專(zhuān)利名稱(chēng)：一種led測(cè)試結(jié)構(gòu)、測(cè)試方法及該結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體照明領(lǐng)域，具體涉及一種探測(cè)LED可靠性的測(cè)試結(jié)構(gòu)、測(cè)試方法及該結(jié)構(gòu)的制作方法。
背景技術(shù)：
從90年代藍(lán)光LED發(fā)明以來(lái)，大功率LED就被認(rèn)為是新一代的綠色光源。能否實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體照明的普及，取決于大功率LED的光效和可靠性。隨著LED技術(shù)的高速發(fā)展，大功率LED的光效已經(jīng)超過(guò)100 lm/W，美國(guó)Cree公司已于2012年12月發(fā)布超過(guò)200 lm/ff的大功率產(chǎn)品。當(dāng)前一類(lèi)重要的LED結(jié)構(gòu)為垂直薄膜結(jié)構(gòu)，它具有電流分布均勻、熱阻小等優(yōu)點(diǎn)。在這種LED中，采用了金屬反射層來(lái)提高光效，但是反射率較高的Ag、Al等材料都易發(fā)生電遷移，造成漏電、光衰等可靠性問(wèn)題。因此，對(duì)反射層金屬是否有電遷移進(jìn)行方便的探測(cè)和監(jiān)控就顯得十分重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可以方便探測(cè)反射層金屬是否發(fā)生遷移的結(jié)構(gòu)和測(cè)試方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是測(cè)器結(jié)構(gòu)的反射層金屬采用條形狀結(jié)構(gòu)，其具體包括:基板；接合層，形成于所述基板上；反射層，形成于所述接合層上，具有金屬反射結(jié)構(gòu)$型外延層、有 源層、n型外延層依次疊放于所述反射層之上；N電極，位于n型外延層之上；至少兩個(gè)P電極，與所述金屬反射結(jié)構(gòu)形成歐姆接觸且與n型外延層和有源層之間絕緣；其中，所述金屬反射結(jié)構(gòu)呈條形狀，使得當(dāng)金屬發(fā)生遷移時(shí)電阻變化能夠通過(guò)電子儀器探測(cè)。接合層可以選用金屬鍵合材料，或絕緣性膠材。對(duì)于采用金屬鍵合材料時(shí)，一般可在接合層和反射層之間設(shè)置一絕緣薄膜層。優(yōu)選地，所述反射層的金屬反射結(jié)構(gòu)呈蛇形彎曲狀，兩個(gè)端點(diǎn)分別與不同的P電極形成歐姆接觸，該層的其他區(qū)域用絕緣材料填充。更佳地，所述金屬反射結(jié)構(gòu)的線(xiàn)寬小于10微米，這樣電遷移會(huì)更容易引起金屬線(xiàn)的電阻明顯變化，以便可以通過(guò)電子儀器探測(cè)。金屬反射結(jié)構(gòu)可以由阻擋金屬材料、反射金屬材料和粘附金屬材料依次疊加組成，也可以至少包括反射金屬材料，其成分包含Ag、Al等。對(duì)于P電極結(jié)構(gòu)，可在外延層上蝕刻出兩個(gè)通孔至反射層，通孔內(nèi)填充金屬材料并延伸到n形外延層表面，形成P電極；P電極以及通孔中的金屬材料與外延層之間用絕緣材料隔離。優(yōu)選的，該測(cè)試結(jié)構(gòu)的外延層周?chē)媒^緣材料包裹，以形成獨(dú)立的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)大小與正式LED芯粒的大小相同，可處于晶圓的上下左右中五個(gè)位置。上述LED測(cè)試結(jié)構(gòu)探測(cè)電遷移的方式為:1)在P電極和N電極注入適當(dāng)大的激發(fā)電流，使LED發(fā)光；2)在兩個(gè)P電極上加一較小的測(cè)試電流，測(cè)量金屬反射結(jié)構(gòu)的電阻；3)根據(jù)反射層電阻隨時(shí)間的變化，判斷是否有電遷移的發(fā)生。為了防止激發(fā)電流的影響，優(yōu)選地，每隔一定時(shí)間撤去上述激發(fā)電流，再注入測(cè)試電流進(jìn)行電阻值的測(cè)試。上述LED測(cè)試結(jié)構(gòu)，與正常的LED芯粒在同一個(gè)晶圓上進(jìn)行制備，可通過(guò)下面步驟制備獲得:1)提供一生長(zhǎng)襯底，在其上依次外延形成n型外延層、有源層、p型外延層；2)在P型外延層上用CVD方式生長(zhǎng)一層絕緣層，然后采用光刻、蝕刻方式蝕刻出蛇形的圖形；
