CN107516698A - GaAs基倒装LED芯片及其制备方法、LED显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种GaAs基倒装LED芯片及其制备方法、LED显示装置。包括：自下而上依次制备的GaAs衬底、AlGaAs缓冲层、GaInP腐蚀停止层、N‑GaAs层、量子阱层、P‑GaAs层和P‑GaP欧姆接触层；在P‑GaP欧姆接触层上制备金属接触层；在金属接触层上制备尺寸为LED芯片预设的切割道尺寸的键合图形；根据制备的键合图形采用湿法刻蚀工艺刻蚀切割道至N‑GaAs层上表面；在基板上依次制备键合层和反射层，将已经制备好反射层和键合层的基板与经上步处理的外延片键合，键合温度为300～400℃，键合时间为200～300ms；采用化学湿法腐蚀工艺去掉GaAs衬底和AlGaAs缓冲层；将上步处理后的外延片置于丙酮溶液中，在30～60℃下超声震荡，超声波频率为30～60MHZ，震荡时间3～8min，以将GaInP腐蚀停止层和N‑GaAs层震荡掉；本发明可提高产品良率。
Description
技术领域
本发明涉及LED芯片制备技术领域，特别涉及一种GaAs基倒装LED芯片及其制备方法、LED显示装置。
背景技术
GaAs基LED芯片既可作为发光器件，也可作为光电显示器件，并以其低能耗、高亮度的优势被广泛应用。在GaAs基LED芯片的制备工艺中，将整个芯片分割成所需求尺寸的单一晶粒是不可或缺的一道工序。
目前，在对GaAs基倒装LED芯片进行切割时，是使用金刚刀实现，并对切割后的芯片进行清洗。
然而，由于GaAs材料比较脆，而且芯片正背面会蒸镀比较厚的金属材料，使得芯片本身的应力较大，再加上切割时金刚刀直接接触芯片，这就使得芯片加工时容易破碎，芯片周围边缘容易产生崩边、崩角、裂纹等，导致产品良率较低。
发明内容
为解决目前通过金刚刀对GaAs基倒装LED芯片进行切割时，导致产品良率比较低的技术问题，本发明提供一种GaAs基倒装LED芯片及其制备方法、LED显示装置。
为了解决上述问题，本发明提供一种GaAs基倒装LED芯片的制备方法，其采用的技术方案如下：
S1、制备GaAs基倒装LED芯片的外延片；其中，外延片自下而上依次包括GaAs衬底、AlGaAs缓冲层、GaInP腐蚀停止层、N-GaAs层、量子阱层、P-GaAs层和P-GaP欧姆接触层；
S2、在P-GaP欧姆接触层上表面制备金属接触层；
S3、在金属接触层上表面制备键合图形，其中，键合图形的尺寸为LED芯片预设的切割道尺寸；
S4、根据制备的键合图形采用湿法刻蚀工艺刻蚀切割道至N-GaAs层上表面；
S5、在基板上表面依次制备键合层和反射层，并将已经制备好反射层和键合层的基板与经步骤S4处理后的外延片进行键合，其中，键合时的温度为300～400℃，键合时间为200～300ms；
S6、采用化学湿法腐蚀工艺去掉GaAs衬底和AlGaAs缓冲层；
S7、将经步骤S6处理后的外延片置于丙酮溶液中，并在30～60℃的条件下进行超声震荡，超声波的频率为30～60MHZ，超声震荡的时间为3～8min，以将GaInP腐蚀停止层和N-GaAs层震荡掉。
可选的，所述步骤S4中湿法刻蚀工艺采用的刻蚀液和步骤S6中化学腐蚀工艺采用的腐蚀液的成份均为H3PO4、H2O2和H2O的混合液；
其中，H3PO4∶H2O2∶H2O的比例为2∶0.3～1.5∶10～20。
可选的，所述金属接触层的材料为Au和/或AuBe，所述键合层的材料为Ti/Pt，所述反射层的材料为Au。
可选的，所述金属接触层的厚度为所述反射层的厚度为
可选的，步骤S7中超声震荡的温度为45℃，超声波的频率为45MHZ，超声震荡的时间为5min。
本发明还提供了一种GaAs基倒装LED芯片，所述GaAs基倒装LED芯片包括：多个阵列结构和依次设置于多个阵列结构上的键合层、反射层、基板；其中：
初始结构包括外延片以及位于外延片上表面的金属接触层；
所述外延片自下而上依次包括GaAs衬底、AlGaAs缓冲层、GaInP腐蚀停止层、N-GaAs层、量子阱层、P-GaAs层和P-GaP欧姆接触层；
