CN113795931B - 发光二极管及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发光二极管及其制作方法，其中制作方法包括步骤：一、提供一个LED晶圆，该LED晶圆包含基板及位于该基板上表面之上的发光外延叠层，该发光外延叠层自基板一侧起包含第一类型半导体层、有源层和第二类型半导体层；二、在所述LED晶圆的上表面定义切割道，该切割道包括相互垂直的第一切割方向和第二切割方向；三、提供激光光束聚焦于所述基板内部，沿第一方向在所述基板内部的同一截面上形成X条切割线，沿第二方向在所述基板内部的同一截面上形成Y条切割线，其中y>x>0，且y≥3；四、将该LED晶圆沿着所述切割道分离为若干个LED芯片。

Description

发光二极管及其制作方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，具体为一种发光二极管及其制作方法。
背景技术
发光二极管(light emitting diode，简称LED)是一种利用载流子复合时释放能量形成发光的半导体器件，尤其其中的倒装LED芯片，因耗能低、寿命长、节能环保等诸多优势，应用越来越广泛。
LED芯片制作过程中，业内通常采用激光隐切的方式在LED晶圆的蓝宝石基板内部形成一系列的激光划痕，然后采用劈裂的方式切割LED晶圆形成LED芯片。其中采用的蓝宝石基板大多是大面为c面(0001)的晶圆片，如图1所示，在LED晶圆激光切割工艺中，需要将整片圆形的晶圆片分割成若干个矩形的单个芯粒。两个相互垂直的切割方向垂直于蓝宝石的C面，一般对应蓝宝石晶体的和/>由于/>面靠近滑移面/> 并且滑移面/>面与c面不垂直且有一定的斜角，激光切割后的单个成品芯粒在/>面实际的裂开方向沿着/>面进行晶格移动，导致实际裂纹偏离切割道中间，当切割道的宽度较大时可以保证裂纹位置没有延伸到芯片发光电极区(电极)处，但在实际加工需要尽可能的增加产量，使得切割道的宽度越来越小，由于裂纹偏离切割道中间位置，将会划伤芯片发光电极区，导致发生漏电问题。如图2所示，LED晶圆裂片后LED芯片侧边形成有一夹角现象90+/-10度，如此容易致发光外延叠层周外的边缘出现大、小边缘、形状不规则等问题。图3显示了将图2所示的LED芯片100排列于基板上的实物照片图，从图中可以看出LED芯片背面(基板的背面)形状不规则，当发光外延叠层发射的光线从基板向外射出时，光线分布不均匀。图4显示了图2所示LED芯片的配光曲线图，由于芯片的边缘歪曲造成光型不对称。
发明内容
因此，本发明之目的，即在提供一种能够克服先前技术的至少一个缺点的发光二极管及其制作方法。
在一些实施例中，本发明提供一种发光二极管的制作方法，包括步骤：
一、提供一LED晶圆，该LED晶圆包含基板及位于该基板上表面之上的发光外延叠层，该发光外延叠层自基板一侧起包含第一类型半导体层、有源层和第二类型半导体层；
二、在所述LED晶圆的表面定义切割道，该切割道包括相互垂直的第一切割方向和第二切割方向；
三、提供激光光束聚焦于所述基板内部，沿第一方向在所述基板内部的同一截面上形成X条切割线，沿第二方向在所述基板内部的同一截面上形成Y条切割线，其中y>x>0，且y≥3；
四、将该LED晶圆沿着所述切割道分离为若干个LED芯片。
上述制作方法采用双面非对称多焦点的隐形切割方式，针对面靠近滑移面 利用多焦点的激光隐形切割对/>的晶格方向进行垂直多点破坏，避免后续在劈裂过程中的裂纹会沿着滑移面/>方向进行龟裂，从而获得基本垂直的LED芯片，芯片基板的侧面与上表面的夹角为90+/-5度。
在一些实施例中，本发明提供了一种发光二极管，包括基板及位于该基板上表面之上的发光外延叠层，该发光外延叠层自基板一侧起包含第一类型半导体层、有源层和第二类型半导体层，其特征在于：所述基板包括相邻的第一侧面和第二侧面，所述第一侧面具有X条横向排列的第一切割痕，所述第二表面具有Y条横向排列的第二切割痕，其中y>x>0，且y≥3。
