發(fā)光二極管芯片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種激光劃片、蝕刻和背鍍反射層技術制作發(fā)光二極管芯片的方法，采用2次激光偏移背劃，增加劃寬、劃深，形成U型缺口；通過蝕刻作業(yè)，可以去除激光劃片留下的碎屑并使得U型缺口的表面更為平整；U型缺口使得藍寶石襯底形成局部傾斜的側面，該側面加上襯底背面形成高反射層后，可以更大程度地向上反射從發(fā)光層發(fā)光的光線，提高發(fā)光二極管芯片的出光效率。
【專利說明】發(fā)光二極管芯片的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體器件領域，尤其是涉及一種結合激光劃片、蝕刻和背鍍反射層技術用于發(fā)光二極管芯片的制作方法。
【背景技術】
[0002]目前，適合商用的藍綠光LED通常是基于氮化鎵的II1-V族化合物半導體材料，由于其特有的帶隙范圍，優(yōu)良的光、電學性質(zhì)，優(yōu)異的物理和化學性能，在藍、綠、紫、紫外光以及白光發(fā)光二極管、短波長激光二極管、紫外探測器、功率電子器件等光電子器件和電子器件以及特殊條件下的半導體器件等領域中得到廣泛的應用。
[0003]目前制備LED芯片的一般工藝為:I)在藍寶石襯底上通過外延生長制備GaN半導體層；2)晶片上制備P電極及N電極，并進而通過研磨來減薄該晶片；3)采用背面激光劃片技術進行劃片工藝；4)通過進行正面裂片獲得LED芯片。但是，采用背面激光切割會在切割道內(nèi)留下燒痕、碎屑等副產(chǎn)物，由于已減薄，該碎屑采用一般化學或物理方式不容易去除干凈，會影響LED芯片的出光亮度，此外傳統(tǒng)背劃方式得到切割道內(nèi)部尺寸較小，增加劃深易導致芯粒燒傷加重。
[0004]為了進一步提高LED芯片的出光效率，專利申請?zhí)枮?00910225750.8的中國專利公開了一種LED芯片及其制造方法，包括:a、制作LED芯片原片，將LED芯片原片粘貼在藍膜(15)上；b、將上述LED芯片原片用激光劃片，解離成若干個獨立的LED芯片(11) ;c、然后通過擴膜將相鄰的獨立LED芯片(11)拉開，使相鄰的獨立LED芯片(11)之間具有間隙；d、將藍膜(15)及獨立LED芯片(11)翻轉后安置在鍍膜夾具上，去掉藍膜(15)，使每個獨立LED芯片(11)襯底⑴的底面和側面裸露；e、在獨立LED芯片(11)襯底⑴的側面和底面蒸鍍反射鏡(10) ;f、最后，將獨立LED芯片(11)從鍍膜夾具上取下，得到所述的LED芯片。但是，該工藝是先解離成獨立芯片后再做鍍膜工藝，過程較為繁瑣，成本較高；此外，芯片的側面為垂直面，不利于反射層的形成(如蒸鍍或濺鍍等)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題是改進現(xiàn)有技術的上述局限，以進一步提高發(fā)光二極管芯片的出光效率和降低制作成本。
[0006]具有背鍍反射層的發(fā)光二極管芯片制作方法，其特征在于:制作步驟如下:
1)提供一藍寶石襯底；
2)在藍寶石襯底上形成外延層，其中外延層包括N型層、發(fā)光層和P型層；
3)通過光刻及蝕刻技術，使N型層局部露出；
4)分別在P型層和裸露的N型層上制作P電極和N電極；
5)減薄藍寶石襯底；
6)采用激光沿著藍寶石襯底背面進行偏移2次劃片，形成U型缺口；
7)對U型缺口進行蝕刻作業(yè)；8)在藍寶石襯底背面及U型缺口上形成分布布拉格反射層；以及
9)從藍寶石正面裂片，得發(fā)光二極管芯片。
[0007]本發(fā)明的創(chuàng)新之處在于:在制作發(fā)光二極管芯片的過程中，結合激光劃片、蝕刻工藝和背鍍反射層的技術。具體來說，在發(fā)光二極管芯片背鍍反射層之前增加了采用2次偏移背劃后進行蝕刻作業(yè)形成U型缺口，由于經(jīng)過2次激光偏移背劃，增加劃寬、劃深，且避免激光能量過高導致芯粒燒傷，盡可能增大缺口表面積；進一步地，通過蝕刻作業(yè)，可以去除激光劃片留下的碎屑并使得U型缺口的表面更為平整；更進一步地，U型缺口使得藍寶石襯底形成局部傾斜的側面，該側面加上襯底背面形成高反射層后，可以更大程度地向上反射從發(fā)光層發(fā)光的光線，提高發(fā)光二極管芯片的出光效率。