3)蒸鍍或者濺射粘附金屬材料、反射金屬材料和阻擋金屬材料；4)剝離掉絕緣層上的金屬，然后再生長(zhǎng)一薄的絕緣層，之后生長(zhǎng)金屬鍵合層；5)鍵合新的基板于鍵合層上，并剝離掉原來(lái)的基板，露出n型外延層；6)蝕刻掉芯粒的周?chē)耐庋訉?，用CVD等方式填充絕緣層，使各個(gè)芯粒之間獨(dú)立；同時(shí)蝕刻出兩個(gè)通孔到反射層，用CVD等方式填充絕緣層；7)采用干蝕刻去除通孔中心的絕緣層；8)用光刻制作出P電極和N電極圖形，蝕刻掉表層未被光阻覆蓋的絕緣層，蒸鍍或者濺射金屬電極，然后金屬剝離，形成P電極和N電極。前述方法通過(guò)在外延上蝕刻形成導(dǎo)電孔通以在n型外延層的表面上形成p型電極，作為本發(fā)明的另一種實(shí)施方式，亦可采用孔通型基板，將P電極引至基板的背面。本發(fā)明所涉及結(jié)構(gòu)關(guān)鍵在于采用了線(xiàn)寬很小的金屬反射結(jié)構(gòu)，更佳的是采用蛇形，這樣一旦發(fā)生金屬遷移，蛇形金屬結(jié)構(gòu)將出現(xiàn)較大的電阻變化，甚至斷路現(xiàn)象。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述反射層金屬端點(diǎn)處的線(xiàn)寬略大于其他部分的線(xiàn)寬，以便實(shí)現(xiàn)通孔金屬與反射層金屬的良好接觸。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。


附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。此外，附圖數(shù)據(jù)是描述概要，不是按比例繪制。圖1為本發(fā)明所涉及的LED測(cè)試結(jié)構(gòu)截面示意圖。圖2為上述測(cè)試結(jié)構(gòu)反射層的俯視示意圖。圖:T圖13為上述測(cè)試結(jié)構(gòu)制作過(guò)程的截面示意圖。圖中標(biāo)號(hào)表示如下:
101:基板
102:金屬鍵合層
103:絕緣層
104:反射層
1041:阻擋金屬材料；1042:反射金屬材料1043:粘附金屬材料；1044:絕緣材料
105:p型外延層
106:有源層
107:n型外延層
108:側(cè)壁絕 緣保護(hù)層109:絕緣隔離層
110:P電極
111:N電極
112:通孔
301:生長(zhǎng)基板
302:光阻。
具體實(shí)施例方式為了更加清楚直觀地說(shuō)明本發(fā)明涉及的一種探測(cè)LED可靠性的測(cè)試結(jié)構(gòu)及其制作方法，下面將結(jié)合附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明。需要指出的是以下說(shuō)明僅用來(lái)解釋本發(fā)明，不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，具體保護(hù)范圍以權(quán)利要求書(shū)為準(zhǔn)。附圖僅用來(lái)直觀的說(shuō)明本發(fā)明，因此附圖沒(méi)有嚴(yán)格按照比例·來(lái)繪制。本發(fā)明的核心思想在于，提供一種可以方便探測(cè)反射層金屬是否發(fā)生遷移的結(jié)構(gòu)和測(cè)試方法，其將反射層的金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為條狀(其線(xiàn)寬較小)，這樣一旦發(fā)生金屬遷移，蛇形金屬結(jié)構(gòu)將出現(xiàn)較大的電阻變化，甚至斷路現(xiàn)象。進(jìn)一步的，為了較得更佳的效果，采用蛇形金屬結(jié)構(gòu)，并在待測(cè)金屬結(jié)構(gòu)的兩端引出電極結(jié)構(gòu)，方便進(jìn)行測(cè)試。
實(shí)施例本實(shí)施例公開(kāi)了一種探測(cè)LED可靠性的測(cè)試結(jié)構(gòu)，如圖1所示，具體結(jié)構(gòu)包括:基板101，其上依次為金屬鍵合層102，絕緣層103，反射層104，發(fā)光外延疊層(p型層105，有源層106和n型層107)，側(cè)壁有絕緣保護(hù)層108。n型外延層上面有P電極110和N電極111，其中P電極110通過(guò)通孔與反射層104相連接，通孔側(cè)壁有絕緣隔離層109以防止P電極與外延疊層發(fā)生短路。上述的反射層104的金屬反射結(jié)構(gòu)呈蛇形形狀，從下到上依次為阻擋金屬材料1041、反射金屬材料1042和粘附金屬材料1043，其他部分被絕緣材料1044填充。
