CN102332518A

CN102332518A - 具有互补电极层的发光半导体器件及其制造方法

Info

Publication number: CN102332518A
Application number: CN201110275477A
Authority: CN
Inventors: 管志斌
Original assignee: Lattice Power Jiangxi Corp
Current assignee: Jingneng Optoelectronics Co ltd
Priority date: 2011-09-16
Filing date: 2011-09-16
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2031-09-16
Also published as: CN102332518B

Abstract

本发明公开了一种具有互补电极层的发光半导体器件及其制造方法，用于解决现有的芯片容易掉电极的问题。本发明提出技术方案包括P电极，在P电极上制作有电流扩散层，在电流扩散层上制作有P电极焊盘，以及在所述P电极焊盘下面制作有绝缘层，该绝缘层围绕着电极焊盘设置，P电极焊盘的投影在绝缘层的投影范围内，且设在所述电流扩散层与所述P电极之间；P电极焊盘存在与P电极接触的连通部，该连通部穿过电流扩散层和绝缘层与P电极接触。本发明在提高载流子利用率的情况下，还大大减小了掉电极的问题，明显改善了产品的品质。

Description

具有互补电极层的发光半导体器件及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种LED半导体发光器件及其制造方法。

背景技术

现有的蓝宝石衬底的LED结构如图1所示，在P电极4上制作有二氧化硅绝缘层3，在二氧化硅绝缘层3上制作有ITO（氧化铟锡）电流扩散层2，在电流扩散层2上制作P电极焊盘1，P电极焊盘1的一部分与绝缘层3连通。这种蓝宝石衬底的LED器件，在打铝线的时候，P电极焊盘1会把其所受的外力传导给绝缘层3，由于绝缘层3是二氧化硅，其厚度很薄，打线的过程很容易将绝缘层3打碎，由此引起掉电极的问题。

目前也有制作如图2所示的蓝宝石衬底的LED结构。在该结构中，P电极8上制作了电流扩散层6，在电流扩散层6上制作了P电极焊盘5，在P电极焊盘上打上金线，P电极焊盘5存在一个连通部7与P电极8连通。这种结构的LED器件，P电极焊盘5下方的出光区域80发射出来的光会因为P电极焊盘5的遮挡而损失掉，这种出光损失一般不少于4%，所以这种方案并不算理想。如果P电极焊盘做在电流扩散层6上，而不存在连通部，则P电极焊盘上的电子大量聚集在区域80内，而不能很好的通过电流扩散层扩散，这种情况会造成更为严重的光损。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种具有互补电极层的发光半导体器件用于解决现有的芯片容易掉电极的问题。

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种用于制造具有互补电极层的发光半导体器件的方法，用于解决现有的芯片容易掉电极的问题。

为解决上述第一个技术问题，本发明提出一种具有互补电极层的发光半导体器件，包括P电极，在P电极上制作有电流扩散层，在电流扩散层上制作有P电极焊盘，以及

在所述P电极焊盘下面制作有绝缘层，该绝缘层围绕着电极焊盘设置，P电极焊盘的投影在绝缘层的投影范围内，且设在所述电流扩散层与所述P电极之间；

P电极焊盘存在与P电极接触的连通部，该连通部穿过电流扩散层和绝缘层与P电极接触。

为解决上述第二个技术问题，本发明提出一种用于制造具有互补电极层的发光半导体器件的方法，其包括以下步骤：

在衬底上生长氮化镓基半导体多层结构，氮化镓基半导体多层结构包括位于下层的N电极、位于中间的发光层和位于上层的P电极；

在P电极上制作绝缘层，其中在绝缘层上形成一个裸露P电极的孔；

在绝缘层上制作电流扩散层，在电流扩散层上保留上述孔的形态；

在电流扩散层上制作P电极焊盘，P电极焊盘覆盖在上述孔上，其凸出电流扩散层表面，其下面与P电极接触。

优选地：所述绝缘层为二氧化硅材质。要求绝缘层为透明的，有利于透光，所以绝缘层优选为氧化硅，但是不限于氧化硅。

优选地：所述电流扩散层为ITO材质。氧化铟锡ITO是比较理想的电子扩散材料，但是电流扩散层不限于氧化铟锡。

优选地：所述发光半导体器件包括衬底，衬底为蓝宝石衬底。衬底优选为蓝宝石衬底，但是陶瓷衬底等也是可选的方案，因此，衬底的选择不限于蓝宝石衬底。

优选地：所述P电极焊盘为CrPtAu合金。

优选地：在所述P电极焊盘上有电极引线。对于蓝宝石水平电极结构的芯片，一般需要在芯片的两个电极均设在上表面上，因此需要打两根铝线，即使打线力度大，本发明也可以保证产品的品质。

