專利名稱：一種發(fā)光二極管制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及發(fā)光二極管領域，尤其涉及一種P型輔助電極全部或者部分嵌入透明導電層中的發(fā)光二極管的制作方法。
背景技術：
發(fā)光二極管(LED)是一種當pn結處于正偏壓情況下即會發(fā)光的半導體二極管。典型的垂直型發(fā)光二極管可包括襯底、η型半導體層、有源層(發(fā)光層)、P型半導體層、η型電極與P型電極。LED具有體積小、重量輕、結構牢固、抗沖擊和抗震能力強、壽命長、環(huán)保無污染等諸多優(yōu)點，已成為近年來最受重視的光源技術之一。以目前主流的基于藍寶石襯底的正裝GaN基LED芯片為例，由于藍寶石不具備導電性，所以必須通過刻蝕器件表面來形成負電極。因此，隨著LED芯片尺寸的不斷擴大，這種結構的LED芯片不可避免的存在電流的橫向擴展，從而極易產(chǎn)生電流聚集效應，影響發(fā)光效率。為了緩解和避免這一現(xiàn)象的發(fā)生，往往在制作大尺寸大功率LED芯片的時候，除了應有的主電極用于焊線外，還額外的設計各種形狀的金屬輔助電極(Finger)來延長電流在橫向的傳導路徑，用于幫助電流在位于P型GaN之上的透明導電層中的傳導。而由于金屬的遮光作用，所以當金屬輔助電極的線寬被制作得比較大時，勢必會遮擋掉一部分出光，從而影響亮度，而較小線寬的金屬輔助電極，雖然可以最大限度的保證出光不受影響，但是由于其與透明導電層的接觸面積過小，所以在后續(xù)加工過程中，很容易受外界物理或者化學因素的綜合作用而脫落，影響成品率和使用效果，尤其對于P型輔助電極來說，與其接觸的透明導電層多數(shù)為氧化物材料，其粘附性更差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)光二極管制作方法，以解決P型輔助電極在加工以及封裝過程中由于化學腐蝕、機械損傷等因素而造成的斷裂、損傷、脫落等問題。為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管制作方法，包括:提供一襯底，所述襯底上形成有η型半導體層、有源層和P型半導體層；在所述P型半導體層上形成透明導電層；刻蝕所述透明導電層形成形成第一凹槽；形成P型電極以及與P型電極電連接的P型輔助電極，所述P型輔助電極全部或者部分嵌入所述第一凹槽中。進一步的，所述第一凹槽的深度小于或者等于所述透明導電層的厚度。進一步的，所述第一凹槽的寬度等于或者大于所述P型輔助電極的寬度。進一步的，刻蝕所述透明導電層形成形成第一凹槽的同時還形成第二凹槽，所述P型電極部分嵌入所述第二凹槽中。進一步的，所述第二凹槽的深度小于所述透明導電層的厚度。
進一步的，所述第二凹槽的寬度等于或者大于P型電極的寬度。進一步的，所述透明導電層的材料為氧化銦錫、氧化鋅、氧化鎳中的一種。進一步的，所述透明導電層的厚度為800 4800人。進一步的，所述發(fā)光二極管制作方法還包括在所述襯底和η型半導體層之間形成緩沖層。進一步的，所述發(fā)光二極管制作方法還包括刻蝕所述P型半導體層、有源層和部分厚度的η型半導體層，形成深度延伸至η型半導體層的開口，形成P型電極以及與P型電極電連接的P型輔助電極的同時在開口中形成η型電極。進一步的，所述發(fā)光二極管制作方法還包括在所述透明導電層上形成絕緣保護層，所述絕緣保護層覆蓋所述P型輔助電極并暴露出P型電極和η型電極。 進一步的，所述透明導電層為臺階狀的透明導電層。