CN102623587A - Led芯片的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种LED芯片的制造方法，属于光电技术领域。所述方法包括：提供基板，并在基板上形成外延层；在第一掩膜的掩盖下，对外延层进行第一次刻蚀，以形成第一凹槽；采用激光划片技术从外延层一侧进行划片，形成划片槽，并高温腐蚀划片槽；在第二掩膜的掩盖下，对外延层进行第二次刻蚀，以形成隔离槽，隔离槽位于第一凹槽内，且隔离槽的宽度大于划片槽的宽度；在隔离槽中设置绝缘层；在相邻的子芯片间形成电气连接。本发明实施例采用两步刻蚀来形成隔离槽，并在两步刻蚀之间插入正划工艺，可以有效减少划片处吸光，从而提高发光元件的整体亮度，工艺简单，容易实现。

Description

LED芯片的制造方法

技术领域

本发明涉及光电子技术领域，特别涉及一种LED(Light Emitting Diode，发光二极管)芯片的制造方法。

背景技术

LED是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，是目前最优前景的新一代光源，广泛应用于人们的日常生活中。经过多年的发展，半导体发光器件已有相对成熟的生成制造技术。为了提高白光亮度，现有的LED芯片制造过程中普遍采用正面划片的方法。具体如下：首先，在基板上生长外延层；然后对外延层进行刻蚀，以去除部分外延层，接着，采用激光正面划片，划片后，通过高温腐蚀的方法除去划片后产生的黑色灼烧物；然后，在外延层上形成电极并对其进行电气连接；最后，通过减薄、裂片、测试、分选，生产出合格的LED芯片。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术至少存在以下问题：

在采用激光划片技术正面划片后，通常需要采用磷酸加硫酸作为高温腐蚀液，对LED芯片进行高温腐蚀，以去除激光划片产生的黑色灼烧物。然而，由于该高温腐蚀液对外延层中的GaN和对蓝宝石基板的腐蚀速率不一致，对GaN腐蚀比较慢，而对蓝宝石基板的腐蚀却很快，所以会出现GaN上的灼烧物腐蚀不干净的情况，而该黑色灼烧物会吸收LED发出的光，进而限制了LED的亮度提升。

发明内容

为了解决现有技术存在的正面划片后，GaN灼烧物腐蚀不干净、限制LED亮度提升的问题，本发明实施例提供了一种LED芯片的制造方法。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种LED芯片的制造方法，该方法包括：

提供基板，并在所述基板上形成外延层，所述外延层包括依次层叠在所述基板上的第一半导体层、发光层和第二半导体层；

在第一掩膜的掩盖下，对所述外延层进行第一次刻蚀，以在所述外延层上形成第一凹槽；

采用激光划片技术从所述外延层一侧进行划片，形成划片槽，并高温腐蚀所述划片槽，所述划片槽位于所述第一凹槽内且所述划片槽的宽度小于所述第一凹槽的宽度；

在第二掩膜的掩盖下，对所述外延层进行第二次刻蚀，以形成隔离槽，所述隔离槽将芯片分为多个电隔离的子芯片，所述隔离槽位于所述第一凹槽内，且所述隔离槽的宽度大于所述划片槽的宽度；

在所述隔离槽中设置绝缘层；

在所述第二半导体层上形成透明导电层，在所述透明导电层上形成第二电极，在所述第一半导体上形成第一电极，并在相邻的子芯片间形成电气连接。

优选地，所述第一次刻蚀的深度为形成所述第一电极所需的深度，所述第二次刻蚀的宽度小于所述第一次刻蚀的宽度。

具体地，所述第一次刻蚀的深度为0.1-5μm。

可选地，所述第一次刻蚀的宽度与所述隔离槽的宽度相等，所述第二次刻蚀的宽度大于所述第一次刻蚀的宽度，所述第二次刻蚀的深度为从所述外延层顶面到形成第一电极所需的深度。

