CN103730547B - 一种led芯片制造的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种LED芯片制造的方法，包括以下步骤：1）在衬底上形成外延层，在外延层上制作第一掩膜层，在第一掩膜层的保护下进行图形刻蚀，2）在刻蚀后清洗干净的外延结构上制作第二掩膜层，并在第二掩膜层上涂保护液；从外延层一侧划片，3）使用去光阻液等化学药液将保护液去除；使用Plasma O2清洗机将外延结构进行清洗，进行酸溶液超声，浸泡高温硫酸与双氧水混合液；浸泡硫酸、磷酸混合液，4）去除第二掩膜层，在P层上生长透明导电层，在P层透明导电层上形成P电极，在N层上形成N电极。本发明用Plasma清洗、超声、浸泡酸混合液清洗技术，有效的解决了小尺寸管芯背划技术难点、中大功率背镀划片技术难点，提高LED芯片的制备品位和发光亮度。
Description
技术领域
本发明涉及光电及半导体技术领域，具体为一种LED芯片制造的方法，特别涉及一种清洗方法。
背景技术
LED即发光二极管是一种将电能转化为可见光的固态的半导体器件，是目前最有前景的新一代光源，早在1962年就已问世，经过几十年的发展，已有相对成熟的生产制造技术，其具有效率高、寿命长、不易破损、高可靠性等传统光源不及的优点被广泛应用于各种领域。
目前LED朝更小、更亮的趋势发展，为达此目的，LED芯片制备过程中通常采用激光背划技术、激光内划技术、激光正划片技术，其技术如下：1）在衬底上生长外延层，然后对外延层进行刻蚀，接着制备电极，最后通过减薄、背划/内划、裂片、测试、分选等工序生产出合格的LED芯片；2）在衬底上生长外延层，然后对外延层进行刻蚀，激光正面划片，用高温腐蚀去除划片产生的碎屑及黑色吸光物质，制备电极，最后通过减薄、裂片、测试、分选等工序生产出合格的LED芯片。在实施过程中，发现现有技术至少存在以下问题：1）采用背划技术：a、对于小功率小尺寸芯片，为了有效增加管芯数，会适当的减少芯片间距，这就造成了管芯尺寸小、芯片间距小，给背划技术带来极大挑战；b、对于中大功率芯片，通常采用背镀技术（背镀ODR、背镀铝），由于存在反射层，激光无法穿透。2）采用正划技术：正划后在划槽内存在大量的碎屑及黑色吸光物质，通常采用硫酸、磷酸混合液做高温腐蚀，温度常在250℃至300℃，不但对高温腐蚀设备要求较高，还存在安全隐患，另高温腐蚀对外延、高温腐蚀掩膜层要求较高，如外延及掩膜层质量差，造成芯片参数异常（VF1高、IR、Vz等），同时影响芯片参数一致性。3）采用内划技术：内划设备成本高，工艺窗口窄，易造成IR异常等不良。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种LED芯片制造的方法，以解决上述背景技术中的问题。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种LED芯片制造的方法，包括以下步骤：
1）在衬底上形成外延层，在外延层上制作第一掩膜层，在第一掩膜层的保护下进行图形刻蚀，在外延层上形成LED芯片PN结构，刻蚀完成后将第一掩膜层去除干净，刻蚀深度由外延层决定，芯片间距为10μm-40μm；
2）在刻蚀后清洗干净的外延结构上制作第二掩膜层，并在第二掩膜层上涂保护液；采用激光划片技术，从外延层一侧划片，形成“V”字形划片槽，所述划片槽在刻蚀图形内，且划片槽宽度小于两LED芯片间距；划片槽宽度为3μm-20μm，深度为10μm-50μm；
3）使用去光阻液等化学药液将保护液去除；使用Plasma O2清洗机将带有第二层掩膜的外延结构进行清洗，Plasma清洗时间为5min-30min；进行酸溶液超声，超声时间为30min-90min；浸泡高温硫酸与双氧水混合液；浸泡时间为30min-90min;浸泡硫酸、磷酸混合液，混合液浸泡时间为30min-90min；
4）去除第二掩膜层，在外延层沉积并制作透明导电层，在所述的P层透明导电层上形成P电极，在所述N层上形成N电极；
5）进行研磨、背镀反射层、裂片、测试、分选。
所述第一掩膜层为光刻胶、二氧化硅等。
所述第二掩膜层为二氧化硅、氮化硅等。
所述高温硫酸与双氧水溶液温度为90℃±10℃。
