CN102668132A - 发光二极管(led)晶圆的前端划线以及结果器件 - Google Patents

Abstract

发光二极管(LEDs)的晶圆被激光划线以产生激光划线切口。随后，所述晶圆例如通过湿蚀刻而被清洗以减少划线损害。随后，在已被清洗的所述晶圆上形成用于所述LEDs的电触点层。可替代地，在触点形成之前可以由多个蚀刻产生所述划线切口。相关的LEDs也被描述。

Description

发光二极管(LED)晶圆的前端划线以及结果器件

技术领域

本发明涉及制造半导体发光器件和结果结构的方法，并且更特别地，涉及制造半导体发光二极管(LEDs)和结果结构的方法。

背景技术

半导体LEDs被公知是固态照明元件，一旦施加电压于其上，其能够产生光。LEDs通常包括二极管区，所述二极管区在其中包括n型层、p型层和p-n结。阳极触点欧姆性地(ohmically)接触所述p型层，并且阴极触点欧姆性地接触所述n型层。

LEDs通常以晶圆的形式而被制造，其中外延区(包括所述二极管区)在衬底(诸如蓝宝石、硅、碳化硅、砷化镓、氮化镓等等生长衬底)上被外延地形成。所述二极管区例如可以由碳化硅、氮化镓、磷化镓、氮化铝和/或基于砷化镓的材料制造，和/或由基于有机半导体的材料制造。

在所述外延区被制造之后，可以在所述衬底上和/或所述外延区上形成触点，以欧姆性地接触所述p型层和所述n型层。所述触点通常包括一个或多个金属层并且也可以包括透明导电层，诸如氧化锡铟。

在触点制造之后，所述晶圆被切割或分割(singulate)为单个的LEDs或单个的LEDs组。切割或分割(singulation)通常是两步的处理。首先，在所述晶圆上形成划线(scribe lines)。随后，使用断裂机(fracturing machine)沿着所述划线裂开(cleave)或破裂所述晶圆。

原本由金刚石划线工具执行划线。然而，因为所述衬底晶圆中的许多是极端坚硬的，使用机械的划线工具可能不利地影响LEDs的生产量、成品率、可靠性和/或性能。因此，激光已经显现作为划线工具。注意，例如，Sercel等人的、标题为“System and Methode for CuttingUsing a Variable Astigmatic Focal Beam Spot”的美国专利申请公开2008/0242056以及Fukuyo等人的、标题为“Laser Processing Methodand Laser Processing Apparatus”的美国专利6,992,026。同样注意，例如，Negley的、标题为“Method for Producing High EfficiencyLight-Emitting Diode and Resulting Diode Structure”的美国专利5,631,190和Negley的、标题为“Etching of Substrates of Light EmittingDevices”的美国专利申请公开2005/0215000。

发明内容

根据各种实施例，通过激光划线晶圆(所述晶圆包括衬底和其上的LED外延区)以产生激光划线切口而制造LEDs。随后，例如通过湿蚀刻清洗(clean)已被激光划线的所述晶圆，以减少由所述激光划线对所述衬底的划线损害。随后，在已被清洗的所述晶圆上形成用于所述LED的电触点层。因此，可以通过所述清洗减少或消除由所述激光划线产生的划线损害。而且，通过将所述激光划线和清洗移到所述制造过程的前端，在形成所述LED外延区之后但在形成所述电触点层之前，所述清洗不需要不利地影响所述完成的LED的性能和/或可靠性。

在一些实施例中，激光划线包括撞击(impinging)激光束通过所述LED外延区并且部分地进入所述衬底以产生所述激光划线切口，以及所述清洗包括湿蚀刻所述晶圆通过已被激光划线的所述LED外延区并且进入已被激光划线的所述衬底。在其它的实施例中，可以在不同的参数下至少两次执行激光划线以控制所述激光划线切口的几何形状。

在一些实施例中，所述衬底通常是晶体衬底，并且所述激光划线产生具有无定形表面的激光划线切口。所述清洗去除至少一些所述无定形表面以在所述激光划线切口暴露至少一些所述晶体衬底。因此，由所述激光导致的划线损害可以至少部分地被修复。在其它的实施例中，所述清洗改变所述激光划线切口的几何形状。因此，可以提供用于所述LED的期望的侧壁几何形状。

在一些实施例中，在室温之上使用湿蚀刻溶液执行清洗。在一些实施例中，在大约275℃的温度使用包括硫酸和磷酸的清洗溶液。

此外，在一些实施例中，在执行所述清洗之前，所述LED外延区中的至少一些被掩蔽(mask)以保护所述LED外延区。在一些实施例中，在执行所述激光划线之前该掩蔽发生。在其它的实施例中，在执行所述激光划线之后，但在所述清洗之前该掩蔽发生。