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明通過使P型輔助電極部分或者全部置于透明導電層之內(nèi)，可有效的避免外界化學物質(zhì)腐蝕底部接觸層金屬，也降低了 P型輔助電極于透明導電層之上的高度，使其難以受到外力作用而發(fā)生損傷、脫落、斷裂等情況。尤其當P型輔助電極的高度小于透明導電層內(nèi)凹槽高度，或者小于凹槽高度與絕緣保護層厚度之和時，P型輔助電極將全部被絕緣保護層所包覆，大大增加了器件的可靠性。如此，也可以減小金屬輔助電極的線寬，從而減小遮擋出光的面積，一定程度上增加了 LED芯片亮度。


圖f 7為本發(fā)明的發(fā)光二極管制作方法過程中的器件剖面示意圖；圖8為本發(fā)明的發(fā)光二極管制作方法的流程示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。根據(jù)下面說明和權利要求書，本發(fā)明的優(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的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。如圖8所示，本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管制作方法，包括如下步驟:步驟SlO:提供襯底，所述襯底上依次形成有η型半導體層、有源層和P型半導體層；步驟Sll:在所述P型半導體層上形成透明導電層；步驟S12:刻蝕所述透明導電層形成第一凹槽；步驟S13:形成P型電極以及與P型電極電連接的P型輔助電極，所述P型輔助電極全部或者部分嵌入所述第一凹槽中。下面結合剖面示意圖對本發(fā)明的發(fā)光二極管制作方法作進一步詳細說明。首先，如圖1所示，提供襯底100，所述襯底100上依次形成有緩沖層110、η型半導體層120、有源層(發(fā)光層)130和P型半導體層140。所述襯底100例如為藍寶石襯底。當然，所述襯底100的材料還可以是碳(Si)、碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN沖的一種或其任意組合。所述緩沖層110可采用低溫條件下生長的氮化鎵薄膜，所述緩沖層110可改善襯底100與氮化鎵材料之間的晶格常數(shù)失配的問題。所述η型半導體層120、有源層130、ρ型半導體層140依次位于緩沖層110上方。所述η型半導體層120的材料例如為η型摻雜的氮化鎵(n-GaN);所述有源層130包括多量子阱有源層，所述多量子阱有源層的材料包括銦氮化鎵(InGaN)，用于發(fā)出波長為470nm的藍光；所述p型半導體層140的材料例如為P型摻雜的氮化鎵(p-GaN)。所述η型半導體層120、有源層130和ρ型半導體層140構成發(fā)光二極管的管芯。需要說明的是，本發(fā)明的方法既適用于制作垂直式發(fā)光二極管，還適用于制作水平式發(fā)光二極管。以垂直式發(fā)光二極管為例，形成P型半導體層140后，可利用光刻及等離子刻蝕工藝，移除部分P型半導體層140和有源層130，使得部分η型半導體層120外露，形成深度延伸至η型半導體層120的開口 121，如圖1所示。接著，通過電子束蒸鍍等方式，在外延片上表面形成一層透明導電層150。所述透明導電層150的材料優(yōu)選為氧化銦錫(ιτο)、氧化鋅(Ζηο)、氧化鎳(NiO)中的一種或其組合，其厚度例如為800 4800Α。然后，利用光刻及等離子刻蝕工藝，僅保留P型半導體層140之上的透明導電層150。由于P型摻雜的氮化鎵的電導率比較小，因此在P型半導體層140表面沉積一層金屬的電流擴散層，有助于提高電導率。