切割道通过对所述初始结构依次进行湿法刻蚀、化学湿法腐蚀以及超声震荡后形成；
所述湿法刻蚀，用于根据预设在金属接触层上表面的键合图形，从金属接触层刻蚀至N-GaAs层上表面；所述键合图形的尺寸为LED芯片预设的切割道尺寸；
所述化学湿法腐蚀，用于去掉GaAs衬底和AlGaAs缓冲层；
所述超声震荡，用于在丙酮溶液中进行超声震荡，以去除GaInP腐蚀停止层和N-GaAs层；所述超声震荡时的温度条件为30～60℃，超声波的频率为30～60MHZ，超声震荡的时间为3～8min；
所述阵列结构为所述初始结构经过湿法刻蚀、化学湿法腐蚀以及超声震荡后的结构，其中，相邻阵列结构之间为切割道；
所述键合层、反射层和基板与多个阵列结构键合时的温度为300～400℃，键合时间为200～300ms。
可选的，所述金属接触层的材料为Au和/或AuBe，所述键合层的材料为Ti/Pt，所述反射层的材料为Au。
可选的，所述金属接触层的厚度为所述键合层的厚度为所述反射层的厚度为
可选的，所述键合层的厚度为所述反射层的厚度为
本发明进一步提供了一种LED显示装置，所述LED显示装置包括如上所述的GaAs基倒装LED芯片。
本发明的有益效果是：
通过采用湿法刻蚀工艺制备切割道，并在后期与化学湿法腐蚀和超声震荡的方法相结合，有效减少因切割崩边、崩角、裂纹及未清洗干净的残渣造成LED芯片良率低的问题，因而提高了产品良率。另外，由于在键合之前已经形成切割道，所以键合时的气泡可以通过切割道排出，因而能够减少键合时的气泡，并形成有效化学键，使键合更加稳定。
附图说明
图1为本发明实施例1的流程图。
图2为外延片和金属接触层的示意图。
图3为制备得到的切割道的示意图。
图4为本发明实施例2的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
实施例1
如图1所示，本发明提供一种GaAs基倒装LED芯片的制备方法，制备方法包括如下步骤S1至步骤S7：
S1、制备GaAs基倒装LED芯片的外延片；其中，外延片自下而上依次包括GaAs衬底、AlGaAs缓冲层、GaInP腐蚀停止层、N-GaAs层、量子阱层、P-GaAs层和P-GaP欧姆接触层。
其中，N-GaAs层提供电子，量子阱层是发光层，P-GaAs层提供空穴层。
S2、在P-GaP欧姆接触层上表面制备金属接触层。
其中，金属接触层用于与P-GaP欧姆接触层。如图2所示，其为经过步骤S1和步骤S2制备得到的外延片和金属接触层的示意图。金属接触层为p电极层，在制备p电极时，通过对p电极层剥离即可得到。
可选地，金属接触层的材料为Au和/或AuBe。也就是说，P-GaP欧姆接触层的材料可以为Au，也可以为AuBe，还可以为Au和AuBe。其中，金属接触层的厚度为优选为其中，与“nm”之间的关系为
优选地，金属接触层的材料为Au/AuBe/Au。也就是说，在制备金属接触层时，先制备一层Au层，然后在Au层上制备一层AuBe层，最后再在AuBe层再制备一层Au层。在该种方式下，金属接触层的厚度优选为
S3、在金属接触层上表面制备键合图形，其中，键合图形的尺寸为LED芯片预设的切割道尺寸。
其中，切割道尺寸根据LED芯片的尺寸而定。LED芯片预设的切割道尺寸为预先根据LED芯片的尺寸设计的切割道的尺寸。
具体地，在金属接触层上表面制备键合图形时，键合图形的制作方法步骤包括涂胶、曝光、显影、刻蚀、去胶等工艺，具体可参见领域内的相关图形制备方法，本实施例对此不作详细阐述。
S4、根据制备的键合图形采用湿法刻蚀工艺刻蚀切割道至N-GaAs层上表面。
如图3所示，其为制备得到的切割道的示意图。通过该步骤即得到了切割道。
可选地，该步骤S4中湿法刻蚀工艺采用的刻蚀液的成份为H3PO4、H2O2和H2O的混合液。其中，H3PO4∶H2O2∶H2O的比例为2∶0.3～1.5∶10～20。优选地，H3PO4∶H2O2∶H2O的比例为2∶1∶20。
S5、在基板上表面依次制备键合层和反射层，并将已经制备好反射层和键合层的基板与经步骤S4处理后的外延片进行键合，其中，键合时的温度为300～400℃，键合时间为200～300ms。
其中，键合工艺在相应的键合设备中完成。
