CN109545934A - 微孔型led电极结构及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种微孔型LED电极结构及其制备方法，涉及LED半导体领域，包括：衬底、缓冲层、N型半导体层、多量子阱层、P型半导体层、电流阻挡层、电流扩展层、微孔型透明绝缘层和电极层；电极层包括P电极以及与P电极电连接的P电极线、N电极以及与N电极电连接的N电极线；P电极通过过孔与P型半导体层电连接，N型电极与N型半导体层电连接；微孔型透明绝缘层包括多个第一微孔，P电极线通过第一微孔与电流扩展层电连接；微孔型透明绝缘层还包括多个第二微孔，N电极线通过第二微孔与N型半导体层电连接；P电极通过第一微孔定点向LED注入电流，N电极通过第二微孔定点向LED注入电流。如此，提升LED芯片的亮度。
Description
技术领域
本申请涉及半导体LED技术领域，具体地说，涉及一种微孔型LED电极结构及其制备方法。
背景技术
目前LED(Light Emitting Diode，发光二极管)作为第三代照明器件，广泛地应用于日常照明、屏幕显示、生物医疗、农业等生产生活的方面。LED是利用GAN为主要材料，通过MOCVD设备在蓝宝石衬底或者硅衬底等衬底材料上制备而成。由于GAN材料具有性能好、可靠性高、耐高温、禁带宽度大等优点，因而由此制备出的LED具有很长的使用寿命。
目前LED从结构上来说主要可以分为三大类型：正装结构LED芯片、倒装结构LED芯片以及垂直结构LED芯片。目前市场上使用较为广泛的是正装结构LED芯片。由于人民生活质量的不断提升，对LED产品的需求也不断提高，目前来说如何有效的提升LED芯片的发光亮度、控制好LED生产成本、提升LED使用性能是LED行业技术人员面临的重要挑战。因此，LED行业技术人员需要从技术提示、结构优化、产能增加、新材料等方面进行积极探索，来提升LED芯片的发光亮度、控制LED的生产成本、提升LED的使用性能。
本发明主要是为了解决提升LED亮度这一技术难点，提供了一种微孔型LED电极结构及其制备方法。
发明内容
有鉴于此，本申请所要解决的技术问题是提供了一种微孔型LED电极结构及其制备方法，属于LED半导体领域。该微孔型LED电极结构可以实现定点的微孔电流注入，可以根据LED芯片设计的需求来控制电流的分布，有利于提高电流的扩展，同时也有利于减少电极对光的吸收以及减少N电极线的刻蚀面积，进而提升LED芯片的亮度。
为了解决上述技术问题，本申请有如下技术方案：
第一方面，一种微孔型LED电极结构，包括：
衬底、沿垂直于衬底所在平面的方向设置在所述衬底上的缓冲层、N型半导体层、多量子阱层、P型半导体层、电流阻挡层、电流扩展层、微孔型透明绝缘层和电极层；
所述电极层包括P电极以及与所述P电极电连接的至少两条P电极线、N电极以及与所述N电极电连接的N电极线，所述P电极和所述P电极线在所述衬底基板所在平面的正投影与所述N电极和所述N电极线在所述衬底基板所在平面的正投影不交叠，且所述N电极线在所述衬底基板所在平面的正投影位于两条所述P电极线之间；
所述P电极通过过孔与所述P型半导体层电连接，所述N型电极与所述N型半导体层电连接；
所述微孔型透明绝缘层包括多个第一微孔，所述第一微孔沿所述微孔型透明绝缘层的厚度方向贯穿所述微孔型透明绝缘层，所述P电极线通过所述第一微孔与所述电流扩展层电连接；
所述微孔型透明绝缘层还包括多个第二微孔，所述第二微孔沿所述微孔型透明绝缘层和所述电流阻挡层的厚度方向贯穿所述微孔型透明绝缘层、所述电流扩展层、所述电流阻挡层、所述P型半导体层和所述多量子阱层，所述N电极线通过所述第二微孔与所述N型半导体层电连接；
所述P电极通过所述第一微孔定点向所述LED注入电流，所述N电极通过所述第二微孔定点向所述LED注入电流。
可选地，其中：
所述第一微孔的直径为D1，10μm≤D1≤50μm，所述第一微孔具有坡度，所述坡度的倾斜角为α1，20°≤α1≤40°；所述第二微孔的直径为D2，10μm≤D2≤50μm，所述第二微孔具有坡度，所述坡度的倾斜角为α2，20°≤α2≤40°。
可选地，其中：
