CN115472729A - 一种小型发光二极管结构及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种小型发光二极管结构及其制作方法。本发明包括衬底，所述衬底正面设有外延结构，所述外延结构正面设有透明导电层，所述外延结构的侧面形成有台阶，所述台阶以及透明导电层的正面覆盖有绝缘层，所述绝缘层设有接触区，接触电极通过接触区与透明导电层及外延结构接触，所述绝缘层与接触电极形成间隙区，所述间隙区覆盖有致密绝缘层，所述致密绝缘层覆盖有绝缘反射层，接触电极上方的致密绝缘层和绝缘反射层之间形成用于与焊盘电极接触的通孔区。本发明能够避免在金属制程时引入金属颗粒，降低外延台阶金属吸附导致的漏电或微漏电风险。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其是指一种小型发光二极管结构及其制作方法。
背景技术
小型发光二极管（Mini LED）常规制程都是先做接触电极，再在接触电极上方覆盖绝缘层，并形成通孔，再与焊盘相连。通过这种方法，在做接触电极时，LED结构的侧面有u-GaN、n-GaN等形成的台阶均未有效保护，在金属去胶时会有金属吸附导致漏电或微漏电的风险。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中小型发光二极管在做接触电极时，LED结构的侧面有u-GaN、n-GaN等形成的台阶均未有效保护，在金属去胶时会有金属吸附导致漏电或微漏电的风险的问题，提供一种小型发光二极管结构及其制作方法，能够避免在金属制程时引入金属颗粒，降低外延台阶金属吸附导致的漏电或微漏电风险。
为解决上述技术问题，本发明提供一种小型发光二极管结构，包括衬底，所述衬底正面设有外延结构，所述外延结构正面设有透明导电层，所述外延结构的侧面形成有台阶，所述台阶以及透明导电层的正面覆盖有绝缘层，所述绝缘层设有接触区，接触电极通过接触区与透明导电层及外延结构接触，所述绝缘层与接触电极形成间隙区，所述间隙区上方覆盖有致密绝缘层，所述致密绝缘层覆盖有绝缘反射层，接触电极上方的致密绝缘层和绝缘反射层之间形成用于与焊盘电极接触的通孔区。
在本发明的一种实施方式中，所述外延结构包括依次设于所述衬底正面的缓冲层、第一半导体层、发光层和第二半导体层。
在本发明的一种实施方式中，所述致密绝缘层的侧坡面与衬底正面法线形成的角度小于绝缘反射的侧坡面与衬底正面法线形成的角度。
在本发明的一种实施方式中，所述接触区包括透明导电层底面以及绝缘层台阶面，所述接触电极底端与透明导电层底面接触，所述接触电极侧端与绝缘层台阶面不接触。
在本发明的一种实施方式中，所述接触区包括透明导电层底面以及绝缘层台阶面，所述接触电极底端与透明导电层底面接触，所述接触电极侧端与绝缘层台阶面接触。
在本发明的一种实施方式中，所述接触区包括在绝缘层上形成的多个孔洞，所述接触电极通过多个孔洞与透明导电层及外延结构接触。
在本发明的一种实施方式中，所述衬底反面设有背镀绝缘层。
在本发明的一种实施方式中，所述小型发光二极管结构的宽度介于20~500µm，长度介于20~1000µm。
在本发明的一种实施方式中，所述背镀绝缘层由低折SiO2和高折TiO2堆叠而成。
本发明还提供基于所述的小型发光二极管结构的制作方法，包括如下步骤：
提供衬底，在衬底正面制备外延结构，在外延结构上刻蚀出台阶；
在外延结构正面制备一层透明导电层，在透明导电层以及台阶表面制备一层绝缘层；
在绝缘层处制备接触区，接触电极通过接触区与透明导电层及外延结构接触，并使得绝缘层与接触电极形成间隙区，在所述间隙区覆盖致密绝缘层；
在致密绝缘层外覆盖一层绝缘反射层，并在接触电极上方的致密绝缘层和绝缘反射层之间形成通孔区制作焊盘电极。