可选地，键合层的材料可以为Ti/Pt，即在制备键合层时，先制备一层Ti层，再制备一层Pt层。另外，当键合层的材料可以为Ti/Pt时，键合层的厚度可以为也就是说，键合层中Ti层的厚度为Pt层的厚度也为优选地，当键合层的材料为Ti/Pt时，键合层的厚度为
可选地，反射层的材料包括但不限于Au。反射层的厚度可以为优选为
S6、采用化学湿法腐蚀工艺去掉GaAs衬底和AlGaAs缓冲层。
其中，该步骤S6中化学湿法腐蚀工艺采用的腐蚀液的成份均为H3PO4、H2O2和H2O的混合液，其中，H3PO4∶H2O2∶H2O的比例为2∶0.3～1.5∶10～20。优选地，H3PO4∶H2O2∶H2O的比例为2∶1∶20。
S7、将经步骤S6处理后的外延片置于丙酮溶液中，并在30～60℃的条件下进行超声震荡，超声波的频率为30～60MHZ，超声震荡的时间为3～8min，以将GaInP腐蚀停止层和N-GaAs层震荡掉。
可选地，步骤S7中超声震荡的温度为45℃，超声波的频率为45MHZ，超声震荡的时间为5min。试验表明，当满足这些超声条件时，不仅可以快速地去除GaInP腐蚀停止层和N-GaAs层，而且去除地比较彻底。
完成该步骤后，通过领域中的相关划片、裂片等工艺即完成GaAs基倒装LED芯片的制备。
本发明实施例提供的制备方法，通过采用湿法刻蚀工艺制备切割道，并在后期与化学湿法腐蚀和超声震荡的方法相结合，有效减少因切割崩边、崩角、裂纹及未清洗干净的残渣造成LED芯片良率低的问题，因而提高了产品良率。另外，由于在键合之前已经形成切割道，所以键合时的气泡可以通过切割道排出，因而能够减少键合时的气泡，并形成有效化学键，使键合更加稳定。
实施例2
如图4所示，本实施例提供了一种GaAs基倒装LED芯片，该GaAs基倒装LED芯片采用实施例1所述的GaAs基倒装LED芯片的制备方法制备得到，该GaAs基倒装LED芯片包括：
多个阵列结构和依次设置于多个阵列结构上的键合层、反射层、基板；其中：
初始结构包括外延片以及位于外延片上表面的金属接触层；
所述外延片自下而上依次包括GaAs衬底、AlGaAs缓冲层、GaInP腐蚀停止层、N-GaAs层、量子阱层、P-GaAs层和P-GaP欧姆接触层；
切割道通过对所述初始结构依次进行湿法刻蚀、化学湿法腐蚀以及超声震荡后形成；
所述湿法刻蚀，用于根据预设在金属接触层上表面的键合图形，从金属接触层刻蚀至N-GaAs层上表面；所述键合图形的尺寸为LED芯片预设的切割道尺寸；
所述化学湿法腐蚀，用于去掉GaAs衬底和AlGaAs缓冲层；
所述超声震荡，用于在丙酮溶液中进行超声震荡，以去除GaInP腐蚀停止层和N-GaAs层；所述超声震荡时的温度条件为30～60℃，超声波的频率为30～60MHZ，超声震荡的时间为3～8min；
所述阵列结构为所述初始结构经过湿法刻蚀、化学湿法腐蚀以及超声震荡后的结构，其中，相邻阵列结构之间为切割道；
所述键合层、反射层和基板与多个阵列结构键合时的温度为300～400℃，键合时间为200～300ms。
可选的，所述金属接触层的材料为Au和/或AuBe，所述键合层的材料为Ti/Pt，所述反射层的材料为Au。
可选的，所述金属接触层的厚度为所述键合层的厚度为所述反射层的厚度为
可选的，所述键合层的厚度为所述反射层的厚度为
关于GaAs基倒装LED芯片中各组成部分的材料、厚度及该GaAs基倒装LED芯片具体制备方法等内容，可以参见实施例1中的内容，此处不再赘述。
本实施例中的GaAs基倒装LED芯片，由于采用了实施例1所述的GaAs基倒装LED芯片的制备方法，因而可以提高产品良率。
实施例3
本实施例提供了一种LED显示装置，该LED显示装置包括实施例2所述的GaAs基倒装LED芯片。
本实施例中的LED显示装置，由于采用了实施例2所述的GaAs基倒装LED芯片，因而可以提高产品良率。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (10)
1.一种GaAs基倒装LED芯片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