优选地，所述划片槽的宽度为1-20μm，深度为10-100μm。

优选地，所述第一掩膜为光刻胶、二氧化硅、铬或镍。

优选地，所述第二掩膜为二氧化硅、氮化硅或氮化铝。

优选地，所述第二掩膜在所述采用激光划片技术从所述外延层一侧进行划片之前形成在所述外延层上。

优选地，所述隔离槽的侧壁与所述基板的表面呈45度。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：采用两步刻蚀来形成隔离槽，并在两步刻蚀之间插入正划工艺，由于在激光划片后，才进行第二次刻蚀，所以可以进一步去除激光划片产生的黑色灼烧物，进而可以有效减少划片处吸光，从而提高发光元件的整体亮度。同时，本发明实施例将隔离槽的形成和正划工艺相结合，简化了LED芯片的制备工艺，且工艺简单、容易实现。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例1中提供的LED芯片的制造方法的流程图；

图2是本发明实施例2中提供的LED芯片的制造方法的示意图；

图3是本发明实施例3中提供的LED芯片的制造方法的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

为了便于描述本发明实施例，下面先对大功率LED芯片进行简单介绍。通常，一个大功率LED芯片可以包括多个子芯片，各个子芯片通过隔离槽相互间隔，隔离槽中形成有绝缘层以电绝缘各子芯片；绝缘层上设有电连接线，以电连接各个子芯片的电极，从而实现各个子芯片的串联或并联。

实施例1

如图1所示，本发明实施例提供了一种LED芯片的制造方法，该方法包括：

步骤101：提供基板，并在所述基板上形成外延层，所述外延层包括依次层叠在所述基板上的第一半导体层、发光层和第二半导体层。

容易知道，外延层除了第一半导体层、发光层和第二半导体层以外，还可以包括但不限于缓冲层、电子阻挡层等结构，这些结构为本领域技术人员熟知，在此省略详细描述。

步骤102：在第一掩膜的掩盖下，对外延层进行第一次刻蚀，以在外延层上形成第一凹槽。

步骤103：采用激光划片技术从外延层一侧进行划片，形成划片槽，并高温腐蚀所述划片槽，划片槽形成于第一凹槽内且划片槽的宽度小于第一凹槽的宽度。

步骤104：在第二掩膜的掩盖下，对外延层进行第二次刻蚀，以形成隔离槽，所述隔离槽将芯片分为多个电隔离的子芯片，隔离槽位于第一凹槽内，且隔离槽的宽度大于划片槽的宽度。

步骤105：在隔离槽中设置绝缘层。

步骤106：在第二半导体层上形成透明导电层，在透明导电层上形成第二电极，在第一半导体上形成第一电极，并在相邻的子芯片间形成电气连接。

本发明实施例采用两步刻蚀来形成隔离槽，并在两步刻蚀之间插入正划工艺，由于在激光划片后，才进行第二次刻蚀，所以可以进一步去除激光划片产生的黑色灼烧物，进而可以有效减少划片处吸光，从而提高发光元件的整体亮度。同时，本发明实施例将隔离槽的形成和正划工艺相结合，简化了LED芯片的制备工艺，且工艺简单、容易实现。

实施例2

本实施例以一个大功率LED芯片中的两个子芯片串联为例，对本发明实施例进行详细说明。如图2a-2g所示，本实施例提供了一种LED芯片的制造方法，该方法包括：

步骤201：提供基板1，并在基板1上形成外延层2，该外延层2包括依次层叠在基板1上的第一半导体层21、发光层22和第二半导体层23，如图2a所示。

步骤202：在第一掩膜(图未示)的掩盖下，对外延层2进行第一次刻蚀，以在外延层2上形成第一凹槽3，如图2b所示。

具体地，在该步骤202中，第一次刻蚀的深度(即第一凹槽的深度)为形成第一电极所需深度，从外延层表面到第一半导体层21内部。

更具体地，第一次刻蚀的深度为0.1-5μm，优选为0.9-1.5μm。

进一步地，第一掩膜包括但不限于光刻胶、二氧化硅、铬或镍掩膜。

在该步骤中，可以但不限于采用ICP(Inductively Coupled Plasma，感应耦合式等离子体)刻蚀。

第一凹槽3的侧壁与基板1的表面可以呈一定角度，优选为45度角。该角度可以通过控制第一掩模的角度以及刻蚀的工艺参数来实现，具体实现为本领域技术人员熟知，在此不再赘述。

步骤203：采用激光划片技术从外延层2一侧进行划片，形成划片槽4，并高温腐蚀划片槽4，划片槽4位于第一凹槽3内且划片槽4的宽度小于第一凹槽3的宽度，如图2c所示。

