高压LED器件及其制造方法技术

本发明专利技术提出一种高压LED器件的制造方法，包括如下步骤：提供一衬底，所述衬底上依次形成有N型限制层、外延层和P型接触电极层；制作至少一个隔离沟槽，以在衬底上方隔离出的每个所述区域内制作N型接触电极台阶；沉积隔离介质层；通过光刻、蚀刻工艺，去除与每个隔离沟槽紧邻的部分隔离介质层，在同步曝露出部分P型接触电极层、部分N型限制层和隔离沟槽内及隔离沟槽表面上沉积金属，一次制作出N电极、P电极和用于连接相邻LED电极的互联金属层，形成互联的多个LED。本发明专利技术还提供了一种高压LED器件，以降低高压LED器件制作的成本，提高互联性能的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于发光器件制造领域，尤其涉及一种高压LED器件及其制造方法。
技术介绍
由于半导体集成技术的高速发展，以III族氮化物为材料的发光二极管(LightEmitting Diode, LED)的应用越来越广。随着LED应用的升级、市场对于LED的需求，使LED朝高功率、高亮度的方向发展。而目前，通过半导体集成工艺制备的高压LED (High Voltage LED, HV LED)因可大幅缩小直流-直流降压电路的输入输出压差，而进一步提升LED驱动电源的效率，且有效降低LED灯具对散热外壳的要求，从而降低LED灯具的总体成本。例如，想要达到500流明(Lumen, lm) LED照明，则需要LED芯片具备5W@1001m/W，而目前达到这个指标可通过如下方式大功率LED芯片1. 5Ai3. 3VDC和HV LED芯片22mA@220VDC。所述前者需要大电流驱动，而所述后者只需要小电流驱动。可见，在同样输出功率下，HV LED所需要的驱动电流远低于低压LED，因此，HV LED芯片与传统大尺寸直流电源LED串联和/或并联构成的大功率LED芯片相比，具有封装成本低、暖白光效高、驱动电源效率高、线路损耗低等优势，而作为高功率LED的解决方案成为照明发展的一个重要课题。现以一种通用的高压LED器件制作工艺为例，参见图1，首先，在衬底100上依次沉积N型半导体层102、发光层104、P型半导体层106和P型金属薄膜108 ；其次，先进行光刻工艺，将第一图形转移到P型金属薄膜108上，然后采用蚀刻工艺在所述衬底100上制作至少一个隔离沟槽，以便将衬底之上的部分划分成至少2个区域，从而将P型金属薄膜108上的第一图形转移到晶片上；接着，在所述每个区域中先进行光刻工艺将第二图形转移到P型金属薄膜108上，然后采用蚀刻工艺由上至下依次蚀刻P型金属薄膜108、P型半导体层106、发光层104并延伸到N型半导体层102，将第二图形转移到晶片上；继而，分别在P型金属薄膜108上通过金属沉积制作P电极110、在N型半导体层102上通过金属沉积制作N电极112，从而形成LED ；然后，在每个N电极112和与之通过隔离沟槽隔开的P电极110之间的区域上沉积隔离薄膜114，即在所述每个隔离沟槽的内表面、与每个隔离沟槽紧邻的N电极112的侧壁、从隔离沟槽到与隔离沟槽紧邻的P电极110的侧壁之间的P型金属薄膜108上、以及与每个隔离沟槽紧邻的P电极110的侧壁上沉积隔离薄膜114 ；最后，在N电极112、隔离薄膜114和P电极110上沉积互联金属层116，将一个LED的N电极112连接到另一个LED的P电极110。由上述高压LED器件制作过程可知，要形成所述LED的各电极，首先需要进行光掩膜制造，然后进行相关的光刻工艺，接着进行金属沉积以及每次金属沉积之前均需要进行反复清洗等工艺流程；而要形成连接各LED之间的互联金属层116也必须反复进行上述所述的工艺流程，并且在金属沉积之前还包括沉积隔离薄膜114。所述LED的各电极和所述互联金属116层是分别通过不同步骤采用不同导电材料沉积而成的，因此，不仅容易造成光掩膜、光刻、金属沉积以及清洗程序等工艺成本的增高、而且使高压LED器件制作步骤复杂，更容易影响到高压LED器件中的各LED之间的互联可靠性。为了解决上述问题，在实现高压III族氮化物LED发光芯片结构时，需要寻求一种能缩减高压LED器件中各电极和互联金属反复光掩膜、光刻、金属沉积或是清洗程序等工艺的方法。但是，在实际的实施过程中仍然存在相当大的壁垒，亟待引进能有效改善上述缺陷的新方法，以解决第三代半导体材料使用时所面临的高压LED器件成本高但互联性能不良的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高压LED器件及其制造方法，以降低高压LED器件制作的成本，提高互联性能的问题。