本发明的有益效果：

相比现有技术，本发明在电流扩散层下面增加了一个绝缘层，以该绝缘层为氧化硅为例，P电极焊盘直接与P电极连接，这样的结构即使打铝线力度较大，也不会产生现有技术那样氧化硅破碎的问题，进而避免了掉电极的现象。同时，由于绝缘层将P电极焊盘与P电极包围起来了，因此，进入电流扩散层中的电子可以更加分散在电流扩散层中，而P电极焊盘投影在P电极上的区域由于不会发光，而避免载流子的浪费，提高了载流子的利用率。本发明在提高载流子利用率的情况下，还大大减小了掉电极的问题，明显改善了产品的品质。

附图说明

图1是现有技术的一种芯片结构图。

图2是现有技术的另一种芯片的结构图。

图3是本发明的一种结构图。

图4是图3中沿A-A方向的结构示意图。

图5是本发明方法的流程示意图。

图6是在蓝宝石衬底上生长氮化镓多层结构。

图7是在氮化镓多层结构上制作氧化硅层。

图8是在氧化硅层上制作ITO层。

图9是在ITO层上生长P电极焊盘层。

图中标识说明：

P电极焊盘1、电流扩散层2、绝缘层3、P电极4、P电极焊盘5、电流扩散层6、连通部7、P电极8、投影区域80、P电极9、发光层10、N电极11、蓝宝石衬底12、二氧化硅层13、孔14、孔延伸140、ITO层15、P电极焊盘层16、填充部160、P电极焊盘17、连通部18、投影区域19、钝化层20。

具体实施方式

本发明提出一种具有互补电极层的发光半导体器件，包括P电极，在P电极上制作有电流扩散层，在电流扩散层上制作有P电极焊盘，以及在P电极焊盘下面制作有绝缘层，该绝缘层围绕着电极焊盘设置，P电极焊盘的投影在绝缘层的投影范围内，且设在电流扩散层与所述P电极之间；P电极焊盘存在与P电极接触的连通部，该连通部穿过电流扩散层和绝缘层与P电极接触。

本发明提出一种用于制造具有互补电极层的发光半导体器件的方法，其包括以下步骤：在衬底上生长氮化镓基半导体多层结构，氮化镓基半导体多层结构包括位于下层的N电极、位于中间的发光层和位于上层的P电极；在P电极上制作绝缘层，其中在绝缘层上形成一个裸露P电极的孔；在绝缘层上制作电流扩散层，在电流扩散层上保留上述孔的形态；在电流扩散层上制作P电极焊盘，P电极焊盘覆盖在上述孔上，其凸出电流扩散层表面，其下面与P电极接触。

以下通过举例来说明本发明的技术方案。

参看图6至图9所示为本发明的芯片的制作过程，并结合图5所示的流程图。

图6中，先在蓝宝石衬底12上依次生长N电极11、发光层10和P电极9的多层半导体结构，该多层半导体结构中还可以增加其它辅助层结构，如氮化铝层等。该多层半导体层为氮化镓基多层半导体结构，在一个实施例中，该多层半导体结构为铟镓铝氮基蓝光LED外延层。在其它实施例中，还可以是AlGaInP红光LED的外延层，以及其它可以推定的外延层结构。

参看图7所示，在P电极9生长绝缘层，绝缘层为二氧化硅层13。要求绝缘层为透明层，可以防止芯片内部发出的光被绝缘层吸收，有利于提高出光率。基于二氧化硅的成本较低，而且可以在PEVCD炉中完好生长，其实施成本较低，因此优选绝缘层为二氧化硅材质，其它材质如二氧化钛或陶瓷材料也可以，它们也可以通过离子镀的方式制作到P电极上。二氧化硅层13生长完成后，再在其上涂覆掩膜，然后进行光刻，制作出如图7所示的图形化二氧化硅层13。在二氧化硅层13上形成有孔15。二氧化硅层13的结构可以参看图4。

