一種led結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種LED結構，在形成電流擴展層之前先形成第一絕緣介質層，并在第一絕緣介質層上設置暴露至少部分P型半導體層的第二窗口，將電流擴展層設置于第二窗口之內，如此可解決鈍化保護層在電流擴展層的側壁密封性不佳的問題。同時，采用此種方式腐蝕電流擴展層時可以實現自對準功能，與現有技術相比，發光面積更穩定，LED結構的亮度一致性更高。
【專利說明】
一種LED結構
技術領域
[0001]本實用新型屬于光電芯片制造領域，尤其涉及一種LED結構。
【背景技術】
[0002]近年，隨著圖案化襯底的使用以及外延技術的進步，發光二極管(LED)中的外延層晶體質量得以顯著的提高。相應地，LED的發光效率得到大幅的提升，在照明應用中具有健康、節能、環保的優點。LED已經廣泛應用于顯示屏、液晶背光源、交通指示燈、室外照明等領域，并且開始向室內照明、汽車用燈、舞臺用燈、特種照明等領域滲透。LED的質量與襯底結構、外延工藝、電極制作工藝及流程、鈍化保護結構等息息相關。鈍化保護結構是隔離LED器件與外界環境的保護層結構，已經成為影響LED可靠性和壽命等質量的關鍵因素。
[0003]然而，
【申請人】經過長期研究發現，現有的鈍化保護結構仍然是LED器件技術的薄弱環節。在現有技術中，LED的鈍化保護結構通常是在電極制作完成后通過PECVD(等離子體增強化學氣相沉積)工藝形成的一層氧化硅或氮化硅的保護層。PECVD工藝的自然屬性是沉積層的厚度受到表面形貌的影響，在臺階的側壁上形成的二氧化硅層或氮化硅層的厚度更薄。因此，LED臺階的側壁處不能得到充分的保護，導致LED出現漏電、失效等問題，嚴重影響了 LED的良率、成本、可靠性和使用壽命。此類問題在使用環境的溫濕度或酸堿度變化頻繁的特種照明領域顯得更為突出。為解決上述問題，
【申請人】曾嘗試提高二氧化硅層或氮化硅層的厚度以改善LED器件鈍化保護結構的質量，然而該方法的效果并不明顯，并且，過厚的二氧化硅層或氮化硅層還會在降低LED器件的發光亮度的同時引入附加的應力，在LED器件的臺階側壁處容易出現二氧化硅層或氮化硅層因應力產生的斷裂，從而導致二氧化硅層或氮化硅層隔離不良的問題。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種LED結構，以解決現有的技術問題。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型提供一種LED結構，包括
[0006]襯底；
[0007]外延層，所述外延層包括依次形成于所述襯底上的N型半導體層、有源層以及P型半導體層，所述外延層中形成有至少一個暴露所述N型半導體層的凹槽；
[0008]第一絕緣介質層，所述第一絕緣介質層覆蓋所述P型半導體層以及凹槽的表面，所述第一絕緣介質層中形成有暴露至少部分凹槽的第一窗口以及暴露至少部分P型半導體層的第二窗口；
[0009]電流擴展層，所述電流擴展層形成于第二窗口內的P型半導體層上，所述電流擴展層的厚度小于或等于所述第一絕緣介質層的厚度；
[0010]第二絕緣介質層，所述第二絕緣介質層覆蓋所述第一絕緣介質層、電流擴展層和被第一窗口暴露的N型半導體層，所述第二絕緣介質層中形成有第一開孔和第二開孔;以及[0011 ]第一焊盤和第二焊盤，所述第一焊盤通過第一開孔與N型半導體層形成電連接，所述第二焊盤通過第二開孔與P型半導體層形成電連接。
[0012]可選的，在所述的LED結構中，所述電流擴展層的厚度小于或等于所述第一絕緣介質層的厚度。
[0013]可選的，在所述的LED結構中，所述第二開孔貫穿所述第二絕緣介質層，所述第二焊盤與所述電流擴展層接觸。