与已公开技术相比，本发明存在以下优点：本发明用Plasma清洗、超声、浸泡酸混合液清洗技术，将激光划片产生的碎屑、黑色吸光物质去除，有效的解决了小尺寸管芯背划技术难点、中大功率背镀划片技术难点、内划设备成本高，工艺窗口窄技术难点以及设备要求高等，还可以有效的减少激光划片导致的碎屑及黑色吸光物质，提高LED芯片的制备品位和发光亮度，本发明对设备要求低，操作简单，适于量产。
附图说明
图1为本发明的制造流程示意图。
图2为本发明的LED芯片结构示意图。
图3为本发明的清洗流程及效果示意图。
图中：1、衬底，2、N-GaN层，3、量子阱，4、P-GaN层，5、CB-SiO2层，6、P电极，7、钝化SiO2层，8、ITO，9、N电极，a、衬底片，b 、N层，c、量子阱，d、P层，e、第二掩膜层，f、保护液，g、正划槽。
具体实施方式
为了使本发明的技术手段、创作特征、工作流程、使用方法达成目的与功效易于明白了解，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种LED芯片制造的方法，包括以下步骤：
1）在衬底上形成外延层，在外延层上制作第一掩膜层，在第一掩膜层的保护下进行图形刻蚀，在外延层上形成LED芯片PN结构，刻蚀完成后将第一掩膜层去除干净；其中第一掩膜层可用光刻胶、二氧化硅等，刻蚀深度由外延层决定，芯片间距为10μm-40μm；
2）在刻蚀后清洗干净的外延结构上制作第二掩膜层，并在第二掩膜层上涂保护液；采用激光划片技术，从外延层一侧划片，形成“V”字形划片槽，所述划片槽在刻蚀图形内，且划片槽宽度小于两LED芯片间距；其中第二掩膜层可使用二氧化硅、氮化硅等，划片槽宽度为3μm-20μm，深度为10μm-50μm；
3）使用去光阻液等化学药液将保护液去除；使用Plasma O2清洗机将外延结构进行清洗，Plasma清洗时间为5min-30min；进行酸溶液超声，超声时间为30min-90min；浸泡高温硫酸与双氧水混合液；浸泡时间为30min-90min;浸泡硫酸、磷酸混合液，混合液浸泡时间为30min-90min；
4）去除第二掩膜层，在外延层沉积并制作CB-SiO2层，蒸镀ITO并制作透明导电层，在所述的外延P层透明导电层上形成P电极，在所述外延N层上形成N电极；
5）进行研磨、背镀反射层、裂片、测试、分选。
实施例1
一种LED芯片制造的方法，包括以下步骤：1）在衬底上形成外延层结构，所述外延层包括第一外延层即N层，第二外延层即量子阱，第三外延层即P层；
2）在外延层上制作第一掩膜层，在第一掩膜层的保护下进行图形刻蚀，在外延层上形成LED芯片PN结构，刻蚀完成后将第一掩膜层去除干净；其中第一掩膜层可用光刻胶、二氧化硅等，刻蚀深度由外延层决定，芯片间距为20μm；
3）在刻蚀后清洗干净的外延结构上制作第二掩膜层，并在第二掩膜层上涂保护液；采用激光划片技术，从外延层一侧划片，形成“V”字形划片槽，所述划片槽在刻蚀图形内，且划片槽宽度小于两LED芯片间距；其中第二掩膜层可用二氧化硅、氮化硅等，划片槽宽度为10μm，深度为25μm；
4）去除保护液，使用PlasmaO2清洗上述外延结构片，然后进行酸溶液超声，然后浸泡硫酸、磷酸混合液，浸泡完成后去除第二掩膜层。其中Plasma清洗时间为10min，超声酸溶液为ITO蚀刻液（盐酸+三氯化铁），超声时间为40min，混合液浸泡时间为60min；
其中超声清洗机超声功率为532W，超声频率为45KHz。
5）在P层上生长透明导电层，在所述的P层透明导电层上形成P电极，在所述N层上形成N电极;
6）进行研磨、裂片、测试、分选等工序。
实施例2
一种LED芯片制造的方法，包括以下步骤：1）在衬底上形成外延层结构，所述外延层包括第一外延层即N层，第二外延层及量子阱，第三外延层即P层；
2）在外延层上制作第一掩膜层，在第一掩膜层的保护下进行图形刻蚀，在外延层上形成LED芯片PN结构，刻蚀完成后将第一掩膜层去除干净；其中第一掩膜层可用光刻胶、二氧化硅等，刻蚀深度由外延层决定，芯片间距为24μm；
3）在刻蚀后清洗干净的外延结构上制作第二掩膜层，并在第二掩膜层上涂保护液；采用激光划片技术，从外延层一侧划片，形成“V”字形划片槽，所述划片槽在刻蚀图形内，且划片槽宽度小于两LED芯片间距；其中第二掩膜层可用二氧化硅、氮化硅等，划片槽宽度为8μm，深度为28μm；
