專利名稱：大功率發(fā)光二極管及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管，尤其是一種大功率發(fā)光二極管。本發(fā)明還涉及一種
大功率發(fā)光二極管的制作方法。
背景技術(shù)：
隨著超高亮度功率型LED的出現(xiàn)及LED色彩的豐富，LED的應用也由最初的指示擴展到交通、大屏幕顯示等特種照明領(lǐng)域，并正在向普通照明積極推進。大功率型LED的發(fā)展中存在的主要問題有大電流注入下效率下降，出光效率低，發(fā)熱量大、壽命低等。大功率LED的結(jié)構(gòu)可分為正裝結(jié)構(gòu)，倒裝結(jié)構(gòu)，垂直結(jié)構(gòu)以及薄膜LED等?，F(xiàn)已批量生產(chǎn)大功率的廠家，采用最多的仍是基本的正裝結(jié)構(gòu)，其他結(jié)構(gòu)基本處于實驗室階段。
發(fā)光二極管一般為在藍寶石等襯底上依次層疊了 N型氮化物半導體層、有源層、P型氮化物半導體層的構(gòu)造。另外，在P型氮化物半導體層上配置有P型電極，在N型氮化物半導體層上配置有N型電極。這種構(gòu)造通常是利用光刻及刻蝕等工藝除去了 P型氮化物半導體層、有源層和N型氮化物半導體層的一部分，在露出的N型氮化物半導體層上制備N型電極。最后進行背面研磨劃裂，得到單顆芯片。公開號為CN1870307A和CN101075656A均公開了一種氮化物發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)，以及現(xiàn)有的發(fā)光二極管電極的圖形。
但針對大功率芯片，上述正常流程中存在較多問題 1.大功率芯片研磨厚度較小功率芯片厚，因此在生長過程中所儲存的應力更難釋放出來，后續(xù)加工良率變低； 2.半導體層經(jīng)刻蝕之后，側(cè)壁的有源層的量子阱部分便會曝露出來，同時側(cè)壁的n型氮化物半導體層、有源層、p型氮化物半導體層都會受到不同程度的損傷，這種刻蝕損傷很可能導致LED的失效，嚴重影響LED的壽命； 3.芯片外形設計以插齒狀為主，電流在N/P層的擴散有提高，但未能在擴散效果與遮光效果方面有一個最佳組合； 4.電流在延伸線頂端會有尖端放電現(xiàn)象產(chǎn)生，對芯片的ESD(抗靜電能力)會有影響，大功率的電流通常為350mA，此影響更明顯。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種大功率發(fā)光二極管及其制作方法，使得發(fā)光二極管中電流能夠均勻擴散，大幅度減少電流集中現(xiàn)象發(fā)生，并且降低接觸電阻，增加器件可靠性，提高壽命、發(fā)光效率及抗靜電效果。 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明大功率發(fā)光二極管的技術(shù)方案是，包括在發(fā)光二極管芯片上的P型電極和N型電極，所述P型電極的圖形為開口向上的"E"字形，所述"E"字形P型電極的豎直部分上均勻設置有與其垂直交叉的水平方向的分支，所述N型電極為條形，豎直設置在所述"E"字形P型電極開口的空隙中，所述N型電極頂端為略寬設計，所述P型電極和N型電極組成的圖形左右對稱。
本發(fā)明還公開了上述大功率發(fā)光二極管的制作方法，其技術(shù)方案是，包括如下步驟 步驟一，在不導電的襯底上制備半導體外延層，至少包括n型氮化物半導體層、位
于N型氮化物半導體層上的有源層、以及位于有源層上的P型氮化物半導體層； 步驟二，利用光刻工藝及激光劃片機在LED外延片上形成寬度為3iim 20iim、
深度為10 ii m 50 ii m的溝道，這些溝道把整個外延片分割成和LED芯片一樣大小的小方
格； 步驟三，利用光刻工藝及刻蝕技術(shù)對步驟二所得結(jié)構(gòu)進行局部刻蝕，形成LED芯片的N型臺面結(jié)構(gòu)，使制作N型電極部位的N型氮化物半導體層露出；
步驟四，利用沉積法生成Si02并利用光刻工藝及蝕刻方法保留"E"字形P型電極部位的Si(^使得芯片工藝完成后，"E"字形P型電極下的Si02在各個方向上比"E"字形P型電極寬5踐 IO踐； 步驟五，在所述具有Si(^圖形的P型臺面上除過邊沿liim 10iim之外的其他區(qū)域形成透明導電層； 步驟六，對所述透明導電層進行300 70(TC的退火處理；