相邻两个所述第一微孔之间的距离为D3，相邻两个所述第二微孔之间的距离为D4，其中，20μm≤D3≤50μm，20μm≤D4≤50μm。
可选地，其中：
所述微孔型透明绝缘层的厚度为D3，所述微孔型透明绝缘层包括Si3N4和SiO2中的至少一者。
可选地，其中：
所述第一微孔在所述P电极线朝向所述衬底的一侧均匀分布，所述第二微孔在所述N电极和N电极线朝向所述衬底的一侧均匀分布。
可选地，其中：
所述第一微孔在所述衬底所在平面的正投影呈圆形或多边形；所述第二微孔在所述衬底基板所在平面的正投影呈圆形或多边形。
可选地，其中：
所述电流阻挡层包括SiON和SiO2中的至少一者。
第二方面，一种微孔型LED电极结构的制备方法，其特征在于，包括：
制作衬底，并在衬底上依次形成缓冲层、N型半导体层、多量子阱层、P型半导体层；
利用黄光光刻工艺和ICP刻蚀工艺在所述P型半导体层上刻蚀出N型半导体层的图形及LED芯片形貌；
采用PECVD工艺沉积厚度为至的电流阻挡层，并利用黄光光刻工艺和腐蚀工艺制备出电流阻挡层的图形，使电流阻挡层包覆于LED芯片的侧壁；
采用溅射工艺在电流阻挡层图形的外延片上，溅射厚度为至 的ITO作为电流扩展层，并利用黄光光刻工艺和腐蚀工艺制备所述电流扩展层的ITO图形，并通过RTA退火工艺对ITO进行退火处理；
采用PECVD工艺沉积透明绝缘层；
在沉积好所述透明绝缘层的外延片上，进行匀胶、曝光和显影操作；通过热板进行坚膜处理，并通过腐蚀工艺形成微孔型透明绝缘层，其中，所述微孔型透明绝缘层包括多个第一微孔和多个第二微孔，所述第二微孔沿所述微孔型透明绝缘层和所述电流阻挡层的厚度方向贯穿所述微孔型透明绝缘层、所述电流扩展层、所述电流阻挡层、所述P型半导体层和所述多量子阱层，所述第一微孔沿所述微孔型透明绝缘层的厚度方向贯穿所述微孔型透明绝缘层；
在制备好微孔型透明绝缘层的外延片上，采用蒸镀的方法蒸镀一层金属电极，分别形成P电极以及与所述P电极电连接的至少两条P电极线、N电极以及与所述N电极电连接的N电极线，使所述P电极通过过孔与所述P型半导体层电连接，所述N型电极与所述N型半导体层电连接，所述P电极线通过所述第一微孔与所述电流扩展层电连接，所述N电极线通过所述第二微孔与所述N型半导体层电连接。
可选地，其中：
所述利用黄光光刻工艺和腐蚀工艺制备出电流阻挡层的图形中，黄光坚膜温度为130℃～140℃，热板坚膜时间为5min～7min。
可选地，其中：
所述进行匀胶、曝光和显影操作中，通过黄光光刻工艺200转/min进行匀胶，曝光能量为150Mj/cm2，显影时间为3min～5min；
所述通过热板进行坚膜处理，并通过腐蚀工艺形成微孔型透明绝缘层，进一步为：通过热板在140℃～160℃坚膜3min，并通过BOE腐蚀3min～5min制备所述微孔型透明绝缘层。
与现有技术相比，本申请所述的微孔型LED电极结构及其制备方法，达到了如下效果：
(1)本发明所提供的微孔型LED电极结构及其制备方法中，在微孔型透明绝缘层上引入了多个第一微孔和多个第二微孔，P电极线通过第一微孔与电流扩展层电连接，N电极线通过第二微孔与N型半导体层电连接，如此，P电极可通过第一微孔定点向LED注入电流，N电极可通过第二微孔定点向LED注入电流，如此实现了定点的微孔电流注入，有利于根据LED芯片设计的需求来控制电流的分布，减少N电极线的刻蚀面积的同时也减少了电极对光的吸收，提高LED的发光亮度。
(2)本发明所提供的微孔型LED电极结构及其制备方法中，在电流阻挡层上溅射电流扩展层，使得通过该层的电流有效地扩展开来，有利于提高电子利用率，进而提高LED的发光亮度。
(3)本发明所提供的微孔型LED电极结构及其制备方法中，工艺流程和方法简单、易操作，有利于工艺量产。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1所示为现有技术中LED电极结构的一种俯视图；
图2所示为本发明微孔型LED电极结构的一种截面图；
图3所示为本发明微孔型LED电极结构的另一种截面图；
图4所示为本发明微孔型LED电极结构的一种俯视图；
图5所示为本发明微孔型LED电极结构的制备方法的流程图。
具体实施方式
