Led結構及其制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于半導體光電芯片制造領域，尤其涉及一種LED結構及其制作方法。
【背景技術】
[0002] 自從20世紀90年代初商業化以來，經過二十幾年的發展，GaN基LED已被廣泛應 用于戶內外顯示屏、投影顯示用照明光源、背光源、景觀亮化照明、廣告、交通指示等領域， 并被譽為二十一世紀最有競爭力的新一代固體光源。然而對于半導體發光器件LED來說， 要代替傳統光源，進入高端照明領域，其關鍵技術的"三提高一降低"的問題必須解決：即發 光亮度提高的問題、發光均勻性提高的問題、器件可靠性提高的問題和器件發熱量降低的 問題必須解決。
[0003] 近年來，各種為提高LED發光亮度的技術應運而生，例如圖形化襯底技術、阻擋層 技術、側壁粗化技術、DBR技術、優化電極結構、在襯底或透明導電膜上制作二維光子晶體 等。其中圖形化襯底技術最具成效，在2010年到2012年間，前后出現的錐狀結構的干法圖 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寶石襯底成為LED芯 片的主流襯底，使LED的晶體質量和發光亮度都得到了革命性的提高。
[0004] 另外，阻擋層技術也能使LED器件的發光亮度提高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擴展電極的厚度變薄，這增加了 ITO擴 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擴展電極在封裝打線時或后期應用中與LED管芯脫離或者同時脫離。
[0005] 發光均勻性提高的問題和器件發熱量降低的問題是兩個相關聯的問題，前者解決 后者受益、反之亦然。這兩個問題都和ITO擴展電極的擴展效果有關系，更確切地說是當 ITO擴展電極的擴展能力和N型外延層的擴展能力處于同一個數量級時，LED器件的發光均 勻性和LED器件的散熱問題可同時得以解決。
[0006] 現有兩種方法可提高ITO擴展電極的擴展效果：
[0007] 第一種方法是在ITO擴展電極的下方設置周期性排布的Si02擴展輔助圖形以提 高ITO擴展電極的擴展效果；
[0008] 第二種方法是通過在ITO擴展電極中設置周期排布的孔狀結構以提高ITO擴展電 極的擴展效果。
[0009] 上述第一種方法存在兩種缺陷：一是形成Si02擴展輔助圖形時，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擴展電極和Si02擴展輔助圖形的粘附性較差，使得ITO擴展電極容易從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擴展電極中形 成周期排布的孔狀結構時，孔狀結構的形狀和尺寸難以控制；二是由于孔狀結構的存在，使 得LED芯片的P型外延層被孔狀結構暴露出來，后續采用笑氣和硅烷形成Si02鈍化保護層 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。
【發明內容】
[0011] 本發明的目的在于，解決現有技術中二氧化硅阻擋層與ITO擴展電極粘附性不佳 導致P焊盤和ITO擴展電極在封裝打線時或后期應用中與LED管芯脫離，以及由于ITO擴 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] 本發明的另一目的在于，解決現有技術中二氧化硅擴展輔助層與ITO擴展電極粘 附性不佳導致P焊盤和ITO擴展電極在封裝打線時或后期應用中與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，本發明提供一種LED結構的制作方法，包括：
[0014] 提供一襯底，所述襯底上形成有層疊外延結構，所述層疊外延結構由下至上依次 包括N型外延層、有源層和P型外延層，所述層疊外延結構上具有暴露所述N型外延層的N 區臺面；
[0015] 通過離子注入工藝在所述P型外延層的預定區域中形成高阻態阻擋層；
[0016] 在所述P型外延層以及高阻態阻擋層上形成ITO擴展電極；
[0017] 在所述ITO擴展電極對應所述高阻態阻擋層的位置形成P焊盤，在所述N區臺面 中形成N焊盤；以及
[0018] 在所述ITO擴展電極上形成鈍化保護層，所述鈍化保護層具有暴露所述P焊盤和 N焊盤的開孔。
[0019] 可選的，在所述的LED結構的制作方法中，所述P型外延層的材料是P型GaN，在所 述P型外延層的預定區域中注入氫離子形成所述高阻態阻擋層。