优选地，划片槽4的宽度为1-20μm，深度为10-100μm。

具体地，在高温腐蚀划片槽4的步骤中，可以采用硫酸和磷酸的混合液作为高温腐蚀液。

步骤204：在第二掩膜9的掩盖下，对外延层2进行第二次刻蚀，以形成隔离槽5，隔离槽5将芯片分为多个电隔离的子芯片，隔离槽5位于第一凹槽3内，且隔离槽5的宽度大于划片槽4的宽度，如图2d所示。

优选地，隔离槽5的侧壁与基板1的表面呈45度角。该角度可以通过第二掩模的侧壁角度和刻蚀工艺结合来实现，具体实现为本领域技术人员熟知，在此不再赘述。

在本实施例的一种具体应用中，先在外延层上沉积一层保护层，如二氧化硅层，然后采用激光划片技术从外延层一侧进行划片并进行高温腐蚀，除去该保护层以后再在外延层上形成第二掩膜9，然后在该第二掩膜的掩盖下进行第二次刻蚀。在这种情况下，第二掩膜9可以为光刻胶、二氧化硅、铬或镍掩膜。

在本实施例的一种具体应用中，第二掩膜9在采用激光划片技术从外延层一侧进行划片的步骤之前沉积在外延层上，然后按照预定的隔离槽的版图对第二掩膜9进行光刻，形成掩膜图形，然后划片，接着以第二掩膜9为正划工艺中的保护层，进行高温腐蚀，腐蚀完后直接进行第二次刻蚀。在该应用中，将正划工艺中的保护层与第二掩膜相结合，可以缩短工艺流程，节约成本。在该应用中，优选地，第二掩膜9可以为二氧化硅、氮化硅或氮化铝掩膜。

步骤205：在隔离槽5中设置绝缘层6，如图2e所示。

具体地，该绝缘层6位于隔离槽5中，且该绝缘层6一侧覆盖在左边的子芯片的部分第一半导体层21上，另一侧沿着右边的子芯片的第一半导体层21、发光层22侧壁一直延伸到第二半导体层23上。

步骤206：在第二半导体层23上形成透明导电层7，在透明导电层7上形成第二电极81，在第一半导体21上形成第一电极82，并在相邻的子芯片间形成电气连接83，如图2f和2g所示。

本发明实施例采用两步刻蚀来形成隔离槽，并在两步刻蚀之间插入正划工艺，由于在激光划片后，才进行第二次刻蚀，所以可以进一步去除激光划片产生的黑色灼烧物，进而可以有效减少划片处吸光，从而提高发光元件的整体亮度。同时，本发明实施例将隔离槽的形成和正划工艺相结合，简化了LED芯片的制备工艺，且工艺简单、容易实现。

实施例3

如图3a-3g所示，本实施例提供了一种LED芯片的制造方法，该方法包括：

步骤301：提供基板1′，并在基板1′上形成外延层2′，该外延层2′包括依次层叠在基板1′上的第一半导体层21′、发光层22′和第二半导体层23′，如图3a所示。

步骤302：在第一掩膜(图未示)的掩盖下，对外延层2′进行第一次刻蚀，以在外延层2′上形成第一凹槽3′，如图3b所示。

在该步骤302中，第一次刻蚀的宽度与隔离槽所需宽度相等，第一次刻蚀的深度(即第一凹槽的深度)大于形成第一电极所需深度，即从外延层表面到第一半导体层21内部且靠近基板1′，与基板1′表面的距离约等于从外延层2′表面到形成第一电极所需的深度。

进一步地，第一掩膜可以为光刻胶、二氧化硅、铬或镍掩膜。

在该步骤中，可以但不限于采用ICP(Inductively Coupled Plasma，感应耦合式等离子体)刻蚀。

第一凹槽3′的侧壁与基板1′的表面可以呈一定角度，优选为45度角。该角度可以通过第二掩模的侧壁角度和刻蚀工艺结合来实现，，具体实现为本领域技术人员熟知，在此不再赘述。

步骤303：采用激光划片技术从外延层2′一侧进行划片，形成划片槽4′，并高温腐蚀划片槽4′，划片槽4′位于第一凹槽3′内且划片槽4′的宽度小于第一凹槽3′的宽度，如图3c所示。