上述发光二极管通过在不同的侧面形成不同数量的切割痕，例如针对非易裂面的切割面形成较少条数的切割痕，有利于采用较大脉冲能量的激光光束在该基板内部以形成较大的变质部，避免激光束的光斑照射到外延层或者切割痕延伸到发光外延结构，从而损伤外延结构或者电极导致芯片失效，针对易裂面的切割面形成较多条数的切割痕，一方面对的晶格方向进行垂直多点破坏，避免后续在劈裂过程中的裂纹会沿着滑移面方向进行龟裂，获得基本垂直的侧壁，另一方面有利于在基板的侧壁形成细密的凹凸结构，增加LED芯片的侧面出光效率。
在一些实施例中，本发明提供了一种发光二极管的制作方法，包括步骤：
一、提供一LED晶圆，该LED晶圆包含基板及位于该基板上表面之上的发光外延叠层，该发光外延叠层自基板一侧起包含第一类型半导体层、有源层和第二类型半导体层；
二、在所述LED晶圆的表面定义切割道，该切割道包括相互垂直的第一切割方向和第二切割方向；
三、提供激光光束聚焦于所述基板内部，沿第一切割方向在所述基板内部的同一截面上形成X条切割线，沿第二切割方向在所述基板内部的同一截面上形成Y条切割线，用于第一切割方向的激光光束的脉冲能量大于第二切割方向的激光光束的脉能量，其中y≥x>0，且y≥3；
四、将该LED晶圆沿着所述切割道分离为若干个LED芯片。
上述发光二极管的制作方法，在切割过程中采用不同的激光能量分别在不同的侧面形成切割痕，例如针对位于非易裂面的切割面采用较大脉冲能量的激光光束在该基板内部以形成较大的变质部，确保后续顺利进行裂片，针对位于易裂面的切割面则采用较小脉冲能量的激光光束在该基板内部形成较小的变质部，避免激光蚀刻过程损伤外延层或者在劈裂过程中的裂纹延伸至基板的上表面之上损伤半导体外延叠层结构、绝缘层或者电极导致芯片失效。
在一些实施例中，本发明提供一种发光二极管，包括基板及位于该基板上表面之上的发光外延叠层，该发光外延叠层自基板一侧起包含第一类型半导体层、有源层和第二类型半导体层，其特征在于：所述基板包括相邻的第一侧面和第二侧面，所述第一侧面具有第一切割痕，所述第二侧面与所述基板的上表面的夹角为85～95°之间，且至少具有五条横向排列的第二切割痕，相邻的两线所述第二切割线之间的间距大于0且小于或者等于30μm，所述第二切割痕包括一系列位于切割线中心线的爆点及各个所述爆点引出的裂纹，相邻的两条切割痕的裂纹具有一定的间距或者相连。
上述发光二极管的基板为晶体结构，其上表面为C平面，具有一基板上表面在一夹角的滑裂面，其中第二侧面与C平面垂直并靠近滑裂面因此在第二侧面上设置至少五行横向排列的第二切割痕，相邻的两线所述第二切割线之间的间距大于0且小于或者等于30μm，进而对/>的晶格方向进行垂直多点破坏，避免后续在劈裂过程中的裂纹会沿着滑移面/>方向进行龟裂，获得基本垂直的侧壁。
在一些实施例，本发明提供了一种发光二极管，包括基板及位于基上表面之上的发光外延叠层，该发光外延叠层自基板一侧起包含第一类型半导体层、有源层和第二类型半导体层，其特征在于：所述基板包括相邻的第一侧面和第二侧面，所述第一侧面具有X条第一切割痕，所述第二侧面具有Y条第二切割痕，其中第一切割痕的纹理粗糙度大于所述第二切割痕的纹理的粗糙度。
上述发光二极管中，在难裂面形成较粗大的切割痕，一方面有利于进行切割，另一方面有利于提高取光效率，在易裂面形成较细的切割痕，可以避免产生较大的内部应力，进而减少裂片过程中发生的龟裂达到基板的第一表面之上损伤LED芯片的各功能层。
在一些实施例中，本发明提供了一种发光二极管，包括基板及位于基上表面之上的发光外延叠层，该发光外延叠层自基板一侧起包含第一类型半导体层、有源层和第二类型半导体层，其特征在于：所述基板为晶体结构，包括相邻的第一侧面和第二侧面，其中第二侧面为易裂面，包含Y条平行排列的切割痕，其中靠近发光外延叠层一侧的第一行的切割纹理的尺寸小于其他行的切割痕。