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性耦接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电性耦接于所述第二装置，或通过其他装置或耦接手段间接地电性耦接至所述第二装置。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
现有技术中，LED从结构上来说主要可以分为三大类型：正装结构LED芯片、倒装结构LED芯片以及垂直结构LED芯片。目前市场上使用较为广泛的是正装结构LED芯片。由于人民生活质量的不断提升，对LED产品的需求也不断提高，目前来说如何有效的提升LED芯片的发光亮度、控制好LED生产成本、提升LED使用性能是LED行业技术人员面临的重要挑战。因此，LED行业技术人员需要从技术提示、结构优化、产能增加、新材料等方面进行积极探索，来提升LED芯片的发光亮度、控制LED的生产成本、提升LED的使用性能。
现有技术中，LED芯片的结构如图1所示，图1所示为现有技术中LED电极结构的一种俯视图，LED电极结构的P极310和P电极线312以及N极311和N极线313上并没有微孔，无法对电流进行定点注入，电极314对光线有一定的吸收作用，因此LED的发光亮度也比较低。
有鉴于此，本申请所要解决的技术问题是提供了一种微孔型LED电极结构及其制备方法，属于LED半导体领域。该微孔型LED电极结构可以实现定点的微孔电流注入，可以根据LED芯片设计的需求来控制电流的分布，有利于提高电流的扩展，同时也有利于减少电极对光的吸收以及减少N区刻蚀面积，进而提升LED芯片的亮度。
以下结合附图和具体实施例进行详细说明。
请参照图2-图4，图2所示为本发明微孔型LED电极结构的一种截面图，图3所示为本发明微孔型LED电极结构的另一种截面图，图4所示为本发明微孔型LED电极结构的一种俯视图，本申请实施例提供一种微孔型LED电极结构200，包括：
衬底201、沿垂直于衬底201所在平面的方向设置在所述衬底201上的缓冲层202、N型半导体层203、多量子阱层204、P型半导体层205、电流阻挡层206、电流扩展层207、微孔型透明绝缘层208和电极层214；
所述电极层214包括P电极210以及与所述P电极210电连接的至少两条P电极线212、N电极211以及与所述N电极211电连接的N电极线213，所述P电极210和所述P电极线212在所述衬底201基板所在平面的正投影与所述N电极211和所述N电极线213在所述衬底201基板所在平面的正投影不交叠，且所述N电极线213在所述衬底201基板所在平面的正投影位于两条所述P电极线212之间；
所述P电极210通过过孔215与所述P型半导体层205电连接，所述N型电极与所述N型半导体层203电连接；
所述微孔型透明绝缘层208包括多个第一微孔2091，所述第一微孔2091沿所述微孔型透明绝缘层208的厚度方向贯穿所述微孔型透明绝缘层208，所述P电极线212通过所述第一微孔2091与所述电流扩展层207电连接；
所述微孔型透明绝缘层208还包括多个第二微孔2092，所述第二微孔2092沿所述微孔型透明绝缘层208和所述电流阻挡层206的厚度方向贯穿所述微孔型透明绝缘层208、所述电流扩展层207、所述电流阻挡层206、所述P型半导体层205和所述多量子阱层204，所述N电极线213通过所述第二微孔2092与所述N型半导体层203电连接；
所述P电极210通过所述第一微孔2091定点向所述LED注入电流，所述N电极211通过所述第二微孔2092定点向所述LED注入电流。
具体地，请继续参照图2和图3，在垂直于衬底201所在平面的方向上，衬底201上依次设置有缓冲层202、N型半导体层203、多量子阱层204、P型半导体层205、电流阻挡层206、电流扩展层207、微孔型透明绝缘层208和电极层214；其中，电极层214包括P电极210以及与P电极210电连接的至少两条P电极线212、N电极211以及与N电极211电连接的N电极线213，P电极210和P电极线212与N电极211和N电极线213在设置在衬底201上的膜层上的位置不同，因此，P电极210和P电极线212在衬底201基板所在平面的正投影与N电极211和N电极线213在衬底201基板所在平面的正投影不交叠，且N电极线213在衬底201基板所在平面的正投影位于两条P电极线212之间；P电极210和P电极线212与N电极211和N电极线213的位置有一定的距离，有利于电流顺畅的进行传导，也避免了P电极210和P电极线212与N电极211和N电极线213位置过近时，由于电流所生成的电磁场反过来抑制LED对于电流的使用率。
