CN108666212A - 一种led芯片制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种LED芯片制作方法，该LED芯片制作方法包括：提供衬底；根据单颗LED芯片尺寸将衬底进行切割处理；在衬底上形成LED芯片外延层；形成多个单颗LED芯片的电极。本发明提供的技术方案，通过先对衬底进行切割处理，再在切割处理后的衬底上形成LED芯片外延层，在不改变LED芯片总体制造工艺的情况下，可以避免对衬底进行切割处理过程中对外延层造成损伤，且可以有效缓解外延层不均匀而导致的形成的LED芯片发出的光波长不一致的问题和LED芯片巨量转移造成的资源浪费的问题，提高了形成的LED芯片的性能和质量，节约了大量时间和资源。

Description

一种LED芯片制作方法
技术领域
本发明实施例涉及LED制造技术，尤其涉及一种LED芯片制作方法。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode，LED)是一种能发光的固态半导体电子元件，由于其发光效率高，颜色范围广，使用寿命长，广泛应用于指示灯、显示屏、照明等技术领域。
传统的LED制作方法中，首先通过金属有机化合物化学气相沉积(Metal-organicChemical Vapor Deposition，MOCVD)工艺在衬底外延生长外延层，再经过蒸镀、光刻形成外露的电极，随后进行切割，以得到多个单颗LED芯片。但是传统的LED制作方法在切割裂片过程中容易损伤已经形成的外延层。
在LED芯片制造工艺的发展趋势中，为了降低生产成本，外延片的尺寸越来越大。外延片尺寸的增大不可避免地会降低外延质量，如同一外延片上外延出的薄膜层不完全均匀，这会导致同一外延片不同部分的外延芯片发出的光波长不完全一致，即形成的LED芯片存在差别。
另外，LED芯片在制作完成后需要逐一转移到所需位置，例如显示面板中，尤其是在LED芯片尺寸较小时，例如，Micro-LED，需要转移的LED芯片的数量大且转移后的位置精度要求高，需耗费大量的资源。
发明内容
本发明提供一种LED芯片制作方法，以实现减缓外延片过大导致的LED芯片存在差别的问题，同时解决切割过程中易损伤外延层以及在LED芯片转移过程中造成的资源浪费的问题。
本发明实施例提出一种LED芯片制作方法，包括：
提供衬底；
根据单颗LED芯片尺寸将所述衬底进行切割处理；
在所述衬底上形成LED芯片外延层；
形成多个单颗LED芯片的电极。
可选的，在所述衬底上形成LED芯片外延层，包括：
在所述衬底上依次形成缓冲层、N型半导体层、多量子阱层和P型半导体层。
可选的，形成多个单颗LED芯片的电极，包括：
对所述LED芯片外延层进行刻蚀，形成第一台阶，所述第一台阶底面到达所述N型半导体层中；
在所述N型半导体层和所述P型半导体层上分别形成N型电极和P型电极。
可选的，在所述衬底上形成LED芯片外延层，包括：
在所述衬底远离切割划痕一侧的表面或者在所述衬底存在切割划痕的一侧的表面形成LED芯片外延层。
可选的，在形成多个单颗LED芯片的电极之后，还包括：
依次进行解理、裂片和扩晶形成多颗LED芯片。
可选的，在进行所述裂片之前还包括：
对所述衬底进行减薄处理和抛光处理。
可选的，根据单颗LED芯片尺寸将所述衬底进行切割处理包括：
采用锯片切割或激光切割根据单颗LED芯片尺寸将所述衬底进行切割处理。
