墊相分隔，并且通過所述絕緣層使所述裂紋減少層的所述第二 部分與所述陰極接合襯墊相分隔。
7. 根據權利要求5所述的發光二極管，其中所述裂紋減少層的所述第一部分與所述陽 極接觸襯墊相接觸，并且所述裂紋減少層的所述第二部分與所述陰極接合襯墊相接觸。
8. 根據權利要求1所述的發光裝置，其中所述裂紋減少層包括金屬。
9. 根據權利要求1所述的發光裝置，其中所述裂紋減少層包括聚合物。
10. 根據權利要求1所述的發光二極管，還包括在所述絕緣層中的圍繞所述接合襯墊 的槽。
11. 根據權利要求10所述的發光二極管，其中所述槽延伸完全穿過所述絕緣層。
12. 根據權利要求10所述的發光二極管，其中所述槽延伸到所述絕緣層中但不完全穿 過所述絕緣層。
13. 根據權利要求10所述的發光二極管，還包括在所述外延區域上的金屬層，其中所 述絕緣層在所述金屬層和所述接合襯墊之間，并且其中所述槽延伸完全穿過所述絕緣層到 達所述金屬層。
14. 根據權利要求13所述的發光二極管，其中所述絕緣層覆蓋所述金屬層的最外面的 邊緣。
15. 根據權利要求10所述的發光二極管，其中所述裂紋減少層在所述槽中被暴露。
16. 根據權利要求10所述的發光二極管，其中通過所述絕緣層使所述裂紋減少層與所 述槽相分隔。
17. -種發光裝置，包括： 外延區域； 所述外延區域上的絕緣層； 所述絕緣層上的接合襯墊；以及 所述絕緣層中的裂紋減少特征，其中所述裂紋減少層被配置用于阻止所述絕緣層中的 裂紋擴展到所述絕緣層的外表面。
18. 根據權利要求17所述的發光裝置，其中所述裂紋減少特征包括在所述絕緣層中的 裂紋減少中間層。
19. 根據權利要求17所述的發光裝置，其中所述裂紋減少特征包括在所述絕緣層中的 槽。
20. 根據權利要求19所述的發光裝置，其中所述槽圍繞所述接合襯墊。
21. 根據權利要求20所述的發光二極管，其中所述槽延伸完全穿過所述絕緣層。
22. 根據權利要求20所述的發光二極管，其中所述槽延伸到所述絕緣層中但不完全穿 過所述絕緣層。
23. 根據權利要求20所述的發光二極管，還包括在所述外延區域上的金屬層，其中所 述絕緣層在所述金屬層與所述接合襯墊之間，并且其中所述槽延伸完全穿過所述絕緣層到 達所述金屬層。
24. 根據權利要求23所述的發光二極管，其中所述絕緣層覆蓋所述金屬層的最外面的 邊緣。
25. -種形成發光二極管的方法，包括： 提供外延區域； 在所述外延區域上提供絕緣層； 在所述絕緣層上提供接合襯墊；以及 在所述絕緣層和所述接合襯墊之間提供裂紋減少層，其中所述裂紋減少層被配置用于 在所述外延層和所述接合襯墊之間阻止所述絕緣層中的裂紋的擴展。
26. 根據權利要求25所述的方法，還包括： 在所述外延區域上形成金屬層，其中所述裂紋減少層在所述金屬層和所述接合襯墊之 間。
27. 根據權利要求26所述的方法，其中提供所述絕緣層和所述裂紋減少層包括： 在所述金屬層上形成第一絕緣層； 在所述第一絕緣層上形成裂紋減少層；以及 在所述裂紋減少層上形成第二絕緣層。
28. 根據權利要求26所述的方法，還包括： 形成穿過所述裂紋減少層和所述絕緣層的孔；以及 在所述孔中形成所述接合襯墊，其中所述接合襯墊延伸到所述絕緣層的與所述金屬層 相對的表面上。
29. 根據權利要求25所述的方法，還包括： 提供在所述絕緣層中的圍繞所述接合襯墊的槽。
30. -種發光裝置，包括： 外延區域； 所述外延區域上的絕緣層； 所述絕緣層上的接合襯墊；以及 在所述絕緣層和所述接合襯墊之間的中間層，其中所述絕緣層具有脆性斷裂模式，并 且所述中間層具有韌性斷裂模式。
31. 根據權利要求30所述的發光裝置，其中所述裂紋減少層嵌入在所述絕緣層內。
