Led結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本實用新型屬于半導體光電芯片制造領域，尤其涉及一種LED結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 自從20世紀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 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(fā)光器件LED來說， 要代替?zhèn)鹘y(tǒng)光源，進入高端照明領域，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)應運而生，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(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相關(guān)聯(lián)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(guān)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(shù)量級時，LED器件的發(fā)光均 勻性和LED器件的散熱問題可同時得以解決。
[0006] 現(xiàn)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)時，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。 【實用新型內(nèi)容】
[0011] 本實用新型的目的在于，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] 本實用新型的另一目的在于，解決現(xiàn)有技術(shù)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，本實用新型提供一種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)臺面；
[0016] 通過離子注入工藝形成于所述P型外延層的預定區(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擴展電極；
[0018] 形成于所述ITO擴展電極對應所述高阻態(tài)阻擋層的位置的P焊盤以及形成于所述 N區(qū)臺面中的N焊盤；以及
[0019] 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。
[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，所述鈍化保護層的材料是二氧化硅。
[0024] 本實用新型的LED結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點：
[0025] 首先，本實用新型通過離子注入工藝在所述P型外延層的預定區(qū)域中形成高阻態(tài) 阻擋層，由于本實用新型所提供的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(xiàn)象。而且， 高阻態(tài)阻擋層設置于P型外延層的內(nèi)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(tài)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(xiàn) 有技術(shù)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。
[0026] 另外，本實用新型通過離子注入工藝在所述P型外延層的預定區(qū)域中形成高阻態(tài) 阻擋層的同時還形成擴展輔助層，將周期性排布的高阻態(tài)的P型GaN圖形設置于與發(fā)光區(qū) 對應的P型外延層內(nèi)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(fā)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(xiàn)象，再者本實用新型所提供的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)下面的詳細描述，可以更加清楚地理解本實用新型。為了清楚起 見，圖中各個層的相對厚度以及特定區(qū)的相對尺寸并沒有按比例繪制。
[0028] 在附圖中：
[0029] 圖IA?IF是本實用新型實施例一制作過程中的器件剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030] 圖2A?2F是本實用新型實施例二制作過程中的器件剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0031] 在針對【背景技術(shù)】提到的問題的研宄中，本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，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(fā)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，本實用新型通過離子注入工藝在所述P型外延層的預定區(qū)域中形 成高阻態(tài)阻擋層，由于本實用新型所提供的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(xiàn) 象。而且，高阻態(tài)阻擋層設置于P型外延層的內(nèi)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(tài)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(xiàn)有技術(shù)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。
[0032] 此外，本實用新型通過離子注入工藝在所述P型外延層的預定區(qū)域中形成高阻態(tài) 阻擋層的同時還形成擴展輔助層，將周期性排布的高阻態(tài)的P型GaN圖形設置于與發(fā)光區(qū) 對應的P型外延層內(nèi)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(fā)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(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。