LED结构制造技术

本实用新型专利技术提供一种LED结构，通过离子注入工艺在P型外延层的预定区域中形成高阻态阻挡层以提高LED芯片的发光亮度，由于本实用新型专利技术所提供的LED结构的阻挡层材料是高阻态的P型GaN且其设置于P型外延层的内部，所以不存在粘附性差导致P焊盘和扩展电极在封装打线时或后期应用中与LED管芯脱离的现象，并且解决了后续扩展电极ITO在P焊盘周围变薄所引起的LED芯片电压高、可靠性差的问题。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于半导体光电芯片制造领域，尤其涉及一种LED结构。
技术介绍
自从20世纪90年代初商业化以来，经过二十几年的发展，GaN基LED已被广泛应 用于户内外显示屏、投影显示用照明光源、背光源、景观亮化照明、广告、交通指示等领域， 并被誉为二十一世纪最有竞争力的新一代固体光源。然而对于半导体发光器件LED来说， 要代替传统光源，进入高端照明领域，其关键技术的"三提高一降低"的问题必须解决：即发 光亮度提高的问题、发光均匀性提高的问题、器件可靠性提高的问题和器件发热量降低的 问题必须解决。 近年来，各种为提高LED发光亮度的技术应运而生，例如图形化衬底技术、阻挡层 技术、侧壁粗化技术、DBR技术、优化电极结构、在衬底或透明导电膜上制作二维光子晶体 等。其中图形化衬底技术最具成效，在2010年到2012年间，前后出现的锥状结构的干法图 形化衬底和金字塔形状的湿法图形化衬底完全取代了表面平坦的蓝宝石衬底成为LED芯 片的主流衬底，使LED的晶体质量和发光亮度都得到了革命性的提高。 另外，阻挡层技术也能使LED器件的发光亮度提高5-10个百分点，然而由于二氧 化硅阻挡层的存在，使得LED器件P焊盘周围的ITO扩展电极的厚度变薄，这增加了ITO扩 展电极的体电阻和接触电阻、提高了LED芯片的电压；不仅如此，P焊盘周围二氧化硅阻挡 层边界处最薄的ITO扩展电极也最容易被静电所击穿，这降低了LED芯片的可靠性；此外由 于ITO扩展电极和二氧化硅阻挡层的粘附性不佳，常常使得LED芯片的P焊盘或者P焊盘 和ITO扩展电极在封装打线时或后期应用中与LED管芯脱离或者同时脱离。 发光均匀性提高的问题和器件发热量降低的问题是两个相关联的问题，前者解决 后者受益、反之亦然。这两个问题都和ITO扩展电极的扩展效果有关系，更确切地说是当 ITO扩展电极的扩展能力和N型外延层的扩展能力处于同一个数量级时，LED器件的发光均 匀性和LED器件的散热问题可同时得以解决。 现有两种方法可提高ITO扩展电极的扩展效果： 第一种方法是在ITO扩展电极的下方设置周期性排布的Si02扩展辅助图形以提 高ITO扩展电极的扩展效果； 第二种方法是通过在ITO扩展电极中设置周期排布的孔状结构以提高ITO扩展电 极的扩展效果。 上述第一种方法存在两种缺陷：一是形成Si02扩展辅助图形时，通常会使用笑气 和硅烷，而笑气等离子体会对P型外延层造成损伤，从而抬高LED芯片的电压；二是由于 ITO扩展电极和Si02扩展辅助图形的粘附性较差，使得ITO扩展电极容易从LED管芯上脱 落。 上述第二种方法同样存在两种缺陷：一是通过湿法腐蚀工艺在ITO扩展电极中形 成周期排布的孔状结构时，孔状结构的形状和尺寸难以控制；二是由于孔状结构的存在，使 得LED芯片的P型外延层被孔状结构暴露出来，后续采用笑气和硅烷形成Si02钝化保护层 时，P型外延层容易受到笑气等离子体的破坏，从而提高了LED芯片的电压。
技术实现思路
本技术的目的在于，解决现有技术中二氧化硅阻挡层与ITO扩展电极粘附性 不佳导致P焊盘和ITO扩展电极在封装打线时或后期应用中与LED管芯脱离，以及由于ITO 扩展电极在P焊盘周围变薄所引起的LED芯片电压高、可靠性差的问题。 本技术的另一目的在于，解决现有技术中二氧化硅扩展辅助层与ITO扩展电 极粘附性不佳导致P焊盘和ITO扩展电极在封装打线时或后期应用中与LED管芯脱离的问 题，并避免P型外延层被笑气等离子体损伤。 