CN103633198B - Led芯片制作方法以及led芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种LED芯片制作方法以及LED芯片，其中，方法包括：采用晶片制作带有切割过道的图形化衬底；在所述带有切割过道的图形化衬底上生长外延层；对所述生长完外延层的晶片进行刻蚀，制作LED芯片，其中，刻蚀过程中保留所述切割过道对应的区域的至少一部分不进行刻蚀。本发明提供的LED芯片制作方法以及LED芯片，能够进一步提高LED芯片的发光效率。
Description
技术领域
本发明涉及芯片技术，尤其涉及一种LED芯片制作方法以及LED芯片。
背景技术
随着发光二极管(LightEmittingDiode，简称：LED)技术的发展，LED可以作为节能型照明光源，取代原有低光效的白炽灯和有汞污染的荧光灯。随着LED技术的逐渐成熟和产业化市场化的需要，对LED器件的发光效率及其他性能也有了更加严格的要求。
随着LED外延生长技术与芯片制成技术的不断发展和进步。业内人士为了提高芯片亮度在衬底、外延、芯片制程、封装等各个环节寻找突破口以提升LED器件的性能。其中蓝宝石衬底作为LED外延生长的衬底已经广泛被业界使用进入产业化，在其基础上研发的图形化衬底（PatternedSapphireSubstrate，简称：PSS）技术以其改善晶体生长质量，在增加半导体器件光通量方面具有优势；与此同时，业界提出的缩减切割道面积保留芯片有源区的技术方案对于芯片的提亮效果也相当明显。
但是，上述两种技术仅能单独使用，若将其进行结合，即，在PSS图形化衬底上去使用缩减切割道技术制造出来的芯片反向击穿电压大幅下降，漏电严重，导致芯片的无法满足器件的基本要求，根本无法达到进一步提高发光效率的效果。
发明内容
本发明提供一种LED芯片制作方法以及LED芯片，进一步提高LED芯片的发光效率。
本发明提供一种LED芯片制作方法，包括：
采用晶片制作带有切割过道的图形化衬底；
在所述带有切割过道的图形化衬底上生长外延层；
对所述生长完外延层的晶片进行刻蚀，制作LED芯片，其中，刻蚀过程中保留所述切割过道对应的区域的至少一部分不进行刻蚀。
进一步地，所述采用晶片制作带有切割过道的图形化衬底，包括：
在蓝宝石平片衬底上利用光阻显影技术制作出留有芯片切割过道的图形化光阻；
蒸镀薄膜，并将其剥离后留下待刻蚀金属掩膜，所述薄膜包括以下金属薄膜中的一个：铬薄膜、镍薄膜、金薄膜、钛薄膜、或铝薄膜；
在所述待刻蚀金属掩膜上刻蚀出带有切割过道的周期性图形化衬底。
进一步地，所述待刻蚀金属掩膜的厚度为1000-5000A。
进一步地，所述在所述待刻蚀金属掩膜上刻蚀出带有切割过道的周期性图形化衬底，包括：
参照金属与衬底材料的选择比，采用ICP等离子刻蚀技术，在所述待刻蚀金属掩膜上刻蚀出带有切割过道的周期性图形化衬底。
本发明实施例还提供一种LED芯片，所述LED芯片本发明提供的LED芯片制作方法制得。
本发明提供的LED芯片制作方法和LED芯片，通过在图形化衬底的制作过程中，预留出与要制作芯片型号相匹配的切割过道，从而在对生长了外延层的晶片进行刻蚀过程中，能够缩减对切割过道的刻蚀，从而能够将图形化衬底技术与缩减切割过道的技术相结合，采用这种方法制作的芯片，能够在保证芯片基本性能的前提下，提高LED芯片的亮度。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的LED芯片制作方法；
图2为带有切割过道的图形化衬底的结构示意图；
图3为本发明图1所示实施例中步骤101的具体方法流程图；
图4为本发明提供的LED芯片的结构示意图。
具体实施方式
