一种高压芯片LED结构制造技术

本实用新型专利技术提供一种高压芯片LED结构，包括：形成于发光半导体层中的若干阶梯型通孔、形成于每个独立发光半导体层的隔离槽内并覆盖相邻的独立发光半导体层的P型发光半导体层边缘的隔离层、形成于每个独立发光半导体层上的P焊盘及形成于每个独立发光半导体层的阶梯型通孔内的N焊盘，本实用新型专利技术通过三步PECVD生长法在隔离槽内形成隔离层，解决了LED器件良率和可靠性提升的问题；其次，通过动态刻蚀工艺形成隔离槽，解决了常规刻蚀工艺刻蚀均匀性不足导致芯片因短路而失效的问题；另外，在P型外延层与扩展电极之间设置阻挡层和扩展辅助层，解决了LED芯片发光亮度和发光均匀性的问题。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于半导体光电芯片制造领域，尤其涉及一种高压芯片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，必须考虑三个因素：一是发光亮度及发光均匀性的提 升，二是器件良率和可靠性的提升，三是生产成本的降低。 近年来，在政府各种政策的激励和推动下，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、扩展辅助层技术、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的晶体结构和发 光亮度都得到了革命性的提高；阻挡层技术也能使LED器件的发光亮度提高5-10个百分 点；然而亮度的提升是照明用半导体发光器件LED永无止境的追求，甚至各种提高LED发光 亮度的技术的并用也赶不上时代的进步对LED发光亮度的需求。 随着半导体集成技术的高速发展，一种称为高压芯片的LED结构应运而生，此种 结构的LED -般是在发光半导体层形成后，通过光刻刻蚀工艺在所述发光半导体层上形成 隔离槽，再在隔离槽内填充绝缘材料，最后在各绝缘分离的发光半导体层上制作电极并形 成串联结构；此种结构的LED能够满足现阶段某些照明领域对LED发光亮度之需求，然而 要同时满足人们对发光均匀性以及器件良率和可靠性的需求，赢得人们对LED照明光源的 信赖和忠诚，将阻挡层技术和/或扩展辅助层技术结合于高压芯片技术中势在必行；如何 在降低LED生产成本或至少在不增加LED现有生产成本的基础上实现上述方案是非常重要 的。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种提高高压芯片LED可靠性和抗击穿能力且能同 时降低其生产成本的LED结构。 为了解决上述问题，本技术提供一种高压芯片LED结构，包括： 衬底； 形成于所述衬底上的发光半导体层，所述发光半导体层包括依次层叠的N型发光 半导体层、有源层和P型发光半导体层； 形成于所述发光半导体层中的若干阶梯型通孔，所述阶梯型通孔包括凹槽以及与 所述凹槽连通的隔离槽，所述凹槽暴露所述N型发光半导体层的表面，所述隔离槽暴露所 述衬底的表面，所述阶梯型通孔将发光半导体层分割成若干分离的独立发光半导体层； 形成于每个独立发光半导体层的隔离槽内并覆盖相邻的独立发光半导体层的P 型发光半导体层边缘的隔离层； 形成于每个独立发光半导体层上的P焊盘，形成于每个独立发光半导体层的阶梯 型通孔内的N焊盘，部分相邻的独立发光半导体层的N焊盘和P焊盘电连接形成串联结构； 以及 形成于所述独立发光半导体层所有暴露的表面上的钝化保护层，所述钝化保护层 具有暴露所述串联结构中为首的独立发光半导体层上的P焊盘和为尾的独立发光半导体 层上的N焊盘的引线孔。 可选的，在所述的高压芯片LED结构中，还包括形成于所述P型发光半导体层上的 阻挡层。 可选的，在所述的高压芯片LED结构中，还包括形成于所述P型外延层上阵列排布 的扩展辅助层。 可选的，在所述的高压芯片LED结构中，还包括形成于所述P型发光半导体层上并 覆盖所述阻挡层的扩展电极。 与现有技术相比，本技术提供的高压芯片LED结构具有以下优点： 1、通过三步PECVD生长法在隔离槽内形成隔离层，其间对阶梯型通孔的侧壁进行 了等离子体处理，中和掉暴露出来的P型发光半导体层、N型发光半导体层和有源层上的化 学悬挂键，从而解决击穿的问题；并且，通过绝缘薄膜防护层保护P型发光半导体层的表面 和凹槽内暴露的N型发光半导体层的表面，使其免受后续第二步所述的富氧等离子体的损 伤，有利于提尚LED器件良率和可靠性。 