本发明提供的LED芯片制作方法，通过提供衬底；根据单颗LED芯片尺寸将衬底进行切割处理；在衬底上形成LED芯片外延层；形成多个单颗LED芯片的电极。通过先对衬底进行切割处理，再在切割处理后的衬底上形成LED芯片外延层，在不改变LED芯片总体制造工艺的情况下，可以避免对衬底进行切割处理过程中对外延层造成损伤，且可以有效缓解外延层不均匀而导致的形成的LED芯片发出的光波长不一致的问题和LED芯片巨量转移造成的资源浪费的问题，提高了形成的LED芯片的性能和质量，节约了大量时间和资源。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种LED芯片制作方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的另一种LED芯片制作方法的流程图；
图3-图7是图2中LED芯片制作方法对应的结构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1是本发明实施例提供的一种LED芯片制作方法的流程图。参见图1，本发明实施例提出的LED芯片制作方法，包括：
S10：提供衬底。
本实施例中对衬底的材质并不做限制，衬底可以是蓝宝石衬底，也可以是碳化硅衬底或者其他LED常用衬底。
S20：根据单颗LED芯片尺寸将衬底进行切割处理。
可以根据单颗LED芯片的尺寸大小对衬底进行切割处理，也可以根据其他所需形状对衬底进行切割。其中，可以对衬底进行完全切割，即直接将衬底切割成各自分离的所需尺寸大小；也可以对衬底进行不完全切割(例如半切)，即仅切割衬底的一部分，切割深度根据实际情况确定，在衬底中形成切割划痕，切割划痕将衬底划分为多个所需尺寸大小的区域，但衬底不会完全分离。
可选的，S20包括：采用锯片切割或激光切割根据单颗LED芯片尺寸将衬底进行切割处理。
锯片切割是用高速旋转(3-4r/min)的金刚刀按工艺需求设定好的程序将衬底完全锯开形成单一的晶粒。示例性地，常规的GaAs基LED芯片的切割方法是先用金刚刀将芯片进行微切(半切)，再用金刚刀沿半切刀痕进行全切断。
激光切割是随着激光技术的发展而出现的一种新型的切割技术，主要有激光表面切割和隐形切割两种。激光切割是通过一定能力密度和波长的激光束聚焦在衬底表面或内部，通过激光在衬底表面或内部灼烧出划痕，然后再用裂片机将衬底沿划痕裂开。
本实施例中对衬底进行切割处理的切割方式并不做限制，可以采用激光切割，也可以采用其他与此种LED芯片制造方法相契合的、更方便的切割方式。
S30：在衬底上形成LED芯片外延层。
需要说明的是，在形成LED芯片外延层之前，已经对衬底进行了切割处理，因此衬底的一侧存在切割划痕，本实施例中，对在衬底形成LED芯片外延层的位置并不做限制。
可选的，S30，包括：在衬底远离切割划痕一侧的表面或者在衬底存在切割划痕的一侧的表面形成LED芯片外延层。
在切割处理后的衬底上形成LED芯片外延层，可以避免切割衬底时对LED芯片外延层的损伤，提高了形成的LED芯片的成品率和质量。
其中，LED芯片外延层为LED芯片的重要组成部分，其制作工艺也至关重要，不同的外延层材料所采用的外延生长方式也不相同。示例性地，不同材料的外延层可以通过液相外延、气相外延、分子束外延或金属有机化学气相沉积外延(Metal-organic ChemicalVapor Deposition，MOCVD)等外延生长方式形成。可以根据实际需求，在衬底上依次采用设定的生长方式形成所需的材料的外延层。
可选的，S30包括：在衬底上依次形成缓冲层、N型半导体层、多量子阱层和P型半导体层。
其中，N型半导体层提供电子，P型半导体层提供空穴，在外电场的作用下，电子和空穴向多量子阱层扩散，并在多量子阱层中跃迁复合，以光子的形式向外辐射发光。
可以理解的是，本实施例中形成的外延层是为了可以使LED芯片发光，对外延层的层数、各层外延层的材料以及不同外延层的排布顺序均不做具体限制，可以根据实际需求进行调整。
S40：形成多个单颗LED芯片的电极。
在外延生长了完整的LED芯片外延层之后，需要形成电极，以便可以与外部电路相连接。