P电极210通过位于P型半导体层205上的过孔215与P型半导体层205电连接，N电极211与N型半导体层203电连接。
微孔型透明绝缘层208上刻蚀有多个微孔209，该微孔209包括多个第一微孔2091和多个第二微孔2092，第一微孔2091沿垂直于衬底201的方向穿透微孔型透明绝缘层208，P电极线212通过第一微孔2091穿过微孔型透明绝缘层208和电流扩展层207点相连，P电极210通过第一微孔2091定点向LED注入电流，实现对于电流的定点导电；第二微孔2092垂直于衬底201的方向穿从微孔型透明绝缘层208并直接贯穿多量子阱层204，N电极211通过第二微孔2092和N型半导体层203电连接，N电极211通过第二微孔2092定点向LED注入电流，实现了控制电流从P电极210和N电极211通过定点的微孔209流入电流扩展层207和N型半导体层203进行导电。对于在透明绝缘层上采用腐蚀工艺，形成微孔型透明绝缘层208，使得P电极210和P电极线212以及N电极211和N电极线213可以通过微孔209与其所要接触的导电层相连接，有利于根据LED芯片设计的需求来控制电流的定向传导和分布，提高电流的传导效率，减少N电极线的刻蚀面积的同时也能够减少电极对光的吸收，进而有利于提升LED芯片的亮度。需要说明的是，在传统设计中，整个N电极线对应的位置都会被刻蚀掉，而本申请仅需在N电极线上微孔对应的位置进行刻蚀，因此相比现有技术而言，大大减小了N电极线的刻蚀面积。
可选地，请参照图4，第一微孔2091的直径为D1，10μm≤D1≤50μm，第一微孔2091具有坡度，坡度的倾斜角为α1，20°≤α1≤40°；第二微孔2092的直径为D2，10μm≤D2≤50μm，第二微孔2092具有坡度，坡度的倾斜角为α2，20°≤α2≤40°。
具体地，请继续参照图4，刻蚀出的微孔209为中空的管道形式，第一微孔2091和第二微孔2092的直径范围是10μm～50μm，若第一微孔2091和第二微孔2092的直径小于10μm，则会导致电流通过微孔209的注入效率降低；若直径大于50μm，将不实现电流通过微孔209进行定点导入，所以将其直径范围控制在10μm～50μm会达到最好的控制电流定点注入的效果。第一微孔2091和第二微孔2092具有一定的坡度，该坡度的倾斜角控制在20°～40°，形成一种类似于倒梯形的结构，微孔209具有一定的倾斜角有利于微孔型透明绝缘层208的附着，从而在微孔209内形成侧壁绝缘层。
可选地，请继续参照图4，相邻两个第一微孔2091之间的距离为D3，相邻两个第二微孔2092之间的距离为D4，其中，20μm≤D3≤50μm，20μm≤D4≤50μm。
具体地，两个相邻的微孔209之间存在一定的具体，两个相邻微孔209圆心点之间的距离为20μm～50μm，在形成微孔209型LED电极结构时，两个相邻微孔209圆心点之间的距离需要大于微孔209的直径，形成微孔209结构有利于实现对于电流的定点导电，提高电流的扩展，同时减少电极对光的吸收，提升LED芯片的亮度。需要说明的是，此处所涉及到的两个微孔209之间的间距，可根据实际情况中LED芯片的大小来做适应性调整，本申请实施例对此不作具体的限定。
可选地，请继续参照图4，微孔型透明绝缘层208的厚度为D3， 微孔型透明绝缘层208包括Si3N4和SiO2中的至少一者。
