CN102544246A - 发光二极管晶粒的制作方法 - Google Patents

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Abstract

一种发光二极管晶粒的制作方法，通过在发光二极管晶粒底部形成一层二氧化硅图案层，在半导体发光结构生长完成之后，利用缓冲蚀刻液把二氧化硅图案层去除而遗留下贯穿性孔洞。所述贯穿性孔洞可提高半导体发光结构发出的朝向蓝宝石基板的光线经全反射向上出射的几率，从而提高发光二极管晶粒的出光效率。

Description

发光二极管晶粒的制作方法
技术领域
本发明涉及一种发光二极管晶粒的制作方法，尤其涉及一种具有高出光效率的发光二极管晶粒的制作方法。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode，LED)是一种可将电流转换成特定波长范围的光的半导体元件。发光二极管以其亮度高、工作电压低、功耗小、易与集成电路匹配、驱动简单、寿命长等优点，从而可作为光源而广泛应用于照明领域。
现有的发光二极管晶粒通常包括基板以及在基板表面生长的半导体发光结构。然而上述结构存在以下问题：半导体发光结构所发出的朝向基板一侧的光线在进入基板后，会被基板所吸收而转化成热能，从而降低发光二极管晶粒的出光效率。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种具有较高出光效率的发光二极管晶粒的制作方法。
一种发光二极管晶粒的制作方法，其包括以下步骤：
提供一蓝宝石基板，所述蓝宝石基板上形成有二氧化硅图案层；
在蓝宝石基板具有二氧化硅图案层的一面生长半导体发光结构；
采用干法蚀刻的方法在半导体发光结构上制作分割槽，将半导体发光结构分割为多个发光区域，所述分割槽延伸至蓝宝石基板，从而显露出二氧化硅图案层；
采用缓冲蚀刻液将二氧化硅图案层去除，在原二氧化硅图案层的位置遗留下贯穿性孔洞；
在所述多个发光区域上分别蚀刻电极平台，然后在多个发光区域的表面分别制作电极；
沿分割槽将蓝宝石基板切割，形成多个发光二极管晶粒。
通过缓冲蚀刻液去除半导体发光结构底部的二氧化硅图案层，从而在半导体发光结构与蓝宝石基板之间形成贯穿性孔洞。所述贯穿性孔洞可提高半导体发光结构发出的朝向蓝宝石基板的光线经全反射向上出射的几率，从而提高发光二极管晶粒的出光效率。
下面参照附图，结合具体实施例对本发明作进一步的描述。
附图说明
图1是本发明第一实施例所提供的蓝宝石基板的截面示意图。
图2是图1中的蓝宝石基板的俯视示意图。
图3是在图1中的蓝宝石基板上生长半导体发光结构的截面示意图。
图4是在图3中的半导体发光结构上制作分割槽的截面示意图。
图5是图4中的分割槽的俯视示意图。
图6是将图4的二氧化硅图案层去除后的截面示意图。
图7是在图6表面增加透明导电层的截面示意图。
图8是在图6中的半导体发光结构上制作电极的截面示意图。
图9是将图8中的基板切割所形成的发光二极管晶粒的截面示意图。
图10是本发明第二实施例所提供的蓝宝石基板的俯视示意图。
主要元件符号说明
发光二极管晶粒    100
蓝宝石基板        110、210
二氧化硅图案层    120、220
半导体发光结构    130
n型GaN层          131
多量子阱层        132
p型GaN层          133
透明导电层        134
分割槽         140
发光区域       150
贯穿性孔洞     160
电极平台       170
p型接触电极    171
n型接触电极    172
具体实施方式
如图1所示，首先提供一蓝宝石基板110。然后在蓝宝石基板110上制作二氧化硅图案层120。请参见图2，所述二氧化硅图案层120由多条平行排列的长条状二氧化硅图形所组成。如图3所示，所述长条状二氧化硅图形沿垂直于其延伸方向的截面形状为梯形。根据需要，所述长条状二氧化硅图形沿垂直于其延伸方向的截面形状亦可为半圆形。
如图3所示，采用金属有机气相沉积方法(Metal Organic Chemical VaporDeposition，MOCVD)或分子束外延生长方法(Molecular Beam Epitaxy，MBE)在蓝宝石基板110的具有二氧化硅图案层120的表面生长半导体发光结构130。该半导体发光结构130包括沿远离蓝宝石基板110方向依次排列的n型GaN层131、多量子阱层132以及p型GaN层133。
如图4所示，采用干蚀刻的方法在半导体发光结构130表面制作分割槽140，所述分割槽140将半导体发光结构130分割成多个发光区域150。所述分割槽140从半导体发光结构130的上表面延伸至蓝宝石基板110，从而显露出二氧化硅图案层120。在本实施例中，两条分割槽140交叉排列，将半导体发光结构130分为四个发光区域150，如图5所示。