本实施例对形成电极的方式不做限制，一般可以采用蒸镀和光刻的方式得到外露的电极。
可选的，S40，包括：对LED芯片外延层进行刻蚀，形成第一台阶，第一台阶底面到达N型半导体层中；在N型半导体层和P型半导体层上分别形成N型电极和P型电极。
其中，由于N型半导体层位于缓冲层和多量子阱层之间，可以先对LED芯片外延层中的缓冲层和多量子阱层进行刻蚀，形成第一台阶，以便暴露出N型半导体层。在N型半导体层和P型半导体层上通过蒸镀等方式分别形成N型电极和P型电极。
需要说明的是，在现有技术中，一般采用先在衬底上形成LED芯片外延层，在外延层上光刻刻蚀形成电极，然后用激光切割机切割衬底，形成LED芯片。但是先形成外延层，再对衬底进行切割处理，在切割衬底时可能会对衬底上的外延层造成损伤，会降低形成的LED芯片的性能和质量。因此，本实施例在形成外延层之前，先对衬底进行切割处理，避免了在对衬底进行切割处理过程中对外延层造成的损伤，可以提高形成的LED芯片的性能和质量。
此外，先对衬底进行切割处理，再在切割处理后的衬底上形成外延层还可以有效缓解在外延层越做越大的发展趋势中诞生的外延层不均匀而导致的形成的LED芯片发出的光波长不一致的问题。
现有技术中，先在衬底上形成外延层，再对衬底进行切割处理，以此形成完整独立的单颗LED芯片。因此，在实际应用中，只能将形成的单颗LED芯片逐一转移放置在特定位置，且一般需要进行转移的LED芯片(尤其是Micro-LED芯片)数量巨大，且LED芯片进行巨量转移过程中，不仅对放置各个LED芯片的位置精度要求高，且需要耗费大量的资源。而本实施例中，在形成外延层之前对衬底进行切割处理，有望解决LED芯片巨量转移的问题。示例性地，可以直接将切割后的衬底设置在需要放置各个单颗LED芯片的位置，然后完成形成外延层和电极等操作，直接在特定位置形成一个个完整独立的单颗LED芯片，位置准确，且不再需要进行LED芯片的巨量转移，可以节约大量时间和资源。
本实施例提供的LED芯片制作方法，通过先对衬底进行切割处理，再在切割处理后的衬底上形成LED芯片外延层，在不改变LED芯片总体制造工艺的情况下，可以避免对衬底进行切割处理过程中对外延层造成损伤，且可以有效缓解外延层不均匀而导致的形成的LED芯片发出的光波长不一致的问题和LED芯片巨量转移造成的资源浪费的问题，提高了形成的LED芯片的性能和质量，节约了大量时间和资源。
可选的，在S40之后，还包括：依次进行解理、裂片和扩晶形成多颗LED芯片。
可以理解的是，当对衬底进行切割处理时，若对衬底进行半切处理，仅在衬底一侧留下切割划痕，在形成LED芯片的电极后，还需要进行解理和裂片等工艺，以此形成多颗完整独立的LED芯片。示例性地，可以在切割处理后的衬底上形成外延层和电极后，采用裂片机，对衬底进行解理和裂片操作。
由于解理和裂片形成的LED芯片依然排列紧密，间距较小，不利于后工序的操作，可以采用扩片机对LED芯片进行扩晶处理，使LED芯片的间距扩大，以便后工序的操作。
可选的，在进行裂片之前还包括：对衬底进行减薄处理和抛光处理。
需要说明的是，部分工艺生产中，要求使用厚度较薄的LED芯片，以便实现轻薄化。因此，可以根据实际需求，在进行裂片处理之前，先将衬底进行减薄处理，以此减小形成的LED芯片的厚度。
需要说明的是，本实施例中，先对衬底进行切割处理，再在切割处理后的衬底上形成外延层，以避免对衬底进行切割处理过程中对外延层造成损伤，缓解外延层不均匀而导致的形成的LED芯片发出的光波长不一致的问题，LED芯片巨量转移造成的资源浪费的问题。其中，对衬底的切割方式、外延层在衬底上形成的位置、外延层的材质、各层外延层的形成方式和排布顺序等均不作具体限制。
图2是本发明实施例提供的另一种LED芯片制作方法的流程图。图3-图7是图2中LED芯片制作方法对应的结构图。参见图2-图7，示例性地给出一种可选的具体实例。