在所述清洗已被执行之后，所述衬底可以被变薄或者被去除，和/或所述LED外延区可以被附接到载体衬底。所述晶圆也被分割以产生多个LEDs。因此，一些实施例可以激光划线包括未变薄的衬底和其上的LED外延区的晶圆，以产生激光划线切口。已被激光划线的所述晶圆随后被清洗以减少由激光划线对所述未变薄的衬底的所述划线损害。随后，所述未变薄的衬底被变薄。

根据其它的实施例，通过蚀刻晶圆(所述晶圆包括衬底和其上的所述LED外延区)的LED外延区而制造LEDs，以在暴露所述衬底的所述LED外延区中的沟道中限定。在所述沟道的侧壁上形成掩模同时仍然暴露所述衬底。也可以在所述沟道外的所述LED外延区上形成所述掩模。进一步蚀刻被执行部分地进入已被暴露的所述衬底，以在所述衬底中产生划线切口。因此，多个蚀刻过程可以发生。

在一些实施例中，在进一步蚀刻部分地进入所述衬底之后，从所述侧壁去除所述掩模，并且在所述晶圆上形成电触点。此后，所述晶圆被分割。晶圆变薄也可以发生。

根据一些实施例的LEDs包括晶体衬底以及在所述晶体衬底上的LED外延区，其中所述LED外延区的侧壁以及与其相邻近的所述晶体衬底的侧壁倾斜延伸到所述LED外延区的面(face)。此外，所述晶体衬底的倾斜的侧壁具有晶体表面。可以通过激光划线和清洗的结合或通过如上述的多个蚀刻而产生所述倾斜的侧壁和所述晶体表面。

此外，所述晶体衬底的所述倾斜的侧壁也可以包括沿所述晶体衬底的晶面延伸的其中的结构(texturing)。可以通过所述清洗的动作获得该沿晶面的结构，其可以去除激光损害并且可以优选地沿所述晶体衬底的晶面蚀刻。

附图说明

图1是根据各种实施例的可被用于制造LED的操作的流程图；

图2-4是在根据各种实施例的中间制造期间根据图1的各种实施例的LEDs的横截面视图；

图5A是在常规的激光划线之后的LED的顶视图；

图5B是在根据各种实施例划线之后的LED的顶视图；

图6A是在用单通道激光激光划线之后的LED的横截面视图；

图6B是在根据各种实施例用单通道激光激光划线和清洗之后的LED的横截面视图；

图7A是在用双通道激光激光划线之后的LED的横截面视图；

图7B是在根据各种实施例用双通道激光激光划线和清洗之后的LED的横截面视图；

图8-9是根据各种其他实施例的LEDs的横截面视图；

图10是根据各种其他实施例的可以被用于制造发光二极管的操作的流程图；

图11-14是在根据图10的各种实施例的中间制造期间根据图10的各种实施例的LEDs的横截面视图。

具体实施方式

现在将参考附图(在其中各种实施例被示出)更全面地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同的形式而被具体化，并且不应该被解释为被限制于此处提出的实施例。相反地，这些实施例被提供以便本公开将是完全的和完整的，并且将全面地将本发明的范围传达给本领域的技术人员。在所述图中，为了清楚，可以夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。贯穿全文，同样的标号指示同样的元件。

将被理解的是：当诸如层、区域或衬底的元件被称为在另一个元件“上”时，其可以直接地在另一个元件上或者也可以存在中间的元件。此外，诸如“在…下方”或“覆盖在…上面”的相对关系术语(relativeterms)在此处可以被用于描述相对于如在所述图中示出的衬底或基础层一个层或区域相对于另一个层或区域的关系。将被理解的是：这些术语意在包括除了所述图中描绘的方位之外的所述器件的不同的方位。最后，术语“直接地”意思是：没有中间的元件。如此处所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关联的列出的项目的任意或所有组合并且可以被缩写为“/”。

将被理解的是：尽管术语第一、第二等等在此处可以被用于描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但这些元件、部件、区域、层和/或部分不应该被这些术语所限制。这些术语仅被用于从另一个区域、层或部分区分一个元件、部件、区域、层或部分。因此，下面讨论的第一元件、部件、区域、层或部分可以被称为第二元件、部件、区域、层或部分，而不偏离本发明的教导。

此处参考示意性地示出了本发明的理想化的实施例的截面图和/或其他图描述了本发明的实施例。同样地，作为例如制造技术和/或公差的结果，偏离于所述图的形状将是预期的。因此，本发明的实施例不应该被解释为被限制于此处示出的区域的特定形状，而是包括例如由制造导致的形状上的偏差。例如，被示出或描述为矩形的区域典型地将具有归因于正常的制造公差的圆形的或弯曲的特征。因此，在所述图中示出的区域本质上是示意性的，并且它们的形状不意在图示器件的区域的精确的形状，并且不意在限制本发明的范围，除非在此处被另外定义。