S1、制备GaAs基倒装LED芯片的外延片；其中，外延片自下而上依次包括GaAs衬底、AlGaAs缓冲层、GaInP腐蚀停止层、N-GaAs层、量子阱层、P-GaAs层和P-GaP欧姆接触层；
S2、在P-GaP欧姆接触层上表面制备金属接触层；
S3、在金属接触层上表面制备键合图形，其中，键合图形的尺寸为LED芯片预设的切割道尺寸；
S4、根据制备的键合图形采用湿法刻蚀工艺刻蚀切割道至N-GaAs层上表面；
S5、在基板上表面依次制备键合层和反射层，并将已经制备好反射层和键合层的基板与经步骤S4处理后的外延片进行键合，其中，键合时的温度为300～400℃，键合时间为200～300ms；
S6、采用化学湿法腐蚀工艺去掉GaAs衬底和AlGaAs缓冲层；
S7、将经步骤S6处理后的外延片置于丙酮溶液中，并在30～60℃的条件下进行超声震荡，超声波的频率为30～60MHZ，超声震荡的时间为3～8min，以将GaInP腐蚀停止层和N-GaAs层震荡掉。
2.根据权利要求1所述的GaAs基倒装LED芯片的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中湿法刻蚀工艺采用的刻蚀液和步骤S6中化学腐蚀工艺采用的腐蚀液的成份均为H3PO4、H2O2和H2O的混合液；
其中，H3PO4∶H2O2∶H2O的比例为2∶0.3～1.5∶10～20。
3.根据权利要求1所述的GaAs基倒装LED芯片的制备方法，其特征在于，
所述金属接触层的材料为Au和/或AuBe，所述键合层的材料为Ti/Pt，所述反射层的材料为Au。
4.根据权利要求1所述的GaAs基倒装LED芯片的制备方法，其特征在于，所述金属接触层的厚度为所述反射层的厚度为
5.根据权利要求1所述的GaAs基倒装LED芯片的制备方法，其特征在于，步骤S7中超声震荡的温度为45℃，超声波的频率为45MHZ，超声震荡的时间为5min。
6.一种GaAs基倒装LED芯片，其特征在于，所述GaAs基倒装LED芯片包括：多个阵列结构和依次设置于多个阵列结构上的键合层、反射层、基板；其中：
初始结构包括外延片以及位于外延片上表面的金属接触层；
所述外延片自下而上依次包括GaAs衬底、AlGaAs缓冲层、GaInP腐蚀停止层、N-GaAs层、量子阱层、P-GaAs层和P-GaP欧姆接触层；
切割道通过对所述初始结构依次进行湿法刻蚀、化学湿法腐蚀以及超声震荡后形成；
所述湿法刻蚀，用于根据预设在金属接触层上表面的键合图形，从金属接触层刻蚀至N-GaAs层上表面；所述键合图形的尺寸为LED芯片预设的切割道尺寸；
所述化学湿法腐蚀，用于去掉GaAs衬底和AlGaAs缓冲层；
所述超声震荡，用于在丙酮溶液中进行超声震荡，以去除GaInP腐蚀停止层和N-GaAs层；所述超声震荡时的温度条件为30～60℃，超声波的频率为30～60MHZ，超声震荡的时间为3～8min；
所述阵列结构为所述初始结构经过湿法刻蚀、化学湿法腐蚀以及超声震荡后的结构，其中，相邻阵列结构之间为切割道；
所述键合层、反射层和基板与多个阵列结构键合时的温度为300～400℃，键合时间为200～300ms。
7.如权利要求6所述的一种GaAs基倒装LED芯片，其特征在于，所述金属接触层的材料为Au和/或AuBe，所述键合层的材料为Ti/Pt，所述反射层的材料为Au。
8.根据权利要求7所述的GaAs基倒装LED芯片，其特征在于，所述金属接触层的厚度为所述键合层的厚度为所述反射层的厚度为
9.根据权利要求8所述的GaAs基倒装LED芯片，其特征在于，所述键合层的厚度为所述反射层的厚度为。
10.一种LED显示装置，其特征在于，所述LED显示装置包括权利要求6-9任一项所述的GaAs基倒装LED芯片。
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- 2017-09-21 CN CN201710857620.0A patent/CN107516698A/zh not_active Withdrawn
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