CN101521251A - 一种垂直结构的发光二极管制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种垂直结构发光二极管的制作方法，包括步骤一，制作一LED芯片，所述LED芯片的制作方法包括在蓝宝石衬底上制作外延层、接触反光层，其特征在于，所述方法进一步包括：步骤二，提供一基板，并将所述LED芯片的接触反光层与所述基板键合；步骤三，去掉所述LED芯片的蓝宝石衬底；步骤四，在所述外延层上形成N电极。本发明提出用机械研磨的方法去除蓝宝石衬底的方法来制作垂直结构LED芯片。
Description
技术领域
本发明涉及一种垂直结构的发光二极管芯片(LED)制作方法，尤其涉及一种衬底置换的芯片制作方法。
背景技术
垂直结构的发光二极管制作方法通常有两种：方法一如图1所示，是在背金层34上的碳化硅(SiC)衬底33上生长氮化镓外延层32，并在氮化镓外延层32上制作金属电极31，利用碳化硅良好的导电、导热性能，可以直接制作垂直结构的LED；方法二如图2所示，是在蓝宝石衬底上生长氮化镓外延层26，然后在氮化镓外延层26上制作接触、反光层27，然后用电镀或者基板键合(Wafer bonding)的方式制作热沉基板，同时也作为外延层新的衬底，再通过激光剥离的方法使蓝宝石衬底和氮化镓外延层分离，外延层转移到新的导热衬底29上，这样LED芯片的散热性能会更好。目前，在蓝宝石衬底上生长外延层后制作垂直结构LED通常采用激光剥离技术使外延层和蓝宝石衬底分离。
上述采用激光剥离技术分离蓝宝石和外延层的方法主要存在两个问题：一是设备成本、运营费用较高，导致LED芯片加工成本增加；二是激光剥离技术分离蓝宝石和外延层采用逐点扫描的方式，激光的能量在蓝宝石与外延层界面处吸收，在激光束斑大小区域瞬间产生高温，使界面处氮化镓迅速汽化，产生的反冲，使蓝宝石和外延层分离。由于局部高温和反冲，有时会导致有些LED芯片性能劣化，应力容易导致外延层破裂，从而影响激光剥离后的成品率。
发明内容
为了克服激光剥离技术制作垂直结构LED芯片存在的问题，本发明提出一种实现衬底转移的方法制作垂直结构LED芯片。
本发明的目的是提出一种垂直结构LED制造方法，降低蓝宝石和外延层分离的工艺成本，提高成品率。
为实现以上目的，本发明的技术方案是一种垂直结构发光二极管的制作方法，包括步骤一，制作一LED芯片，所述LED芯片的制作方法包括在蓝宝石衬底上制作外延层、接触反光层，其特征在于，所述方法进一步包括：步骤二，提供一基板，并将所述LED芯片的接触反光层与所述基板键合；步骤三，去掉所述LED芯片的蓝宝石衬底；步骤四，在所述外延层上形成N电极。
比较好的是，所述步骤三包括机械研磨方法。
比较好的是，所述步骤一之后进一步包括：步骤五，在所述接触反光层与所述基板上各形成一金属焊料层。
比较好的是，所述步骤五之后进一步包括：步骤六，将所述LED芯片的外延层划片刻透至所述蓝宝石衬底。
比较好的是，所述步骤六进一步包括光刻、湿法蚀刻和干法蚀刻。
比较好的是，所述金属焊料层包括金锡焊料。
比较好的是，所述金锡焊料厚度为1-5um。
比较好的是，所述外延层为氮化镓。
本发明通过机械研磨的方法将氮化镓外延层的蓝宝石衬底去掉，避免了激光剥离工艺过程中高温、反冲对芯片的影响。
附图说明
下面，参照附图，对于熟悉本技术领域的人员而言，从对本发明方法的详细描述中，本发明的上述和其他目的、特征和优点将显而易见。
图1是现有技术中碳化硅衬底上生长氮化镓外延层的垂直结构发光二极管芯片剖视图；
图2是现有技术中在蓝宝石衬底上生长氮化镓外延层的垂直结构发光二极管芯片剖视图；
图3～9是本发明方法的各个制作步骤结构剖视图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
请参见图3，首先，在导热的热沉基板12(比如硅基板)上蒸镀金属焊料11和背金层13；
接下来，如图4所示，在蓝宝石衬底17上的氮化镓外延层16上做金属反光、接触层15和金属焊料14；
如图5所示，通过光刻、湿法蚀刻、干法蚀刻，在图4的外延层16上划片道刻透至蓝宝石衬底17，使氮化镓外延层16成为分立的管芯单元；
如图6所示，将图1中的热沉基板12和外延层16键合在一起，具体是将划片后的金属焊料14与热沉基板12上的金属焊料11相键合；
如图7所示，进行机械研磨，去掉蓝宝石衬底17；
如图8所示，在氮化镓外延层16上再制作N电极；
如图9所示，进行划片、分离管芯，最终得到了制作完成的垂直结构的发光二极管。
本发明的制作方法不仅适用于氮化镓蓝、绿光LED芯片制造，还适用于红黄光LED芯片制造。
本方法用高导热性的衬底代替导热性较差的蓝宝石衬底。该结构可以增加芯片的散热能力，从而控制芯片工作时的温度，不但提高芯片的可靠性，而且有助于增大注入电流密度，增加芯片亮度。
前面提供了对较佳实施例的描述，以使本领域内的任何技术人员可使用或利用本发明。对这些实施例的各种修改对本领域内的技术人员是显而易见的，可把这里所述的总的原理应用到其他实施例而不使用创造性。因而，本发明将不限于这里所示的实施例，而应依据符合这里所揭示的原理和新特征的最宽范围。
Claims (8)
1、一种垂直结构发光二极管的制作方法，包括步骤一，制作一LED芯片，所述LED芯片的制作方法包括在蓝宝石衬底上制作外延层、接触反光层，其特征在于，所述方法进一步包括：
步骤二，提供一基板，并将所述LED芯片的接触反光层与所述基板键合；
步骤三，去掉所述LED芯片的蓝宝石衬底；
步骤四，在所述外延层上形成N电极。
2、根据权利要求1所述的垂直结构发光二极管的方法，其特征在于，
所述步骤三包括机械研磨方法。
3、根据权利要求1所述的垂直结构发光二极管的方法，其特征在于，所述步骤一之后进一步包括：
步骤五，在所述接触反光层与所述基板上各形成一金属焊料层。
4、根据权利要求3所述的垂直结构发光二极管的方法，其特征在于，所述步骤五之后进一步包括：
步骤六，将所述LED芯片的外延层划片刻透至所述蓝宝石衬底。
5、根据权利要求4所述的垂直结构发光二极管的方法，其特征在于，
所述步骤六进一步包括光刻、湿法蚀刻和干法蚀刻。
6、根据权利要求4或5所述的垂直结构发光二极管的方法，其特征在于，
所述金属焊料层包括金锡焊料。
7、根据权利要求6所述的垂直结构发光二极管的方法，其特征在于，
所述金锡焊料厚度为1-5um。
8、根据权要求7所述的垂直结构发光二极管的方法，其特征在于，
所述外延层为氮化镓。
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