除非在此处被另外定义，此处所使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属的领域内的普通技术人员通常理解的意思相同的意思。将被进一步理解的是：术语(诸如在通常使用的字典中定义的那些)应该被解释为具有与它们在相关领域的背景中和本说明书中的含义相一致的含义，并且不将以理想化的或过度形式的意义而被解释，除非此处清楚地如此定义。

此处结合操作流程图描述了各种实施例。应注意的是：在一些可替代的实施例中，所述块中标出的功能/动作可以在所述流程图中标出的顺序之外发生，除非在此处被清楚地表明相反。例如，连续地被示出的两个块实际上可以实质上并行地被执行或者所述块可以有时以相反的顺序被执行，取决于涉及的功能性/动作，除非在此处清楚地表明相反。此外，所述流程图和/或框图的给定块的功能性可以被分离成多个块和/或所述流程图和/或框图的两个或更多块的功能性可以被至少部分地集成。最后，其他块可以被添加/插入到被示出的所述块之间。

为了便于理解此处的描述，现在将参考碳化硅(SiC)或蓝宝石安装衬底上的基于氮化镓(GaN)的发光二极管而一般地描述一些实施例。然而，本领域技术人员将理解：本发明的其他实施例可以基于安装衬底和外延层的各种不同的组合。例如，组合可以包括GaP安装衬底上的AlGaInP二极管；GaAs安装衬底上的InGaAs二极管；GaAs安装衬底上的AlGaAs二极管；SiC或蓝宝石(Al₂O₃)安装衬底上的SiC二极管和/或氮化镓、碳化硅、氮化铝、蓝宝石、氧化锌和/或其他安装衬底上的基于III族氮化物的二极管。此外，在其他实施例中，安装衬底可以不出现在完成的产品中。在一些实施例中，所述发光二极管可以是由北卡罗莱纳州达勒姆的克里公司(Cree，Inc.of Durham，North Carolina)制造和销售的基于氮化镓的LED器件。

图1是根据各种实施例的可以被执行以提供前端划线的操作的流程图。参考图1，在块110处，晶圆被制造或者另外被提供。所述晶圆包括衬底和其上的LED外延区。在一些实施例中，所述衬底包括碳化硅或蓝宝石，并且所述LED外延区包括基于氮化镓的材料。然而，衬底和LED外延区的其他配置可以被提供。

随后，参考块120，所述晶圆被激光划线以产生激光划线切口。在一些实施例中，通过撞击激光束通过所述LED外延区并且部分地进入所述衬底，激光划线可以发生。在其它的实施例中，通过撞击激光束从与所述LED外延区相反的面部分地进入所述衬底，激光划线可以发生。

通过撞击激光束通过所述LED外延区并且部分地进入所述衬底的激光划线(也被称为“前侧划线”)在一些实施例中可以是特别有利的。特别地，尽管前侧划线可以导致较高的辐射通量损失，但使用前侧划线可能是所期望的，因为其可以减少或者消除由后侧激光划线(即，划线通过与所述LED外延区相对的所述衬底的背面)导致的对有源区中的所述LED外延区的损害的风险。后侧划线可能需要使用更复杂的光学/激光系统，以避免使散射的激光辐射撞击所述LED有源区，这可能导致所述基于氮化镓的材料的分解并由此导致分层(delamination)。相反地，前侧划线可以减少或消除该不希望的影响。

各种激光参数(诸如功率、持续时间、频率、束宽度和/或深度)可以被控制以提供期望的激光划线切口几何形状，例如期望的深度和/或侧壁轮廓(sidewall profile)。也可以在不同的参数下使用多通道的激光以产生期望的激光划线切口几何形状。所述激光划线产生所述激光划线切口的被损害的表面，以无定形的表面的形式(归因于通过所述激光的熔化和/或所述切口的表面上的其他熔渣或碎屑)。

随后，参考块130，已被激光划线的所述晶圆被清洗(例如通过湿蚀刻)，以减少由所述激光划线导致的对所述衬底的划线损害。所述熔渣中的至少一些以及在一些实施例中所有的所述熔渣可以被去除，并且所述无定形的(熔化的)表面中的至少一些以及在一些实施例中所有的所述无定形的(熔化的)表面可以被去除。在清洗之后，所述激光划线切口可以具有晶体表面，其没有熔渣。此外，所述湿蚀刻也可以优选地沿所述激光划线切口的所述晶体表面的晶面蚀刻，以便所述激光划线切口的表面可以沿所述衬底的晶面而被结构化(texture)。最后，所述清洗也可以改变所述激光划线切口的几何形状。所述湿蚀刻的激光划线切口的所述晶体结构的表面和/或其改变的几何形状可以提高在完成的LED中通过所述衬底的光提取。