具体地，对于微孔209型绝缘层的厚度需要控制在之间，微孔209型绝缘层的厚度较薄时，不容易形成不相连的微孔209结构；微孔209型绝缘层的厚度较厚时，刻蚀形成微孔209会需要更多的时间和更多的刻蚀材料，不利于对微孔209型LED的批量化生产；微孔型透明绝缘层208的介质材料可以选择包括Si3N4和SiO2中的至少一者，Si3N4的导热性佳且耐腐蚀，SiO2的密度高且导热性佳，因此选用Si3N4和SiO2中的至少一者来作为微孔型透明绝缘层208的介质材料有利于保证在LED使用过程中膜层的稳定性；需要说明的是，对于微孔型透明绝缘层208的介质材料的选择可在实际生产中对于材料价位、性能等因素进行实际分析后，酌情选择，本实施例对此不作具体限定。
可选地，请继续参照图4，第一微孔2091在P电极线212朝向衬底201的一侧均匀分布，第二微孔2092在N电极211和N电极线213朝向衬底201的一侧均匀分布。
具体地，第一微孔2091均匀地分布在P电极线212朝向衬底201的一侧，第二微孔2092均匀地分布在N电极211和N电极线213朝向衬底201的一侧，在电极和电极线上均匀地刻蚀微孔209，使得P电极210和电流扩展层207接触，N电极211和N型半导体层203接触，实现定点导电；有利于根据LED芯片设计的需求来控制电流的分布，实现对于电流的定点导电，提高电流的扩展。
可选地，请继续参照图4，第一微孔2091在衬底201所在平面的正投影呈圆形或多边形；第二微孔2092在衬底201基板所在平面的正投影呈圆形或多边形。
具体地，刻蚀出的微孔209在衬底201所在平面的正投影为圆形或多边形，需要说明的是，微孔209的正投影可以为圆形、正方形、六边形等多边形，可以根据生产需要的实际情况对所刻蚀的微孔209的形状进行相应的改变，本实施例对此不作具体限定；所刻蚀的微孔209为基础的圆形或者多边形，使得制作工艺相对简单，有利于工艺量产。
可选地，请参照图2和图3，电流阻挡层206包括SiON和SiO2中的至少一者。
具体地，电流阻挡层206的介质材料为包括SiON和SiO2中的至少一者，SiON具有黏性好、致密性好以及针孔密度小的特点，SiO2的密度高且导热性佳，因此，选用SiON和SiO2中的至少一者作为电流阻挡层206的介质材料，有利于优化电流扩散能力，并且提高LED芯片的散热能力，更有利于提升LED的使用寿命。需要说明的是，对于电流阻挡层206的介质材料的选择可在实际生产中对于材料价位、性能等因素进行实际分析后，酌情选择，本实施例对此不作具体限定。
请参照图5，图5所示为本发明微孔型LED电极结构的制备方法的流程图，基于同一发明构思，本申请还提供了一种微孔型LED电极结构200的制备方法，包括：
步骤101、制作衬底201，并在衬底201上依次形成缓冲层202、N型半导体层203、多量子阱层204、P型半导体层205；
步骤102、利用黄光光刻工艺和ICP刻蚀工艺在P型半导体层205上刻蚀出N型半导体层203的图形及LED芯片形貌；
步骤103、采用PECVD工艺沉积厚度为至的电流阻挡层206，并利用黄光光刻工艺和腐蚀工艺制备出电流阻挡层206的图形，使电流阻挡层206包覆于LED芯片的侧壁；
步骤104、采用溅射工艺在电流阻挡层206图形的外延片上，溅射厚度为至的ITO作为电流扩展层207，并利用黄光光刻工艺和腐蚀工艺制备电流扩展层207的ITO图形，并通过RTA退火工艺对ITO进行退火处理；
步骤105、采用PECVD工艺沉积透明绝缘层；
步骤106、在沉积好透明绝缘层的外延片上，进行匀胶、曝光和显影操作；通过热板进行坚膜处理，并通过腐蚀工艺形成微孔型透明绝缘层208，其中，微孔型透明绝缘层208包括多个第一微孔2091和多个第二微孔2092，第二微孔2092沿微孔型透明绝缘层208和电流阻挡层206的厚度方向贯穿微孔型透明绝缘层208、电流扩展层207、电流阻挡层206、P型半导体层205和多量子阱层204，第一微孔2091沿微孔型透明绝缘层208的厚度方向贯穿微孔型透明绝缘层208；
步骤107、在制备好微孔型透明绝缘层208的外延片上，采用蒸镀的方法蒸镀一层金属电极，分别形成P电极210以及与P电极210电连接的至少两条P电极线212、N电极211以及与N电极211电连接的N电极线213，使P电极210通过过孔215与P型半导体层205电连接，N型电极与N型半导体层203电连接，P电极线212通过第一微孔2091与电流扩展层207电连接，N电极线213通过第二微孔2092与N型半导体层203电连接。