在本发明的一种实施方式中，所述致密绝缘层为溅射沉积或原子层沉积的SiO2、SiN x 、Al2O3、AlN或由上述材料组成的2层~10层堆垛结构层。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明所述的一种小型发光二极管结构及其制作方法，在绝缘层和接触电极形成间隙，通过致密绝缘层与间隙相连，使致密绝缘层与接触电极底部直接相连，能够有效阻挡空气中的水汽以及焊球中的活泼金属Ag、Sn等的迁移渗透，提升抗金属迁移的能力；并在接触电极上方的致密绝缘层和绝缘反射层形成通孔区，作为焊盘电极接触区，致密绝缘层、绝缘反射层形成有两种角度的斜坡，绝缘反射层提升整体取光效率；外延结构设置有台阶进行保护，漏电风险低，且制作简单，降低了成本。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是实施例一中小型发光二极管结构示意图。
图2是图1的局部放大示意图。
图3是实施例一中设有背镀绝缘层的小型发光二极管结构示意图。
图4是实施例二中小型发光二极管结构示意图。
图5是图4的局部放大示意图。
图6是实施例二中小型发光二极管结构示意图。
说明书附图标记说明：1、衬底；2、外延结构；20、台阶；21、缓冲层；22、第一半导体层；23、发光层；24、第二半导体层；3、透明导电层；4、绝缘层；41、接触区；411、透明导电层底面；412、绝缘层台阶面；42、孔洞；5、接触电极；6、致密绝缘层；7、绝缘反射层；8、焊盘电极；9、背镀绝缘层。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例一
参照图1、图2所示，一种小型发光二极管结构，所述小型发光二极管结构的宽度介于20~500µm，长度介于20~1000µm，包括衬底1，所述衬底1正面设有外延结构2，所述外延结构2正面设有透明导电层3，所述外延结构2的侧面形成有台阶20，所述台阶20以及透明导电层3的正面覆盖有绝缘层4，所述绝缘层4设有接触区41，接触电极5通过接触区41与透明导电层3及外延结构2接触，所述绝缘层4与接触电极5形成间隙区，所述间隙区上方覆盖有致密绝缘层6，所述致密绝缘层6覆盖有绝缘反射层7，接触电极5上方的致密绝缘层6和绝缘反射层7之间形成用于与焊盘电极8接触的通孔区。
具体地，所述致密绝缘层6的侧坡面与衬底1正面法线形成的角度小于绝缘反射的侧坡面与衬底1正面法线形成的角度。
具体地，所述接触区41包括透明导电层底面411以及绝缘层台阶面412，所述接触电极5底端与透明导电层底面411接触，所述接触电极5侧端与绝缘层台阶面412不接触。
进一步地，如图3所示，所述衬底1反面设有背镀绝缘层9，所述背镀绝缘层9由低折SiO2和高折TiO2堆叠而成。
实施例二
参照图4、图5所示，一种小型发光二极管结构，所述小型发光二极管结构的宽度介于20~500µm，长度介于20~1000µm，包括衬底1，所述衬底1正面设有外延结构2，所述外延结构2正面设有透明导电层3，所述外延结构2的侧面形成有台阶20，所述台阶20以及透明导电层3的正面覆盖有绝缘层4，所述绝缘层4设有接触区41，接触电极5通过接触区41与透明导电层3及外延结构2接触，所述绝缘层4与接触电极5形成间隙区，所述间隙区上方覆盖有致密绝缘层6，所述致密绝缘层6覆盖有绝缘反射层7，接触电极5上方的致密绝缘层6和绝缘反射层7之间形成用于与焊盘电极8接触的通孔区。
其中，所述外延结构2包括依次设于所述衬底1正面的缓冲层21（如u-GaN层）、第一半导体层22（如n-GaN层）、发光层23（如量子阱层）和第二半导体层24（如p-GaN层）。
其中，所述致密绝缘层6的侧坡面与衬底1正面法线形成的角度小于绝缘反射层7的侧坡面与衬底1正面法线形成的角度。
具体地，所述接触区41包括透明导电层底面411以及绝缘层台阶面412，所述接触电极5底端与透明导电层底面411接触，所述接触电极5侧端与绝缘层台阶面412接触。
实施例三
参照图6所示，一种小型发光二极管结构，包括衬底1，所述衬底1正面设有外延结构2，所述外延结构2正面设有透明导电层3，所述外延结构2的侧面形成有台阶20，所述台阶20以及透明导电层3的正面覆盖有绝缘层4，所述绝缘层4设有接触区41，接触电极5通过接触区41与透明导电层3及外延结构2接触，所述绝缘层4与接触电极5形成间隙区，所述间隙区覆盖有致密绝缘层6，所述致密绝缘层6覆盖有绝缘反射层7，接触电极5上方的致密绝缘层6和绝缘反射层7之间形成用于与焊盘电极8接触的通孔区。
