CN107658372A - 深刻蚀切割道倒装led芯片及制备方法、led显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种深刻蚀切割道倒装LED芯片及制备方法、LED显示装置，属于LED芯片领域。包括：清洗LED外延片，外延片衬底上依次包括n‑GaN层、量子阱层、p‑AlGaN层、p‑GaN层和p电极接触层；光刻外延片形成周期性分布的平台图形，得到LED芯片预设尺寸和形状、切割道及用于制备n电极的圆孔图案，刻蚀圆孔至n‑GaN层；在p电极接触层上蒸镀ITO电流扩展层；深刻蚀切割道至衬底表面；在ITO电流扩展层上表面、外延片侧壁及圆孔内壁蒸镀SiO2钝化层，清洗圆孔底部和p电极接触层的SiO2钝化层；在圆孔内蒸镀n电极层，在n电极层上蒸镀反射层，在ITO电流扩展层上蒸镀p电极层；研磨减薄衬底，沿着切割道采用激光划片，用裂片机沿着切割道裂片。本发明增加了倒装结构LED芯片的抗静电水平。

Description

深刻蚀切割道倒装LED芯片及制备方法、LED显示装置
技术领域
本发明涉及LED芯片制备技术领域，尤其涉及一种深刻蚀切割道倒装LED芯片及制备方法、LED显示装置。
背景技术
蓝光LED(Light Emitting Diode，发光二极管)因其在照明、显示等应用领域有广阔的应用市场，己成为光电子行业研究的热点。目前市场上的蓝光LED芯片的封装结构主要有正装结构、倒装结构和垂直结构三种形式。考虑到生产成本和亮度的性价比，倒装结构的LED芯片是目前常用的高亮度芯片。
目前倒装结构的LED芯片还是采用正装LED芯片。如图1所示，其为正装结构LED芯片裂片前的示意图。在制备正装结构的LED芯片时，为了提高其抗静电水平，在芯片侧面镀上SiO2钝化层来防止漏电。在刻蚀n电极时，台阶深度刻至n-GaN层，划片后会形成裸露的小台阶，如图1中11所示；裂片后，芯片侧壁会留有裸漏的n-GaN层，如图1中的12所示，n-GaN层侧壁及划片台阶的表面均未覆盖SiO2钝化层。使用该芯片倒置封装时，锡膏易与n-GaN层裸漏的侧壁及划片台阶的表面黏接而形成漏电通道，导致倒装结构LED芯片的抗静电能力低。
发明内容
本发明的目的是解决目前的倒装结构的LED芯片封装时，锡膏易与n-GaN层裸漏的侧壁及划片台阶的表面黏接而形成漏电通道，导致倒装结构LED芯片的抗静电能力低的技术问题，提供一种深刻蚀切割道倒装LED芯片及制备方法、LED显示装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种深刻蚀切割道倒装LED芯片的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1，清洗LED外延片；其中，LED外延片衬底以上依次包括n-GaN层、InGaN/GaN量子阱层、p-AlGaN电子阻挡层、p-GaN层和p电极接触层；
步骤S2，对LED外延片进行光刻，形成周期性分布的平台图形，得到LED芯片预设的尺寸和形状、切割道以及用于制备n电极的圆孔图案，然后通过ICP工艺刻蚀圆孔使其深度至n-GaN层；
步骤S3，在p电极接触层上表面蒸镀ITO电流扩展层；
步骤S4，采用ICP工艺深刻蚀切割道至衬底表面；
步骤S5，在ITO电流扩展层上表面、LED外延片侧壁及圆孔内壁蒸镀SiO2钝化层，然后光刻并通过化学腐蚀清洗干净圆孔底部和p电极接触层的SiO2钝化层；
步骤S6，在圆孔内蒸镀n电极层，在n电极层上蒸镀反射层，在ITO电流扩展层上蒸镀p电极层；
步骤S7，研磨减薄衬底，然后沿着切割道采用激光划片，最后采用裂片机沿着切割道裂片，完成倒装结构LED芯片的制作。
可选的，每个所述平台图形上的圆孔个数为1～3个；所述圆孔深度范围为