具体地，通过步骤101，对于微孔209型LED电极设备的制备，需要先制作衬底201，衬底201材料可以为蓝宝石衬底201材料、Si衬底201材料和SiC衬底201材料等材料中的一种；并在衬底201材料上通过MOCVD设备依次形成缓冲层202、N型半导体层203、多量子阱层204、P型半导体层205；需要说明的是，对于衬底201材料的选择，可根据实际生产中对于材料价位、性能以及MOCVD设备等因素进行实际分析后，酌情选择，本实施例对此不作具体限定。
通过步骤102，在P型半导体层205上利用黄光光刻工艺和ICP刻蚀工艺刻蚀出N型半导体层203的图形及LED芯片形貌，进而在此基础上制备其他膜层。
通过步骤103，采用PECVD工艺沉积电流阻挡层206，其厚度为至并利用黄光光刻工艺和腐蚀工艺制备出电流阻挡层206的图形，使电流阻挡层206包覆于LED芯片的整个侧壁；该电流阻挡层206用于实现对光的反射，有利于减少对光的吸收，并且用于将P型半导体层205和电流扩展层207隔开，有效避免了电子溢出P型半导体层205，有利于提升空穴扩展和空穴浓度，进而增强LED的发光效果。
通过步骤104，采用溅射工艺在电流阻挡层206图形的外延片上，溅射厚度为至的ITO作为电流扩展层207，该电流扩展层207的材质为导电材料，用于将通过该层的电流有效地扩展开来，使得发光层的电流能够分布均匀，从而提高LED的发光亮度，提高电子利用率；并利用黄光光刻工艺和腐蚀工艺制备电流扩展层207的ITO图形，并通过RTA退火工艺对ITO进行退火处理；
通过步骤105和步骤106，采用PECVD工艺沉积透明绝缘层，并在沉积好透明绝缘层的外延片上，进行匀胶、曝光和显影操作；通过热板进行坚膜处理，并通过腐蚀工艺形成微孔型透明绝缘层208，其中，微孔型透明绝缘层208设置有多个第一微孔2091和多个第二微孔2092，该微孔209型LED电极结构的设置可以实现定点的微孔209电流注入，根据LED芯片设计的需求来控制电流的分布情况，有利于提高电流的扩展，提高电子利用率，减少电极对光的吸收，进而提升LED芯片的亮度。
通过步骤107，在制备好微孔型透明绝缘层208的外延片上，采用蒸镀的方法蒸镀一层金属电极，该金属电极为高反射金属电极，而后采用炉管合金工艺，在温度为270℃至300℃之间进行金属合金，形成合金电极，该电极包括分别形成的P电极210以及与P电极210电连接的至少两条P电极线212、N电极211以及与N电极211电连接的N电极线213，进而使P电极210通过过孔215与P型半导体层205电连接，N电极211与N型半导体层203电连接，P电极线212通过第一微孔2091与电流扩展层207电连接，N电极线213通过第二微孔2092与N型半导体层203电连接，使得电流可以定点地从微孔209中流入，控制电流的分布来提高电子利用率，同时有利于减少电极对光的吸收，提升LED芯片的发光亮度。微孔209型LED芯片需要经过研磨、精抛、背镀、切割、裂片、点测、分选等工艺，采用五道光刻工艺制备而成，主要应用于LED正装芯片。
可选地，请继续参照图5，上述步骤103中，利用黄光光刻工艺和腐蚀工艺制备出电流阻挡层206的图形中，黄光坚膜温度为130℃～140℃，热板坚膜时间为5min～7min。
具体地，电流阻挡层206图形的制备条件是黄光坚膜温度为130℃～140℃，热板坚膜时间为5min～7min，次数对于利用黄光光刻工艺和腐蚀工艺制备电流阻挡层206的图形，其制备条件的控制必须严谨，在化学反应中，温度和时间的控制条件的不同，对于制备的结果影响非常大，只有将反应条件控制在最优选择的范围内，才能保证所制备出的电流阻挡层206能够达到研究所需的结果。
可选地，请继续参照图5，上述步骤106中，进行匀胶、曝光和显影操作中，通过黄光光刻工艺200转/min进行匀胶，曝光能量为150Mj/cm2，显影时间为3min～5min；
通过热板进行坚膜处理，并通过腐蚀工艺形成微孔型透明绝缘层208，进一步为：通过热板在140℃～160℃坚膜3min，并通过BOE腐蚀3min～5min制备微孔型透明绝缘层208。