步驟七，利用N20等離子對所述結(jié)構(gòu)的表面進行鈍化處理； 步驟八，同時在N型氮化物半導體層上制備條形N型電極，在透明導電層上制備"E"字形P型電極； 步驟九，在步驟七所的結(jié)構(gòu)表面制備Si02保護膜，并露出N型電極及P型電極的焊盤。 本發(fā)明使得發(fā)光二極管中電流能夠均勻擴散，大幅度減少電流集中現(xiàn)象的發(fā)生，并且降低了接觸電阻，增加了器件可靠性，提高了壽命、發(fā)光效率及抗靜電效果。
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明
圖1為本發(fā)明大功率發(fā)光二極管電極圖形的示意 圖2為本發(fā)明大功率發(fā)光二極管電極圖形的局部放大圖。
具體實施例方式
本發(fā)明公開了一種大功率發(fā)光二極管，如圖1所示，包括在發(fā)光二極管芯片上的P型電極和N型電極，所述P型電極的圖形為開口向上的"E"字形，所述"E"字形P型電極的豎直部分上均勻設置有與其垂直交叉的水平方向的分支，所述N型電極為條形，豎直設置在所述"E"字形P型電極開口的空隙中，所述P型電極和N型電極組成的圖形左右對稱。該結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管有利于電流的均勻擴散，大幅度減少了電流集中現(xiàn)象的發(fā)生，可以提高發(fā)光二極管的效率、亮度以及壽命。 所述N型電極的末端設置有加寬部，所述加寬部有防止尖端放電效應作用，增強抗靜電效果。 所述電極與芯片邊緣留有安全距離，該安全距離為40 70 ii m，最佳值為60 y m，從而使得發(fā)光二極管的電性穩(wěn)定。
如圖2所示，所述P型電極上水平分支的末端到與其最近的N型電極的距離a，與該末端到該分支與所述P型電極連接處的距離b的比值為1. 6。該距離比例最利于電流擴散。 本發(fā)明中，所述N型電極焊盤處區(qū)域為一個直徑為70 ii m 120 ii m的半圓和一個
長為70 ii m 120 ii m，寬為35 ii m 60 ii m的矩形組成，所述半圓的直徑邊與所述矩形的長
邊重合；P型電極焊盤處區(qū)域為一個直徑為70iim 120iim的圓。如圖1所示，所述N型
電極焊盤處區(qū)域為半圓直徑和矩形長邊c的最佳值為100 m，寬邊的最佳值為50 m ;P型
電極焊盤處區(qū)域圓的直徑的最佳值d為90 m， N型電極引線長度e的最佳值為950 y m。 本發(fā)明還公開了一種上述大功率發(fā)光二極管的制作方法，包括如下步驟 步驟一，在不導電的襯底上制備半導體外延層，至少包括n型氮化物半導體層、位
于N型氮化物半導體層上的有源層、以及位于有源層上的P型氮化物半導體層； 步驟二，利用光刻工藝及激光劃片機在LED外延片上形成寬度為3 ii m 20 ii m、
深度為10 ii m 50 ii m的溝道，這些溝道把整個外延片分割成和LED芯片一樣大小的小方
格； 步驟三，利用光刻工藝及刻蝕技術(shù)對步驟二所得結(jié)構(gòu)進行局部刻蝕，形成LED芯片的N型臺面結(jié)構(gòu)，使制作N型電極部位的N型氮化物半導體層露出；
步驟四，利用沉積法生成Si02并利用光刻工藝及蝕刻方法保留"E"字形P型電極部位的Si(^使得芯片工藝完成后，"E"字形P型電極下的Si02在各個方向上比"E"字形P型電極寬5踐 IO踐； 步驟五，在所述具有Si(^圖形的P型臺面上除過邊沿liim 10iim之外的其他區(qū)域形成透明導電層； 步驟六，對所述透明導電層進行300 700°C的退火處理；
步驟七，利用N20等離子對所述結(jié)構(gòu)的表面進行鈍化處理； 步驟八，同時在N型氮化物半導體層上制備條形N型電極，在透明導電層上制備"E"字形P型電極； 步驟九，在步驟七所的結(jié)構(gòu)表面制備Si02保護膜，并露出N型電極及P型電極的焊盤。 綜上所述，本發(fā)明大功率發(fā)光二極管及其制作方法，使得發(fā)光二極管中電流能夠均勻擴散，大幅度減少電流集中現(xiàn)象的發(fā)生，并且降低了接觸電阻，增加了器件可靠性，提高了壽命、發(fā)光效率及抗靜電效果。
權(quán)利要求