优选地，划片槽4′的宽度为1-20μm，深度为10-100μm。

具体地，在高温腐蚀划片槽4′的步骤中，可以采用硫酸和磷酸的混合液作为高温腐蚀液。

步骤304：在第二掩膜9′的掩盖下，对外延层2′进行第二次刻蚀，以形成隔离槽5′，隔离槽5′将芯片分为多个电隔离的子芯片，隔离槽5′位于第一凹槽3内，且隔离槽5′的宽度大于划片槽4′的宽度，如图3d所示。

在第二次刻蚀中，第二掩膜9′沉积在第一次刻蚀后剩下的第二半导体层23′的部分表面，第二次刻蚀的深度为形成第一电极所需深度。同时，第一凹槽3′被进一步刻蚀，直至到达基板1′，形成隔离槽5′。

优选地，隔离槽5′的侧壁与基板1′的表面呈45度角。

优选地，第二掩膜9′可以为二氧化硅、氮化硅或氮化铝掩膜。

步骤305：在隔离槽5中设置绝缘层6，如图3e所示。

具体地，该绝缘层6′位于隔离槽5′中，且该绝缘层6′一侧覆盖在左边的子芯片的部分第一半导体层21′上，另一侧沿着右边的子芯片的第一半导体层21′、发光层22′侧壁一直延伸到第二半导体层23′上。

步骤306：在第二半导体层23′上形成透明导电层7′，在透明导电层7′上形成第二电极81′，在第一半导体21′上形成第一电极82′，并在相邻的子芯片间形成电气连接83′，如图3f和3g所示。

需要说明的是，在本发明的另一个实施例中，第一次刻蚀形成的第一凹槽可以从外延层表面延伸至基板的与外延层相邻的表面，直接形成隔离槽，第二次刻蚀的深度为形成第一电极所需的深度，第二次刻蚀的宽度大于第一次刻蚀的宽度。

本发明实施例采用两步刻蚀来形成隔离槽，并在两步刻蚀之间插入正划工艺，由于在激光划片后，才进行第二次刻蚀，所以可以进一步去除激光划片产生的黑色灼烧物，进而可以有效减少划片处吸光，从而提高发光元件的整体亮度。同时，本发明实施例将隔离槽的形成和正划工艺相结合，简化了LED芯片的制备工艺，且工艺简单、容易实现。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种LED芯片的制造方法，其特征在于，所述方法包括：

提供基板，并在所述基板上形成外延层，所述外延层包括依次层叠在所述基板上的第一半导体层、发光层和第二半导体层；

在第一掩膜的掩盖下，对所述外延层进行第一次刻蚀，以在所述外延层上形成第一凹槽；

采用激光划片技术从所述外延层一侧进行划片，形成划片槽，并高温腐蚀所述划片槽，所述划片槽形成于所述第一凹槽内且所述划片槽的宽度小于所述第一凹槽的宽度；

在第二掩膜的掩盖下，对所述外延层进行第二次刻蚀，以形成隔离槽，所述隔离槽将芯片分为多个电隔离的子芯片，所述隔离槽位于所述第一凹槽内，且所述隔离槽的宽度大于所述划片槽的宽度；

在所述隔离槽中设置绝缘层；

在所述第二半导体层上形成透明导电层，在所述透明导电层上形成第二电极，在所述第一半导体上形成第一电极，并在相邻的子芯片间形成电气连接。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一次刻蚀的深度为形成所述第一电极所需的深度，所述第二次刻蚀的宽度小于所述第一次刻蚀的宽度。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一次刻蚀的深度为0.1-5μm。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一次刻蚀的宽度与所述隔离槽的宽度相等，所述第二次刻蚀的宽度大于所述第一次刻蚀的宽度，所述第二次刻蚀的深度为从所述外延层顶面到形成第一电极所需的深度。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述划片槽的宽度为1-20μm，深度为10-100μm。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一凹槽从所述外延层表面延伸至所述基板的与所述外延层相邻的表面，所述第二次刻蚀的宽度大于所述第一次刻蚀的宽度。

7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述第一掩膜为光刻胶、二氧化硅、铬或镍掩膜。

8.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述第二掩膜在所述采用激光划片技术从所述外延层一侧进行划片之前形成在所述外延层上。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第二掩膜为二氧化硅、氮化硅或氮化铝掩膜。

10.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述隔离槽的侧壁与所述基板的表面呈45度角。

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