为了解决上述问题，本技术提供一种LED结构，包括： 衬底； 形成于所述衬底上的层叠外延结构，所述层叠外延结构由下至上依次包括N型外 延层、有源层和P型外延层，所述层叠外延结构上具有暴露所述N型外延层的N区台面； 通过离子注入工艺形成于所述P型外延层的预定区域中的高阻态阻挡层； 形成于所述P型外延层和高阻态阻挡层上的ITO扩展电极； 形成于所述ITO扩展电极对应所述高阻态阻挡层的位置的P焊盘以及形成于所述 N区台面中的N焊盘；以及 形成于所述ITO扩展电极上的钝化保护层，所述钝化保护层具有暴露所述P焊盘 和N焊盘的开孔。 可选的，在所述的LED结构中，所述P型外延层的材料是P型GaN，在所述P型外延 层的预定区域中注入氢离子形成所述高阻态阻挡层。 可选的，在所述的LED结构中，还包括通过离子注入工艺形成于所述P型外延层中 阵列排布的扩展辅助层。 可选的，在所述的LED结构中，所述高阻态阻挡层的电阻率为IO3Q?cm? IO6Q?cm〇 可选的，在所述的LED结构中，所述钝化保护层的材料是二氧化硅。 本技术的LED结构具有以下优点： 首先，本技术通过离子注入工艺在所述P型外延层的预定区域中形成高阻态 阻挡层，由于本技术所提供的LED结构的阻挡层材料是高阻态的P型GaN，所以不存在 粘附性差导致P焊盘和扩展电极在封装打线时或后期应用中与LED管芯脱离的现象。而且， 高阻态阻挡层设置于P型外延层的内部，自然不会存在台阶，在P型外延层上形成ITO扩展 电极时，高阻态阻挡层周围的ITO扩展电极不存在由于台阶而变薄的问题，这就解决了现 有技术中由于ITO扩展电极在P焊盘周围变薄所引起的LED芯片电压高、可靠性差的问题。 另外，本技术通过离子注入工艺在所述P型外延层的预定区域中形成高阻态 阻挡层的同时还形成扩展辅助层，将周期性排布的高阻态的P型GaN图形设置于与发光区 对应的P型外延层内部作为扩展辅助层，可提高扩展电极的扩展效果，从而提高LED芯片的 发光均匀性，并且不存在扩展电极与扩展辅助层因粘附性不佳而导致的ITO扩展电极容易 从LED管芯上脱落的现象，再者本技术所提供的LED结构不存在P型外延层被笑气等 离子体损伤的问题。【附图说明】 参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本技术。为了清楚起 见，图中各个层的相对厚度以及特定区的相对尺寸并没有按比例绘制。 在附图中： 图IA?IF是本技术实施例一制作过程中的器件剖面结构示意图。 图2A?2F是本技术实施例二制作过程中的器件剖面结构示意图。【具体实施方式】 在针对
技术介绍
提到的问题的研宄中，本申请的专利技术人发现，尽管在P焊盘与P型 外延层之间设置二氧化硅阻挡层能够提高LED器件的发光亮度，然而ITO扩展电极与二氧 化硅阻挡层的粘附性不佳，常常使得P焊盘和ITO扩展电极在封装打线时或后期应用中与 LED管芯脱离。基于此，本技术通过离子注入工艺在所述P型外延层的预定区域中形 成高阻态阻挡层，由于本技术所提供的LED结构的阻挡层材料是高阻态的P型GaN，所 以不存在粘附性差导致P焊盘和扩展电极在封装打线时或后期应用中与LED管芯脱离的现 象。而且，高阻态阻挡层设置于P型外延层的内部，自然不会存在台阶，在P型外延层上形 成ITO扩展电极时，高阻态阻挡层周围的ITO扩展电极不存在由于台阶而变薄的问题，这就 解决了现有技术中由于ITO扩展电极在P焊盘周围变薄所引起的LED芯片电压高、可靠性 差的问题。 此外，本技术通过离子注入工艺在所述P型外延层的预定区域中形成高阻态 阻挡层的同时还形成扩展辅助层，将周期性排布的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED结构，其特征在于，包括：衬底；形成于所述衬底上的层叠外延结构，所述层叠外延结构由下至上依次包括N型外延层、有源层和P型外延层，所述层叠外延结构上具有暴露所述N型外延层的N区台面；通过离子注入工艺形成于所述P型外延层的预定区域中的高阻态阻挡层；形成于所述P型外延层和高阻态阻挡层上的ITO扩展电极；形成于所述ITO扩展电极对应所述高阻态阻挡层的位置的P焊盘以及形成于所述N区台面中的N焊盘；以及形成于所述ITO扩展电极上的钝化保护层，所述钝化保护层具有暴露所述P焊盘和N焊盘的开孔。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马新刚，丁海生，李芳芳，李东昇，江忠永，
申请(专利权)人：杭州士兰明芯科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33