[0014]可選的，在所述的LED結構中，所述第二開孔貫穿所述第二絕緣介質層和電流擴展層，所述第二焊盤與所述P型半導體層接觸。
[0015]可選的，在所述的LED結構中，所述電流擴展層的材質為ITO或ZnO中的至少一種。
[0016]可選的，在所述的LED結構中，所述第一絕緣介質層的材質為化合物或聚合物中的至少一種。進一步的，所述化合物為硅的氧化物、硅的氮化物或硅的氮氧化物，所述聚合物為聚酰亞胺。
[0017]可選的，在所述的LED結構中，所述第二絕緣介質層的材質為化合物或聚合物中的至少一種。進一步的，所述化合物為硅的氧化物、硅的氮化物或硅的氮氧化物，所述聚合物為聚酰亞胺。
[0018]可選的，在所述的LED結構中，所述第一絕緣介質層的厚度比所述電流擴展層的厚度大0.1微米。
[0019]可選的，在所述的LED結構中，所述電流擴展層的厚度小于或等于0.5微米。進一步的，所述電流擴展層采用濺射工藝形成，所述電流擴展層的厚度小于等于0.1微米;或者，所述電流擴展層采用蒸發工藝形成，所述電流擴展層的厚度為0.2?0.3微米。
[0020]可選的，在所述的LED結構中，所述凹槽的深度大于所述有源層和P型半導體層厚度的總和且小于所述外延層的厚度。
[0021 ]與現有技術相比，本實用新型提供LED結構具有如下優點:
[0022]—、本實用新型在形成電流擴展層之前先形成了第一絕緣介質層，并在第一絕緣介質層上設置了暴露至少部分P型半導體層的第二窗口，將電流擴展層設置于所述第二窗口之內，所述第一絕緣介質層和第二絕緣介質層共同組成鈍化保護結構，此方案解決了現有技術中鈍化保護層在電流擴展層的側壁密封性不佳的問題；同時，采用此種方式腐蝕電流擴展層時可以實現自對準功能，與現有技術相比，發光面積更穩定，LED結構的亮度一致性更尚;
[0023]二、本實用新型在形成第二絕緣介質膜之后形成焊盤，避免了現有技術中鈍化保護層在焊盤周圍密封性不佳的問題。
【附圖說明】
[0024]圖1是本實用新型實施例一中襯底的剖面結構圖；
[0025]圖2是本實用新型實施例一中形成外延層后的剖面結構圖；
[0026]圖3是本實用新型實施例一中形成凹槽后的剖面結構圖；
[0027]圖4是本實用新型實施例一中形成第一絕緣介質膜后的剖面結構圖；
[0028]圖5是本實用新型實施例一中形成第一窗口和第二窗口后的剖面結構圖；
[0029]圖6是本實用新型實施例一中形成電流擴展層后的剖面結構圖；
[0030]圖7是本實用新型實施例一中形成光刻膠后的剖面結構圖；[0031 ]圖8是本實用新型實施例一中圖形化所述光刻膠后的剖面結構圖；
[0032]圖9是本實用新型實施例一中腐蝕電流擴展層后的剖面結構圖；
[0033]圖10是本實用新型實施例一中去除光刻膠后的剖面結構圖；
[0034]圖11是本實用新型實施例一中形成第二絕緣介質層后的剖面結構圖；
[0035]圖12是本實用新型實施例一中形成第一開孔和第二開孔后的剖面結構圖；
[0036]圖13是本實用新型實施例一中形成第一焊盤和第二焊盤后的剖面結構圖；
[0037]圖14是本實用新型實施例二中形成第一開孔和第二開孔后的剖面結構圖；
[0038]圖15是本實用新型實施例二中形成第一焊盤和第二焊盤后的剖面結構圖；
[0039]圖中:
[0040]襯底-100;
[0041 ]外延層-110; N型半導體層-111;有源層112; P型半導體層-113;凹槽-1 1a ；
[0042]第一絕緣介質層-120 ；第一窗口 -120a ；第二窗口 _120b ；
[0043]電流擴展層-130;
[0044]光刻膠-140;圖形化的光刻膠-140’；
[0045]第二絕緣介質層-150;第一開孔-150a;第二開孔-150b;
[0046]第一焊盤161;第二焊盤162。
【具體實施方式】
