CN109950373A - 一种用于降低led晶圆曲翘度的工艺制造方法 - Google Patents
一种用于降低led晶圆曲翘度的工艺制造方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种用于降低LED晶圆曲翘度的工艺制造方法，该工艺制造方法相比较传统的制造工艺而言，先进行切割后进行研磨，确保研磨过程中的应力得到有效释放，进而降低产品曲翘度。传统的制造工艺的晶圆片曲翘度为15mm，而本申请的制造方法可以使晶圆片的曲翘度降低至7mm，有效的将产品的曲翘度降低约50％，极大程度的降低了后续制造工艺的难度，提升了产品的良品率，降低产品成本。并且，在第一次半切割过程中，依据厚度选用合适的刀高，可以避免研磨过程中破片的风险。
Description
技术领域
本发明涉及LED芯片技术领域，更具体地说，涉及一种用于降低LED晶圆曲翘度的工艺制造方法。
背景技术
目前GaAs衬底的LED芯片制作方法是在GaAs衬底上生长外延、芯片端、经过清洗、黄光、蒸镀和蚀刻等，制作出P面或N面电极，利用炉管或快速退火炉，经过热处理实现欧姆接触，再通过研磨机台将片源减薄，利用切割机台将P面或N面切开后，再通过测试机台进行测试，确认产品的光电参数等。
但是，因半导体材料的特性，晶圆在研磨减薄的加工过程中会产生一定的应力，应力的存在会增加片源减薄后的曲翘程度，严重影响片源后续制程的良品率，同时因应力的存在，也会影响切割劈裂后产品的良品率。
发明内容
有鉴于此，为解决上述问题，本发明提供一种用于降低LED晶圆曲翘度的工艺制造方法，技术方案如下：
一种用于降低LED晶圆曲翘度的工艺制造方法，所述工艺制造方法包括：
提供一衬底；
在所述衬底上生长外延层，所述外延层为在第一方向上依次生长的缓冲层、DBR反射层、N型限制层、MQW量子阱有源层、P型限制层和P型窗口层，其中，所述第一方向垂直于所述衬底，且由所述衬底指向所述缓冲层；
在所述P型窗口层背离所述P型限制层的一侧设置P电极；
设置保护层，所述保护层覆盖所述外延层和所述P电极；
测量所述P电极与所述衬底之间的厚度；
依据所述厚度，确定刀高从所述P电极开始进行第一次半切割，且至少切穿所述MQW量子阱有源层；
对所述衬底进行减薄处理；
在所述衬底背离所述外延层的一侧设置N电极；
去除所述保护层；
沿着所述第一次半切割的痕迹，进行第二次切割，且切穿所述N电极，以形成单个的LED芯粒。
优选的，所述在所述P型窗口层背离所述P型限制层的一侧设置P电极，包括：
对所述外延层进行清洗；
在所述P型窗口层背离所述P型限制层的一侧设置P面电极材料；
通过涂光刻胶、曝光和显影工艺形成电极掩膜图形；
采用湿法腐蚀的方式蚀刻出所述P电极。
优选的，所述湿法腐蚀的刻蚀液为KI配比液。
优选的，所述工艺制造方法还包括：
在所述设置保护层之后，进行第一次高温融合。
优选的，所述第一次高温融合的温度为460℃-480℃，包括端点值；
所述第一次高温融合的时间为15min-25min，包括端点值。
优选的，所述依据所述厚度，确定刀高从所述P电极开始进行第一次半切割，包括：
当所述厚度为300um-320um时，所述刀高为345um-355um；
当所述厚度为320um-350um时，所述刀高为365um-375um；
当所述厚度为350um-380um时，所述刀高为395um-405um；
当所述厚度为380um-400um时，所述刀高为425um-435um。
优选的，所述P电极的厚度为3um。
优选的，所述N电极的厚度为150nm。
优选的，所述工艺制造方法还包括：
在所述衬底背离所述外延层的一侧设置N电极之后，进行第二次高温融合，以形成欧姆接触。
优选的，所述第二次高温融合的温度为370℃-390℃，包括端点值；
所述第二次高温融合的时间为5mim-15min，包括端点值。
相较于现有技术，本发明实现的有益效果为：
该工艺制造方法相比较传统的制造工艺而言，先进行切割后进行研磨，确保研磨过程中的应力得到有效释放，进而降低产品曲翘度。传统的制造工艺的晶圆片曲翘度为15mm，而本申请的制造方法可以使晶圆片的曲翘度降低至7mm，有效的将产品的曲翘度降低约50％，极大程度的降低了后续制造工艺的难度，提升了产品的良品率，降低产品成本。