由于PSS技术在改善晶体生长质量、增加半导体器件光通量方面具有优势；缩减切割道面积保留芯片有源区的技术对于芯片的提亮效果也相当明显。但是，上述两种技术同时使用时，即，在PSS图形化衬底上去使用缩减切割道技术制造出来的芯片反向击穿电压大幅下降，漏电严重，导致芯片的无法满足器件的基本要求，根本无法达到进一步提高发光效率的效果。
针对该问题，本发明提出了一种技术方案将缩减切割道技术引入图形化衬底使两种技术结合的同时不会造成上述的器件参数不良，制作出来的芯片相较传统芯片亮度上也有明显提升。
图1为本发明实施例一提供的LED芯片制作方法，如图1所示，本实施例的方法可以包括：
步骤101、采用晶片制作带有切割过道的图形化衬底。
所述切割过道与要制作芯片型号相匹配。
具体地，所述晶片的材质可以为蓝宝石、硅、碳化硅、或碳化镓中的一种，当采用蓝宝石的晶片作为衬底时，蓝宝石衬底的规格可以在1英寸-64英寸之间。
所制作出的图形化衬底的单元晶孢高度可以在0.1-5um之间，晶孢侧壁与地面夹角在10-90°之间，重复性图形的周期在0.1-10um之间，其预留的切割道宽度及形状根据芯片尺寸来定在5-50um之间。
图2为带有切割过道的图形化衬底的结构示意图，如图2所示，图形化衬底上包含多个芯片区域1，每个芯片区域1中包含多个晶孢2，可以看出，图形化衬底上预留的切割过道3的区域中不包含晶孢2，正因为如此，能够避免后续进行切割时由于晶孢互相导通而导致的漏电问题，因此在后续的步骤103中可以切割过道对应的区域的至少一部分不进行刻蚀。
步骤102、在所述带有切割过道的图形化衬底上生长外延层。
具体地，生长外延层的方法可以为：利用金属有机化合物化学气相沉淀（Metal-organicChemicalVaporDePosition，简称：MOCVD）方法依次沉积半导体发光二极管的外延缓冲层、N型氮化镓、量子阱、P型氮化镓。
步骤103、对所述生长完外延层的晶片进行刻蚀，制作LED芯片，其中，刻蚀过程中保留所述切割过道对应的区域的至少一部分不进行刻蚀。
对生长完外延层的晶片进行刻蚀制作LED芯片的过程如下：
步骤一、在上述生长完外延层的晶片表面利用电子束蒸镀2300A的氧化铟锡透明电极层。
具体实现时，电极层的厚度也可以为500-5000A之间。
或者，步骤一还可以为：在上述生长完外延层的晶片表面沉积钝化层，钝化层的材料可以为氧化硅或氧化铝，其厚度可以在500-5000A之间。
步骤二、通过ICP等离子干法刻蚀技术并通过光罩刻蚀出PN电极台阶。
步骤三、利用电子束蒸镀铬Cr/金Au电极厚度为500/12000A。制作电极的材料可以为Cr、Ni、Ti、Al、Au、Pt中的一种或几种，其材料的厚度在10-20000A（埃）之间。
步骤四、利用PECVD沉积2300A的氧化硅作为钝化层。
步骤五、将晶片的厚度研磨至85um左右（通常允许存在正、负5um的误差）。
具体实现时，晶片的厚度可以在80-200um之间。
步骤六、划片、劈裂，制成芯片。
步骤七、对芯片进行点测。
传统的制作方法中，步骤二通常需要将切割过道对应的区域完全刻蚀掉，而本实施例的方法，由于在步骤101中在衬底上预留了切割过道，切割过道所在区域不再有晶孢，因此在步骤二的刻蚀过程中保留所述切割过道对应的区域的至少一部分不进行刻蚀，也不会因为切割过道对应的区域上由于存在晶孢，且晶孢可能导通而导致的切割不良以及VZ、IR下降的问题，即可以结合使用缩减切割过道的技术。这样，能够减少对有源区的刻蚀，从而能够提高LED芯片的亮度。
具体实现时，芯片的制作过程中可以减少有源区的刻蚀，尤其对于上述的步骤二，可以保留大部分切割过道不进行刻蚀。
本实施例，通过在图形化衬底的制作过程中，预留出与要制作芯片型号相匹配的切割过道，从而在对生长了外延层的晶片进行刻蚀过程中，能够缩减对切割过道的刻蚀，从而能够将图形化衬底技术与缩减切割过道的技术相结合，采用这种方法制作的芯片，能够在保证芯片基本性能的前提下，提高LED芯片的亮度。