4）去除保护液，使用Plasma清洗上述外延结构片，然后进行酸溶液超声，然后浸泡硫酸、磷酸混合液，浸泡完成后去除第二掩膜层。其中Plasma清洗时间为20 min，超声酸溶液为ITO蚀刻液（盐酸+三氯化铁），超声时间为50min，混合液浸泡时间为60min；
其中超声功率为500W，超声频率为45KHz\80KHz\100KHz三频段。
5）在P层上生长透明导电层，在所述的P层透明导电层上形成P电极，在所述N层上形成N电极;
6）进行研磨、裂片、测试、分选等工序。
实施例3
一种LED芯片制造的方法，包括以下步骤：1）在衬底上形成外延层结构，所述外延层包括第一外延层即N层，第二外延层及量子阱，第三外延层即P层；
2）在外延层上制作第一掩膜层，在第一掩膜层的保护下进行图形刻蚀，在外延层上形成LED芯片PN结构，刻蚀完成后将第一掩膜层去除干净；其中第一掩膜层可用光刻胶、二氧化硅等，刻蚀深度由外延层决定，芯片间距为24μm；
3）在刻蚀后清洗干净的外延结构上制作第二掩膜层，并在第二掩膜层上涂保护液；采用激光划片技术，从外延层一侧划片，形成“V”字形划片槽，所述划片槽在刻蚀图形内，且划片槽宽度小于两LED芯片间距；其中第二掩膜层可用二氧化硅、氮化硅等，划片槽宽度为10μm，深度为24μm；
4）去除保护液，使用Plasma清洗上述外延结构片，然后进行酸溶液超声，然后浸泡硫酸、磷酸混合液，浸泡完成后去除第二掩膜层。其中Plasma清洗时间为25 min，超声酸溶液为ITO蚀刻液（盐酸+三氯化铁），超声时间为55min，混合液浸泡时间为65min；
其中超声功率为600W，超声频率为45KHz\80KHz\100KHz三频段。
5）在P层上沉积并制作CB-SiO2，蒸镀ITO并制作透明导电层，在所述的P层透明导电层上形成P电极，在所述N层上形成N电极;
6）进行研磨、背镀、裂片、测试、分选等工序。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。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。本发明的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种LED芯片制造的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)在衬底上形成外延层，在外延层上制作第一掩膜层，在第一掩膜层的保护下进行图形刻蚀，在外延层上形成LED芯片PN结构，刻蚀完成后将第一掩膜层去除干净，刻蚀深度由外延层决定，芯片间距为10μm-40μm；
2)在刻蚀后清洗干净的外延结构上制作第二掩膜层，并在第二掩膜层上涂保护液；采用激光划片技术，从外延层一侧划片，形成“V”字形划片槽，所述划片槽在刻蚀图形内，且划片槽宽度小于两LED芯片间距；划片槽宽度为5μm-20μm，深度为10μm-100μm；
3)使用去光阻液将保护液去除；使用Plasma O2清洗机将外延结构进行清洗，Plasma清洗时间为5min-30min；进行酸溶液超声，超声时间为30min-90min；浸泡硫酸与双氧水混合液；浸泡时间为30min-90min；浸泡硫酸、磷酸混合液，混合液浸泡时间为30min-90min；
4)去除第二掩膜层，在外延层沉积并制作CB-SiO2层，蒸镀ITO并制作透明导电层，在外延P层透明导电层上形成P电极，在外延N层上形成N电极。
2.根据权利要求1所述的一种LED芯片制造的方法，其特征在于：所述外延层包括N层、量子阱、P层，并经刻蚀所形成的LED芯片结构。
3.根据权利要求1所述的一种LED芯片制造的方法，其特征在于：所述第一掩膜层为光刻胶、二氧化硅，所述第二掩膜层为二氧化硅、氮化硅。
4.根据权利要求1所述的一种LED芯片制造的方法，其特征在于：所述激光划片前，在第二掩膜上均匀涂保护液，其作用为吸收多余激光能量。
5.根据权利要求1所述的一种LED芯片制造的方法，其特征在于：使用Plasma清洗、使用酸溶液超声、浸泡低温硫酸、磷酸混合液工艺将正划槽内碎屑及黑色物质去除。
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