[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，必须考虑两个因素：一是发光亮度的提升，二是良率和可靠性的提升。

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、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。

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，再在隔离槽内填充隔离层，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；虽然此种结构可以提高LED的发光亮度，使LED的发光亮度上了一个新的台阶，但此种制作工艺也会降低LED芯片的良率和可靠性；首先，现有刻蚀工艺均匀性的局限性导致的在形成的隔离槽内总有部分区域存在半导体材料残留现象会导致串联芯片因短路而失效；其次，在形成接触层的过程中很容易在隔离槽的侧壁上形成残留，这将大大影响LED芯片的可靠性及抗击穿能力、甚至会影响开启电压；第三，在通过沉积和刻蚀工艺在隔离槽内填充隔离层的过程中，等离子刻蚀会对半导体层产生损失，这大大影响了LED芯片的电压；最后，由于接触层腐蚀的各向同性的影响导致的接触层边缘锯齿现象会影响LED芯片的光型。

因此，亟待研发一种能够解决上述问题的高压芯片LED结构及其制作方法。

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，所述凹槽的截面宽度大于所述隔离槽的截面宽度，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；

在所述P型半导体层以及阶梯型通孔的内壁上形成绝缘薄膜，并刻蚀所述绝缘薄膜同步形成阻挡层、腐蚀辅助层和侧壁过度保护层，所述阻挡层以及腐蚀辅助层均位于所述P型半导体层上且所述腐蚀辅助层呈环状包围所述阻挡层，所述侧壁过度保护层覆盖所述凹槽的侧壁以及隔离槽的侧壁及底壁并与所述腐蚀辅助层连接；

在所述P型半导体层、阻挡层、腐蚀辅助层和侧壁过度保护层上形成接触薄膜，刻蚀去除所述腐蚀辅助层和侧壁过度保护层上的接触薄膜形成接触层；

刻蚀去除所述腐蚀辅助层和侧壁过度保护层；

在每个独立发光半导体层的隔离槽内填充隔离层；

在每个独立发光半导体层的阻挡层上方的接触层上形成第一电极，在每个独立发光半导体层的阶梯型通孔内的接触层上形成第二电极，并将部分相邻的独立发光半导体层的第二电极和第一电极电连接形成串联结构；

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第一电极和为尾的独立发光半导体层上的第二电极的引线孔。

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。