具体地，对于小尺寸芯片而言，采用本实施例制作的LED芯片相比于现有技术的单纯采用图形化衬底技术（未与缩减切割过道技术结合）制作的芯片，亮度能够提升10%以上。同时，由于采用了在制作图形化衬底的制作过程中，预留与要制作芯片型号相匹配的切割过道的工艺，本实施例的方法制作的芯片能够避免直接与图形化衬底技术与缩减切割过道技术结合导致的芯片反向击穿电压大幅下降、漏电严重、寿命缩短的问题。
图3为本发明图1所示实施例中步骤101的具体方法流程图，如图3所示，采用晶片制作带有切割过道的图形化衬底的方法可以包括：
步骤1011、在蓝宝石平片衬底上利用光阻显影技术制作出留有芯片切割过道的图形化光阻。
具体地，可以在蓝宝石平片衬底上旋涂光阻并采用光刻技术将光罩图形传递到晶片上。
步骤1012、蒸镀薄膜，并将其剥离后留下待刻蚀金属掩膜，所述薄膜包括以下金属薄膜中的一个：铬薄膜、镍薄膜、金薄膜、钛薄膜、或铝薄膜。
例如，可以在在蓝宝石平片衬底上利用电子束蒸镀2000A的Ni。
进一步的，所述待刻蚀金属掩膜的厚度可以为1000-5000A。
步骤1013、在所述待刻蚀金属掩膜上刻蚀出带有切割过道的周期性图形化衬底。
具体地，可以参照金属与衬底材料的选择比，采用ICP等离子刻蚀技术，在所述待刻蚀金属掩膜上刻蚀出带有切割过道的周期性图形化衬底。
所述周期性图形化衬底的晶孢周期可以为0.5um-9um，晶孢高度在0.5-3um之间；或者，所述周期性图形化衬底的周期为6um，高度为1.2um。
图4为本发明提供的LED芯片的结构示意图，本实施例的芯片采用本发明任意实施例所述的方法制得。图4中，阴影部分31表示切割过道对应的区域中被刻蚀掉的部分，空白部分表示能够发光的光源区域，虚线以及其周边的实现围城的区域32为预留的切割过道对应的区域中所保留的未被刻蚀的部分，如图4所示，本实施例的芯片由于切割过道的大部分未被刻蚀，减少了对光源区域的刻蚀，相比于现有技术的LED芯片，扩大了光源区域，因此能够提升亮度。
需要说明的是，本申请中提到的各个参数的取值范围是本发明申请人经过长期实践总结得出的优选参数，采用该些优选参数制作的芯片性能较好，但该些参数的取值并不限于此，也不用于对本发明提供的方法进行限制。在应用本发明提供的方法时可以根据芯片的规格或指标要求对各个参数的取值进行调整。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (5)
1.一种LED芯片制作方法，其特征在于，包括：
采用晶片制作带有切割过道的图形化衬底；
在所述带有切割过道的图形化衬底上生长外延层；
对所述生长完外延层的晶片进行刻蚀，制作LED芯片，其中，刻蚀过程中保留所述切割过道对应的区域的至少一部分不进行刻蚀。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用晶片制作带有切割过道的图形化衬底，包括：
在蓝宝石平片衬底上利用光阻显影技术制作出留有芯片切割过道的图形化光阻；
蒸镀薄膜，并将其剥离后留下待刻蚀金属掩膜，所述薄膜包括以下金属薄膜中的一个：铬薄膜、镍薄膜、金薄膜、钛薄膜、或铝薄膜；
在所述待刻蚀金属掩膜上刻蚀出带有切割过道的周期性图形化衬底。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述待刻蚀金属掩膜的厚度为1000-5000埃。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述待刻蚀金属掩膜上刻蚀出带有切割过道的周期性图形化衬底，包括：
参照金属与衬底材料的选择比，采用ICP等离子刻蚀技术，在所述待刻蚀金属掩膜上刻蚀出带有切割过道的周期性图形化衬底。
5.一种LED芯片，其特征在于，所述LED芯片采用如权利要求1～4中任一项所述的方法制得。
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