并且，在第一次半切割过程中，依据厚度选用合适的刀高，可以避免研磨过程中破片的风险。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种用于降低LED晶圆曲翘度的工艺制造方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种蒸镀P电极的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种用于降低LED晶圆曲翘度的工艺制造方法的流程示意图；
图4为本发明实施例提供的又一种用于降低LED晶圆曲翘度的工艺制造方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参考图1，图1为本发明实施例提供的一种用于降低LED晶圆曲翘度的工艺制造方法的流程示意图，所述工艺制造方法包括：
S101：提供一衬底。
在该步骤中，所述衬底包括但不限定于GaAs衬底。
S102：在所述衬底上生长外延层，所述外延层为在第一方向上依次生长的缓冲层、DBR反射层、N型限制层、MQW量子阱有源层、P型限制层和P型窗口层，其中，所述第一方向垂直于所述衬底，且由所述衬底指向所述缓冲层。
在该步骤中，包括但不限定于采用MOCVD(Metal-Organic Chemical VaporDeposition，金属有机化合物化学气相沉积)工艺，在所述衬底上生长外延层。
S103：在所述P型窗口层背离所述P型限制层的一侧设置P电极。
S104：设置保护层，所述保护层覆盖所述外延层和所述P电极。
在该步骤中，包括但不限定于采用PECVD(Plasma Enhanced Chemical VaporDeposition，等离子体增强化学的气相沉积法)工艺沉积所述保护层，所述保护层覆盖除了衬底的所有面。
所述保护层的材料包括但不限定于SiO2，所述保护层的厚度为130nm左右。
S105：测量所述P电极与所述衬底之间的厚度。
在该步骤中，包括但不限定于采用三角尺测量目前产品结构的厚度。
S106：依据所述厚度，确定刀高从所述P电极开始进行第一次半切割，且至少切穿所述MQW量子阱有源层。
在该步骤中，不同的厚度采用不同的刀高，且至少切穿所述MQW多量子阱有源层，避免漏电。
S107：对所述衬底进行减薄处理。
在该步骤中，包括但不限定于通过研磨机台对所述衬底进行减薄处理，其厚度范围可根据实际情况而定，在本发明实施例中并不作限定。
S108：在所述衬底背离所述外延层的一侧设置N电极。
在该步骤中，所述N电极的材料包括但不限定于AuGe，所述N电极的厚度大约为150nm。
S109：去除所述保护层。
在该步骤中，包括但不限定于采用BOE溶液，将所述保护层去除。
S110：沿着所述第一次半切割的痕迹，进行第二次切割，且切穿所述N电极，以形成单个的LED芯粒。
在该步骤中，使用测试机台，对产品的光电参数进行测试，最终沿着所述第一次半切割的痕迹，进行第二次切割，且切穿所述N电极，以形成单个的LED芯粒。
通过上述描述可知，该工艺制造方法相比较传统的制造工艺而言，先进行切割后进行研磨，确保研磨过程中的应力得到有效释放，进而降低产品曲翘度。传统的制造工艺的晶圆片曲翘度为15mm，而本申请的制造方法可以使晶圆片的曲翘度降低至7mm，有效的将产品的曲翘度降低约50％，极大程度的降低了后续制造工艺的难度，提升了产品的良品率，降低产品成本。
并且，在第一次半切割过程中，依据厚度选用合适的刀高，可以避免研磨过程中破片的风险。
进一步的，基于本发明上述实施例，参考图2，图2为本发明实施例提供的一种蒸镀P电极的流程示意图，所述在所述P型窗口层背离所述P型限制层的一侧设置P电极，包括：
S201：对所述外延层进行清洗。
在该步骤中，包括但不限定于采用丙酮或异丙酮或去离子水等方式清洗外延层，以提高最终P电极的结构稳定性。
S202：在所述P型窗口层背离所述P型限制层的一侧设置P面电极材料。
在该步骤中，所述P面电极材料可以为多层材料结构，例如，依次为Au层、AuBe层、Au层、Ti层和Au层，其总厚度大约为3um左右。
S203：通过涂光刻胶、曝光和显影工艺形成电极掩膜图形。
在该步骤中，形成所述电极掩膜图形的方式多种多样，上述只是以举例的形式进行说明，并不作限定。
S204：采用湿法腐蚀的方式蚀刻出所述P电极。