在本發(fā)明其它實施例中，也可以先形成η型半導體層120、有源層130、ρ型半導體層140和透明導電層150后，再利用光刻及等離子刻蝕工藝形成開口 121。接著，可進行高溫退火工藝，然后通過光刻工藝在透明導電層150上覆蓋一層光刻膠薄膜200，并且在光刻膠薄膜200上預留了 η型電極、ρ型電極和ρ型輔助電極的位置，本實施例中，所述光刻膠薄膜200的開口將所述ρ型電極和ρ型輔助電極位置處的透明導電層裸露在外，將η型電極位置處的η型半導體層裸露在外，如圖2所示。接著，將外延片置于透明導電層蝕刻液(如ITO蝕刻液)中進行蝕刻，用于移除ρ型電極和P型輔助電極位置內(nèi)的部分透明導電層，形成第一凹槽151a、第二凹槽151b，如圖3所示。所述第一凹槽151a用于后續(xù)形成ρ型輔助電極，所述第二凹槽151b用于后續(xù)形成ρ型電極，可通過控制蝕刻時間和蝕刻溫度以及透明導電層蝕刻液的配比來控制透明導電層150 (如ΙΤ0)的蝕刻速率，本領域技術人員可通過有限次實驗獲知具體的工藝條件。接著，清洗所述襯底，然后再進行電子束蒸發(fā)鍍金屬層，金屬層材料例如為Cr/Pt/Au三種自下而上的組合、鈦鋁合金(Ti/Al)或鈦金合金(Ti/Au)，但不限于上述材料。所述金屬層的厚度控制在800CK15000A之間。然后，移除剩余的光刻膠薄膜以及附帶在光刻膠薄膜之上多余的金屬層，只在η型半導體層的開口 121中形成η型電極180，在所述透明導電層150的第一凹槽151a中形成ρ型輔助電極170，在所述透明導電層150的第二凹槽151b中形成ρ型電極160，如圖4所示。其中，所述η型半導體層120通過η型電極180(和η型輔助電極)與電源負極電連接，所述P型半導體層140通過ρ型電極160以及ρ型輔助電極170與電源正極電連接。其中，所述ρ型電極160可為一倒金字塔形或為一圓錐形，也可為任何介于中間的形狀，也就是說，金字塔形可具有使其趨向圓形的角，直到成為圓錐形。其他形狀包括半球形、半橢圓球形、楔形、倒圓錐形或其他類似形狀?？梢岳斫獾氖牵鯬型電極160形狀可根據(jù)發(fā)光二極管的設計來進行選擇，本發(fā)明對此不予限定。此外，所述P型電極160與ρ型輔助電極170電性連接即可，并不限定ρ型電極160與ρ型輔助電極170的具體布局方式。同樣，所述發(fā)光二極管還可以形成有η型輔助電極(未圖示)，所述η型電極180與η型輔助電極電性連接即可，并不限定η型電極與η型輔助電極的具體布局方式。接著，如圖4所示，利用PECVD方式在透明導電層150上形成絕緣保護層190，再通過光刻及蝕刻工藝去除覆蓋在η型電極180及ρ型電極160之上的絕緣保護層，但保留P型輔助電極170 (和η型輔助電極)之上的絕緣保護層，即，使得所述絕緣保護層190覆蓋所述P型輔助電極170(和η型輔助電極)，但暴露出所述ρ型電極160和η型電極180。所述絕緣保護層190的材料包括但不限于Si02，厚度例如在800Ι500Α之間。最后，可采用常規(guī)技術手段完成研磨、拋光及切割工序，經(jīng)過測試分選得到LED芯片，此處不再贅述。 在本實施例中，ρ型輔助電極170全部嵌入所述透明導電層150中，而ρ型電極160部分嵌入所述透明導電層150中，如圖4所示。應當認識到，在本發(fā)明的其它實施例中，所述P型電極160可以在透明導電層150上(完全不嵌入透明導電層150中)。圖5示出了 ρ型輔助電極170全部嵌入所述透明導電層150中，而ρ型電極160在透明導電層150上的情形，此種情況下只需在光刻膠薄膜200上預留了 η型電極和ρ型輔助電極的位置，即，所述光刻膠薄膜200的開口將所述ρ型輔助電極位置處的透明導電層裸露在外，將η型電極位置處的η型半導體層裸露在外，那么后續(xù)刻蝕透明導電層150時只會刻蝕掉ρ型輔助電極位置內(nèi)的部分透明導電層，即可實現(xiàn)將P型輔助電極170全部嵌入所述透明導電層150中?？