可选的，所述ITO电流扩展层的厚度为和/或所述SiO2钝化层的厚度为和/或所述p电极层的厚度为 和/或所述反射层的厚度为
可选的，所述采用ICP工艺深刻蚀切割道至衬底表面时，刻蚀深度为
可选的，所述步骤S7中将衬底研磨减薄至
本发明还提供了一种倒装LED芯片，所述倒装LED芯片包括：
LED外延片，所述LED外延片由下至上依次包括p电极接触层、p-GaN层、p-AlGaN电子阻挡层、InGaN/GaN量子阱层、n-GaN层和衬底；
多个从p电极接触层刻蚀至n-GaN层中间的圆孔，所述圆孔用于制备n电极；
多个切割道，所述切割道从p电极接触层刻蚀至衬底下表面；
设置于p电极接触层下表面的ITO电流扩展层；
设置于ITO电流扩展层下表面、LED外延片侧壁及圆孔内侧壁的SiO2钝化层；
设置于圆孔内的n电极层，设置于n电极层下的反射层及设置于ITO电流扩展层下的p电极层。
可选的，所述圆孔个数为1～3个，所述圆孔深度范围为
可选的，所述ITO电流扩展层的厚度为和/或所述SiO2钝化层的厚度为和/或所述p电极层的厚度为 和/或所述反射层的厚度为
可选的，所述切割道从p电极接触层刻蚀至衬底下表面的刻蚀深度为
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倒装LED芯片。
本发明的有益效果是：
通过采用ICP工艺深刻蚀切割道至衬底表面，提供了一种通过在传统正装芯片的制备工艺基础上增加一道深刻蚀切割道的工艺步骤来制备倒装LED芯片的方法，通过深刻蚀切割道，解决了封装后侧壁漏电的问题，从而增加了倒装结构LED芯片的抗静电水平，提高了倒装芯片工作的可靠性。采用该方法，不仅解决了漏电问题，而且还具有LED芯片制备工艺简单、成本低和效率高等优点，适合于工业化生产。此外，本发明通过深刻蚀切割道，增加了激光划片与InGaN/GaN量子阱层的距离，降低了激光划片时对InGaN/GaN量子阱层的污染。
附图说明
图1为正装结构LED芯片裂片工艺前的示意图。
图2为本发明的流程图。
图3为倒装结构LED芯片裂片工艺前的示意图。
图4为倒装结构LED芯片裂片工艺后的示意图。
附图中，1-衬底，2-n-GaN层，3-InGaN/GaN量子阱层，4-p-AlGaN电子阻挡层，5-p-GaN层，6-p电极接触层，7-p电极，8-切割道，9-刻蚀深度，10-n电极，11-裸露台阶，12-裸露侧面，13-激光划片深度，14-圆孔，15-ITO电流扩展层，16-反射层，17-p电极层。
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2所示，本实施例中的深刻蚀切割道倒装LED芯片的制备方法，包括如下步骤S1至步骤S7，其中，倒装结构LED芯片裂片工艺前的示意图如图3所示：
步骤S1，清洗LED外延片；其中，LED外延片衬底以上依次包括n-GaN层、InGaN/GaN量子阱层、p-AlGaN电子阻挡层、p-GaN层和p电极接触层。
其中，n-GaN层2提供电子，InGaN/GaN量子阱层3是发光层，p-GaN层5提供空穴层，p电极接触层6与p电极7形成欧姆接触。衬底1可以为蓝宝石或Al2O3等。
步骤S2，对LED外延片进行光刻，形成周期性分布的平台图形，得到LED芯片预设的尺寸和形状、切割道以及用于制备n电极的圆孔图案，然后通过ICP(Inductively CoupledPlasma，感应耦合等离子体刻蚀)工艺刻蚀圆孔使其深度至n-GaN层。
其中，一个平台图形后续即为一个LED芯片。LED芯片预设的尺寸和形状就是要做的LED产品的尺寸和形状，切割道8是为LED芯片激光划片、切割所做的切割轨道，圆孔用于制备n电极，设置圆孔是为了确保n-GaN层2的电流可以更好地扩展。