本實(shí)施例公開(kāi)的金屬反射結(jié)構(gòu)的蛇形形狀的一種具體形式如反射層的俯視示意圖2所示。如果發(fā)生金屬遷移，則蛇形金屬線(xiàn)上會(huì)有金屬缺失，甚至發(fā)生斷路，這將引起電阻的明顯變化，通過(guò)此變化就可以判斷是否發(fā)生了金屬遷移。金屬反射層的線(xiàn)寬小于lOum，以增大金屬遷移后斷路的可能。金屬反射層的面積占反射層的面積的1/2以上，其兩端線(xiàn)寬稍大于其他部分，以便與通孔的金屬實(shí)現(xiàn)良好的接觸。本實(shí)施例還公開(kāi)了前述測(cè)試結(jié)構(gòu)的制作方法，如圖3 圖13所示，下面進(jìn)行詳細(xì)描述。如圖3所示，提供一生長(zhǎng)襯底301，如藍(lán)寶石或者硅等材料，在其上依次外延形成n型外延層107、有源層106、p型外延層105 ;在其上用CVD等方式生長(zhǎng)一層絕緣層1044，絕緣層材料包括SiNx，SiO2, SiON, SiOC等；然后覆蓋光阻層302。下一步地，如圖4、圖5所示，蝕刻出蛇形圖案，依次濺射或者蒸鍍粘附金屬、反射金屬和阻擋金屬，剝離掉光阻上的金屬，清除光阻。之后依次生長(zhǎng)薄的絕緣層103和鍵合金屬102，再進(jìn)行基板101的鍵合。優(yōu)選地，反射層的金屬所占面積大于絕緣材料所占面積，另外粘附金屬的厚度小于5nm，阻擋金屬的厚度不大于反射金屬的厚度。進(jìn)一步優(yōu)選地，粘附金屬的厚度小于lnm。
下一步地，如圖6 圖8所示，用激光或者化學(xué)方式剝離掉生長(zhǎng)基板301，露出n型外延層表面，再采用光刻、蝕刻、CVD工藝制作出側(cè)壁絕緣保護(hù)層108和填充絕緣材料的通孔 112。下一步地，如圖9、圖10所示，采用光刻和刻蝕工藝去除表面多余的絕緣層。下一步地，如圖11、圖12所示，再次采用光刻，并用干蝕刻的方式去除通孔112中心部分的絕緣材料，底部露出反射層104。下一步地，表面涂覆如圖13圖案的光阻，之后蒸鍍或者濺射金屬電極，金屬剝離后得到P電極和N電極。最后進(jìn)行劃裂，得到獨(dú)立的測(cè)試結(jié)構(gòu)。在P電極和N電極之間通合適的電流進(jìn)行老化，電流大小滿(mǎn)足:測(cè)試結(jié)構(gòu)電流/反射層的金屬反射結(jié)構(gòu)面積=正常芯粒電流/正常芯粒反射金屬面積。每隔一定時(shí)間撤去該電流，在兩個(gè)P電極之間加小電流測(cè)試反射層的電阻來(lái)判斷電遷移的發(fā)生。優(yōu)選地，要求電阻變化不超過(guò)10%。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在`內(nèi)。
權(quán)利要求
1.LED測(cè)試結(jié)構(gòu)，包括: 基板； 接合層，形成于所述基板上； 反射層，形成于所述接合層上，包含有金屬反射結(jié)構(gòu)； P型外延層、有源層、n型外延層依次疊放于所述反射層之上； N電極，位于n型外延層之上； 至少兩個(gè)P電極，與所述金屬反射結(jié)構(gòu)形成歐姆接觸且與n型外延層和有源層之間絕緣； 其中，所述金屬反射結(jié)構(gòu)呈條形狀，使得當(dāng)金屬發(fā)生遷移時(shí)電阻變化能夠通過(guò)電子儀器探測(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED測(cè)試結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述反射層的金屬反射結(jié)構(gòu)為蛇形，其它部分填充有絕緣材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED測(cè)試結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述蛇形狀金屬反射結(jié)構(gòu)的兩個(gè)端點(diǎn)分別與不同的P電極形成歐姆接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED測(cè)試結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述反射層的金屬反射結(jié)構(gòu)的線(xiàn)寬小于10um，以使金屬發(fā)生遷移時(shí)電阻變化能夠通過(guò)電子儀器探測(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED測(cè)試結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述反射層的金屬反射結(jié)構(gòu)的面積不小于該層面積的1/2。