通过在控制靠近发光外延叠层一侧的切割痕尺寸小于其下方的切割痕，可以较好的避免切割痕在裂片过程中采外力作用，裂纹延伸到发光外延结构之上，从而损伤外延结构。
在一些实施例中，本发明提供了一种发光二极管，包括基板及位于基上表面之上的发光外延叠层，该发光外延叠层自基板一侧起包含第一类型半导体层、有源层和第二类型半导体层，其特征在于：所述基板为晶体结构，包括相邻的第一侧面和第二侧面，其中第一侧面为非易裂面，至少包括三条横向排列的第一切割痕，相邻的第一切割痕不相连或者相连接，但基本不相互交错。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制。
图1显示了蓝宝石基板的晶格结构图。
图2显示了现有的LED芯片的实物照片。
图3显示了将图2所示的LED芯片排列于基板上的实物照片图。
图4显示了图2所示LED芯片的配光曲线图。
图5显示了根据本发明实施的一种LED芯片的制作流程图。
图6～9为图5所述的一种LED芯片的制作工艺流程的结构示意图。其中，图6显示了一种LED外延结构的侧面剖视图；图7为在图6所示的外延结构中定义LED芯片尺寸及切割道，图8示意了采用激光束沿第一方向在基板内部形成的切割线；图9示意了采用激光束沿第二方向在基板内部形成的切割线；图10示意了进行裂片后在基板的第一侧面(对应于第一方向)形成的切割痕；图11示意了进行裂片后在基板的第二侧面(对应于第二方向)形成的切割痕。
图12～13显示了采用图5所述LED制作方法形成LED芯片的SEM照片，其中图12显示了在LED的基板第一侧面形成的切割痕，图13显示了在LED基板的第二侧面形成的切割痕。
图14显示了根据本发明实施的一种LED芯片的俯视图。
图15显示了根据本发明实施的一种LED芯片的制作流程图。
图16和图17为采用图15所示LED芯片制作方法形成的LED芯片的SEM照片，其中图16显示了LED芯片的基板第一侧面上的切割痕，图17显示了LED芯片的基板的第二侧面上的切割痕。
图18显示了将图15所示LED制作方法形成的LED芯片排列于基板上的实物照片图。
图19显示了图18所示LED芯片的配光曲线图。
图20显示了根据本发明实施的另一种发光二极管。
图21显示了根据本发明实施的另一种发光二极管。
图22显示了根据本发明实施的另一种发光二极管。
图23显示了图22所示LED芯片的SEM照片。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例一
本实施例公开如下一种LED芯片的制作方法及采用该制作方法形成的LED芯片，其针对不同的晶面采用不同功率的激光进行多焦点隐切，其中对于靠近滑移面的晶面利用密集且小的多点隐切，形成近似连续性的多点切割，阻止劈裂过程中的裂纹沿面进行龟裂。图5显示了该制作方法的流程，主要包括下面步骤S110～S140，下面结合图7～12进行详细说明。需要说明的，本实施例的不同功率的激光是指单个焦点的功率。
步骤S110：提供LED晶圆片，该LED晶圆片包括基板110及位于其上的发光外延叠层120，如图6所示。具体的，基板110优选为透明或者半透明材料，发光外延叠层120发射的光线可以透过该基板110向外射出，且为用于发光外延叠层120生长的生长基板，如蓝宝石基板、GaN基板、AlN基板等。该基板110包括第一表面S11、第二表面S12以及侧壁，其中第一表面S11和第二表面S22相对，基板110可以包括至少形成在第一表面S11的至少一部分区域的多个突起。例如，基板110可以为经图案化的蓝宝石基板。