具体地，在沉积好的透明绝缘层的外延片上，利用黄光光刻工艺，采用200转/min进行匀胶，曝光能量为150Mj/cm2，显影时间为3min～5min，再通过热板在140℃～160℃坚膜3min，BOE腐蚀3min～5min制备微孔型透明绝缘层208。对于微孔型透明绝缘层208的制备条件此处给出了最优方案，在化学反应中，温度、时间和转速等控制条件的不同，对于制备的结果影响非常大，只有将反应条件控制在最优选择的范围内，才能保证所制备出的微孔型透明绝缘层208能够达到研究所需的结果。形成的微孔209可以实现定点的微孔209电流注入，即可以根据LED芯片设计的需求来控制电流的分布情况，有利于提高电流的扩展，提高电子利用率，减少电极对光的吸收，进而提升LED芯片的亮度。
请继续参照图5，为了更好的阐述本发明一种微孔209型LED电极结构及其制备方法，以下结合具体实施方式进行说明：
一种微孔209型LED电极结构及其制备方法，包括：衬底201材料、缓冲层202、N型半导体层203(N-GaN层)、多量子阱层204(MQW)、P型半导体层205(P-GaN层)全结构外延片。
利用黄光光刻工艺和ICP刻蚀工艺刻蚀出N-GaN层及LED芯片形貌。
进一步的，采用PECVD沉积好电流阻挡层206，电流阻挡层206的厚度在通过黄光光刻工艺和腐蚀工艺制备出电流阻挡层206图形，电流阻挡层206包覆LED芯片的侧壁，其中，黄光坚膜温度为140℃，热板坚膜时间为5min～7min。
进一步地，采用溅射工艺在电流阻挡层206图形的外延片上，溅射厚度为的ITO作为电流扩张层，并利用黄光光刻工艺和腐蚀工艺制备好电流扩张层的ITO图形，进而通过RTA退火工艺，对ITO进行退火处理。
进一步地，采用PECVD沉积一层透明绝缘层，透明绝缘层的厚度为 介质材料采用SiO2。
进一步地，在沉积的透明绝缘层的外延片上，利用黄光光刻工艺，采用2000转/min进行匀胶，曝光能量为150Mj/cm2，显影时间为3min～5min。通过热板在140℃～160℃坚膜3min，而后通过腐蚀工艺，BOE腐蚀4min制备出微孔型透明绝缘层208。
进一步的，在制备好微孔型透明绝缘层208的外延片上，采用蒸镀的方法蒸镀一层高反射金属电极，采用炉管合金工艺，在280℃之间进行金属合金，形成合金电极。
进一步地，通过研磨、精抛、背镀、切割、裂片、点测、分选等工艺制备出LED芯片。
通过以上各实施例可知，本申请存在的有益效果是：
(1)本发明所提供的微孔型LED电极结构及其制备方法中，在微孔型透明绝缘层上引入了多个第一微孔和多个第二微孔，P电极线通过第一微孔与电流扩展层电连接，N电极线通过第二微孔与N型半导体层电连接，如此，P电极可通过第一微孔定点向LED注入电流，N电极可通过第二微孔定点向LED注入电流，如此实现了定点的微孔电流注入，有利于根据LED芯片设计的需求来控制电流的分布，减少N电极线的刻蚀面积的同时也减少了电极对光的吸收，提高LED的发光亮度。
(2)本发明所提供的微孔型LED电极结构及其制备方法中，在电流阻挡层上溅射电流扩展层，使得通过该层的电流有效地扩展开来，有利于提高电子利用率，进而提高LED的发光亮度。
(3)本发明所提供的微孔型LED电极结构及其制备方法中，工艺流程和方法简单、易操作，有利于工艺量产。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种微孔型LED电极结构，其特征在于，包括：
衬底、沿垂直于衬底所在平面的方向设置在所述衬底上的缓冲层、N型半导体层、多量子阱层、P型半导体层、电流阻挡层、电流扩展层、微孔型透明绝缘层和电极层；
所述电极层包括P电极以及与所述P电极电连接的至少两条P电极线、N电极以及与所述N电极电连接的N电极线，所述P电极和所述P电极线在所述衬底基板所在平面的正投影与所述N电极和所述N电极线在所述衬底基板所在平面的正投影不交叠，且所述N电极线在所述衬底基板所在平面的正投影位于两条所述P电极线之间；
所述P电极通过过孔与所述P型半导体层电连接，所述N型电极与所述N型半导体层电连接；
所述微孔型透明绝缘层包括多个第一微孔，所述第一微孔沿所述微孔型透明绝缘层的厚度方向贯穿所述微孔型透明绝缘层，所述P电极线通过所述第一微孔与所述电流扩展层电连接；
