一种LED结构及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种LED结构及其制作方法，将高阻态的ITO设置于P焊盘的下方作为阻挡层以提高LED芯片的发光亮度，由于扩展电极和阻挡层的材料均为ITO，所以不存在粘附性差导致P焊盘或者P焊盘和扩展电极在封装打线时或后期应用中与LED管芯脱离或者同时脱离的现象。并且，由于阻挡层材料是高阻态的ITO，所以阻挡层可以做得很薄，这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】
一种LED结构及其制作方法
本专利技术属于半导体光电芯片制造领域，尤其涉及一种LED结构及其制作方法。
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SiO2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SiO2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SiO2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SiO2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
本专利技术的目的在于，解决现有技术中阻挡层与扩展电极粘附性不佳导致P焊盘和扩展电极在封装打线时或后期应用中与LED管芯脱离的问题。本专利技术的另一目的在于，解决现有技术中由于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。本专利技术的又一目的在于，通过形成ITO扩展辅助层提高TIO扩展电极与扩展辅助层的粘附性，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，本专利技术提供一种LED结构的制作方法，包括：提供一衬底，所述衬底上形成有层叠外延结构，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；在所述P型外延层上形成ITO阻挡层；在所述P型外延层以及ITO阻挡层上形成ITO扩展电极；在所述ITO阻挡层上方的ITO扩展电极上形成P焊盘，在所述N区台面中形成N焊盘；以及在所述ITO扩展电极上形成钝化保护层，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结构的制作方法中，在所述P型外延层上形成ITO阻挡层的步骤包括：通过蒸发方式在所述P型外延层上形成ITO薄膜；通过光刻和刻蚀工艺形成ITO阻挡层图形；采用含氟的溶液处理所述ITO阻挡层图形；以及对所述ITO阻挡层图形进行退火处理，使所述ITO阻挡层图形的电阻率变大，形成ITO阻挡层。可选的，在所述的LED结构的制作方法中，所述含氟的溶液是DHF溶液或者BOE溶液，所述退火处理的温度为400度～600度。可选的，在所述的LED结构的制作方法中，在所述P型外延层上形成ITO阻挡层的步骤包括：通过蒸发方式在P型外延层上形成ITO薄膜，在蒸发过程中控制蒸发功率、蒸发温度、蒸发腔体的氧氛围中的一种或者多种提高ITO薄膜的电阻率；以及通过光刻和湿法腐蚀工艺形成ITO阻挡层。可选的，在所述的LED结构的制作方法中，通过提高ITO薄膜中氧和/或锡的含量提高ITO薄膜的电阻率。可选的，在所述的LED结构的制作方法中，通过降低蒸发温度来提高ITO薄膜中锡的含量。可选的，在所述的LED结构的制作方法中，通过提高通入氧气的流量来提高ITO薄膜中氧的含量。可选的，在所述的LED结构的制作方法中，所述ITO阻挡层的电阻率为103～106Ω·cm，所述ITO扩展电极的电阻率为10-3～10-5Ω·cm。可选的，在所述的LED结构的制作方法中，所述ITO阻挡层的厚度为所述ITO扩展电极的厚度为可选的，在所述的LED结构的制作方法中，在所述P型外延层上形成ITO阻挡层的同时，还在所述P型外延层上形成阵列排布的ITO扩展辅助层。根据本专利技术的另一面，还提供一种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；形成于所述P型外延层上的ITO阻挡层；形成于所述P型外延层上和ITO阻挡层上的ITO扩展电极；形成于所述ITO阻挡层上方的ITO扩展电极上的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，还包括形成于所述P型外延层上阵列排布的ITO扩展辅助层。可选的，在所述的LED结构中，所述ITO阻挡层的电阻率为103～106Ω·cm，所述ITO扩展电极的电阻率为10-3～10-5Ω·cm。可选的，在所述的LED结构中，所述ITO阻挡层的厚度为所述ITO扩展电极的厚度为本专利技术的LED结构及其制作方法具有以下优点：首先，本专利技术的LED结构及其制作方法，将高阻态的ITO设置于P焊盘的下方作为阻挡层以提高LED芯片的发光亮度，由于扩展电极和阻挡层的材料均为ITO，所以不存在粘附性差导致P焊盘或者P焊盘和扩展电极在封装打线时或后期应用中与LED管芯脱离或者同时脱离的现象。并且，由于阻挡层材料是高阻态的ITO，所以阻挡层可以做得很薄，这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。另外，本专利技术将周期性排布的高阻态ITO图形设置于与发光区对应的P型外延层上作为扩展辅助层，提高扩展电极的扩展效果，从而提高LED芯片的发光均匀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED结构的制作方法，其特征在于，包括：提供一衬底，所述衬底上形成有层叠外延结构，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；在所述P型外延层上形成ITO阻挡层；在所述P型外延层以及ITO阻挡层上形成ITO扩展电极；在所述ITO阻挡层上方的ITO扩展电极上形成P焊盘，在所述N区台面中形成N焊盘；以及在所述ITO扩展电极上形成钝化保护层，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】
1.一种LED结构的制作方法，其特征在于，包括：提供一衬底，所述衬底上形成有层叠外延结构，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；在所述P型外延层上形成ITO阻挡层；在所述P型外延层以及ITO阻挡层上形成ITO扩展电极；在所述ITO阻挡层上方的ITO扩展电极上形成P焊盘，在所述N区台面中形成N焊盘；以及在所述ITO扩展电极上形成钝化保护层，所述钝化保护层具有暴露所述P焊盘和N焊盘的开孔。2.如权利要求1所述的LED结构的制作方法，其特征在于，在所述P型外延层上形成ITO阻挡层的步骤包括：通过蒸发方式在所述P型外延层上形成ITO薄膜；通过光刻和刻蚀工艺形成ITO阻挡层图形；采用含氟的溶液处理所述ITO阻挡层图形；以及对所述ITO阻挡层图形进行退火处理，使所述ITO阻挡层图形的电阻率变大，形成ITO阻挡层。3.如权利要求2所述的LED结构的制作方法，其特征在于，所述含氟的溶液是DHF溶液或者BOE溶液，所述退火处理的温度为400℃～600℃。4.如权利要求1所述的LED结构的制作方法，其特征在于，在所述P型外延层上形成ITO阻挡层的步骤包括：通过蒸发方式在P型外延层上形成ITO薄膜，在蒸发过程中控制蒸发功率、蒸发温度、蒸发腔体的氧氛围中的一种或者多种提高ITO薄膜的电阻率；以及通过光刻和湿法腐蚀工艺形成ITO阻挡层。5.如权利要求4所述的LED结构的制作方法，其特征在于，通过提高ITO薄膜中氧和/或锡的含量提高ITO薄膜的电阻率。6.如权利要求5所述的LED结构的制作方法，其特征在于，通过降低蒸...

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