[0008]優(yōu)選的，還包括在P型層上形成透明導電層，再在透明導電層上制作P電極。
[0009]優(yōu)選的，還包括形成分布布拉格反射層后，再形成金屬反射層，構成全方位反射層，金屬反射層可選用鋁、金或銀等。
[0010]優(yōu)選的，所述減薄后藍寶石襯底的厚度為50-100 μ m。
[0011 ] 優(yōu)選的,所述蝕刻作業(yè)包括干法蝕刻或者濕法蝕刻或者前述組合。
[0012]優(yōu)選的，所述U型缺口的寬度為10-30μπι。
[0013]優(yōu)選的，所述U型缺口的深度為20-40μπι。
[0014]優(yōu)選的，所述分布布拉格反射層由交替的高折射率和低折射率材料層組成。
[0015]優(yōu)選的，所述高折射率層材料選自TiO、TiO2, Ti3O5, Ti203、Ta2O5, ZrO2或前述的任意組合之一。
[0016]優(yōu)選的,所述低折射率層材料選自Si02、SiNx、Al2O3或前述的任意組合之一。
[0017]優(yōu)選的，所述分布布拉格反射層的層數(shù)是不少于兩層。
[0018]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明結合激光劃片、蝕刻和背鍍反射層技術，其有益效果包括:
(I)采用2次激光偏移背劃后再進行蝕刻的方式，制作背部劃深槽，利于背鍍反射層的形成；(2)當發(fā)光層發(fā)光時，原本側面大部分被散射出來，通過改變制程的順序及做法，即可藉由背鍍反射層(如DBR)使光路發(fā)生改變，增加芯粒側部的反射面積，避免光損失，提高光提取率；(3)增加芯片側面的反射鏡面積，減少后段封裝工序復合膠對LED芯片因烘烤固化后不穩(wěn)定現(xiàn)象，增加可靠性，節(jié)省封裝工序，降低制作成本；(4)襯底背面部分還可設置金屬反射層，金屬反射層具有良好的導熱性及反射率，有利于LED芯片的出光效率的進一步提升及散熱性能的改善。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發(fā)明實施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(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。
[0020]101:藍寶石襯底；102:N型層；103:發(fā)光層；104:P型層；105:透明導電層；106:P電極；107:N電極；108:掩膜層；109:U型缺口 ；110:分布布拉格反射層。
[0021]圖f10是本發(fā)明實施例制作具有背鍍反射層的發(fā)光二極管芯片的流程示意剖面圖。【具體實施方式】
[0022]以下結合實施例對本發(fā)明作進一步的描述。
[0023]實施例1
一種氮化鎵基發(fā)光二極管芯片的制作方法，其制作步驟包括:
如圖1所示，在藍寶石襯底101上采用金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)依次外延生長:N型層102、發(fā)光層103和P型層104。
[0024]如圖2所示，通過光刻及蝕刻技術，使N型層102局部露出。
[0025]如圖3所示，在外延層表面，即P型層104表面上制作ITO透明導電層105。
[0026]如圖4所示，通過光刻及蝕刻技術，分別在ITO透明導電層105和暴露的N型層102上制作P電極106和N電極107。
[0027]如圖5所示，減薄藍寶石襯底101，背面減薄后的藍寶石襯底101厚度為85 μ m。
[0028]如圖6所示，在藍寶石背面設置掩膜層108，通過光刻工藝露出切割道。
[0029]如圖7所示，采用激光沿著藍寶石襯底背面進行先后偏移切割道中心的2次劃片，避免激光能量過高導致芯粒燒傷，增加了劃寬、劃深，形成U型缺口 109，使得藍寶石襯底形成局部傾斜的側面。
[0030]如圖8所示，對U型缺口進行ICP蝕刻作業(yè)，去除激光劃片留下的碎屑并使得U型缺口的表面更為平整，U型缺口 108的寬度為20 μ m，深度為30 μ m。
