CN105679891A - 一种发光二极管芯片的制作方法 - Google Patents

一种发光二极管芯片的制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种发光二极管芯片的制作方法，属于半导体技术领域。所述制作方法包括：在衬底的第一表面形成外延层，并在所述外延层上制作电极；减薄所述衬底；采用钻石刀对所述衬底进行划片，在所述衬底的第二表面形成V型缺口，所述衬底的第二表面为与所述衬底的第一表面相反的表面；在所述衬底的第二表面形成分布式布拉格反射镜；沿所述V型缺口对所述衬底的第二表面进行隐形切割，在所述衬底内形成裂缝；沿所述V型缺口对所述衬底的第一表面进行裂片，得到若干独立的发光二极管芯片。本发明整个劈裂过程没有使用激光，不会产生烧痕、碎屑等副产物进而吸收LED芯片的出射光，提高LED芯片的出光亮度。

Description

一种发光二极管芯片的制作方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种发光二极管芯片的制作方法。
背景技术
发光二极管(LightEmittingDiode，简称LED)是可以把电能转化成光能的半导体二极管。基于氮化镓的III-V族化合物半导体材料具有特有的带隙范围、优良的光电性能、优异物化性能，在蓝、绿、紫、紫外光、白光等发光二极管中得到广泛的应用。
目前制备LED芯片的方法包括：在蓝宝石衬底上通过外延生长制备GaN半导体层；在GaN半导体层上制备P型电极和N型电极，并减薄蓝宝石衬底；对蓝宝石衬底上进行激光划片工艺；对GaN半导体层进行裂片，得到若干独立的LED芯片。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
对蓝宝石衬底上进行激光划片工艺的过程中会在切割道内留下烧痕、碎屑等副产物，副产物会吸收LED芯片的出射光，降低LED芯片的出光亮度。
发明内容
为了解决现有技术降低LED芯片的出光亮度的问题，本发明实施例提供了一种发光二极管芯片的制作方法。所述技术方案如下：
本发明实施例提供了一种发光二极管芯片的制作方法，所述制作方法包括：
在衬底的第一表面形成外延层，并在所述外延层上制作电极；
减薄所述衬底；
采用钻石刀对所述衬底进行划片，在所述衬底的第二表面形成V型缺口，所述衬底的第二表面为与所述衬底的第一表面相反的表面；
在所述衬底的第二表面形成分布式布拉格反射镜；
沿所述V型缺口对所述衬底的第二表面进行隐形切割，在所述衬底内形成裂缝；
沿所述V型缺口对所述衬底的第一表面进行裂片，得到若干独立的发光二极管芯片。
具体地，所述在衬底的第一表面形成外延层，并在所述外延层上制作电极，包括：
在所述衬底的第一表面依次生长N型层、发光层和P型层，形成所述外延层；
在所述P型层上形成从所述P型层延伸至所述N型层的凹槽；
在所述P型层上设置P型电极，在所述N型层上设置N型电极。
可选地，所述在所述P型层上设置P型电极，包括：
在所述P型层上形成透明导电层；
在所述透明导电层上设置所述P型电极。
可选地，所述制作方法还包括：
在所述分布式布拉格反射镜上形成金属反射层。
可选地，所述金属反射层采用铝、金或银形成。
可选地，减薄后的所述衬底的厚度为50～100μm。
可选地，所述V型缺口的宽度为10～30μm。
可选地，所述V型缺口的深度为5～25μm。
可选地，所述分布式布拉格反射镜包括交替层叠的高折射率材料层和低折射率材料层，所述高折射率材料层包括TiO、TiO2、Ti3O5、Ti2O3、Ta2O5、ZrO2中的一种或多种，所述低折射率材料层包括SiO2、SiNx、Al2O3中的一种或多种。
可选地，所述裂缝与所述衬底的第二表面的间距为30～60μm。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过采用钻石刀对衬底进行划片，在衬底的第二表面形成V型缺口，沿V型缺口对衬底的第二表面进行隐形切割，并沿V型缺口对衬底的第一表面进行裂片，整个劈裂过程没有使用激光，不会产生烧痕、碎屑等副产物进而吸收LED芯片的出射光，提高LED芯片的出光亮度。
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是本发明实施例提供的一种发光二极管芯片的制作方法的流程图；