随后，参考块140，在已被湿蚀刻的所述晶圆上形成用于所述LED的电触点层。可以在所述LED外延区上和/或所述衬底上形成所述触点。所述触点通常包括一个或多个金属层，但也可以包括透明的导电层，诸如包括氧化锡铟(ITO)的透明的导电氧化物。

如在块110-140中所描述的，一些实施例可能起因于以下认识：所述激光划线可能产生所述激光划线切口中的损害，其最终形成所述完成的LED的所述侧壁，并且其可能不利地影响从所述LED的光提取。清洗可以至少部分地修复该损害。然而，遗憾地，清洗可能不利地影响所述LED的所述易碎的电触点。通过将所述激光划线和清洗移到所述制造过程的前端，在形成所述触点之前，可以至少部分地修复由所述激光划线导致的所述损害而不需要影响所述触点的性能和/或可靠性。此外，通过将激光划线移到所述制造过程的前端，可以获得其他潜在的优势。例如，可以提供比常规的划线更深的划线而不增加所述划线损害。通过允许更深的划线，所述衬底可以不需要被过度地变薄以适应浅的划线。特别地，常规的划线可以是大约20μm深，但此处所描述的各种实施例可以提供高达40μm或更深的划线。

如上所述，一些实施例可以减少或消除在激光划线之前变薄所述衬底的需要。通过允许未变薄的衬底被激光划线并清洗，根据各种实施例可以提供其他优势。特别地，用带、蜡或其他临时的粘合介质，变薄的晶圆被典型地安装在载体晶圆上，所述临时的粘合介质自身可以显著地限制所述清洗选择。此外，这些临时的粘合方法没有典型地给予其自身高温处理或侵蚀性的化学处理。

因此，在一些实施例中，在块120处，晶圆(其包括未变薄的衬底和其上的LED外延区)被激光划线以产生激光划线切口。随后，在块130处，已被划线的所述晶圆被清洗以减少由所述激光划线对所述未变薄的衬底的划线损害。随后，在块150处，所述未变薄的衬底被变薄或者被去除。在块150处的变薄或去除之前，可以使用常规的技术将所述晶圆附接到另一永久的或临时的载体晶圆上。在在块150处变薄/去除所述衬底之前或之后，在块140处形成所述电触点层。在这些实施例中，在在块130处执行清洗之前或之后，所述触点可以在块140处被形成。如果在清洗之前形成所述触点，则可以在整个器件之上形成厚的钝化层以保护所述触点。所述厚的钝化层可能是期望的以在所述触点之上提供密封(hermetic seal)。此外，在所述清洗之后可能需要进一步的光刻处理(photoprocessing)以打开所述触点上的所述钝化或者以去除所述钝化层。

仍参考图1，可以执行附加的后端处理。例如，如果这没有已经被进行，则可以在块150处变薄或去除所述衬底。附接到永久的或临时的载体衬底可以位于该变薄或去除之前。在块160处，器件或器件组被分割，并且在块170处，所述器件被封装、测试，等等。将被理解的是：可以以图1中所示的顺序之外的顺序执行块140、150、160和170的操作。

图2是包括衬底和其上的LED外延区(如例如在图1的块110处所描述的)的晶圆的横截面视图。更特别地，参考图2，所述晶圆200可以包括衬底210(其包括例如碳化硅或蓝宝石)和其上的LED外延区220。所述LED外延区220可以包括例如基于氮化镓的材料并且可以包括以台面或基座形式的二极管区222以及可以包括量子阱、缓冲层等等的其他区域224。在其他实施例中，不需要提供所述台面，但是，相反地，可以提供平面的LED外延区220。所述LED外延区220可以被配置为提供垂直的LED和/或横向的LED。在图2的实施例中，掩蔽226(诸如二氧化硅掩模)可以被用于确定所述台面222。根据此处所描述的各种实施例，该掩模226也可以被用于在随后的清洗期间保护所述二极管区222。可替代地，在其他实施例中，可以在所述处理中更迟地提供掩模，或者根本不需要被使用。

从尺度的观点，所述晶圆200在直径上可以高达4″或更多，并且可以包括LED外延区220用于数千的单个LEDs。所述衬底可以是几百微米厚，并且在一些实施例中大约400μm厚。所述LED外延区220可以是几微米厚，并且在一些实施例中大约4μm厚。