其中，所述外延结构2包括依次设于所述衬底1正面的缓冲层21（如u-GaN层）、第一半导体层22（如n-GaN层）、发光层23（如量子阱层）和第二半导体层24（如p-GaN层）。
其中，所述致密绝缘层6的侧坡面与衬底1正面法线形成的角度小于绝缘反射层7的侧坡面与衬底1正面法线形成的角度。
具体地，所述接触区41包括在绝缘层4上形成的多个孔洞42，所述接触电极5通过多个孔洞42与透明导电层3及外延结构2接触。
实施例四
实施例一至实施例三中所述的小型发光二极管结构的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供衬底1，在衬底1正面制备外延结构2，在外延结构2上刻蚀出台阶20；
在外延结构2正面制备一层透明导电层3，在透明导电层3以及台阶20表面制备一层绝缘层4；
在绝缘层4处制备接触区41，接触电极5通过接触区41与透明导电层3及外延结构2接触，并使得绝缘层4与接触电极5形成间隙区，在所述间隙区覆盖致密绝缘层6；
在致密绝缘层6外覆盖一层绝缘反射层7，并在接触电极5上方的致密绝缘层6和绝缘反射层7之间形成通孔区制作焊盘电极8。
其中，所述致密绝缘层6为溅射沉积或原子层沉积的SiO2、SiN x 、Al2O3、AlN或由上述材料组成的2层~10层堆垛结构层，如由Al2O3/SiO2/Al2O3/SiO2组成的多层结构。
其中，衬底1包括但不限于蓝宝石、硅片、碳化硅片或金属。
本实施例中，在利用MOCVD设备在衬底上生长外延结构，外延结构是多层结构，根据实际需要而定，例如可以是依次生长的缓冲层、U-GaN层、N-GaN层、多量子阱层和P-GaN层，也可以是依次生长的N-GaN层、多量子阱层和P-GaN层，所述LED芯片外延结构覆盖在衬底1的整面。MOCVD是在气相外延生长（VPE）的基础上发展起来的一种新型气相外延生长技术。
透明导电层3为ITO膜，在P-GaN层上镀ITO膜，ITO膜和P-GaN层形成良好的欧姆接触。具体的，利用磁控溅射或电子束蒸镀技术在芯片结构上镀ITO膜2（ITO，Indiµm TinOxide，氧化铟锡），利用退火炉的高温快速退火（RTA，Rapid Thermal Annealing），使ITO膜和P-GaN层形成良好的欧姆接触。
通过ICP刻蚀技术（ICP，Inductively Coupled Plasma，感应耦合等离子体刻蚀）将暴漏区域的N-GaN层刻蚀出来，形成N-GaN台阶。
利用PECVD技术在芯片结构的表面沉积SiO2绝缘层，利用负性光刻掩膜技术制作焊盘电极图形，并通过电子束蒸发技术制作N、P焊盘电极。
通过在绝缘层4和接触电极5形成间隙，通过致密绝缘层6与间隙相连，使致密绝缘层6与接触电极5底部直接相连，能够有效阻挡空气中的水汽以及焊球中的活泼金属Ag、Sn等的迁移渗透，提升抗金属迁移的能力；并在接触电极5上方的致密绝缘层6和绝缘反射层7形成通孔区，作为焊盘电极8接触区41，致密绝缘层6、绝缘反射层7形成有两种角度的斜坡，绝缘反射层7提升整体取光效率；外延结构2设置有台阶20进行保护，漏电风险低，且制作简单，降低了成本。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种小型发光二极管结构，其特征在于，包括衬底（1），所述衬底（1）正面设有外延结构（2），所述外延结构（2）正面设有透明导电层（3），所述外延结构（2）的侧面形成有台阶（20），所述台阶（20）以及透明导电层（3）的正面覆盖有绝缘层（4），所述绝缘层（4）设有接触区（41），接触电极（5）通过接触区（41）与透明导电层（3）及外延结构（2）接触，所述绝缘层（4）与接触电极（5）形成间隙区，所述间隙区上方覆盖有致密绝缘层（6），所述致密绝缘层（6）覆盖有绝缘反射层（7），接触电极（5）上方的致密绝缘层（6）和绝缘反射层（7）之间形成用于与焊盘电极（8）接触的通孔区。