发光外延叠层120外延可以通过物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)、化学气相沉积(Chemical VaporDeposition，CVD)、外延生长(Epitaxy Growth Technology)和原子束沉积(Atomic LayerDeposition，ALD)等方式形成在基板210上，通常包括第一导电类型半导体层121、有源层122及第二导电类型半导体层123，具体的发光外延叠层120可包括Ⅲ-Ⅴ型氮化物类半导体，例如可包括如(Al、Ga、In)N的氮化物类半导体或者包括(Al、Ga、In)P的磷化物半导体或者(Al、Ga、In)As的砷化物类半导体。第一导电类型半导体层121可包括n型杂质(例如，Si、Ge、Sn)，第二导电类型半导体层123可包括p型杂质(例如，Mg、Sr、Ba)。并且，上述杂质类型也可以相反。有源层122可包括多量子阱构造(MQW)，可调节半导体的元素组成比，以便射出所期望的波长。
步骤S120：在该LED晶圆的表面定义切割道，包括相互垂直的第一切割方向D1的第一切割道和第二切割方向D2的第二切割道。具体的，基板110为晶体结构，其中基板100的第一表面S11为C平面，该晶体结构包含与C面呈一定夹角的滑裂面，其中第二方向D2对应的晶面与C平面垂直并靠近滑裂面。在一个具体实施例中，所述基板110为蓝宝石材料，其中第一方向D1对应于蓝宝石晶体的非易裂面，第二方向D2对应于蓝宝石晶体的易裂面，通过切割道将该LED晶圆划分为一系列的发光单元，在每个发光单元上定义电极区，通过一次光罩或多次光罩，蚀刻电极区域的第二导电类型半导体层123、有源层122露出第一导电类型半导体层121的部分表面，蚀刻切割道区域的第二导电类型半导体层123、有源层122、第一导电类型半导体层121，直至基板110的第一表面S11。
进一步的在暴露的发光外延叠层120的表面及侧壁上覆盖一层绝缘层130。现有的镀膜工艺，如蒸镀或溅射镀膜，由于阴影效应导致绝缘层130通常在发光外延叠层的侧壁厚度会低于在发光外延叠层的顶表面以及基板的第一表面的厚度，导致发光外延叠层的侧壁上的厚度为半导体序列的顶表面的厚度的40～90％。在一个具体实施例中，先在第二导电类型半导体层123的表面形成接触电极150，材料可以是ITO、GTO、GZO、ZnO或几种的组合，然后形成该绝缘层130。通过光刻和蒸镀工艺在绝缘层制作第一电极141和第二电极142。第一电极141和第二电极142在绝缘层130上的最小水平间距优选地为5μm以上，例如可以为20～40μm，或者40～60μm或者60～80μm，材料可以为Cr、Pt、Au、Ti、Ni、Al等金属的组合。较佳的，该电极为多层结构，其表层优选为Au材料。第一电极141通过贯穿绝缘层130开口结构171与第一导电类型半导体层121形成电连接，第二电极142通过贯穿绝缘层130的开口结构172与接触电极150形成电性连接。
步骤S130：提供激光光束聚焦于基板110内部，沿第一方向D1在基板110内部的同一截面上形成X条切割线，沿第二方向D2在基板110内部的同一截面上形成Y条切割线(y≥x≥1)。具体的，采用第一脉冲能量的激光光束在基板110内部的同一截面上形成X条第一切割线，如图8所示；采用第二脉冲能量的激光光束沿第二方向D2在基板110内部的同一截面上形成Y条第二切割线，如图9所示。在本实施例中，第一方向D1对应于非易裂面，因此采用较大功率的激光束，从而在基板110内部形成至少一条连续的第一切割线1110，该第一切割线1110与基板110的第一表面的距离优选为15μm以上，确保激光蚀刻基板110内部时不会损伤外延层，例如可以为20μm～60μm，相邻的第一切割线1110之间的间距可以为10～50μm。该第一切割线1110包括了一系列基本等间距排列的第一爆点1111以及与各第一爆点1111连接的蚀刻纹理1112(变质区)，该蚀刻纹理1112为不规则分布的纹理。优选地，位于第一行的相邻的第一爆点1111的间距优选为1μm以上且12μm以下，如果低于1μm将影响效率，如果超过12μm则第一切割线1110可能出现没有连续的情况导致后续难以劈裂，该间距可以为3～5μm，或者5～8μm，或者8～12μm，在本实施例中，该间距优选为3～7μm。