参看图8所示，在二氧化硅层13上制作电流扩散层，电流扩散层优选为ITO层15，ITO具有优良的电子扩散能力，是常用的P电极欧姆接触材料，电流扩散层优选为ITO，但是不限于ITO。制作ITO的时候，需要保留孔14露出而不被填埋，即孔14有在ITO层15上的延伸，即孔延伸140。在孔14的底部，P电极裸露。

参看图9所示，完成ITO层15生长后，在其上生长P电极焊盘层16。P电极焊盘层为CrPtAu合金，但是不限于该合金材料。该电极焊盘层16需要进行刻蚀，最终制作成如图3所示的P电极焊盘结构。P电极焊盘填充满之前的孔14以及孔延伸140，形成如图3中所示的连通部18。此时，P电极焊盘17的底部直接接触P电极。

完成P电极焊盘的制作后，还需要制作N电极焊盘，做完N电极焊盘，再对其表面进行钝化，形成如图3所示的钝化层20，该钝化层一直延伸到P电极焊盘和N电极焊盘上，最终芯片结构如图3所示。要制作成完成的芯片，还需要在P电极焊盘打上铝线。也可以使用金线，但是由于金线昂贵，因此，在有些工艺中优选为铝线，铝线较硬，比较难打牢，铜线的力度也相对要小一些，打线机需要根据电极引线的材质进行适当调整。由于P电极层相对N电极较薄，且电导率也相对低，电子不容易分散，因此，ITO层的设计显得非常必要。如图4所示，竖靶状P电极焊盘17的周围围绕着竖靶状的二氧化硅层13。这样的结构，当电流经由P电极焊盘进入芯片的时候，电子由于二氧化硅层13的阻挡，不会在P电极焊盘周围进入芯片内部，而是由二氧化硅层外的ITO层进入芯片，进入芯片的电子激发量子阱发光。在图3中P电极焊盘17的投影区域19内，由于二氧化硅层的阻挡，该区域内的发光层不会发光，即形成一种发光区与P电极焊盘互补的电极层结构，因此，进入芯片内部的电子得以有效利用，芯片亦不会产生多余的热量。之所以不让投影区域19内的发光层发光，是因为，该区域内发出的光会被P电极焊盘阻挡，形成无效光，而且还会产生多余的热量。

发光半导体器件的衬底优选为蓝宝石衬底。但是陶瓷衬底等也是可选的方案，因此，衬底的选择不限于蓝宝石衬底，但是如果衬底不是透明的，则一般需要在多层半导体结构与衬底之间增加反光镜结构，以提高出光率。

Claims

1.一种具有互补电极层的发光半导体器件，包括P电极，在P电极上制作有电流扩散层，在电流扩散层上制作有P电极焊盘，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的具有互补电极层的发光半导体器件，其特征在于：所述绝缘层为二氧化硅材质。

3.根据权利要求1所述的具有互补电极层的发光半导体器件，其特征在于：所述电流扩散层为ITO材质。

4.根据权利要求1所述的具有互补电极层的发光半导体器件，其特征在于：所述发光半导体器件包括衬底，衬底为蓝宝石衬底。

5.根据权利要求1所述的具有互补电极层的发光半导体器件，其特征在于：所述P电极焊盘为CrPtAu合金。

6.根据权利要求1所述的具有互补电极层的发光半导体器件，其特征在于：在所述P电极焊盘上有电极引线。

7.一种用于制造具有互补电极层的发光半导体器件的方法，其包括以下步骤：

在绝缘层上制作电流扩散层，在电流扩散层上保留上述孔的形态，；

8.根据权利要求7所述的用于制造具有互补电极层的发光半导体器件的方法，其特征在于：所述电流扩散层为ITO材质。

9.根据权利要求7所述的用于制造具有互补电极层的发光半导体器件的方法，其特征在于：所述绝缘层为二氧化硅材质。

10.根据权利要求7所述的用于制造具有互补电极层的发光半导体器件的方法，其特征在于：在所述P电极焊盘上有电极引线。