[0031]如圖9所示，在藍寶石襯底101背面及U型缺口 109上蒸鍍20層由高折射率TiO2和低折射率SiO2材料交替組成的分布布拉格反射層110，使得藍寶石襯底局部側面及背面均設置有具有高反射性的分布布拉格反射層，如此增加了芯片側面的反射鏡面積，可以更大程度地向上出光；此外，減少后段封裝工序復合膠對LED芯片因烘烤固化后不穩(wěn)定現(xiàn)象，增加可靠性，節(jié)省封裝工序，降低制作成本。
[0032]如圖10所示，從藍寶石襯底101正面裂片，裂片方向與U型缺口的中心線(切割道中心線)在垂直方向上保持一致，從而制得氮化鎵基發(fā)光二極管芯片。
[0033]實施例2
與實施例1不同的是，本實施例在藍寶石襯底背面及U型缺口上蒸鍍分布布拉格反射層之后，再濺鍍Al金屬反射層，如此構成全方位反射層，由于金屬反射層具有良好的導熱性及高反射率，有利于LED芯片的出光效率的進一步提升及散熱性能的改善。
[0034]應當理解的是，上述具體實施方案為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，本發(fā)明的范圍不限于該實施例，凡依本發(fā)明所做的任何變更，皆屬本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.發(fā)光二極管芯片的制作方法，包括步驟: 1)提供一藍寶石襯底； 2)在藍寶石襯底上形成外延層， 其中外延層包括N型層、發(fā)光層和P型層； 3)通過光刻及蝕刻技術，使N型層局部露出； 4)分別在P型層和裸露的N型層上制作P電極和N電極； 5)減薄藍寶石襯底； 6)采用激光沿著藍寶石襯底背面進行偏移2次劃片，形成U型缺口； 7)對U型缺口進行蝕刻作業(yè)； 8)在藍寶石襯底背面及U型缺口上形成分布布拉格反射層；以及 9)從藍寶石正面裂片，得發(fā)光二極管芯片。
2.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光二極管芯片的制作方法，其特征在于:所述蝕刻作業(yè)包括干法蝕刻或者濕法蝕刻或者前述組合。
3.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光二極管芯片的制作方法，其特征在于:所述U型缺口的寬度為10~30 μ m。
4.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光二極管芯片的制作方法，其特征在于:所述U型缺口的深度為20~40 μ m。
5.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光二極管芯片的制作方法，其特征在于:還包括形成分布布拉格反射層后，再形成金屬反射層，構成全方位反射層。
6.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光二極管芯片的制作方法，其特征在于:還包括在P型層上形成透明導電層，再在透明導電層上制作P電極。
7.根據(jù)權利要求5所述的發(fā)光二極管芯片的制作方法,其特征在于:所述分布布拉格反射層由交替的高折射率和低折射率材料層組成。
8.根據(jù)權利要求7所述的發(fā)光二極管芯片的制作方法，其特征在于:所述高折射率層材料選自TiO、TiO2, Ti3O5, Ti203、Ta2O5, ZrO2或前述的任意組合之一。
9.根據(jù)權利要求7所述的發(fā)光二極管芯片的制作方法，其特征在于:所述低折射率層材料選自Si02、SiNx^Al2O3或前述的任意組合之一。
10.根據(jù)權利要求5所述的發(fā)光二極管芯片的制作方法，其特征在于:所述金屬反射層選用Al、Au或Ag或前述的任意組合之一。
【文檔編號】H01L33/00GK103904174SQ201410143592
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月11日 優(yōu)先權日:2014年4月11日
【發(fā)明者】蔡家豪, 高維洋, 孟亞薇, 查勁松, 古靜, 王印 申請人:安徽三安光電有限公司