可选地，圆孔深度范围为圆孔深度优选为其中，与“nm”之间的关系为通常，从p电极接触层6到n-GaN层2的厚度为左右，因此，当圆孔深度范围为 时，可以确保圆孔深度到达n-GaN层2。
其中，圆孔的数量根据LED芯片的尺寸而定。可选地，每个平台图形上的圆孔个数为1～3个。
步骤S3，在p电极接触层上表面蒸镀ITO电流扩展层。
其中，设置ITO电流扩展层是为了使p电极接触层6电流可以更好地扩展，从而易与p电极7形成欧姆接触。
可选地，ITO电流扩展层的厚度为优选为
步骤S4，采用ICP工艺深刻蚀切割道至衬底表面。
如图1所示，现有技术中的刻蚀切割道8的刻蚀深度9未达到衬底1表面，而是处于n-GaN层2。本发明实施例中，如图3所示，切割道8被刻蚀的刻蚀深度9达到衬底1表面。其中，深刻蚀切割道8的主要目的是在步骤S5中把n-GaN层2的侧壁全部镀上SiO2钝化层，避免倒装封装后形成漏电通道。
可选地，该步骤在采用ICP工艺深刻蚀切割道8至衬底1表面时，刻蚀深度为优选为当刻蚀深度为时，可以确保切割道8的深度到达衬底1表面。
正装LED芯片切割道位置在LED外延层的nGaN层，如图1中的nGaN层2所示，切割道8未到达衬底1，沿着切割道8切割之前需要采用激光划一下切割道8，激光斑与InGaN/GaN量子阱层3之间的距离如图1中的激光划片深度13所示。本发明实施例通过深刻蚀工艺把激光斑的位置移到了衬底1与n-GaN层2的交界处，即到达衬底1表面，因此增加了激光划片光斑与InGaN/GaN量子阱层3之间的距离，因而降低了激光划片时对InGaN/GaN量子阱层3的污染。
步骤S5，在ITO电流扩展层上表面、LED外延片侧壁及圆孔内壁蒸镀SiO2钝化层，然后光刻并通过化学腐蚀清洗干净圆孔底部和p电极接触层的SiO2钝化层。
其中，LED外延片侧壁蒸镀SiO2钝化层是起到电隔离的作用，防止漏电。圆孔内壁蒸镀SiO2钝化层是为了防止n电极10的材料与其它外延层接触，形成电隔离。
可选地，SiO2钝化层的厚度为优选为
步骤S6，在圆孔内蒸镀n电极层，在n电极层上蒸镀反射层，在ITO电流扩展层上蒸镀p电极层。
其中，圆孔内的n电极层形成n电极7；对p电极层进行刻蚀形成p电极10。
反射层的作用是对光进行反射，提高芯片的光提取效率。可选地，反射层的厚度为p电极层的厚度为优选为
蒸镀n电极层的材料可以为Cr或Al。蒸镀反射层的材料可以为Ag、Al、Au、Cr、Ni中的一种或几种形成的合金。蒸镀p电极层的材料可以为Cr和Au的合金材料。
步骤S7，研磨减薄衬底，然后沿着切割道采用激光划片，最后采用裂片机沿着切割道裂片，完成倒装结构LED芯片的制作。
其中，研磨减薄是为了减少衬底1的吸收，增加出光效率。划片和裂片是为了把LED外延片制备好的LED芯片晶粒分离开。可选地，步骤S7中将衬底1研磨减薄至如图4所示，其为倒装结构LED芯片裂片工艺后的示意图，制备完成的LED芯片即如图4所示。
实施例2
本实施例提供一种倒装LED芯片，其采用实施例1提供的方法制备，如图3所示，所述倒装LED芯片包括：
LED外延片，所述LED外延片由下至上依次包括p电极接触层6、p-GaN层5、p-AlGaN电子阻挡层4、InGaN/GaN量子阱层3、n-GaN层2和衬底1；多个从p电极接触层6刻蚀至n-GaN层2中间的圆孔14，所述圆孔14用于制备n电极10；多个切割道8，所述切割道8从p电极接触层6刻蚀至衬底1下表面；设置于p电极接触层6下表面的ITO电流扩展层15；设置于ITO电流扩展层15下表面、LED外延片侧壁及圆孔14内侧壁的SiO2钝化层；设置于圆孔14内的n电极层10，设置于n电极层10下的反射层16及设置于ITO电流扩展层15下的p电极层17。
对倒装LED芯片的其他解释说明参见实施例1，此处不再赘述。
