一種led結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及半導(dǎo)體光電芯片制作領(lǐng)域，尤其涉及一種LED結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]自從20世紀(jì)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(yīng)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(lǐng)域，并被譽為二十一世紀(jì)最有競爭力的新一代固體光源。然而對于半導(dǎo)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(lǐng)域，必須考慮兩個因素:一是發(fā)光亮度提升，二是生產(chǎn)成本的降低。
[0003]近年來，各種為提高LED發(fā)光亮度的技術(shù)應(yīng)運而生，例如圖形化襯底技術(shù)、側(cè)壁粗化技術(shù)、DBR技術(shù)、優(yōu)化電極結(jié)構(gòu)、在原始襯底或透明導(dǎo)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芯片的主流原始襯底，使LED的晶體結(jié)構(gòu)和發(fā)光亮度都得到了革命性的提高。但是圖形化襯底代替表面平坦的藍寶石襯底成為LED芯片的主流原始襯底無疑增加了 LED的生產(chǎn)成本，雖然所增加的成本隨著圖形化襯底制作技術(shù)水平的提高會慢慢降低，但卻無法完全消除。而且最終制作出的LED的形狀無太多改善，進一步提高LED發(fā)光亮度的空間有限。
[0004]隨著半導(dǎo)體集成技術(shù)的高速發(fā)展，一種稱為高壓芯片的LED結(jié)構(gòu)應(yīng)運而生，此種結(jié)構(gòu)的LED —般是在外延層形成后，通過光刻刻蝕工藝形成隔離槽，再在隔離槽內(nèi)填充絕緣材料，最后在各絕緣分離的外延層上制作電極并形成串聯(lián)結(jié)構(gòu)；雖然這種結(jié)構(gòu)可以提高LED的發(fā)光亮度，但實際上其發(fā)光效率并沒有提高，并且大大增加了芯片制造端的制造成本。
[0005]所以亟待研發(fā)一種能夠替代先形成隔離槽，再在隔離槽內(nèi)填充絕緣材料的，且能夠大幅提高LED發(fā)光亮度和生產(chǎn)成本的工藝技術(shù)方案，以解決現(xiàn)有工藝技術(shù)方案亮度提升空間有限且生產(chǎn)成本居高不下的缺陷問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型的目的在于提供一種在提高LED發(fā)光亮度、LED芯片可靠性及良率的同時能夠降低其生產(chǎn)成本的LED結(jié)構(gòu)。
[0007]為了解決上述問題，本實用新型提供一種LED結(jié)構(gòu)，包括:
[0008]圖形化襯底，所述圖形化襯底包括原始襯底以及形成于所述原始襯底上的若干周期性陣列排布的第一圖形結(jié)構(gòu)，所述第一圖形結(jié)構(gòu)為環(huán)狀結(jié)構(gòu)且所述第一圖形結(jié)構(gòu)的內(nèi)部空間呈倒臺狀；
[0009]形成于所述圖形化襯底上絕緣分離的若干周期性陣列排布的獨立發(fā)光半導(dǎo)體層，所述獨立發(fā)光半導(dǎo)體層包括依次層疊的N型半導(dǎo)體層、有源層和P型半導(dǎo)體層，所述獨立發(fā)光半導(dǎo)體層具有貫穿所述P型半導(dǎo)體層、有源層和至少部分N型半導(dǎo)體層的N區(qū)臺面；
[0010]形成于所述P型半導(dǎo)體層上的第一電極以及形成于所述N區(qū)臺面上的第二電極，部分相鄰的獨立發(fā)光半導(dǎo)體層上的第二電極和第一電極金屬連接，形成串聯(lián)結(jié)構(gòu)；以及
[0011]形成于所述P型半導(dǎo)體層、N區(qū)臺面以及獨立發(fā)光半導(dǎo)體層暴露的側(cè)壁上的鈍化保護層，所述串聯(lián)結(jié)構(gòu)中為首的獨立發(fā)光半導(dǎo)體層上的第一電極和為尾的獨立發(fā)光半導(dǎo)體層上的第二電極上的鈍化保護層具有引線孔。
[0012]可選的，在所述的LED結(jié)構(gòu)中，還包括形成于所述P型半導(dǎo)體層上的擴展電極，所述擴展電極具有暴露部分P型半導(dǎo)體層的開孔，所述第一電極形成于所述擴展電極的開孔處。
[0013]可選的，在所述的LED結(jié)構(gòu)中，所述第一圖形結(jié)構(gòu)為矩形環(huán)狀結(jié)構(gòu)，所述第一圖形結(jié)構(gòu)的內(nèi)部空間呈倒矩形臺狀。所述第一圖形結(jié)構(gòu)沿其每條邊的寬度方向且垂直于原始襯底表面的截面為梯形。
[0014]可選的，在所述的LED結(jié)構(gòu)中，所述圖形化襯底還包括形成于所述第一圖形結(jié)構(gòu)上的第三圖形結(jié)構(gòu)，所述第三圖形結(jié)構(gòu)為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，且所述第三圖形結(jié)構(gòu)沿其每條邊的寬度方向且垂直于原始襯底表面的截面為三角形。
[0015]可選的，在所述的LED結(jié)構(gòu)中，所述第一圖形結(jié)構(gòu)沿其每條邊的寬度方向且垂直于原始襯底表面的截面為三角形。
[0016]可選的，在所述的LED結(jié)構(gòu)中，所述圖形化襯底還包括形成于第一圖形結(jié)構(gòu)內(nèi)部空間的原始襯底上的若干周期性陣列排布的第二圖形結(jié)構(gòu)。所述第二圖形結(jié)構(gòu)為臺狀結(jié)構(gòu)或錐狀結(jié)構(gòu)。