梢岳斫獾氖?，通過上述自對準工藝，即上述光刻、刻蝕、電子束蒸發(fā)鍍金屬層(鍍膜)等步驟之組合及重復實施，可以實現(xiàn)僅移除P型輔助電極位置的部分或全部透明導電層，同時可實現(xiàn)移除P型電極位置的部分或全部透明導電層。總之，所述內(nèi)嵌式的P型電極160和ρ型輔助電極170結構可基于在透明導電層150上預設凹槽(第一凹槽，或者第一凹槽和第二凹槽)，凹槽的形狀及位置依據(jù)預設的ρ型電極160和ρ型輔助電極170的形狀和位置而定。第一凹槽和第二凹槽的深度不超過(小于或者等于)透明導電層150的厚度，第一凹槽的寬度等于或者略大于預設的P型輔助電極170的寬度，第二凹槽的寬度等于或者略大于預設的P型電極160的寬度。為確保起到良好的保護效果，第一凹槽與ρ型輔助電極170之間的間隙不超過3 μ m,再將ρ型輔助電極170通過光刻及鍍膜的方式置于第一凹槽內(nèi)。根據(jù)工藝的實施方式不同，所述第一凹槽深度可以大于P型輔助電極170的高度，也可以等于P型輔助電極170的高度。圖6中示出了 ρ型輔助電極170的高度等于第一凹槽的深度且等于透明導電層150厚度的情形，而圖4至圖5中ρ型輔助電極170的高度等于第一凹槽的深度且小于透明導電層150的厚度。需要說明的是，通常來說，透明導電層150的厚度越厚則其導電性越好，但是遮光也越多。本實施例中在導電性和遮光之間作權衡，透明導電層150的厚度最多為800nm，優(yōu)選為18(T500nm。而為了焊線牢固，ρ型電極的厚度需在IOOOnm以上，優(yōu)選在100(Tl500nm之間。但是，這個厚度僅限于P型和η型電極，對于其各自的輔助電極(延長線)來說，厚度可以做到200nm以下，因為輔助電極(延長線)的作用只是利用金屬的超好導電性能幫助電流擴散，并不需要打線。因而，在優(yōu)選的方案中，所述P型電極160的厚度是大于透明導電層150的厚度，其并不能全部嵌入透明導電層150中，也就是說，為不影響焊線效果，所述第二凹槽的深度優(yōu)選小于P型電極160的高度，而ρ型輔助電極170的厚度可以小于或者等于透明導電層150的厚度，其可以全部或者部分嵌入所述透明導電層150中。
在本發(fā)明的另一實施例中，透明導電層150可設計為臺階狀，如圖7所示。此種方案可解決透明導電層150過厚而遮光的問題，具體地說，假設P型輔助電極170的厚度為400nm，若將ρ型輔助電極170完全內(nèi)嵌進透明導電層150中，那么預先設置的透明導電層厚度勢必要大于或等于400nm。若在某些場合下要求透明導電層的透光率最佳(厚度例如選為250nm)，此時如圖4至圖6的情形就存在矛盾，將透明導電層150設計為臺階狀則很好地解決了這個矛盾，通過光刻和蝕刻工藝可將透明導電層部分設計成臺階狀，P型輔助電極170 (和ρ型電極160)下方及其附近位置(P型輔助電極170左右兩側3飛μ m)的透明導電層厚度大于或者等于400nm，而其他區(qū)域還是最佳的250nm，既保證了最佳出光，又實現(xiàn)了內(nèi)嵌電極結構。綜上所述，本實施例所述的發(fā)光二極管制作方法，由于P型輔助電極被部分或者全部置于透明導電層之內(nèi)，可有效的避免外界化學物質(zhì)腐蝕底部接觸層金屬，也降低了 P型輔助電極于透明導電層之上的高度，使得難以受到外力作用而發(fā)生損傷、脫落、斷裂等情況。