[发明专利]一种高压芯片LED结构及其制作方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体光电芯片制造领域，尤其涉及一种高压芯片LED结构及其制作方法。

背景技术

自从20世纪90年代初商业化以来，经过二十几年的发展，GaN基LED已被广泛应用于户内外显示屏、投影显示用照明光源、背光源、景观亮化照明、广告、交通指示等领域，并被誉为二十一世纪最有竞争力的新一代固体光源。然而对于半导体发光器件LED来说，要代替传统光源，进入高端照明领域，必须考虑三个因素：一是发光亮度及发光均匀性的提升，二是器件良率和可靠性的提升，三是生产成本的降低。

近年来，在政府各种政策的激励和推动下，各种为提高LED发光亮度的技术应运而生，例如图形化衬底技术、阻挡层技术、扩展辅助层技术、侧壁粗化技术、DBR技术、优化电极结构、在衬底或透明导电膜上制作二维光子晶体等。其中图形化衬底技术最具成效，在2010年到2012年间，前后出现的锥状结构的干法图形化衬底和金字塔形状的湿法图形化衬底完全取代了表面平坦的蓝宝石衬底成为LED芯片的主流衬底，使LED的晶体结构和发光亮度都得到了革命性的提高；阻挡层技术也能使LED器件的发光亮度提高5-10个百分点；然而亮度的提升是照明用半导体发光器件LED永无止境的追求，甚至各种提高LED发光亮度的技术的并用也赶不上时代的进步对LED发光亮度的需求。

随着半导体集成技术的高速发展，一种称为高压芯片的LED结构应运而生，此种结构的LED一般是在发光半导体层形成后，通过光刻刻蚀工艺在所述发光半导体层上形成隔离槽，再在隔离槽内填充绝缘材料，最后在各绝缘分离的发光半导体层上制作电极并形成串联结构；此种结构的LED能够满足现阶段某些照明领域对LED发光亮度之需求，然而要同时满足人们对发光均匀性以及器件良率和可靠性的需求，赢得人们对LED照明光源的信赖和忠诚，将阻挡层技术和/或扩展辅助层技术结合于高压芯片技术中势在必行；如何在降低LED生产成本或至少在不增加LED现有生产成本的基础上实现上述方案是非常重要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高高压芯片LED可靠性和抗击穿能力且能同时降低其生产成本的LED结构及其制作方法。

为了解决上述问题，本发明提供一种高压芯片LED结构制作方法，包括：

提供一衬底；

在所述衬底上形成发光半导体层，所述发光半导体层包括依次层叠的N型半导体层、有源层和P型半导体层；

刻蚀所述发光半导体层形成若干阶梯型通孔，所述阶梯型通孔包括凹槽以及与所述凹槽连通的隔离槽，所述凹槽暴露所述N型半导体层的表面，所述隔离槽暴露所述衬底的表面，所述阶梯型通孔将发光半导体层分割成若干分离的独立发光半导体层；

通过PECVD工艺在所述发光半导体层上、所述凹槽底部暴露出的N型发光半导体层和所述隔离槽底部暴露出的衬底上形成绝缘薄膜防护层；

通过PECVD工艺射频产生富氧等离子体以对所述阶梯型通孔的侧壁进行等离子体处理；

通过PECVD工艺在所述绝缘薄膜防护层上继续沉积绝缘材料，直至填满所述阶梯型通孔；

去除部分所述绝缘材料，仅保留所述隔离槽内以及所述P型发光半导体层靠近隔离槽的边缘的绝缘材料形成隔离层；

在每个独立发光半导体层上形成P焊盘，在每个独立发光半导体层的阶梯型通孔内形成N焊盘，并将部分相邻的独立发光半导体层的N焊盘和P焊盘电连接形成串联结构；以及

在所述独立发光半导体层所有暴露的表面上形成钝化保护层，所述钝化保护层具有暴露所述串联结构中为首的独立发光半导体层上的P焊盘和为尾的独立发光半导体层上的N焊盘的引线孔。

可选的，在所述的高压芯片LED结构制作方法中，所述富氧等离子体是笑气等离子体。

可选的，在所述的高压芯片LED结构制作方法中，通过动态刻蚀工艺在所述发光半导体层中形成隔离槽，所述动态刻蚀工艺包括：

步骤一：所述衬底相对静止于刻蚀机台的反应腔体内，采用感应耦合等离子体对发光半导体层执行刻蚀工艺；

步骤二：终止感应耦合等离子体刻蚀工艺，所述衬底发生对称性运动；

重复上述步骤一和步骤二直至形成所述隔离槽。

可选的，在所述的高压芯片LED结构制作方法中，形成隔离层之后，在所述P型发光半导体层的部分区域上形成阻挡层。

可选的，在所述的高压芯片LED结构制作方法中，形成阻挡层的同时还在所述P型外延层上形成阵列排布的扩展辅助层。