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1所述的倒装LED芯片。关于倒装LED芯片的具体结构及制备方法已在上述实施例1中进行了详细地说明，具体参见上述实施例1中的内容，此处不再赘述。
本实施例提供的LED显示装置，由于采用了实施例所述的倒装LED芯片，因而可以提高其抗静电水平，进而倒装LED芯片工作的可靠性。
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)

1.一种深刻蚀切割道倒装LED芯片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，清洗LED外延片；其中，LED外延片衬底以上依次包括n-GaN层、InGaN/GaN量子阱层、p-AlGaN电子阻挡层、p-GaN层和p电极接触层；
步骤S2，对LED外延片进行光刻，形成周期性分布的平台图形，得到LED芯片预设的尺寸和形状、切割道以及用于制备n电极的圆孔图案，然后通过ICP工艺刻蚀圆孔使其深度至n-GaN层；
步骤S3，在p电极接触层上表面蒸镀ITO电流扩展层；
步骤S4，采用ICP工艺深刻蚀切割道至衬底表面；
步骤S5，在ITO电流扩展层上表面、LED外延片侧壁及圆孔内壁蒸镀SiO2钝化层，然后光刻并通过化学腐蚀清洗干净圆孔底部和p电极接触层的SiO2钝化层；
步骤S6，在圆孔内蒸镀n电极层，在n电极层上蒸镀反射层，在ITO电流扩展层上蒸镀p电极层；
步骤S7，研磨减薄衬底，然后沿着切割道采用激光划片，最后采用裂片机沿着切割道裂片，完成倒装结构LED芯片的制作。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，每个所述平台图形上的圆孔个数为1～3个；所述圆孔深度范围为
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述ITO电流扩展层的厚度为
和/或
所述SiO2钝化层的厚度为
和/或
所述p电极层的厚度为
和/或
所述反射层的厚度为
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述采用ICP工艺深刻蚀切割道至衬底表面时，刻蚀深度为
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S7中将衬底研磨减薄至
6.一种倒装LED芯片，其特征在于，所述倒装LED芯片包括：
LED外延片，所述LED外延片由下至上依次包括p电极接触层、p-GaN层、p-AlGaN电子阻挡层、InGaN/GaN量子阱层、n-GaN层和衬底；
多个从p电极接触层刻蚀至n-GaN层中间的圆孔，所述圆孔用于制备n电极；
多个切割道，所述切割道从p电极接触层刻蚀至衬底下表面；
设置于p电极接触层下表面的ITO电流扩展层；
设置于ITO电流扩展层下表面、LED外延片侧壁及圆孔内侧壁的SiO2钝化层；
设置于圆孔内的n电极层，设置于n电极层下的反射层及设置于ITO电流扩展层下的p电极层。
7.根据权利要求6所述的倒装LED芯片，其特征在于，所述圆孔个数为1～3个，所述圆孔深度范围为
8.根据权利要求6所述的倒装LED芯片，其特征在于，所述ITO电流扩展层的厚度为
和/或
所述SiO2钝化层的厚度为
和/或
所述p电极层的厚度为
和/或
所述反射层的厚度为
9.根据权利要求6所述的倒装LED芯片，其特征在于，所述切割道从p电极接触层刻蚀至衬底下表面的刻蚀深度为
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至9中任一权利要求所述的倒装LED芯片。
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