[0017]可選的，在所述的LED結(jié)構(gòu)中，所述第一圖形結(jié)構(gòu)與所述原始襯底的材質(zhì)相同。所述第一圖形結(jié)構(gòu)與所述原始襯底的材質(zhì)均為碳化硅、藍寶石或硅。
[0018]可選的，在所述的LED結(jié)構(gòu)中，所述第一圖形結(jié)構(gòu)與所述原始襯底的材質(zhì)不相同。所述原始襯底的材質(zhì)為碳化硅、藍寶石或硅，所述第一圖形結(jié)構(gòu)的材質(zhì)為二氧化硅。
[0019]本實用新型提供的LED結(jié)構(gòu)具有以下有益效果:
[0020]1、所述圖形化襯底形成有若干周期性陣列排布的第一圖形結(jié)構(gòu)，所述第一圖形結(jié)構(gòu)將原始襯底表面分割成若干周期性陣列排布的區(qū)域，將所述圖形化襯底結(jié)構(gòu)用于高壓芯片LED的制作時，所述環(huán)狀結(jié)構(gòu)相當(dāng)于傳統(tǒng)工藝中的隔離槽中的絕緣材料，如此，各個獨立發(fā)光半導(dǎo)體層在形成的過程中已經(jīng)通過圖形化襯底進行絕緣分離，無需芯片制造端再通過光刻刻蝕工藝進行隔離槽的制作，更無須再用絕緣材料填充隔離槽，而這些工藝步驟正是芯片制造端的技術(shù)瓶頸，所以本實用新型提供的LED結(jié)構(gòu)解決了芯片制造端的技術(shù)難題；
[0021]2、各個獨立發(fā)光半導(dǎo)體的第一電極和第二電極可以根據(jù)需求在形成獨立發(fā)光半導(dǎo)體第一電極和第二電極的同時形成電連接，即形成任意顆數(shù)的串聯(lián)結(jié)構(gòu)，形成串聯(lián)結(jié)構(gòu)的獨立發(fā)光半導(dǎo)體層無需再進行切割，后續(xù)也無需對獨立發(fā)光半導(dǎo)體進行單獨封裝，而切割工藝正是芯片制造端占據(jù)成本最高的工藝，因而本實用新型提供的LED結(jié)構(gòu)降低了芯片制造端的制造成本，同時還降低了下游封裝的成本；
[0022]3、由于第一圖形結(jié)構(gòu)為環(huán)狀結(jié)構(gòu)且其內(nèi)部空間呈倒臺狀，相應(yīng)的所述獨立發(fā)光半導(dǎo)體層的形狀為倒臺狀，且上下表面的圖形尺寸(或側(cè)面角度)可根據(jù)圖形化襯底的某一種圖形的尺寸進行調(diào)節(jié)，突破了現(xiàn)有切割工藝只能制作出矩形柱狀發(fā)光半導(dǎo)體的技術(shù)局限性，不僅如此，此種形狀的發(fā)光半導(dǎo)體層能夠在進一步提高亮度的同時，還可提高其軸向發(fā)光亮度；
[0023]4、由于所述各個發(fā)光半導(dǎo)體層可以在形成電極的同時形成串聯(lián)結(jié)構(gòu)，所以本實用新型所提供的LED結(jié)構(gòu)能夠在較大電壓下工作；
[0024]5、由于串聯(lián)結(jié)構(gòu)可以電極同步形成，處于中間位置的管芯可以不受打線要求的束縛，所占據(jù)發(fā)光區(qū)的面積會更小，所以這又進一步提高了 LED的發(fā)光亮度。
【附圖說明】
[0025]參照附圖，根據(jù)下面的詳細(xì)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。在附圖中:
[0026]圖1至圖8是本實用新型實施例一提供的圖形化襯底制作過程中的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖9是本實用新型實施例二提供的圖形化襯底的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖10是本實用新型實施例一或二提供的圖形化襯底的俯視示意圖；
[0029]圖11是本實用新型實施例三提供的圖形化襯底的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖12是本實用新型實施例四提供的圖形化襯底的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖13是本實用新型實施例五提供的圖形化襯底的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖14是本實用新型實施例六提供的圖形化襯底的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖15是本實用新型實施例七提供的圖形化襯底的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖16是本實用新型實施例八提供的圖形化襯底的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖17是本實用新型實施例一提供的圖形化襯底制作方法的流程圖；
[0036]圖18是本實用新型實施例三提供的圖形化襯底制作方法的流程圖；
[0037]圖19是本實用新型實施例四提供的圖形化襯底制作方法的流程圖；
[0038]圖20是本實用新型實施例六提供的圖形化襯底制作方法的流程圖；
[0039]圖21?25是本實用新型LED結(jié)構(gòu)制作過程中的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖26是本實用新型形成獨立發(fā)光半導(dǎo)體層時圖形化襯底的轉(zhuǎn)動示意圖。
【具體實施方式】
[0041]如圖21-25所示，本實用新型提供一種LED結(jié)構(gòu)，包括:
[0042]圖形化襯底1，所述圖形化