图2a-图2i是本发明实施例提供的制作过程中的发光二极管芯片的结构示意图。
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。
实施例
本发明实施例提供了一种发光二极管芯片的制作方法，特别适用于小尺寸高品质要求的发光二极管芯片内的制作，参见图1，该制作方法包括：
步骤101：在衬底的第一表面形成外延层，并在外延层上制作电极。
在本实施例中，该步骤101可以包括：
在衬底的第一表面依次生长N型层、发光层和P型层，形成外延层；
在P型层上形成从P型层延伸至N型层的凹槽；
在P型层上设置P型电极，在N型层上设置N型电极。
具体地，衬底为蓝宝石衬底，N型层为N型GaN层，发光层包括交替形成的InGaN层和GaN层，P型层为P型GaN层。
具体地，在衬底的第一表面依次生长N型层、发光层和P型层，可以包括：
采用金属有机化学化合物气相沉淀(Metal-OrganicChemicalVaporDeposition，简称MOCVD)技术在衬底的第一表面依次生长N型层、发光层和P型层。
可选地，在P型层上形成从P型层延伸至N型层的凹槽，可以包括：
在P型层上涂覆光刻胶；
对光刻胶进行曝光和显影，形成设定图形的光刻胶；
在光刻胶的保护下，刻蚀外延层，形成从P型层延伸至N型层的凹槽；
剥离光刻胶。
可选地，在P型层上设置P型电极，在N型层上设置N型电极，可以包括：
在P型层和N型层形成金属层；
在金属层上涂覆光刻胶；
对光刻胶进行曝光和显影，形成设定图形的光刻胶；
在光刻胶的保护下，刻蚀金属层，形成P型电极和N型电极；
剥离光刻胶。
可选地，在P型层上设置P型电极，可以包括：
在P型层上形成透明导电层；
在透明导电层上设置P型电极。
具体地，透明导电层为氧化铟锡(IndiumTinOxides，简称ITO)层。
图2a-图2d为步骤101执行过程中发光二极管芯片的结构示意图。具体地，图2a为形成外延层后的发光二极管芯片的结构示意图，图2b为形成凹槽后的发光二极管芯片的结构示意图，图2c为形成透明导电层后的发光二极管芯片的结构示意图，图2d为设置P型电极和N型电极后的发光二极管芯片的结构示意图。其中，1为衬底，2为N型层，3为发光层，4为P型层，5为透明导电层，6为P型电极，7为N型电极，10为凹槽。
步骤102：减薄衬底。
图2e为步骤102执行后发光二极管芯片的结构示意图。其中，1为衬底，2为N型层，3为发光层，4为P型层，5为透明导电层，6为P型电极，7为N型电极，10为凹槽。
可选地，减薄后的衬底的厚度可以为50～100μm。
优选地，减薄后的衬底的厚度可以为85μm。
步骤103：采用钻石刀对衬底进行划片，在衬底的第二表面形成V型缺口。
在本实施例中，衬底的第二表面为与衬底的第一表面相反的表面。
图2f为步骤103执行后发光二极管芯片的结构示意图。其中，1为衬底，2为N型层，3为发光层，4为P型层，5为透明导电层，6为P型电极，7为N型电极，10为凹槽，20为V型缺口。
可选地，V型缺口的宽度可以为10～30μm。
优选地，V型缺口的宽度可以为15μm。
可选地，V型缺口的深度可以为5～25μm。
优选地，V型缺口的深度可以为25μm。
步骤104：在衬底的第二表面形成分布式布拉格反射镜(DistributedBraggReflection，简称DBR)。
图2g为步骤104执行后发光二极管芯片的结构示意图。其中，1为衬底，2为N型层，3为发光层，4为P型层，5为透明导电层，6为P型电极，7为N型电极，8为DBR，10为凹槽，20为V型缺口。
在本实施例中，DBR是两种不同介电常数的镀膜材料循环镀膜，即分布式布拉格反射镜包括交替层叠的高折射率材料层和低折射率材料层，对垂直入射的光反射效果最好。具体地，每一层膜厚是四分之一波长的奇数倍。
可选地，高折射率材料层可以包括TiO、TiO2、Ti3O5、Ti2O3、Ta2O5、ZrO2中的一种或多种。
可选地，低折射率材料层可以包括SiO2、SiNx、Al2O3中的一种或多种。
可选地，高折射率材料层和低折射率材料层的层数之和可以为2～50层。
优选地，高折射率材料层和低折射率材料层的层数之和可以为20层。
可选地，该制作方法还可以包括：
在分布式布拉格反射镜上形成金属反射层。
如前所述，DBR对垂直入射的光反射效果最好，通常DBR对垂直入射的光线会100％反射，但是如果不是垂直入射，则反射率较差，比如入射角为45℃时，反射率只有80％。在分布式布拉格反射镜上形成金属反射层，斜入射的光线可以通过金属反射层实现反射，构成全方位反射层，达到提高LED芯片亮度的作用。