图3是如例如在图1的块120处所描述的激光划线的横截面视图。如在图3中所示的，使用激光束310激光划线所述晶圆200以产生激光划线切口320。在一些实施例中，如在图3中所示出的，所述激光束310被撞击通过所述LED外延区220并且部分地进入所述衬底310，以产生所述激光划线切口320。然而，在其它的实施例中，所述激光310可以被撞击通过与所述二极管区相对的所述衬底210的面(图3的底面)，以形成从其背面部分地延伸进入所述衬底210的激光切口。将被理解的是，所述激光可以是例如UV激光，其横跨所述晶圆200而被扫描。在其它的实施例中，多个束可以同时地撞击在所述晶圆200上。第一通道可以是相对高功率的以产生深的划线切口。第二通道可以是低功率的以去除一些由所述第一通道产生的损害。所述激光束310的操作参数(包括束形状、波长、功率、频率和/或扫描速度)可以被设置以提供所述划线切口320的期望的几何形状(例如，深度和/或轮廓)。

所述激光划线可在所述激光划线切口320处产生损害。特别地，所述激光束310可以导致在所述激光切口表面处的局部化的熔化以将所述表面的至少一些从结晶状态转换到无定形状态。此外，碎屑(经常被称为“熔渣”)可能出现在所述激光切口320的表面处。例如，图5A是激光划线之后晶圆200的一部分的扫描电子显微照相(SEM)顶视图。如可以被看到的，所述激光划线切口320包含划线损害。

图6A是示出了在激光划线之后被切块的(diced)LED的侧视图的SEM。对所述衬底210的损害被清楚地示出。事实上，所述损害是如此之大以至于所述LED外延区220和所述衬底210之间的界面被所述损害模糊。

图7A提供了在双通道激光划线之后被分割的LED器件的另一侧视图。如在图7A中所示的，尽管以不同的激光参数的双通道激光划线可能是所希望的以便提供所述划线320的期望的深度和/或轮廓，对所述衬底210的更大的损害被清楚地示出。

图4示出了如根据各种实施例而被描述(例如结合图1的块130)的清洗。如在图4中所示出的，在一些实施例中，所述晶圆通过暴露于湿蚀刻溶液410(例如通过浸渍和/或涂敷)而被清洗。所述湿蚀刻可以减少或消除由所述激光划线导致的所述划线损害，以产生具有减少的划线损害的激光划线切口420。特别地，所述激光划线切口420的所述无定形的(熔化的)表面的至少一些以及在一些实施例中所有所述激光划线切口420的所述无定形的(熔化的)表面可以被去除。并且，所述激光熔渣或碎屑的至少一些以及在一些实施例中所有的所述激光熔渣或碎屑可以被去除。此外，如在图4中所示出的，所述激光切口420的最终几何形状也可以由所述湿蚀刻改变，以提供可以提高光提取的期望的几何形状。

图5B对应于图5A，但是在在大约275℃的硫酸和磷酸的溶液中湿蚀刻大约10分钟之后。如清楚地被示出的，划线损害被大大地减少。相似地，图6B对应于图6A，在275℃硫酸/磷酸清洗之后。如所示出的，对所述衬底210的大量的损害被去除到如下程度：在所述衬底210和所述LED外延区220之间的图案化的蓝宝石衬底(P S S)界面710被清楚地显示。针对双通道激光划线之后的湿蚀刻，在图7B中示出了相似的结果。

图4的所述酸湿蚀刻也可以提供其他益处。特别地，除清洗所述激光损害之外，所述酸可以蚀刻沿所述晶体衬底的晶面延伸的小的特征或结构(texturing)。该结构或刻面(faceting)在图6B和7B中被清楚地示出，并可以为所述完成的器件提供改进的光提取。在一些实施例中，单通道激光(图6A)或双通道激光(图7A)的光损失与来自金刚石划线的光损失相比可以是大约12％。相比之下，根据在图6B和7B中所示出的各种实施例的光损失可以是小于大约1.5％或大约更小的数量级。

在一些实施例中，所述湿蚀刻410在高温(诸如大约275℃)下使用基于酸的湿化学过程(诸如3∶1 硫酸∶磷酸)，并且持续在大约7分钟和大约11分钟之间的时间。然而，可以优选地沿某些晶面蚀刻基于氮化镓的材料和蓝宝石或碳化硅的其他湿蚀刻化学过程可以被用于提供除所述损害去除之外的倾斜的或结构化的表面。此外，在其它的实施例中可以使用干蚀刻和/或其他清洗技术。

再次参考图4，所述掩模226可以被用于保护所述外延区220的面不受清洗；如果这样的掩模是所希望的，则其可以通过保留在所述LED制造期间使用的掩模而被提供，例如被用于形成台面222的掩模226。可替代地，可以在激光划线之前或在激光划线之后但在清洗之前在所述LED外延区220上形成单独的掩模226。如果不再需要，则可以随后去除所述掩模226。

