CN103311392A - 一种隐形切割led芯片及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种隐形切割LED芯片，包括有衬底，以及生长在衬底表面的发光外延层和反射层，发光外延层和反射层分别位于衬底两侧；衬底具有第一表面以及与该第一表面相反的第二表面，发光外延层形成于第一表面，所述反射层形成于第二表面；反射层为金属层或合金层，反射层上还附着有全反射膜；该隐形切割LED芯片的制作步骤有：在衬底的第一表面形成发光外延层，并在该发光外延层上形成有利于隐形切割穿透衬底的沟道；使发光外延层形成各自独立但衬底连体的发光芯片；在衬底的第二表面形成反射层；利用隐形切割的方式在衬底内形成改质层；对衬底施以外力，将其分割成各自独立且衬底分离的发光芯片。
Description
技术领域
本发明涉及一种隐形切割LED芯片，以及制作该隐形切割LED芯片的结构。
背景技术
发光二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片，在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层，称为P-N结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。当它处于正向工作状态时(即两端加上正向电压)，电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。
LED的发光强度及发光效率的提高主要取决于采用的半导体材料及其工艺技术的发展。早期的LED主要用GaAs、GaP(二元素半导体材料)和GaAsP(三元素半导体材料)，1994年左右采用AlInGaP(四元素半导体材料)后，其发光强度及发光效率有很大的提高。另外，在工艺技术上采用在GaAs衬底上用AlInGaP材料生产的红光、黄光LED及在蓝宝石衬底上用InGaN材料生产的绿光、蓝光LED，在发光强度及发光效率上有较大的改进。
为提升以蓝宝石为衬底的InGaN LED发光强度和效率，除不断的改善外延结构以增加内部量子效率外，在芯片端的结构上也做不少改善，如不同电极设计、侧壁腐蚀、隐形切割、背镀反射镜等，以增加外部量子效率。其中以隐形切割(Stealth Dicing)较为有效可控和方便，省去一些繁琐的工艺。
早期LED晶圆的蓝宝石切割采用金刚石划片器，此方法依赖于操作人员的技术水平，因此在质量稳定性及成品率方面存在问题，目前基本不再使用。
由於激光加工特点的明显优势，激光切割成为LED晶圆蓝宝石切割的主要方法，采用普通烧蚀激光划片，可全自动高速加工，改善成品率。不过普通烧蚀激光加工与采用金刚石划片器的方法相比，存在LED亮度低的问题，普通烧蚀激光切割将要走到LED芯片切割的工艺的极限。
随著LED对亮度的要求不断提高，普通切割工艺已走到极限，目前先进的隐形切割技术成功的解决了LED亮度低的问题，在不降低成品率的情况下，隐形切割技术成功控制了LED亮度的降低，并适用於不同厚度的各种外延片，隐形切割技术成为LED行业发展趋势。
隐形切割技术的基本原理是将半透明波长的激光束聚集在工件材料内部，有别於普通烧蚀激光切割技术是聚集在工件材料表面，将激光聚光照射于晶圆内部形成改质层，在形成改质层的同时，也会形成向晶圆正反两个表面延伸的龟裂，此龟裂现象是促使芯片分割的重要因素。
发明内容
本发明的目的是提供一种隐形切割LED芯片及其制作方法，于解决现有隐形切割技术中，由于背镀反射层造成隐形切割激光无法穿透的问题。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是，
一种隐形切割LED芯片，包括有衬底，以及生长在衬底表面的发光外延层和反射层，发光外延层和反射层分别位于衬底两侧，发光外延层向其两侧发射光线，包括远离衬底方向传播的光线和向着衬底方向传播的光线，一部分光线透过衬底后到达反射层，反射层将透过衬底的光线反射至发光外延层；
所述衬底具有第一表面以及与该第一表面相反的第二表面，所述发光外延层形成于第一表面，所述反射层形成于第二表面；
所述反射层为金属层或合金层，所述反射层上还附着有全反射膜；
在一个实施例中，所述发光外延层为倒梯形，其倾斜侧面使光线向发光外延层正向和侧向出光；
所述衬底的第一表面为平面或图形面，或纳米结构，或光子晶体结构。
上述隐形切割LED芯片的制作方法包括以下步骤：
1)在衬底的第一表面形成发光外延层，并在该发光外延层上形成有利于隐形切割穿透衬底的沟道；
2)使发光外延层形成各自独立但衬底连体的发光芯片；
3)在衬底的第二表面形成反射层；
4)利用隐形切割的方式在衬底内形成改质层；
5)对衬底施以外力，将其分割成各自独立且衬底分离的发光芯片。
所述沟道采用等离子刻蚀后再加以化学腐蚀的方法形成，或采用激光烧蚀后再加以化学腐蚀的方式形成。