为解决上述问题，本专利技术提供了一种高压LED器件的制造方法，包括如下步骤提供一衬底，所述衬底上依次形成有N型限制层、外延层和P型接触电极层；制作至少一个贯穿P型接触电极层、外延层、N型限制层的隔离沟槽，以在衬底上方隔离出至少两个区域，在每个所述区域内制作一个与隔离沟槽相连通的N型接触电极台阶，所述N型接触电极台阶贯穿P型接触电极层、外延层；在上述器件结构表面沉积隔离介质层；先采用光刻工艺，再采用蚀刻工艺去除与每个隔离沟槽紧邻的部分隔离介质层，分别暴露出部分P型接触电极层112和部分N型限制层104，在所述曝露出的部分P型接触电极层、部分N型限制层和隔离沟槽内及隔离沟槽表面上沉积金属，一次制作出N电极、P电极和用于连接相邻LED电极的互联金属层，形成互联的多个LED。根据本专利技术的另一方面，还提出了一种高压LED器件，至少一个LED模块以及一基板支架，每个LED模块包括至少两个LED，其中，每个LED具有N电极和P电极，各LED通过互联金属层将一个LED的N电极和另一个LED的P电极进行串联和/或并联；所述基板支架表面设置有基板电极，所述基板电极与所述LED模块中的相应电极通过引线键合。由上述技术方案可见，与传统通用的高压LED制造工艺相比，本专利技术公开的高压LED器件的制造方法，在没有改变LED外延结构、有效利用LED芯片自身结构特性的前提下，通过在制作LED的各电极和连接各LED的互联金属之前，先在P型接触电极层表面上以及所述相连通的N型接触电极台阶和隔离沟槽的内表面上沉积隔离介质层，接着，对上述结构进行光刻工艺，再对隔离介质层进行蚀刻工艺，去除与每个隔离沟槽紧邻的部分隔离介质层，分别曝露出可以用以后续工艺制作P电极、N电极与互联金属的部分P接触电极层、部分N型限制层以及隔离沟槽内和隔离沟槽表面，然后，在所述曝露出的区域中进行沉积金属，同步形成P电极、N电极和用于连接相邻两个LED的互联金属层，形成互联的多个LED。由于所述LED的各电极和所述互联金属层是在同一步骤中采用相同导电材料沉积而成的，因此，不仅节省了金属沉积以及清洗程序等工艺成本，而且简便了高压LED器件制作步骤；同时，各LED的电极与互联金属层为同时沉积，避免了互联金属层的高深宽比(aspectration)沉积，因此具备良好的台阶覆盖率(step coverage)，提高了高压LED器件中各LED模块之间的互联可靠性；其次，还由于各LED通过互联金属层直接在晶圆级就实现了微晶粒的串联和/或并联，使后续工艺制备的高压LED器件在低电流高电压下工作，不仅电流密度局部拥挤效应得到解决，而且简化了晶粒固晶、键合数量以及降低了封装成本，并且在单位面积内形成了多颗微晶粒的集成，避免了晶片间分档(BIN)内如波长、电压、亮度跨度带来的一致性问题。附图说明图1是现有技术中的高压LED器件的结构示意图。图2是本专利技术一实施例的高压LED器件的方法流程。图3a至图3j是本专利技术一实施例的高压LED器件的制造方法。图4是本专利技术一实施例的高压LED器件的串联俯视示意图。图5是本专利技术一实施例的高压LED器件的并联俯视示意图。图6是本专利技术一实施例的高压LED器件的串并联俯视示意图。具体实施例方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种高压ＬＥＤ器件的制造方法，包括如下步骤：提供一衬底，所述衬底上依次形成有Ｎ型限制层、外延层和Ｐ型接触电极层；制作至少一个贯穿Ｐ型接触电极层、外延层、Ｎ型限制层的隔离沟槽，以在衬底上方隔离出至少两个区域，每个区域对应一个ＬＥＤ，在每个所述区域内制作一个与隔离沟槽相连通的Ｎ型接触电极台阶，所述Ｎ型接触电极台阶贯穿Ｐ型接触电极层、外延层；在上述器件结构表面沉积隔离介质层；通过光刻、蚀刻工艺去除与每个隔离沟槽紧邻的部分隔离介质层，分别暴露出部分Ｐ型接触电极层１１２和部分Ｎ型限制层１０４，在所暴露出的部分Ｐ型接触电极层、部分Ｎ型限制层和隔离沟槽内及隔离沟槽表面上沉积金属，一次制作出Ｎ电极、Ｐ电极和用于连接相邻ＬＥＤ的电极的互联金属层，形成互联的多个ＬＥＤ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：肖德元，张汝京，程蒙召，
申请(专利权)人：映瑞光电科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31