图8是如例如结合图1的块140所描述的已被清洗的晶圆上的用于所述LED的电触点层的横截面视图。特别地，如果存在则可以去除所述掩模层226并且用于所述LED的电触点层810被形成。因为已经发生所述湿蚀刻清洗，所述湿蚀刻不影响所述易碎的电触点层的形成。每个LED器件可以包括到所述二极管区220的一个或多个触点层。如被公知的，所述电触点层可以包括透明的欧姆触点，诸如ITO、电流散布层、反射欧姆触点、单独的反射层、阻挡层、粘合层、粘结垫片(bond pad)和/或其他层，并且不需要在此处被详细地描述。在一些实施例中，可以在所述LED外延区220的相同面上或者在其相对的面(包括直接地在所述衬底210上)上形成阳极和阴极触点。

再次参考图1，如例如在图1的块150和160中所描述的，衬底可以被变薄或被去除，并且所述衬底被分割，以产生裸的LED小片(诸如图9的裸的LED小片900)。所述裸的LED小片900包括所述原始晶圆衬底210的一部分210′，所述外延区220的一部分220′，以及由图8的所述已清洗的激光划线420形成的所述LED的侧壁。

如在图9中所示出的，根据各种实施例的LED 900包括晶体衬底210′和所述晶体衬底220′上的LED外延区220′。所述外延区220′的侧壁以及邻近于其的所述晶体衬底210的侧壁(共同地由图9中的420指示)倾斜于所述LED外延区220的面而延伸。所述倾斜的侧壁420具有晶体表面。此外，所述倾斜的侧壁420也可以包括在其中沿所述晶体衬底的晶面的结构，如在图9中由有规律的面(regularfacets)420′所指示。

图10是根据又另外的实施例的用以提供LEDs的前端划线的操作的流程图。参考图10，在块110，包括衬底和LED外延区的晶圆可以被提供，如前面结合图1的块110而被描述的。在块1010，所述LED外延区被蚀刻以确定暴露所述衬底的所述LED外延区中的沟道。蚀刻可以使用常规的干蚀刻。在块1020，所述沟道的侧壁被掩蔽同时仍然暴露所述衬底。在块1030，仍然由掩模暴露的衬底进一步被蚀刻以产生所述衬底中的划线切口。如在图1的块130中所描述的湿蚀刻可以被使用。如先前在图1的块140-170处所描述的形成触点、变薄/去除所述衬底、分割和封装的操作随后可以被执行。

图10的实施例可以减少或消除对在所述划线中使用激光的需要。然而，相对长的蚀刻时间(诸如大约一个小时)可能被需要以将所述划线切口蚀刻到所述衬底中。块1020的所述掩模可以被用于在块1030的相对长的划线切口蚀刻期间保护所述LED外延区。

更特别地，图11是包括其上的LED外延区220的晶圆210的横截面示图，如在图1和10的块110处被描述的。在图11中，未示出所述LED外延区220中的台面。然而，在其它的实施例中它们可以被提供。

现在参考图12，所述LED外延区220被蚀刻以确定暴露所述衬底210的所述LED外延区220中的沟道1210，如例如在图10的块1010处被描述的。常规的干蚀刻可以被使用。此外，在一些实施例中，如结合图2被描述的，所述LED外延区可以被掩模保护。

图13示出了在所述沟道1210的侧壁上形成掩模1310，同时仍然暴露所述衬底210。所述掩模可以包括例如二氧化硅并且可以由掩盖层(blanket)形成，所述掩盖层在图12的所述结构上形成二氧化硅的共形层(例如大约1um厚)并且随后使用常规的光学处理和干或湿蚀刻各向异性地蚀刻以在所期望的区域中去除所述SiO₂。在一些实施例中，如在图13中所示的，所述掩模1310也在所述沟道1210外的所述LED外延区220上延伸，同时仍然暴露所述衬底210。

图14是在进一步蚀刻所述衬底之后的各种实施例的侧面截面视图，如例如在图10的块1030处被描述的。特别地，仍然由所述掩模1310暴露的所述衬底210被部分地蚀刻入，以产生所述衬底中的划线切口1420。因为所述划线切口1420由蚀刻形成，其可以包含上述的所希望的特征，诸如具有沿其晶面延伸的结构和其上具有很少或没有碎屑的晶体侧壁。

如结合图1的块140-170而被描述的，随后可以进行触点形成、衬底变薄/去除、分割和封装。

现在将提供各种实施例的附加的讨论。特别地，一旦所述晶圆已完成器件制造并且已被变薄到最终厚度，则通常执行划线LED晶圆用于分割。激光已正在取代金刚石划线以提供许多潜在的优势和/或成本节约。然而，由于所述衬底中的剩余的损害，经常存在辐射通量损失。一些非常复杂的激光系统已被开发，试图减少或最小化该影响，但是这些激光在资金费用和/或所有权的成本方面可能是非常昂贵的。