[0047]以下結合附圖和具體實施例對本實用新型提出的LED結構作進一步詳細說明。根據下面說明和權利要求書，本實用新型的優點和特征將更清楚。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。
[0048]實施例一
[0049]參考圖13，并結合圖1至圖12所示，本實施例提供的LED結構包括:
[0050]襯底100;
[0051 ]外延層110，所述外延層110包括依次形成于襯底100上的N型半導體層111、有源層112以及P型半導體層113，所述外延層110中形成有至少一個暴露所述N型半導體層111的凹槽I 1a;
[0052]第一絕緣介質層120，所述第一絕緣介質層120覆蓋所述P型半導體層113以及凹槽IlOa的表面，所述第一絕緣介質層120中形成有暴露至少部分凹槽IlOa的第一窗口 120a以及暴露至少部分P型半導體層113的第二窗口 120b;
[0053]電流擴展層130，所述電流擴展層130形成于第二窗口120b內的P型半導體層113上；
[0054]第二絕緣介質層150，所述第二絕緣介質層150覆蓋所述第一絕緣介質層120、電流擴展層130和被第一窗口 120a暴露的N型半導體層111，所述第二絕緣介質層150中形成有暴露至少部分N型半導體層111的第一開孔150a以及暴露至少部分電流擴展層130的第二開孔150b；
[0055]第一焊盤161和第二焊盤162，所述第一焊盤161通過第一開孔150a與N型半導體層111形成電連接，所述第二焊盤162通過第二開孔150b和電流擴展層130與P型半導體層113形成電連接。
[0056]優選的，所述電流擴展層130的厚度小于或等于所述第一絕緣介質層120的厚度，即小于或等于第二窗口 120b的深度，更有利于確保鈍化保護結構在電流擴展層130的側壁的密封性能。
[0057]其中，所述襯底100的材質可以為藍寶石襯底、硅襯底、碳化硅襯底、氧化鋅襯底中的任意一種。所述電流擴展層130的材質可以為氧化銦錫(ITO)或氧化鋅(ZnO)中的至少一種。所述第一絕緣介質層120的材質可以為化合物或聚合物中的至少一種，進一步的，所述化合物為硅的氧化物、硅的氮化物或硅的氮氧化物，所述聚合物可以是聚酰亞胺。同樣，所述第二絕緣介質層150的材質可以為化合物或聚合物中的至少一種，進一步的，所述化合物為硅的氧化物或硅的氮化物或硅的氮氧化物中的一種或多種組合，所述聚合物可以是聚酰亞胺。所述第一絕緣介質層120和第二絕緣介質層150的材質可以相同也可以不相同，在此并不做限定。
[0058]下面將以第一絕緣介質層120和第二絕緣介質層150均為化合物為例，結合附圖1?13對本實用新型的LED結構的制作方法作更詳細的描述。
[0059]如圖1所示，提供一襯底100，所述襯底100可以為藍寶石襯底、硅襯底、碳化硅襯底、氧化鋅襯底中的任意一種。
[0060]如圖2所示，在所述襯底100上形成依次包括N型半導體層111、有源層112和P型半導體層113的外延層110，所述外延層110可通過金屬有機化合物化學氣相沉積(MOCVD)工藝、氫化物氣相外延(HVPE)工藝或分子束外延技術形成。
[0061]如圖3所示，通過刻蝕工藝在所述外延層110中形成至少一個暴露所述N型半導體層111的凹槽110a。優選的，所述凹槽IlOa的深度大于所述有源層112和P型半導體層113厚度的總和且小于所述外延層110的厚度。
[0062]如圖4所示，在所述P型半導體層113以及所述凹槽IlOa的表面上形成第一絕緣介質層120。所述第一絕緣介質層120的材質例如是硅的氧化物、硅的氮化物或硅的氮氧化物。可通過等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)工藝、低壓化學氣相沉積(LPCVD)工藝、濺射工藝或噴涂工藝形成所述第一絕緣介質層120，并通過干法刻蝕或濕法刻蝕工藝形成所述第一窗口 120a 和第二窗口 120b。