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED測(cè)試結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述反射層的金屬反射結(jié)構(gòu)包含粘附金屬材料、反射金屬材料和阻擋金屬材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED測(cè)試結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述接合層為金屬鍵合層，其與反射層之間還設(shè)有絕緣層。
8.LED測(cè)試結(jié)構(gòu)的制作方法，包括步驟: 1)提供一生長(zhǎng)襯底，在其上依次外延形成n型外延層、有源層、p型外延層； 2)在p型外延層的預(yù)設(shè)位置制作反射層，其具有呈條形狀的金屬反射層，使金屬發(fā)生遷移時(shí)電阻變化能夠通過(guò)電子儀器探測(cè)； 3)在所述反射層上形成接合層； 4)將前述外延結(jié)構(gòu)反轉(zhuǎn)置于一支撐基板上，并移除所述生長(zhǎng)襯底，露出n型外延層； 5)單一化處理所述外延結(jié)構(gòu)，形成一系列電性獨(dú)立的單元； 6)在前述預(yù)設(shè)位置對(duì)應(yīng)形成的單元上制作N電極和至少兩個(gè)P電極，其中N電極位于n型外延層上，P電極與金屬反射層相形成歐姆接觸且與n型外延層和有源層之間絕緣。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的LED測(cè)試結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:形成的金屬反射結(jié)構(gòu)呈蛇形狀，其兩個(gè)端點(diǎn)分別與不同的P電極形成歐姆接觸。
10.LED測(cè)試方法，包括步驟: 1)在晶圓的預(yù)設(shè)點(diǎn)設(shè)置如權(quán)利要求1至7任意一項(xiàng)所述的LED測(cè)試結(jié)構(gòu)； 2)在所述LED測(cè)試結(jié)構(gòu)的P電極和N電極注入一激發(fā)電流，使LED發(fā)光； 3)在所述LED測(cè)試結(jié)構(gòu)的兩個(gè)P電極注入一測(cè)試電流，測(cè)量所述金屬反射結(jié)構(gòu)的電阻； 4)根據(jù)金屬反射結(jié)構(gòu)電阻隨時(shí)間的變化，判斷是否有電遷移的發(fā)生。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的LED測(cè)試方法，其特征在于:當(dāng)電阻變化超過(guò)10%時(shí)，判定金屬反射結(jié)構(gòu)發(fā)生電遷移。 ·
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)的一種LED測(cè)試結(jié)構(gòu)、測(cè)試方法及該結(jié)構(gòu)的制作方法，其中該結(jié)構(gòu)包括基板；接合層，形成于所述基板上；反射層，形成于所述接合層上，具有金屬反射結(jié)構(gòu)；p型外延層、有源層、n型外延層依次疊放于所述反射層之上；N電極，位于n型外延層之上；至少兩個(gè)P電極，與所述金屬反射結(jié)構(gòu)形成歐姆接觸且與n型外延層和有源層之間絕緣；其中，所述金屬反射結(jié)構(gòu)呈條形狀，使得當(dāng)金屬發(fā)生遷移時(shí)電阻變化能夠通過(guò)電子儀器探測(cè)。在兩個(gè)P電極上加小電流，通過(guò)測(cè)量電阻的變化就可以探測(cè)反射層金屬電遷移的情況。
文檔編號(hào)H01L33/46GK103236482SQ20131013444
公開(kāi)日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月18日
發(fā)明者時(shí)軍朋 申請(qǐng)人:廈門(mén)市三安光電科技有限公司