此处所描述的各种实施例可以提供在制造过程的前端的划线，在其中所述晶圆可以是完全厚度并且所述器件没有被完全地制造。在所述过程的该点上，可能不存在触点金属、导电氧化物等等，其可以避免使用蚀刻以提供划线或提供来自激光划线的损害去除。

因此，在前端的激光划线可以允许清除所述损害中的至少一些，以由此减少或最小化光损失。此外，在其仍是厚的同时切块所述晶圆也可以提供其他优势。特别地，在最后变薄之后，所述晶圆仅需要经受断裂处理，其限制了被通常地执行以划线所述变薄的晶圆的处理步骤。同样地，因为所述激光损害可以被清除，可以使用更深的划线而不增加所述辐射通量损失。典型地，所使用的划线深度是最终器件厚度的函数。蓝宝石器件晶圆典型地被做得非常薄(例如，小于大约90μm)，以适应由常规的金刚石或激光划线的浅的划线，以便减少或最小化所损害的区域。根据此处所描述的各种实施例的更深的划线可以允许所述器件晶圆的最终厚度以保持比标准的更厚，其能够提高过程产出。

结合图1-9而被描述的各种实施例使用激光划线和断裂处理用于分割，与划线后损害去除处理相结合，以允许辐射通量损失的显著减少或消除。与在所述制造过程的末端执行的常规激光划线和断裂相关联的光损失是公知的。遗憾地，一旦器件处于它们的最终形式，可能在任何激光后划线清洗的采用上存在显著的限制，因为所述器件用金属触点等等被完全地制造，并且衬底被典型地变薄到大约100μm或更小。

在图1-9的一些实施例中，可以从所述器件的二极管侧执行所述激光划线，在台面蚀刻之前或之后。激光被用于划线通过所述切块道(dicing streets)中的基于氮化镓的外延区并且进入所述衬底，在一些实施例中，到大约10μm至大约40μm之间的深度。所引起的激光损害和熔渣随后被去除，例如通过在高温下的基于酸的湿化学过程。已知的优选地沿某些面蚀刻氮化镓和蓝宝石的化学过程也可以被用于除所述损害去除之外提供倾斜的或结构化的表面。因此，通过用激光条件修整侧壁角度和/或使用化学过程也可以提高光提取，所述化学过程优选地沿晶面蚀刻所述氮化镓和/或衬底以提供倾斜的和/或结构化的侧壁。

在图11-14中描述的实施例中，所述LED外延区可以借助于蚀刻处理被从所述切块道去除，并且随后所述衬底可以被化学蚀刻以提供所述划线。例如，用于基于氮化镓材料的常规的干蚀刻可以被用于从所述切块道去除所述氮化镓以暴露所述衬底。所述衬底随后可以被化学蚀刻以提供所述划线。所述氮化镓侧壁通常应该被保护，因为衬底蚀刻时间可能是相对长的，并且所述酸化学过程可在横向方向上沿所述晶面蚀刻所述氮化镓。

在上述的任何实施例中，所述有效的LED外延区可以被合适的电介质保护(诸如二氧化硅)，以减少不利的影响。可以用被安装在临时晶圆(载体)上的晶圆执行所述衬底的最终变薄。所述晶圆随后可以被剥离(debond)并且已准备好所述断裂处理以分割所述单个的器件。在其它的实施例中，可以使用永久的载体晶圆。

此处已经结合上面的描述和所述附图公开了许多不同的实施例。将被理解的是：字面上描述和示出这些实施例的每个组合和子组合会是过度重复和混乱的。因此，本说明书(包括附图)应被解释为构成此处所描述的实施例的所有组合和子组合的完整的书面描述，以及制造和使用它们的方式和过程的完整的书面描述，并且应支持针对任何这样的组合或子组合的权利要求。

在所述附图和说明书中，已经存在本发明的公开的实施例，并且，尽管采用了特定的术语，它们仅在一般的和描述性的意义上被使用，并且不用于限制的目的，本发明的范围在随后的权利要求中被提出。

Claims (28)

1.一种制造发光二极管(LED)的方法，包括：

激光划线晶圆以产生激光划线切口，所述晶圆包括衬底和其上的LED外延区；然后

清洗已被激光划线的所述晶圆以减少由所述激光划线对所述衬底的划线损害；并且然后

在已被清洗的所述晶圆上形成用于所述LED的电触点层。

2.根据权利要求1所述的方法，其中激光划线包括撞击激光束通过所述LED外延区并且部分地进入所述衬底以产生所述激光划线切口，并且其中清洗包括湿蚀刻所述晶圆通过已被激光划线的所述LED外延区并且进入已被激光划线的所述衬底以减少由所述激光划线对所述衬底的所述划线损害。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述衬底是晶体衬底，其中所述激光划线产生具有无定形表面的所述衬底中的激光划线切口，并且其中所述清洗去除所述无定形表面的至少一些以在所述激光划线切口暴露所述晶体衬底的至少一些。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述清洗改变所述衬底中的激光划线切口的几何形状。