[0063]如圖5所示，在第一絕緣介質層120上形成暴露至少部分凹槽IlOa的第一窗口 120a和暴露至少部分P型半導體層113的第二窗口 120b。
[0064]如圖6所示，在所述第一絕緣介質層120以及第一窗口 120a和第二窗口 120b表面形成電流擴展層130。所述電流擴展層130的材質例如為ITO或ZnO中的至少一種，其可通過蒸發或濺射工藝形成。其中，所述電流擴展層130的厚度小于或等于所述第一絕緣介質層120的厚度，例如，第一絕緣介質層120厚度比電流擴展層130的厚度大0.1微米。優選的，所述電流擴展層130的厚度小于或等于0.5微米，具體而言，采用濺射工藝形成的電流擴展層130的厚度尤其適宜小于等于0.1微米，采用蒸發工藝形成的電流擴展層130的厚度尤其適宜為
0.2?0.3微米。
[0065 ]如圖7所示，在電流擴展層130上旋涂光刻膠140。
[0066]如圖8所示，通過曝光和顯影工藝圖形化所述光刻膠140，形成圖形化的光刻膠140’，所述圖形化的光刻膠140’覆蓋所述第二窗口 120b內的電流擴展層130。
[0067]如圖9所示，通過濕法腐蝕工藝去除未被圖形化的光刻膠140’覆蓋的電流擴展層130，S卩，保留第二窗口 120b內的電流擴展層130。由于本實施例中在電流擴展層130形成之前形成了第一絕緣介質層120，并在第一絕緣介質層120上設置了暴露至少部分P型半導體層113的第二窗口 120b，從而將所述電流擴展層130設置于所述第二窗口 120b之內，且電流擴展層130的厚度小于或等于第一絕緣介質層120的厚度，因此解決了現有技術中鈍化保護層在電流擴展層的側壁密封性不佳的問題。
[0068]另一方面，此方式在電流擴展層刻蝕時可以實現自對準功能。具體而言，傳統的電流擴展層腐蝕工藝難度較大，是因為如果電流擴展層130腐蝕不凈容易導致漏電，因此實踐中通常會采取過腐蝕的方式，而過腐蝕若控制不當則會導致電流擴展層130面積縮小，影響LED發光亮度。在本實施例中，圖形化的光刻膠140 ’的邊緣位置與第一絕緣介質層120相接觸，第二窗口 120b內的電流擴展層130被圖形化的光刻膠140’和第一絕緣介質層120保護，即便過腐蝕第二窗口 120b內的電流擴展層130也不會被損傷，電流擴展層130圖形位置和面積不會發生變化，與現有技術相比，發光面積更穩定，LED的亮度一致性更高。
[0069]如圖10所示，去除圖形化的光刻膠140’，第二窗口120b內的電流擴展層130被暴露出來。
[0070]如圖11所示，通過PECVD工藝、LPCVD工藝、濺射工藝或噴涂工藝在所述第一絕緣介質層120、電流擴展層130和被第一窗口 120a暴露的N型半導體層111上形成第二絕緣介質層150。所述第二絕緣介質層150的材質例如是硅的氧化物、硅的氮化物或硅的氮氧化物。
[0071]如圖12所示，通過刻蝕工藝在所述第二絕緣介質層150上形成暴露至少N型半導體層111的第一開孔150a和暴露至少部分電流擴展層130的第二開孔150b。
[0072]如圖13所示，在所述第一開孔150a內形成第一焊盤161，在所述第二開孔150b內形成第二焊盤162，所述第一焊盤161通過第一開孔150a與N型半導體層111形成電連接，所述第二焊盤162通過第二開孔150b與電流擴展層130形成電連接。可通過蒸發、濺射或噴涂工藝形成金屬薄膜再利用光刻和刻蝕工藝對其圖形化進而形成第一焊盤161和第二焊盤162。本實施例中，形成第二絕緣介質層150之后形成第一焊盤161和第二焊盤162，避免了現有技術中鈍化保護層在第一焊盤161和第二焊盤162周圍密封性不佳的問題。