一種大功率發(fā)光二極管，其特征在于，包括在發(fā)光二極管芯片上的P型電極和N型電極，所述P型電極的圖形為開口向上的“E”字形，所述“E”字形P型電極的豎直部分上均勻設置有與其垂直交叉的水平方向的分支，所述N型電極為條形，豎直設置在所述“E”字形P型電極開口的空隙中，所述P型電極和N型電極組成的圖形左右對稱。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率發(fā)光二極管，其特征在于，所述N型電極焊盤處區(qū)域 為一個直徑為70 ii m 120 ii m的半圓和一個長為70 y m 120 y m寬為35 y m 60 y m的 矩形組成，所述半圓的直徑邊與所述矩形的長邊重合；P型電極焊盤處區(qū)域為一個直徑為 70iim 120iim的圓。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的大功率發(fā)光二極管，其特征在于，所述N電極焊盤處區(qū)域為一 個直徑為100 m的半圓和一個長為100 m寬為50 m的矩形組成；P電極焊盤處區(qū)域為 一個直徑為90iim的圓。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的大功率發(fā)光二極管，其特征在于，所述N型電極的末端設置有 加寬部。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率發(fā)光二極管，其特征在于，所述電極與芯片邊緣留有 安全距離。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的大功率發(fā)光二極管，其特征在于，所述安全距離為40 m 70 um。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的大功率發(fā)光二極管，其特征在于，所述安全距離為60 m。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的大功率發(fā)光二極管，其特征在于，所述P型電極上水平分支的 末端到與其最近的N型電極的距離，與該末端到該分支與所述P型電極連接處的距離的比 值為1.3 1.8。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的大功率發(fā)光二極管，其特征在于，所述P型電極上水平分支的 末端到與其最近的N型電極的距離，與該末端到該分支與所述P型電極連接處的距離的比 值為1.6。
10. —種如權(quán)利要求1 6任意一項所述的大功率發(fā)光二極管的制作方法，其特征在 于，包括如下步驟步驟一，在不導電的襯底上制備半導體外延層，至少包括n型氮化物半導體層、位于N 型氮化物半導體層上的有源層、以及位于有源層上的P型氮化物半導體層；步驟二，利用光刻工藝及激光劃片機在LED外延片上形成寬度為3 m 20 m、深度為 10 ii m 50 ii m的溝道，這些溝道把整個外延片分割成和LED芯片一樣大小的小方格；步驟三，利用光刻工藝及刻蝕技術(shù)對步驟二所得結(jié)構(gòu)進行局部刻蝕，形成LED芯片的N 型臺面結(jié)構(gòu)，使制作N型電極部位的N型氮化物半導體層露出；步驟四，利用沉積法生成Si02并利用光刻工藝及蝕刻方法保留"E"字形P型電極部位 的Si02，使得芯片工藝完成后，"E"字形P型電極下的Si02在各個方向上比"E"字形P型電 極寬5 li m 10 li m ;步驟五，在所述具有Si02圖形的P型臺面上除過邊沿1 m 10 m之外的其他區(qū)域 形成透明導電層；步驟六，對所述透明導電層進行300 70(TC的退火處理； 步驟七，利用N20等離子對所述結(jié)構(gòu)的表面進行鈍化處理；步驟八，同時在N型氮化物半導體層上制備條形N型電極，在透明導電層上制備"E"字 形P型電極；步驟九，在步驟七所的結(jié)構(gòu)表面制備Si02保護膜，并露出N型電極及P型電極的焊盤。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大功率發(fā)光二極管，其P型電極的圖形為開口向上的“E”字形，所述“E”字形P型電極的豎直部分上均勻設置有與其垂直交叉的水平方向的分支，N型電極為條形，豎直設置在所述“E”字形P型電極開口的空隙中，N型電極頂端為略寬設計，所述P型電極和N型電極組成的圖形左右對稱。本發(fā)明還公開了上述發(fā)光二極管的制作方法，包括先劃片后進行器件結(jié)構(gòu)制作的步驟。本發(fā)明使得發(fā)光二極管中電流能夠均勻擴散，大幅度減少電流集中現(xiàn)象的發(fā)生，并且降低了接觸電阻，增加了器件可靠性，提高了器件的壽命、發(fā)光效率及抗靜電效果。
文檔編號H01L33/00GK101694859SQ20091020168
公開日2010年4月14日 申請日期2009年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月15日
發(fā)明者劉文弟, 張楠, 郝茂盛, 陳誠 申請人:上海藍光科技有限公司;