32. 根據權利要求30所述的發光裝置，其中所述絕緣層包括孔，其中所述接合襯墊延 伸穿過所述孔，并且其中所述接合襯墊在所述裂紋減少層上方橫向地延伸，使得所述裂紋 減少層在所述接合襯墊和所述外延區域之間。
33. 根據權利要求32所述的發光裝置，其中所述接合襯墊的外周位于所述裂紋減少層 的外周之內。
34. 根據權利要求30所述的發光裝置，其中所述接合襯墊包括陰極接合襯墊，所述發 光裝置還包括在所述絕緣層上的陽極接合襯墊； 其中所述裂紋減少層包括在所述陽極接合襯墊和所述外延區域之間的第一部分、以及 在所述陰極接合襯墊和所述外延區域之間的第二部分，其中所述裂紋減少層的所述第一部 分和所述第二部分被相互分隔。
35. 根據權利要求34所述的發光二極管，其中通過所述絕緣層使所述裂紋減少層的所 述第一部分與所述陽極接合襯墊相分隔，并且通過所述絕緣層使所述裂紋減少層的所述第 二部分與所述陰極接合襯墊相分隔。
36. 根據權利要求34所述的發光二極管，其中所述裂紋減少層的所述第一部分與所述 陽極接合襯墊相接觸，并且所述裂紋減少層的所述第二部分與所述陰極接合襯墊相接觸。
37. 根據權利要求30所述的發光裝置，其中所述裂紋減少層包括金屬。
38. 根據權利要求30所述的發光裝置，其中所述裂紋減少層包括聚合物。
39. -種發光裝置，包括： 外延區域； 所述外延區域上的第一絕緣層； 所述第一絕緣層上的第二絕緣層； 在所述第一絕緣層和所述第二絕緣層之間的金屬層；以及 在所述第二絕緣層上的與所述外延區域相對的接合襯墊。
40. 根據權利要求39所述的發光裝置，其中所述第一絕緣層和第二絕緣層包括孔，其 中所述接合襯墊延伸穿過所述孔，并且其中所述接合襯墊在所述金屬層上方橫向地延伸， 使得所述金屬層在所述接合襯墊與所述外延區域之間。
41. 根據權利要求40所述的發光裝置，其中所述接合襯墊的外周處于所述金屬層的外 周之內。
42. 根據權利要求39所述的發光裝置，其中所述接合襯墊包括陰極接合襯墊，所述發 光裝置還包括在所述絕緣層上的陽極接合襯墊； 其中所述金屬層包括在所述陽極接合襯墊和所述外延區域之間的第一部分、以及在所 述陰極接合襯墊和所述外延區域之間的第二部分，其中所述金屬層的所述第一部分和所述 第二部分被相互分隔。
43. 根據權利要求42所述的發光二極管，其中通過所述第二絕緣層使所述金屬層的所 述第一部分與所述陽極接合襯墊相分隔，并且通過所述第二絕緣層使所述金屬層的所述第 二部分與所述陰極接合襯墊相分隔。
44. 根據權利要求42所述的發光二極管，其中所述金屬層的所述第一部分與所述陽極 接合襯墊相接觸，并且所述金屬層的所述第二部分與所述陰極接合襯墊相接觸。
45. 根據權利要求39所述的發光二極管，還包括在所述絕緣層中的圍繞所述接合襯墊 的槽。
46. 根據權利要求45所述的發光二極管，其中所述槽延伸完全穿過所述第二絕緣層。
47. 根據權利要求45所述的發光二極管，其中所述槽延伸到所述第一絕緣層中但不完 全穿過所述第一絕緣層。
48. -種發光裝置，包括： 外延區域； 所述外延區域上的絕緣層； 在所述絕緣層上的與所述外延區域相對的接合襯墊；以及 在所述外延區域與所述接合襯墊之間嵌入在所述絕緣層中的金屬層。
【文檔編號】H01L33/00GK104364914SQ201380029690
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2013年5月24日 優先權日:2012年6月8日
【發明者】M·多諾弗里歐, M·博格曼, K·哈伯恩, K·施奈德 申請人:克里公司