本发明的优点在于，该隐形切割LED芯片使每一单个芯片侧壁达到光亮，有利于LED芯片的出光，减少光吸收，采用本发明提供的方式制作的LED芯片结构，可使侧向出光相较于普通烧蚀激光切割有较大改善。
附图说明
图1是衬底上形成发光外延层后的结构示意图；
图2是在发光外延层形成沟道后的结构示意图；
图3是在发光外延层形成各自独立但衬底连体的发光芯片后的结构示意图；
图4是在衬底上形成反射层的结构示意图；
图5是在衬底实施隐形切割并形成改质层后的结构示意图；
图6是对衬底施加外力将其分割后的结构示意图；
图7是具有倒梯形发光外延层的LED芯片结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本发明。
如图6、图7所示，本发明提出的一种隐形切割LED芯片包括有衬底1，以及生长在衬底表面的发光外延层2和反射层5，发光外延层2和反射层5分别位于衬底1的两侧，发光外延层2向其两侧发射光线，包括远离衬底1方向传播的光线和向着衬底1方向传播的光线，一部分光线透过衬底1后到达反射层5，反射层5将透过衬底1的光线反射至发光外延层2；
具体地，所述衬底1具有第一表面11以及与该第一表面11相反的第二表面12，所述发光外延层2形成于第一表面11，所述反射层5形成于第二表面12；所述反射层5为金属层或合金层，反射层上还附着有全反射膜；所述衬底1的第一表面11为平面或图形面，或纳米结构，或光子晶体结构。
在如图7的实施例中，所述发光外延层2为倒梯形，其倾斜侧面7使光线向发光外延层2正向和侧向出光。
上述隐形切割LED芯片的制作方法包括以下步骤：
如图1、图2，在衬底1的第一表面11形成发光外延层2，并在该发光外延层2上形成有利于隐形切割穿透衬底的沟道3，该发光外延层是本领域技术人员熟知的用于LED的发光结构，例如IIIV族化合物半导体发光结构，所述沟道采用等离子刻蚀后再加以化学腐蚀的方法形成，或采用激光烧蚀后再加以化学腐蚀的方式形成；如图3，利用熟知的半导体工艺，使发光外延层形成各自独立但衬底1连体的发光芯片4；如图4，在衬底1的第二表面12形成反射层5，反射层5为金属层或合金层，反射层上还附着有全反射膜；如图5，利用隐形切割的方式在衬底1内形成改质层6；如图6、图7，利用熟知的半导体工艺对衬底1施以外力，将其分割成各自独立且衬底1分离的发光芯片4；
形成有利于隐形切割穿透衬底的沟道，可以用两种不同工艺手法来实现，第一种工艺手法为利用等离子刻蚀机，以直接深刻蚀的方式来形成或深刻蚀后再加以化学腐蚀的方式来形成；第二种工艺手法为利用普通烧蚀激光，先预划一个沟道，再加以化学腐蚀的方式来形成，不管是第一种或第二种工艺手法，合适的化学蚀腐蚀条件可以使发光外延层因晶格各面向对化学腐蚀不同速度的自然现象，形成一有利出光的倒梯结构。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (7)
1.一种隐形切割LED芯片，其特征在于，包括有衬底，以及生长在衬底表面的发光外延层和反射层，发光外延层和反射层分别位于衬底两侧，发光外延层向其两侧发射光线，反射层将透过衬底的光线反射至发光外延层。
2.根据权利要求1所述的一种隐形切割LED芯片，其特征在于，所述衬底具有第一表面以及与该第一表面相反的第二表面，所述发光外延层形成于第一表面，所述反射层形成于第二表面。
3.根据权利要求1所述的一种隐形切割LED芯片，其特征在于，所述反射层为金属层或合金层，所述反射层上还附着有全反射膜。
4.根据权利要求1所述的一种隐形切割LED芯片，其特征在于，所述发光外延层为倒梯形，其倾斜侧面使光线向发光外延层正向和侧向出光。
5.根据权利要求2所述的一种隐形切割LED芯片，其特征在于，所述衬底的第一表面为平面或图形面，或纳米结构，或光子晶体结构。
6.一种隐形切割LED芯片的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)在衬底的第一表面形成发光外延层，并在该发光外延层上形成有利于隐形切割穿透衬底的沟道；
2)使发光外延层形成各自独立但衬底连体的发光芯片；
3)在衬底的第二表面形成反射层；
4)利用隐形切割的方式在衬底内形成改质层；
5)对衬底施以外力，将其分割成各自独立且衬底分离的发光芯片。
7.根据权利要求6所述的一种隐形切割LED芯片的制作方法，其特征在于，所述沟道采用等离子刻蚀后再加以化学腐蚀的方法形成，或采用激光烧蚀后再加以化学腐蚀的方式形成。
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| CN105917460A (zh) * | 2013-10-29 | 2016-08-31 | 皇家飞利浦有限公司 | 刻划半导体设备的晶片 |
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