第二方向D2对应于易裂面，因此采用较小功率的激光束在基板110内部形成非连续的多条第二切割线1120，该第二切割线1120与基板110的第一表面S11的距离优选为10μm以上，较佳为15～50μm，该距离过低一方面激光在蚀刻基板过程中容易损伤外延层，另一方面裂片过程中产生的龟裂也可能超过基板110的第一表面S11达到外延层、绝缘层或者电极，该距离太大则裂片过程中容易沿的晶格方向进行斜裂。该切割线1120由一系列间隔的纹理，且相对规则排列，该切割线112包括了一系列第二爆点及由该第二爆点向外进行延伸的纹理，相邻的第二爆点之间的间距优先为5μm以上且20μm以下，在一个具体实施例中该间距为8～12μm。
在本实施例，在第一方向D1和第二方向D2优选采用单刀多焦点的激光束，其中第一激光束的单个焦点的平均功率可以为0.07-5毫瓦，第二激光束的单个焦点的平均功率可以为0.03～3毫瓦。
步骤S140：将该LED晶圆沿着所述切割道分离为若干个LED芯片。请参看图10和11，形成的LED芯片的第一侧面(对应于第一切割方向)具有至少两行平行的第一切割痕111，该第一切割痕111包括了由第一切割线1110向上、下延伸的裂纹1113；LED芯片的第二侧面(对应于第二切割方向)具有至少两条平行的第二切割痕112和横向裂纹113，该第二切割痕112的纹理比第一切割痕111的纹理相对规则且细。图12显示了根据本实施例的制作方法形成的LED芯片的第一侧面的SEM照片，该第一侧面包括了两条平行的第一切割痕111。从图中可以看出，该第一切割痕111包括第一切割线1110及由该第一切割线1110向上、下方向延伸的裂纹1113，其中第一条第一切割痕靠近基板110的上表面，其内的第一爆点1111与基板上表面S11的距离H11为30～60μm，例如可以为40μm，第二条第一切割痕111靠近基板110的第二表面S12，其内的第一爆点1111与基板110的第二表面S12的距离H12为20～50μm，例如可以为30μm或者50μm。在本实施例中，通过控制第一爆点1111与基板110第一表面S11的距离进而尽可能使得第一裂纹1113不会达到基板的第一表面S11。图13显示了根据本实施例的制作方法形成的LED芯片的第二侧面的SEM照片，该第二侧面包括了多条平行的第二切割痕112。从图中可以看出，该第二切割痕112包括第二切割线1120位于及由该第二切割线1120向上、下方向延伸的裂纹1122，其中第一条第二切割痕112靠近基板110的第一表面S11，其内的第二爆点与基板110第一表面S11的距离H21为20～60μm，第二条切割痕靠近基板110的第二表面S12，其内的爆点与基板110的第二表面S12的距离H22为10～60μm，例如可以为30μm～50μm，其中第一条切割痕的裂纹没有达到基板110的第一表面S11，且尺寸小于第二条切割痕的裂纹的尺寸，第二条切割痕的裂纹向基板110的第二表面S12延伸，部分到达或者接近基板110的第二表面S12。进一步地，在第一条切割痕的下方还包括一条横向纹理113，第一条切割痕的裂纹1122朝向基板110的第二表面S12延伸并截止于该横向纹理113。
在本实施例中，在切割过程中采用不同的激光能量分别在不同的侧面形成切割痕，例如针对位于非易裂面的切割面采用较大脉冲能量的激光光束在该基板110内部以形成较大的变质部，确保后续顺利进行裂片，避免切割时常会出现双晶问题(即两个芯片之间没有分开)，针对位于易裂面的切割面则采用较小脉冲能量的激光光束在该基板110内部形成较小的变质部，避免后续在劈裂过程中的裂纹延伸至基板110的第一表面S11之上损伤半导体外延叠层120结构或者电极导致芯片失效。