具体地，金属反射层可以采用铝、金或银形成。
步骤105：沿V型缺口对衬底的第二表面进行隐形切割，在衬底内形成裂缝。
图2h为步骤105执行后发光二极管芯片的结构示意图。其中，1为衬底，2为N型层，3为发光层，4为P型层，5为透明导电层，6为P型电极，7为N型电极，8为DBR，10为凹槽，20为V型缺口，30为裂缝。
可选地，裂缝与衬底的第二表面的间距可以为30～60μm。
优选地，裂缝与衬底的第二表面的间距可以为50μm。
步骤106：沿V型缺口对衬底的第一表面进行裂片，得到若干独立的发光二极管芯片。
图2i为步骤104执行后发光二极管芯片的结构示意图。其中，1为衬底，2为N型层，3为发光层，4为P型层，5为透明导电层，6为P型电极，7为N型电极，8为DBR，10为凹槽，30为裂缝。
本发明实施例通过采用钻石刀对衬底进行划片，在衬底的第二表面形成V型缺口，沿V型缺口对衬底的第二表面进行隐形切割，并沿V型缺口对衬底的第一表面进行裂片，整个劈裂过程没有使用激光，不会产生烧痕、碎屑等副产物进而吸收LED芯片的出射光，提高LED芯片的出光亮度。而且V型缺口和隐形切割更有利于后续裂片的实现，大大降低斜裂和乱裂的可能性，改善发光二极管芯片的劈裂良率，降低漏电不良率，提高产品整体良率，进而提供外形规整、光电参数良好的发光二极管芯片。另外，分布式布拉格反射镜形成在衬底的表面和V型缺口内，可以更大程度反射发光层产生的光线，提高发光二极管芯片的出光效率。
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)

1.一种发光二极管芯片的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：
在衬底的第一表面形成外延层，并在所述外延层上制作电极；
减薄所述衬底；
采用钻石刀对所述衬底进行划片，在所述衬底的第二表面形成V型缺口，所述衬底的第二表面为与所述衬底的第一表面相反的表面；
在所述衬底的第二表面形成分布式布拉格反射镜；
沿所述V型缺口对所述衬底的第二表面进行隐形切割，在所述衬底内形成裂缝；
沿所述V型缺口对所述衬底的第一表面进行裂片，得到若干独立的发光二极管芯片。
2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述在衬底的第一表面形成外延层，并在所述外延层上制作电极，包括：
在所述衬底的第一表面依次生长N型层、发光层和P型层，形成所述外延层；
在所述P型层上形成从所述P型层延伸至所述N型层的凹槽；
在所述P型层上设置P型电极，在所述N型层上设置N型电极。
3.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于，所述在所述P型层上设置P型电极，包括：
在所述P型层上形成透明导电层；
在所述透明导电层上设置所述P型电极。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制作方法，其特征在于，所述制作方法还包括：
在所述分布式布拉格反射镜上形成金属反射层。
5.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于，所述金属反射层采用铝、金或银形成。
6.根据权利要求1-3任一项所述的制作方法，其特征在于，减薄后的所述衬底的厚度为50～100μm。
7.根据权利要求1-3任一项所述的制作方法，其特征在于，所述V型缺口的宽度为10～30μm。
8.根据权利要求1-3任一项所述的制作方法，其特征在于，所述V型缺口的深度为5～25μm。
9.根据权利要求1-3任一项所述的制作方法，其特征在于，所述分布式布拉格反射镜包括交替层叠的高折射率材料层和低折射率材料层，所述高折射率材料层包括TiO、TiO2、Ti3O5、Ti2O3、Ta2O5、ZrO2中的一种或多种，所述低折射率材料层包括SiO2、SiNx、Al2O3中的一种或多种。
10.根据权利要求1-3任一项所述的制作方法，其特征在于，所述裂缝与所述衬底的第二表面的间距为30～60μm。
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