示例性地，在上述实施例的基础上，该LED芯片制作方法可以包括：
S100：提供衬底。
考虑到蓝宝石衬底具有生产技术成熟、器件质量好、稳定性好、机械强度高，且易于处理和清洗，且可以运用在高温生长过程中等优点。参见图3，示例性地，衬底10可以是蓝宝石衬底。
S200：根据所需形状尺寸对衬底进行切割处理。
参见图4，示例性地，可以采用激光切割对衬底10进行半切处理，在衬底的一侧表面留下切割划痕。
S300：在衬底存在切割划痕的一侧的表面依次形成缓冲层、N型半导体层、多量子阱层和P型半导体层。
其中，各层所需材料的外延层采用各自对应的外延生长方式形成，示例性地，参见图5，可以利用MOCVD工艺，依次形成厚度不同的缓冲层20、N型掺杂的氮化镓层30、多量子阱层40和P型掺杂的氮化镓层50。
S400：对LED芯片外延层进行刻蚀，形成第一台阶，第一台阶底面到达N型半导体层中；在N型半导体层和P型半导体层上分别形成N型电极和P型电极。
参见图6，由于N型半导体层位于缓冲层和多量子阱层之间，可以先对LED芯片外延层中的缓冲层和多量子阱层进行刻蚀，暴露出N型半导体层。再在N型半导体层和P型半导体层上分别形成N型电极60和P型电极70。
S500：依次进行解理、裂片和扩晶形成多颗LED芯片。
参见图7，为了形成多颗完整独立的LED芯片，可以对半切的衬底进行解理、裂片和扩晶操作。
可以理解的是，当对形成的LED芯片厚度有要求时，例如，要求LED芯片厚度较薄时，可以在对LED芯片进行裂片处理之前，先将衬底进行减薄处理和抛光处理，以此减小形成的LED芯片的厚度。
本实施例提供的LED芯片制作方法，通过先对衬底进行切割处理，再在切割处理后的衬底上形成LED芯片外延层，在不改变LED芯片总体制造工艺的情况下，可以避免对衬底进行切割处理过程中对外延层造成损伤，且可以有效缓解外延层不均匀而导致的形成的LED芯片发出的光波长不一致的问题和LED芯片巨量转移造成的资源浪费的问题，提高了形成的LED芯片的性能和质量，节约了大量时间和资源。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (7)

1.一种LED芯片制作方法，其特征在于，包括：
提供衬底；
根据单颗LED芯片尺寸将所述衬底进行切割处理；
在所述衬底上形成LED芯片外延层；
形成多个单颗LED芯片的电极。
2.根据权利要求1所述的LED芯片制作方法，其特征在于，在所述衬底上形成LED芯片外延层，包括：
在所述衬底上依次形成缓冲层、N型半导体层、多量子阱层和P型半导体层。
3.根据权利要求2所述的LED芯片制作方法，其特征在于，形成多个单颗LED芯片的电极，包括：
对所述LED芯片外延层进行刻蚀，形成第一台阶，所述第一台阶底面到达所述N型半导体层中；
在所述N型半导体层和所述P型半导体层上分别形成N型电极和P型电极。
4.根据权利要求1所述的LED芯片制作方法，其特征在于，在所述衬底上形成LED芯片外延层，包括：
在所述衬底远离切割划痕一侧的表面或者在所述衬底存在切割划痕的一侧的表面形成LED芯片外延层。
5.根据权利要求1所述的LED芯片制作方法，其特征在于，在形成多个单颗LED芯片的电极之后，还包括：
依次进行解理、裂片和扩晶形成多颗LED芯片。
6.根据权利要求5所述的LED芯片制作方法，其特征在于，在进行所述裂片之前还包括：
对所述衬底进行减薄处理和抛光处理。
7.根据权利要求1所述的LED芯片制作方法，其特征在于，根据单颗LED芯片尺寸将所述衬底进行切割处理包括：
采用锯片切割或激光切割根据单颗LED芯片尺寸将所述衬底进行切割处理。
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