图14显示了根据本发明实施的一种LED芯片的俯视图，具体为一矩形或者正方形的倒装型LED芯片。该LED芯片包括该LED芯片包括如下堆叠层：基板110、发光外延叠层120、绝缘层130、第一电极141和第二电极142。其中基板110包含顺时针环绕的四条边A1～A4，其中边A1和A3平行且为短边，边A2和A4平行且为长边。该LED芯片可为具有较小的水平面积的小尺寸LED芯片，例如可具有约62500μm2以下的水平截面积，进而可具有约900μm2以上且约62500μm2以下的水平截面积，LED芯片的尺寸可以通过基板110的第一表面S11的尺寸反映，例如透明基板110的第一表面S11的边长尺寸优选地小于等于300μm，较佳地，介于200～300μm之间，或者100～200μm，或为100μm以下更小的尺寸，优选的介于30μm～150μm之间。基板110的厚度优选介于30～160μm之间，例如50～80μm，或者80～120μm，或者120～160μm。发光外延叠层120的厚度介于4～10μm之间。本实施例的LED芯片具有上述尺寸及厚度，因此所述LED芯片可容易地应用到要求小型和/或薄型发光装置的各种电子装置。
图12简单示意了根据本发明实施的一种LED芯片的基板110的边A1或者A3对应的侧面，该基板侧面包括两条平行的第一切割痕111，图13示意了基板110的边A2或者A4对应的侧面，包括了两条平行的第二切割痕112及位于第一条第二切割痕112下方的横向裂纹113。从图中可以看出，第一切割痕111的尺寸和粗糙度大于第二切割痕112的尺寸和粗糙度。在本实施例中，对于边A1及A3所在的难裂面，在该基板110内部以形成较大尺寸的变质部，确保后续顺利进行裂片，避免切割时常会出现双晶问题(即两个芯片之间没有分开)，对于边A2和A4所在的易裂面，在该基板110内部形成较小的变质部，避免后续在劈裂过程中的裂纹延伸至基板110的第一表面之上损伤半导体外延叠层结构或者电极导致芯片失效。
进一步地，所述绝缘层130为绝缘反射层，覆盖发光外延叠层的顶表面和侧壁，当发光层辐射的光通过接触电极150到达绝缘层130的表面时，可通过绝缘层130反射大部分的光返回至发光外延叠层120中，并且大部分穿过基板110的第二表面S11侧出光，减少光从发光外延叠层120表面以及侧壁穿出导致光损失。优选地，绝缘层130能够对所述发光层辐射的光到达其表面的至少80％或者进一步的至少90％比例的光强进行反射。绝缘层130具体的可包括布拉格反射器。所述布拉格反射器能够以折射率不同的至少两种绝缘介质重复堆叠的方式形成，可形成为4对至20对，例如所述绝缘层可包括TiO2、SiO2、HfO2、ZrO2、Nb2O5、MgF2等。在一些实施例中，绝缘层130可呈交替地沉积TiO2层/SiO2层。布拉格反射器的每一层可具有发光层辐射波段的峰值波长的1/4的光学厚度。布拉格反射器的最上部层可由SiNx形成。由SiNx形成的层的防湿性优异，可保护发光二极管免受湿气的影响。绝缘层230包括布拉格反射器的情况下，绝缘层130的最下部层可具有提高分布布拉格反射器的膜质量的底层或界面层。例如，绝缘层130可包括约0.2～1.0μm厚度的由SiO2形成的界面层及在界面层上按照特定周期堆叠层TiO2/SiO2。
在一些实施例中，绝缘层130也可以仅仅是单独的一层绝缘层，优选地，反射率通常会低于布拉格反射层，至少40％的光从该绝缘层130射出，优选地，至少1μm或更优选地为2μm以上的厚度，如SiO2，具有优异的防湿性，可保护发光二极管免受湿气的影响。
接触电极150可与第二导电类型半导体层123欧姆接触。该接触电极150可包括透明导电层。透明导电层例如还可包括如氧化铟锡、氧化锌、氧化锌铟锡、氧化铟锌、氧化锌锡、氧化镓铟锡、氧化铟镓、氧化锌镓、铝掺杂氧化锌、氟掺杂氧化锡等的透光性导电氧化物、及如Ni/Au等的透光性金属层中的至少一种。该导电性氧化物还可包括各种掺杂剂。优选地，接触电极150的厚度是20～300nm。接触电极150与第二导电类型半导体层123的表面接触电阻优选地低于金属电极在第二导电类型半导体层123的表面接触电阻，因此可以降低顺向电压，提高发光效率。