如图6所示，使用缓冲蚀刻液(Buffered Oxide Etch)去除二氧化硅图案层120。该缓冲蚀刻液由氢氟酸与氟化铵按一定的比例混合而成。由于氢氟酸对含硅的物质具有较强的腐蚀作用，当缓冲蚀刻液注入到分割槽140中时，其可有效对二氧化硅图案层120进行蚀刻。当二氧化硅图案层120被完全去除后，在其所在的位置遗留下与原二氧化硅图案层120形状相关的贯穿性孔洞160。
如图7所示，根据需要，二氧化硅图案层120蚀刻完成之后，亦可以在发光区域150的表面可进一步设置一氧化铟锡(Indium-Tin Oxide，ITO)透明导电层134，用以提高电流在发光区域150表面的扩散性能。图7中的半导体结构可替换图6中的结构继续进行后续过程。
如图8所示，在该多个发光区域150上分别蚀刻出电极平台170，以显露出n型GaN层131的表面。然后分别在p型GaN层133和n型GaN层131的表面分别制作p型接触电极171和n型接触电极172。所述p型接触电极171和n型接触电极172可利用真空蒸镀或溅镀的方法形成于p型GaN层133和n型GaN层131的表面。所述p型接触电极171和n型接触电极172的制作材料可以是钛(Ti)、铝(Al)、银(Ag)、镍(Ni)、钨(W)、铜(Cu)、钯(Pd)、铬(Cr)和金(Au)任意之一或者其合金。
如图9所示，采用激光切割或者机械切割的方法将蓝宝石基板110沿分割槽140的方向进行切割，从而形成多个发光二极管晶粒100。
当在p型接触电极171和n型接触电极172两端施加正向电压时，p型GaN层133中的空穴和n型GaN层131中的电子将在电场的作用下在多量子阱层132中复合，能量以光线的形式释放。所述多量子阱层132发出的朝向蓝宝石基板110的光线传输到贯穿性孔洞160的斜面时，由于贯穿性孔洞160的截面呈倾斜形状，其增大了光线在n型GaN层131与空气之间界面的入射角。因此，多量子阱层132所发出的光线将在n型GaN层131与空气之间界面发生全反射，然后反转向上，从p型GaN层133的表面出射。即，位于半导体发光结构130与蓝宝石基板110之间的贯穿性孔洞160可提高半导体发光结构130发出的朝向蓝宝石基板110的光线经全反射向上出射的几率，从而提高发光二极管晶粒100的出光效率。
根据需要，所述二氧化硅图案层亦不限于平行排列的条状二氧化硅图形。如图10所示，本发明第二实施例的蓝宝石基板210表面设置有二氧化硅图案层220。所述二氧化硅图案层220由交叉排列的条状二氧化硅图形组成，从而形成网格结构。上述蓝宝石基板210与二氧化硅图案层220可用于替代第一实施例中的蓝宝石基板和二氧化硅图案层。
应该指出，上述实施方式仅为本发明的较佳实施方式，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种发光二极管晶粒的制作方法，其包括以下步骤：
提供一蓝宝石基板，所述蓝宝石基板上形成有二氧化硅图案层；
在蓝宝石基板具有二氧化硅图案层的一面生长半导体发光结构；
采用干蚀刻法在半导体发光结构上制作分割槽，将半导体发光结构分割为多个发光区域，所述分割槽延伸至蓝宝石基板，从而显露出二氧化硅图案层；
采用缓冲蚀刻液将二氧化硅图案层去除，在原二氧化硅图案层的位置遗留下贯穿性孔洞；
在所述多个发光区域上分别蚀刻电极平台，然后在多个发光区域的表面分别制作电极；
沿分割槽将蓝宝石基板切割，形成多个发光二极管晶粒。
2.如权利要求1所述的发光二极管晶粒的制作方法，其特征在于，所述二氧化硅图案层由多条平行排列的长条状二氧化硅图形组成。
3.如权利要求1所述的发光二极管晶粒的制作方法，其特征在于，所述二氧化硅图案层由排列成网格结构的长条状二氧化硅图形组成。
4.如权利要求2或3所述的发光二极管晶粒的制作方法，其特征在于，所述长条状二氧化硅图形沿垂直于其延伸方向的截面形状为梯形。
5.如权利要求2或3所述的发光二极管晶粒的制作方法，其特征在于，所述长条状二氧化硅图形沿垂直于其延伸方向的截面形状为半圆形。
6.如权利要求1所述的发光二极管晶粒的制作方法，其特征在于，所述缓冲蚀刻液由氢氟酸与氟化铵混合而成。
7.如权利要求1所述的发光二极管晶粒的制作方法，其特征在于，所述半导体发光结构包括沿远离基板方向依次排列的n型GaN层、多量子阱层以及p型GaN层。
8.如权利要求7所述的发光二极管晶粒的制作方法，其特征在于，在蚀刻电极平台之前，在p型GaN层的表面进一步设置一该氧化铟锡透明导电层。
9.如权利要求7所述的发光二极管晶粒的制作方法，其特征在于，在电极的制作过程中，将部分发光区域蚀刻至n型GaN层，然后在p型GaN层和n型GaN层表面分别制作p型接触电极和n型接触电极。
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