尤其當P型輔助電極的高度小于透明導電層內(nèi)凹槽高度，或者小于凹槽高度與絕緣保護層厚度之和時，P型輔助電極將全部被絕緣保護層所包覆，大大增加了器件的可靠性。如此，也可以減小金屬輔助電極的線寬，從而減小遮擋出光的面積，一定程度上增加了 LED芯片亮度。上述描述僅是對本發(fā)明較佳實施例的描述，并非對本發(fā)明范圍的任何限定，本發(fā)明領域的普通技術人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權利要求書的保護范圍。
權利要求
1.一種發(fā)光二極管制作方法，包括: 提供一襯底，所述襯底上形成有η型半導體層、有源層和P型半導體層； 在所述P型半導體層上形成透明導電層； 刻蝕所述透明導電層形成形成第一凹槽； 形成P型電極以及與P型電極電連接的P型輔助電極，所述P型輔助電極全部或者部分嵌入所述第一凹槽中。
2.如權利要求1所述的發(fā)光二極管制作方法，其特征在于，所述第一凹槽的深度小于或者等于所述透明導電層的厚度。
3.如權利要求1或2所述的發(fā)光二極管制作方法，其特征在于，所述第一凹槽的寬度等于或者大于所述P型輔助電極的寬度。
4.如權利要求1所述的發(fā)光二極管制作方法，其特征在于，刻蝕所述透明導電層形成形成第一凹槽的同時還形成第二凹槽，所述P型電極部分嵌入所述第二凹槽中。
5.如權利要求4所述的發(fā)光二極管制作方法，其特征在于，所述第二凹槽的深度小于所述透明導電層的厚度。
6.如權利要求4所述的發(fā)光二極管制作方法，其特征在于，所述第二凹槽的寬度等于或者大于P型電極的寬度。
7.如權利要求1或2所述的發(fā)光二極管制作方法，其特征在于，所述透明導電層的材料為氧化銦錫、氧化鋅、氧化鎳中的一種。
8.如權利要求1或2所述的發(fā)光二極管制作方法，其特征在于，所述透明導電層的厚度為800、4800人。
9.如權利要求1或2所述的發(fā)光二極管制作方法，其特征在于，還包括在所述襯底和η型半導體層之間形成緩沖層。
10.如權利要求1或2所述的發(fā)光二極管制作方法，其特征在于，還包括刻蝕所述P型半導體層、有源層和部分厚度的η型半導體層，形成深度延伸至η型半導體層的開口，形成P型電極以及與P型電極電連接的P型輔助電極的同時在所述開口中形成η型電極。
11.如權利要求8所述的發(fā)光二極管制作方法，其特征在于，還包括在所述透明導電層上形成絕緣保護層，所述絕緣保護層覆蓋所述P型輔助電極并暴露出所述P型電極和η型電極。
12.如權利要求1所述的發(fā)光二極管制作方法，其特征在于，所述透明導電層為臺階狀的透明導電層。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種發(fā)光二極管制作方法，通過使p型輔助電極部分或者全部置于透明導電層之內(nèi)，可有效的避免外界化學物質(zhì)腐蝕底部接觸層金屬，也降低了p型輔助電極于透明導電層之上的高度，使得難以受到外力作用而發(fā)生損傷、脫落、斷裂等情況。尤其當p型輔助電極的高度小于透明導電層內(nèi)凹槽高度，或者小于凹槽高度與絕緣保護層厚度之和時，p型輔助電極將全部被絕緣保護層所包覆，大大增加了器件的可靠性。如此，也可以減小金屬輔助電極的線寬，從而減小遮擋出光的面積，一定程度上增加了LED芯片亮度。
文檔編號H01L33/00GK103137800SQ20131006026
公開日2013年6月5日 申請日期2013年2月26日 優(yōu)先權日2013年2月26日
發(fā)明者姚禹, 繆炳有, 陳起偉, 鄧覺為 申請人:西安神光皓瑞光電科技有限公司, 西安神光安瑞光電科技有限公司