在该步骤中，所述湿法腐蚀的刻蚀液包括但不限定为KI配比液。
其中，所述KI配比液为I、KI和H2O，I占比1％～2％，KI占比2％～4％，H2O占比15％～30％。
进一步的，基于本发明上述实施例，参考图3，图3为本发明实施例提供的另一种用于降低LED晶圆曲翘度的工艺制造方法的流程示意图，所述工艺制造方法还包括：
S301：在所述设置保护层之后，进行第一次高温融合。
在该步骤中，所述第一次高温融合的温度为460℃-480℃，包括端点值；
所述第一次高温融合的时间为15min-25min，包括端点值。
在该实施例中，进行第一次高温融合，可以提高目前产品的结构稳定性。
进一步的，基于本发明上述实施例，参考图4，图4为本发明实施例提供的又一种用于降低LED晶圆曲翘度的工艺制造方法的流程示意图，所述工艺制造方法还包括：
S401：在所述衬底背离所述外延层的一侧设置N电极之后，进行第二次高温融合，以形成欧姆接触。
在该步骤中，所述第二次高温融合的温度为370℃-390℃，包括端点值；
所述第二次高温融合的时间为5mim-15min，包括端点值。
在该实施例中，进行第二次高温融合，可以提高产品的光电性能。
以上对本发明所提供的一种用于降低LED晶圆曲翘度的工艺制造方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素，或者是还包括为这些过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种用于降低LED晶圆曲翘度的工艺制造方法，其特征在于，所述工艺制造方法包括：
提供一衬底；
在所述衬底上生长外延层，所述外延层为在第一方向上依次生长的缓冲层、DBR反射层、N型限制层、MQW量子阱有源层、P型限制层和P型窗口层，其中，所述第一方向垂直于所述衬底，且由所述衬底指向所述缓冲层；
在所述P型窗口层背离所述P型限制层的一侧设置P电极；
设置保护层，所述保护层覆盖所述外延层和所述P电极；
测量所述P电极与所述衬底之间的厚度；
依据所述厚度，确定刀高从所述P电极开始进行第一次半切割，且至少切穿所述MQW量子阱有源层；
对所述衬底进行减薄处理；
在所述衬底背离所述外延层的一侧设置N电极；
去除所述保护层；
沿着所述第一次半切割的痕迹，进行第二次切割，且切穿所述N电极，以形成单个的LED芯粒。
2.根据权利要求1所述的工艺制造方法，其特征在于，所述在所述P型窗口层背离所述P型限制层的一侧设置P电极，包括：
对所述外延层进行清洗；
在所述P型窗口层背离所述P型限制层的一侧设置P面电极材料；
通过涂光刻胶、曝光和显影工艺形成电极掩膜图形；
采用湿法腐蚀的方式蚀刻出所述P电极。
3.根据权利要求2所述的工艺制造方法，其特征在于，所述湿法腐蚀的刻蚀液为KI配比液。
4.根据权利要求1所述的工艺制造方法，其特征在于，所述工艺制造方法还包括：
在所述设置保护层之后，进行第一次高温融合。
5.根据权利要求4所述的工艺制造方法，其特征在于，所述第一次高温融合的温度为460℃-480℃，包括端点值；
所述第一次高温融合的时间为15min-25min，包括端点值。
6.根据权利要求1所述的工艺制造方法，其特征在于，所述依据所述厚度，确定刀高从所述P电极开始进行第一次半切割，包括：
当所述厚度为300um-320um时，所述刀高为345um-355um；
当所述厚度为320um-350um时，所述刀高为365um-375um；
当所述厚度为350um-380um时，所述刀高为395um-405um；
当所述厚度为380um-400um时，所述刀高为425um-435um。
7.根据权利要求1所述的工艺制造方法，其特征在于，所述P电极的厚度为3um。
8.根据权利要求1所述的工艺制造方法，其特征在于，所述N电极的厚度为150nm。
9.根据权利要求1所述的工艺制造方法，其特征在于，所述工艺制造方法还包括：
在所述衬底背离所述外延层的一侧设置N电极之后，进行第二次高温融合，以形成欧姆接触。
10.根据权利要求9所述的工艺制造方法，其特征在于，所述第二次高温融合的温度为370℃-390℃，包括端点值；
所述第二次高温融合的时间为5mim-15min，包括端点值。
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