[0073]綜上所述，本實用新型在形成電流擴展層之前先形成了第一絕緣介質層，并在第一絕緣介質層上設置了暴露至少部分P型半導體層的第二窗口，將所述電流擴展層設置于所述第二窗口之內，此方案解決了現有技術中鈍化保護層在電流擴展層的側壁密封性不佳的問題。另外，采用此種方式刻蝕電流擴展層時可以實現自對準功能，與現有技術相比，發光面積更穩定，LED結構的亮度一致性更高。此外，本實用新型在形成第二絕緣介質膜之后形成焊盤，避免了現有技術中鈍化保護層在焊盤周圍密封性不佳的問題。總之，本實用新型通過優化工藝流程及合理設計第一絕緣介質層和第二絕緣介質層的結構，提高了 LED在復雜使用環境中的競爭力。
[0074]實施例二
[0075]如圖14和圖15所示，本實施例中，第二開孔150b貫穿第二絕緣介質層150和電流擴展層130，暴露P型半導體層113，這樣，第二焊盤162直接與P型半導體層113接觸，可以增加第二焊盤162的粘附性(或牢固性)。
[0076]本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實施例公開的結構而言，由于與實施例公開的方法相對應，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法部分說明即可。
[0077]上述描述僅是對本實用新型較佳實施例的描述，并非對本實用新型范圍的任何限定，本實用新型領域的普通技術人員根據上述揭示內容做的任何變更、修飾，均屬于權利要求書的保護范圍。
【主權項】
1.一種LED結構，其特征在于，包括 襯底； 外延層，所述外延層包括依次形成于所述襯底上的N型半導體層、有源層以及P型半導體層，所述外延層中形成有至少一個暴露所述N型半導體層的凹槽； 第一絕緣介質層，所述第一絕緣介質層覆蓋所述P型半導體層以及凹槽的表面，所述第一絕緣介質層中形成有暴露至少部分凹槽的第一窗口以及暴露至少部分P型半導體層的第二窗口； 電流擴展層，所述電流擴展層形成于第二窗口內的P型半導體層上； 第二絕緣介質層，所述第二絕緣介質層覆蓋所述第一絕緣介質層、電流擴展層和被第一窗口暴露的N型半導體層，所述第二絕緣介質層中形成有第一開孔和第二開孔;以及 第一焊盤和第二焊盤，所述第一焊盤通過第一開孔與N型半導體層形成電連接，所述第二焊盤通過第二開孔與P型半導體層形成電連接。2.如權利要求1所述的LED結構，其特征在于，所述電流擴展層的厚度小于或等于所述第一絕緣介質層的厚度。3.如權利要求1所述的LED結構，其特征在于，所述第二開孔貫穿所述第二絕緣介質層，所述第二焊盤與所述電流擴展層接觸。4.如權利要求1所述的LED結構，其特征在于，所述第二開孔貫穿所述第二絕緣介質層和電流擴展層，所述第二焊盤與所述P型半導體層接觸。5.如權利要求1所述的LED結構，其特征在于，所述電流擴展層的材質為ITO或ZnO。6.如權利要求1所述的LED結構，其特征在于，所述第一絕緣介質層的材質為硅的氧化物、硅的氮化物、硅的氮氧化物或聚酰亞胺。7.如權利要求1所述的LED結構，其特征在于，所述第二絕緣介質層的材質為硅的氧化物、硅的氮化物、硅的氮氧化物或聚酰亞胺。8.如權利要求1至7中任一項所述的LED結構，其特征在于，所述第一絕緣介質層的厚度比所述電流擴展層的厚度大0.1微米。9.如權利要求1至7中任一項所述的LED結構，其特征在于，所述電流擴展層的厚度小于或等于0.5微米。10.如權利要求1至7中任一項所述的LED結構，其特征在于，所述凹槽的深度大于所述有源層和P型半導體層厚度的總和且小于所述外延層的厚度。
【文檔編號】H01L33/00GK205508858SQ201620301196
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月11日
【發明人】李東昇, 丁海生, 馬新剛
【申請人】杭州士蘭明芯科技有限公司