5.根据权利要求1所述的方法，其中继形成电触点层之后分割所述晶圆以产生多个LED’s。

6.根据权利要求1所述的方法，其中继清洗所述晶圆之后变薄所述衬底。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述LED外延区包括基于氮化镓的材料并且其中所述衬底包括碳化硅或蓝宝石。

8.根据权利要求1所述的方法，其中在室温之上使用湿蚀刻溶液执行清洗。

9.根据权利要求1所述的方法，其中在大约275℃使用硫酸和磷酸溶液执行清洗。

10.根据权利要求1所述的方法，其中在清洗之前掩蔽在所述激光划线切口之外的所述LED外延区的至少一些。

11.根据权利要求1所述的方法，其中在激光划线之前掩蔽在要被激光划线的区域之外的所述LED外延区的至少一些。

12.根据权利要求1所述的方法，其中在不同的激光参数下执行激光划线至少两次。

13.一种制造发光二极管(LED)的方法，包括：

蚀刻晶圆的LED外延区以确定暴露所述衬底的所述LED外延区中的沟道，所述晶圆包括衬底和其上的所述LED外延区；

在所述沟道的侧壁上形成掩模同时仍然暴露所述衬底；以及

进一步蚀刻部分地进入仍然被所述掩模暴露的衬底，以在所述衬底中产生划线切口。

14.根据权利要求13所述的方法，其中继进一步蚀刻之后：

在已被进一步蚀刻的所述晶圆上形成用于所述LED的电触点层。

15.根据权利要求14所述的方法，其中继形成电触点层之后分割所述晶圆以产生多个LED’s。

16.根据权利要求13所述的方法，其中继进一步蚀刻之后变薄所述衬底。

17.根据权利要求13所述的方法，其中所述LED外延区包括基于氮化镓的材料并且其中所述衬底包括碳化硅或蓝宝石。

18.根据权利要求13所述的方法，其中形成掩模包括在所述沟道的侧壁上以及在所述沟道之外的所述LED外延区上形成掩模同时仍然暴露所述衬底。

19.一种发光二极管(LED)，包括：

晶体衬底；以及

在所述晶体衬底上的LED外延区；

其中所述LED外延区的侧壁和邻近于其的所述晶体衬底的侧壁倾斜延伸到所述LED外延区的面；并且

其中所述晶体衬底的所述倾斜的侧壁具有晶体表面。

20.根据权利要求19所述的LED，其中所述晶体衬底的所述倾斜的侧壁也包括在其中的沿所述晶体衬底的晶面延伸的结构。

21.一种包括多个根据权利要求19的LED’s的晶圆，其中所述LED外延区的所述侧壁以及邻近于其的相对于所述LED外延区的面倾斜延伸的所述晶体衬底的所述侧壁确定用于所述晶圆的划线切口。

22.根据权利要求19所述的LED，其中所述LED外延区包括基于氮化镓的材料并且其中所述衬底包括碳化硅或蓝宝石。

23.一种制造发光二极管(LED)的方法，包括：

激光划线晶圆以产生激光划线切口，所述晶圆包括未变薄的衬底和其上的LED外延区；然后

清洗已被激光划线的所述晶圆以减少由所述激光划线对所述未变薄的衬底的划线损害；并且然后

变薄所述未变薄的衬底。

24.根据权利要求23所述的方法，其中继清洗之后：

在已被清洗的所述晶圆上形成用于所述LED的电触点层。

25.根据权利要求23所述的方法，其中激光划线包括撞击激光束通过所述LED外延区并且部分地进入所述未变薄的衬底以产生所述激光划线切口，并且其中清洗包括湿蚀刻所述晶圆通过已被激光划线的所述LED外延区并且进入已被激光划线的所述未变薄的衬底以减少由所述激光划线对所述衬底的所述划线损害。

26.根据权利要求23所述的方法，其中所述未变薄的衬底是晶体未变薄的衬底，其中所述激光划线在具有无定形的表面的所述未变薄的衬底中产生激光划线切口，并且其中所述清洗去除所述无定形的表面的至少一些以在所述激光划线切口暴露所述晶体衬底的至少一些。

27.根据权利要求26所述的方法，其中所述清洗改变在所述未变薄的衬底中的激光划线切口的几何形状。

28.根据权利要求1所述的方法，其中在不同的激光参数下执行激光划线至少两次。

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