[发明专利]高压LED器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于发光器件制造领域，尤其涉及一种高压LED器件及其制造方法。

背景技术

由于半导体集成技术的高速发展，以III族氮化物为材料的发光二极管(Light Emitting Diode，LED)的应用越来越广。随着LED应用的升级、市场对于LED的需求，使LED朝高功率、高亮度的方向发展。

而目前，通过半导体集成工艺制备的高压LED(High Voltage LED，HV LED)因可大幅缩小直流-直流降压电路的输入输出压差，而进一步提升LED驱动电源的效率，且有效降低LED灯具对散热外壳的要求，从而降低LED灯具的总体成本。例如，想要达到500流明(Lumen，lm)LED照明，则需要LED芯片具备5W100lm/W，而目前达到这个指标可通过如下方式：大功率LED芯片：1.5A3.3VDC和HV LED芯片：22mA220VDC。所述前者需要大电流驱动，而所述后者只需要小电流驱动。可见，在同样输出功率下，HV LED所需要的驱动电流远低于低压LED，因此，HV LED芯片与传统大尺寸直流电源LED串联和/或并联构成的大功率LED芯片相比，具有封装成本低、暖白光效高、驱动电源效率高、线路损耗低等优势，而作为高功率LED的解决方案成为照明发展的一个重要课题。

现以一种通用的高压LED器件制作工艺为例，参见图1，首先，在衬底100上依次沉积N型半导体层102、发光层104、P型半导体层106和P型金属薄膜108；其次，先进行光刻工艺，将第一图形转移到P型金属薄膜108上，然后采用蚀刻工艺在所述衬底100上制作至少一个隔离沟槽，以便将衬底之上的部分划分成至少2个区域，从而将P型金属薄膜108上的第一图形转移到晶片上；接着，在所述每个区域中先进行光刻工艺将第二图形转移到P型金属薄膜108上，然后采用蚀刻工艺由上至下依次蚀刻P型金属薄膜108、P型半导体层106、发光层104并延伸到N型半导体层102，将第二图形转移到晶片上；继而，分别在P型金属薄膜108上通过金属沉积制作P电极110、在N型半导体层102上通过金属沉积制作N电极112，从而形成LED；然后，在每个N电极112和与之通过隔离沟槽隔开的P电极110之间的区域上沉积隔离薄膜114，即在所述每个隔离沟槽的内表面、与每个隔离沟槽紧邻的N电极112的侧壁、从隔离沟槽到与隔离沟槽紧邻的P电极110的侧壁之间的P型金属薄膜108上、以及与每个隔离沟槽紧邻的P电极110的侧壁上沉积隔离薄膜114；最后，在N电极112、隔离薄膜114和P电极110上沉积互联金属层116，将一个LED的N电极112连接到另一个LED的P电极110。

由上述高压LED器件制作过程可知，要形成所述LED的各电极，首先需要进行光掩膜制造，然后进行相关的光刻工艺，接着进行金属沉积以及每次金属沉积之前均需要进行反复清洗等工艺流程；而要形成连接各LED之间的互联金属层116也必须反复进行上述所述的工艺流程，并且在金属沉积之前还包括沉积隔离薄膜114。所述LED的各电极和所述互联金属116层是分别通过不同步骤采用不同导电材料沉积而成的，因此，不仅容易造成光掩膜、光刻、金属沉积以及清洗程序等工艺成本的增高、而且使高压LED器件制作步骤复杂，更容易影响到高压LED器件中的各LED之间的互联可靠性。

为了解决上述问题，在实现高压III族氮化物LED发光芯片结构时，需要寻求一种能缩减高压LED器件中各电极和互联金属反复光掩膜、光刻、金属沉积或是清洗程序等工艺的方法。但是，在实际的实施过程中仍然存在相当大的壁垒，亟待引进能有效改善上述缺陷的新方法，以解决第三代半导体材料使用时所面临的高压LED器件成本高但互联性能不良的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高压LED器件及其制造方法，以降低高压LED器件制作的成本，提高互联性能的问题。