2.根据权利要求1所述的一种小型发光二极管结构，其特征在于，所述外延结构（2）包括依次设于所述衬底（1）正面的缓冲层（21）、第一半导体层（22）、发光层（23）和第二半导体层（24）。
3.根据权利要求1所述的一种小型发光二极管结构，其特征在于，所述致密绝缘层（6）的侧坡面与衬底（1）正面法线形成的角度小于绝缘反射层（7）的侧坡面与衬底（1）正面法线形成的角度。
4.根据权利要求1所述的一种小型发光二极管结构，其特征在于，所述接触区（41）包括透明导电层底面（411）以及绝缘层台阶面（412），所述接触电极（5）底端与透明导电层底面（411）接触，所述接触电极（5）侧端与绝缘层台阶面（412）不接触。
5.根据权利要求1所述的一种小型发光二极管结构，其特征在于，所述接触区（41）包括透明导电层底面（411）以及绝缘层台阶面（412），所述接触电极（5）底端与透明导电层底面（411）接触，所述接触电极（5）侧端与绝缘层台阶面（412）接触。
6.根据权利要求1所述的一种小型发光二极管结构，其特征在于，所述接触区（41）包括在绝缘层（4）上形成的多个孔洞（42），所述接触电极（5）通过多个孔洞（42）与透明导电层（3）及外延结构（2）接触。
7.根据权利要求1所述的一种小型发光二极管结构，其特征在于，所述衬底（1）反面设有背镀绝缘层（9）。
8.根据权利要求1所述的一种小型发光二极管结构，其特征在于，所述小型发光二极管结构的宽度介于20~500µm，长度介于20~1000µm。
9.基于权利要求1-8任一项所述的小型发光二极管结构的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供衬底（1），在衬底（1）正面制备外延结构（2），在外延结构（2）上刻蚀出台阶（20）；
在外延结构（2）正面制备一层透明导电层（3），在透明导电层（3）以及台阶（20）表面制备一层绝缘层（4）；
在绝缘层（4）处制备接触区（41），接触电极（5）通过接触区（41）与透明导电层（3）及外延结构（2）接触，并使得绝缘层（4）与接触电极（5）形成间隙区，在所述间隙区覆盖致密绝缘层（6）；
在致密绝缘层（6）外覆盖一层绝缘反射层（7），并在接触电极（5）上方的致密绝缘层（6）和绝缘反射层（7）之间形成通孔区制作焊盘电极（8）。
10.如权利要求9所述的小型发光二极管结构的制作方法，其特征在于，所述致密绝缘层（6）为溅射沉积或原子层沉积的SiO2、SiN x 、Al2O3、AlN或由上述材料组成的2层~10层堆垛结构层。
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| CN202211142693.9A CN115472729A (zh) | 2022-09-20 | 2022-09-20 | 一种小型发光二极管结构及其制作方法 |
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|---|---|---|---|---|
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2022
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Cited By (2)
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| CN116487502A (zh) * | 2023-06-25 | 2023-07-25 | 晶能光电股份有限公司 | 倒装led芯片及其制备方法 |
| CN116487502B (zh) * | 2023-06-25 | 2023-09-12 | 晶能光电股份有限公司 | 倒装led芯片及其制备方法 |
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