[0020] 可選的，在所述的LED結構的制作方法中，在所述P型外延層上形成高阻態阻擋層 的同時，還通過離子注入工藝在所述P型外延層上形成陣列排布的擴展輔助層。
[0021] 可選的，在所述的LED結構的制作方法中，所述高阻態阻擋層的電阻率為 103 Q ? cm ?106 Q ? cm。
[0022] 可選的，在所述的LED結構的制作方法中，所述鈍化保護層的材料是二氧化硅。
[0023] 本發明還提供一種LED結構，包括：
[0024] 襯底；
[0025] 形成于所述襯底上的層疊外延結構，所述層疊外延結構由下至上依次包括N型外 延層、有源層和P型外延層，所述層疊外延結構上具有暴露所述N型外延層的N區臺面；
[0026] 通過離子注入工藝形成于所述P型外延層的預定區域中的高阻態阻擋層；
[0027] 形成于所述P型外延層和高阻態阻擋層上的ITO擴展電極；
[0028] 形成于所述ITO擴展電極對應所述高阻態阻擋層的位置的P焊盤以及形成于所述 N區臺面中的N焊盤；以及
[0029] 形成于所述ITO擴展電極上的鈍化保護層，所述鈍化保護層具有暴露所述P焊盤 和N焊盤的開孔。
[0030] 可選的，在所述的LED結構中，所述P型外延層的材料是P型GaN，在所述P型外延 層的預定區域中注入氫離子形成所述高阻態阻擋層。
[0031] 可選的，在所述的LED結構中，還包括通過離子注入工藝形成于所述P型外延層中 陣列排布的擴展輔助層。
[0032] 可選的，在所述的LED結構中，所述高阻態阻擋層的電阻率為103Q?cm? 106 Q ? cm〇
[0033] 可選的，在所述的LED結構中，所述鈍化保護層的材料是二氧化硅。
[0034] 本發明的LED結構及其制作方法具有以下優點：
[0035] 首先，本發明通過離子注入工藝在所述P型外延層的預定區域中形成高阻態阻擋 層，由于本發明所提供的LED結構的阻擋層材料是高阻態的P型GaN，所以不存在粘附性差 導致P焊盤和擴展電極在封裝打線時或后期應用中與LED管芯脫離的現象。而且，高阻態阻 擋層設置于P型外延層的內部，自然不會存在臺階，在P型外延層上形成ITO擴展電極時， 高阻態阻擋層周圍的ITO擴展電極不存在由于臺階而變薄的問題，這就解決了現有技術中 由于ITO擴展電極在P焊盤周圍變薄所引起的LED芯片電壓高、可靠性差的問題。
[0036] 另外，本發明通過離子注入工藝在所述P型外延層的預定區域中形成高阻態阻擋 層的同時還形成擴展輔助層，將周期性排布的高阻態的P型GaN圖形設置于與發光區對應 的P型外延層內部作為擴展輔助層，可提高擴展電極的擴展效果，從而提高LED芯片的發 光均勻性，并且不存在擴展電極與擴展輔助層因粘附性不佳而導致的ITO擴展電極容易從 LED管芯上脫落的現象，再者本發明所提供的LED結構不存在P型外延層被笑氣等離子體損 傷的問題。
【附圖說明】
[0037] 參照附圖，根據下面的詳細描述，可以更加清楚地理解本發明。為了清楚起見，圖 中各個層的相對厚度以及特定區的相對尺寸并沒有按比例繪制。
[0038] 在附圖中：
[0039] 圖1A?1F是本發明實施例一制作過程中形成的器件剖面結構示意圖。
[0040] 圖2A?2F是本發明實施例二制作過程中形成的器件剖面結構示意圖。
【具體實施方式】
[0041] 在針對【背景技術】提到的問題的研宄中，本申請的發明人發現，盡管在P焊盤與P型 外延層之間設置二氧化硅阻擋層能夠提高LED器件的發光亮度，然而ITO擴展電極與二氧 化硅阻擋層的粘附性不佳，常常使得P焊盤和ITO擴展電極在封裝打線時或后期應用中與 LED管芯脫離。基于此，本發明通過離子注入工藝在所述P型外延層的預定區域中形成高阻 態阻擋層，由于本發明所提供的LED結構的阻擋層材料是高阻態的P型GaN，所以不存在粘 附性差導致P焊盤和擴展電極在封裝打線時或后期應用中與LED管芯脫離的現象。而且， 高阻態阻擋層設置于P型外延層的內部，自然不會存在臺階，在P型外延層上形成ITO擴展 電極時，高阻態阻擋層周圍的ITO擴展電極不存在由于臺階而變薄的問題，這就解決了現 有技術中由于ITO擴展電極在P焊盤周圍變薄所引起的LED芯片電壓高、可靠性差的問題。
[0042] 此外，本發明通過離子注入工藝在所述P型外延層的預定區域中形成高阻態阻擋 層的同時還形成擴展輔助層，將周期性排布的高阻態的P型GaN圖形設置于與發光區對應 的P型外延層內部作為擴展輔助層可提高ITO擴展電極的擴展效果，從而提高LED芯片的 發光均勻性，并且，不存在ITO擴展電極與擴展輔助層粘附性不佳而導致的ITO擴展電極易 從LED管芯上脫落的現象，也不存在由于P型外延層被孔狀結構暴露出來