所述微孔型透明绝缘层还包括多个第二微孔，所述第二微孔沿所述微孔型透明绝缘层和所述电流阻挡层的厚度方向贯穿所述微孔型透明绝缘层、所述电流扩展层、所述电流阻挡层、所述P型半导体层和所述多量子阱层，所述N电极线通过所述第二微孔与所述N型半导体层电连接；
所述P电极通过所述第一微孔定点向所述LED注入电流，所述N电极通过所述第二微孔定点向所述LED注入电流。
2.根据权利要求1所述的微孔型LED电极结构，其特征在于，所述第一微孔的直径为D1，10μm≤D1≤50μm，所述第一微孔具有坡度，所述坡度的倾斜角为α1，20°≤α1≤40°；所述第二微孔的直径为D2，10μm≤D2≤50μm，所述第二微孔具有坡度，所述坡度的倾斜角为α2，20°≤α2≤40°。
3.根据权利要求1所述的微孔型LED电极结构，其特征在于，相邻两个所述第一微孔之间的距离为D3，相邻两个所述第二微孔之间的距离为D4，其中，20μm≤D3≤50μm，20μm≤D4≤50μm。
4.根据权利要求1所述的微孔型LED电极结构，其特征在于，所述微孔型透明绝缘层的厚度为D3，所述微孔型透明绝缘层包括Si3N4和SiO2中的至少一者。
5.根据权利要求1所述的微孔型LED电极结构，其特征在于，所述第一微孔在所述P电极线朝向所述衬底的一侧均匀分布，所述第二微孔在所述N电极和N电极线朝向所述衬底的一侧均匀分布。
6.根据权利要求1所述的微孔型LED电极结构，其特征在于，所述第一微孔在所述衬底所在平面的正投影呈圆形或多边形；所述第二微孔在所述衬底基板所在平面的正投影呈圆形或多边形。
7.根据权利要求1所述的微孔型LED电极结构，其特征在于，所述电流阻挡层包括SiON和SiO2中的至少一者。
8.一种微孔型LED电极结构的制备方法，其特征在于，包括：
制作衬底，并在衬底上依次形成缓冲层、N型半导体层、多量子阱层、P型半导体层；
利用黄光光刻工艺和ICP刻蚀工艺在所述P型半导体层上刻蚀出N型半导体层的图形及LED芯片形貌；
采用PECVD工艺沉积厚度为至的电流阻挡层，并利用黄光光刻工艺和腐蚀工艺制备出电流阻挡层的图形，使电流阻挡层包覆于LED芯片的侧壁；
采用溅射工艺在电流阻挡层图形的外延片上，溅射厚度为至 的ITO作为电流扩展层，并利用黄光光刻工艺和腐蚀工艺制备所述电流扩展层的ITO图形，并通过RTA退火工艺对ITO进行退火处理；
采用PECVD工艺沉积透明绝缘层；
在沉积好所述透明绝缘层的外延片上，进行匀胶、曝光和显影操作；通过热板进行坚膜处理，并通过腐蚀工艺形成微孔型透明绝缘层，其中，所述微孔型透明绝缘层包括多个第一微孔和多个第二微孔，所述第二微孔沿所述微孔型透明绝缘层和所述电流阻挡层的厚度方向贯穿所述微孔型透明绝缘层、所述电流扩展层、所述电流阻挡层、所述P型半导体层和所述多量子阱层，所述第一微孔沿所述微孔型透明绝缘层的厚度方向贯穿所述微孔型透明绝缘层；
在制备好微孔型透明绝缘层的外延片上，采用蒸镀的方法蒸镀一层金属电极，分别形成P电极以及与所述P电极电连接的至少两条P电极线、N电极以及与所述N电极电连接的N电极线，使所述P电极通过过孔与所述P型半导体层电连接，所述N型电极与所述N型半导体层电连接，所述P电极线通过所述第一微孔与所述电流扩展层电连接，所述N电极线通过所述第二微孔与所述N型半导体层电连接。
9.根据权利要求8所述的一种微孔型LED电极结构的制备方法，其特征在于，所述利用黄光光刻工艺和腐蚀工艺制备出电流阻挡层的图形中，黄光坚膜温度为130℃～140℃，热板坚膜时间为5min～7min。
10.根据权利要求8所述的一种微孔型LED电极结构的制备方法，其特征在于，
所述进行匀胶、曝光和显影操作中，通过黄光光刻工艺200转/min进行匀胶，曝光能量为150Mj/cm2，显影时间为3min～5min；
所述通过热板进行坚膜处理，并通过腐蚀工艺形成微孔型透明绝缘层，进一步为：通过热板在140℃～160℃坚膜3min，并通过BOE腐蚀3min～5min制备所述微孔型透明绝缘层。
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