2、本技术通过动态刻蚀工艺形成隔离槽，解决了常规刻蚀工艺刻蚀均匀性不 足导致芯片因短路而失效的问题。 3、本技术在P型外延层与扩展电极之间设置阻挡层和扩展辅助层，解决了 LED芯片发光亮度和发光均匀性的问题。 4、由于本技术通过三步PECVD生长法在隔离槽内形成隔离层的方案解决了 LED器件良率和可靠性的问题，使得本技术可以通过常规蒸发方式在隔离层形成后制 作扩展电极，所以无需价格昂贵的溅射设备形成扩展电极，降低了高压LED芯片的生产成 本。 5、各个独立发光半导体的第一电极和第二电极可以根据需求在形成独立发光半 导体第一电极和第二电极的同时通过电极连接层电连接，即形成任意颗数的串联结构，形 成串联结构的独立发光半导体层无需再进行单独测试、单独切割、单独封装，降低了成本； 并且，由于各个发光半导体层可以在形成电极的同时形成串联结构，所以本技术所提 供的LED结构能够在较大电压下工作。【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1A至图1K是本技术实施例一提供的高压芯片LED结构制作过程中的剖面 示意图； 图2是本技术实施例二提供的高压芯片LED结构的剖面示意图。【具体实施方式】 下面结合附图更详细地说明本技术所提供的高压芯片LED结构。需说明的 是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实 用新型实施例的目的。 【实施例一】 本技术提供一种高压芯片LED结构的制作方法，包括如下步骤： 提供一衬底； 在所述衬底上形成发光半导体层，所述发光半导体层包括依次层叠的N型半导体 层、有源层和P型半导体层； 刻蚀所述发光半导体层形成若干阶梯型通孔，所述阶梯型通孔包括凹槽以及与所 述凹槽连通的隔离槽，所述凹槽暴露所述N型半导体层的表面，所述隔离槽暴露所述衬底 的表面，所述阶梯型通孔将发光半导体层分割成若干分离的独立发光半导体层； 通过PECVD工艺在所述发光半导体层上、所述凹槽底部暴露出的N型发光半导体 层和所述隔离槽底部暴露出的衬底上形成绝缘薄膜防护层； 通过PECVD工艺射频产生富氧等离子体以对所述阶梯型通孔的侧壁进行等离子 体处理； 通过PECVD工艺在所述绝缘薄膜防护层上继续沉积绝缘材料，直至填满所述阶梯 型通孔； 去除部分所述绝缘材料，仅保留所述隔离槽内以及所述P型发光半导体层靠近隔 离槽的边缘的绝缘材料形成隔离层； 在每个独立发光半导体层上形成P焊盘，在每个独立发光半导体层的阶梯型通孔 内形成N焊盘，并将部分相邻的独立发光半导体层的N焊盘和P焊盘电连接形成串联结构； 以及 在所述独立发光半导体层所有暴露的表面上形成钝化保护层，所述钝化保护层具 有暴露所述串联结构中为首的独立发光半导体层上的P焊盘和为尾的独立发光半导体层 上的N焊盘的引线孔。 下面结合图1A至图1K详细说明本实施例的高压芯片LED结构。 如图1A所示，提供一衬底1，所述衬底1优选为蓝宝石衬底，进一步的，所述衬底1 为图形化的蓝宝石本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压芯片LED结构，其特征在于，包括：衬底；形成于所述衬底上的发光半导体层，所述发光半导体层包括依次层叠的N型发光半导体层、有源层和P型发光半导体层；形成于所述发光半导体层中的若干阶梯型通孔，所述阶梯型通孔包括凹槽以及与所述凹槽连通的隔离槽，所述凹槽暴露所述N型发光半导体层的表面，所述隔离槽暴露所述衬底的表面，所述阶梯型通孔将发光半导体层分割成若干分离的独立发光半导体层；形成于每个独立发光半导体层的隔离槽内并覆盖相邻的独立发光半导体层的P型发光半导体层边缘的隔离层；形成于每个独立发光半导体层上的P焊盘，形成于每个独立发光半导体层的阶梯型通孔内的N焊盘，部分相邻的独立发光半导体层的N焊盘和P焊盘电连接形成串联结构；以及形成于所述独立发光半导体层所有暴露的表面上的钝化保护层，所述钝化保护层具有暴露所述串联结构中为首的独立发光半导体层上的P焊盘和为尾的独立发光半导体层上的N焊盘的引线孔。

【技术特征摘要】

【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：新型
国别省市：浙江;33