第一电极141和第二电极142为多层结构，底层为Cr、Al、Ti、Ni、Pt、Au金属材料中一种或多种叠层组合。在一些实施例中，第一、第电极的表层为含Sn金属材料，在另一些实施例中，所述第一、第二电极的表层也可以为Au金属材料。
实施例二
图15显示了根据本发明实施的另一种LED芯片的制作方法，主要包括了下面四个步骤：步骤S210：提供一个LED晶圆，该LED晶圆包含基板110及位于该基板110第一表面S11之上的发光外延叠层120；
步骤S220：在所述LED晶圆的表面定义切割道，包括相互垂直的第一切割方向D1和第二切割方向D2；
步骤S230：提供激光光束聚焦于基板110内部，沿第一方向在基板内部的同一截面上形成X条切割线，沿第二方向在基板内部的同一截面上形成Y条切割线，其中y>x>0，且y≥3；
步骤S240：将该LED晶圆沿着所述切割道分离为若干个LED芯片。
其中步骤S210、S220和步骤S240可以参照实施例一的步骤S110、S120和S140进行，下面重点针对步骤S230进行详细说明。
在本实施例中，针对于靠近滑移面的切割面使用小功率激光进行多焦点隐切，其隐切点数优选为大于或者等于3且小于或者等于20，利用密集且小的多点隐形切割，在同一切割面的厚度方向上形成近似连续性的多点切割，对/>面的晶格方向进行垂直多点破坏，使得后续在劈裂过程中的裂纹可以延着/>方向进行龟裂，进而达到90+/-5度的LED芯片垂直度。
具体的，首先提供激光光束聚焦于基板110内部，沿第一方向D1在基板内部的同一截面上形成X条切割线，沿第二方向D2在基板110内部的同一截面上形成Y条切割线。在本实施例中，第一方向D1对应于难裂面，因此采用较大功率的激光束，形成1至10条的切割线，优选为2～5条，当形成一条切割线(即单焦点切割)，需要采用更大功率的激光光束进行蚀刻，此时形成的切割痕可能较难控制，一方面切割时出现双晶问题(即两个芯片之间没有分开)的机率升高，另一方面裂片过程中龟裂可能达到基板110的第一表面S11之上进而损伤半导体发光叠层120、绝缘层或者电极导致LED芯片失效。第一切割线111的中心线(即焦点)的位置与基板110的第一表面S11的距离优选为10μm以上，更优选为15μm以上，例如可以20μm或者30μm或者35μm或者50μm，当该距离低于10μm时激光蚀刻形成的纹理或者裂片过程中发生的龟裂相对容易达到基板110的第一表面S11之上，从而损伤半导体发光叠层120、绝缘层或者电极，从而导致LED芯片失效。第二方向D1对应于易裂面，因此采用较小功率的激光束形成3～20条的切割线，优选为5～16条，如此可以达到垂直切割的效果，图18所示的上视图方向看到的芯片外观呈现方正无波浪形状。第二切割线112的中心线(即焦点)的位置与基板的上表面S11的距离优选为5μm以上，更优选为15μm以上，例如可以16μm，20μm或者30μm或者35μm，当该距离低于5μm时激光蚀刻形成的纹理或者裂片过程中发生的龟裂容易达到基板110的第一表面S11之上，从而损伤半导体发光叠层、绝缘层或者电极，从而导致LED芯片失效，当该距离超过50μm，则在裂片时龟裂容易沿发生斜裂。优选地，采用单刀多焦点形成该Y条第二切割线，如此一方面可以避免双纹路的劈裂外观，另一方面可以提交激光切割的效率。
在一个具体实施例中，该基板110的厚度为120μm～150μm，在第一方向D1的同一切割面上形成二条第一切割线111，最靠近基板111的第一表面S11的第一切割线的中心线(即焦点)的位置与基板110第一表面S11的距离为35～50μm，在第二方向D2的同一切割上形成7～9条的第二切割线112，最靠近基板10第一表面S11的第二切割线112的中心线(即焦点)的位置与基板10第一表面S11的距离为20～35μm，图16和图17分别显示了基板110的两个侧面的SEM照片，其中第一侧面具有两条第一切割痕111，第二侧面具有七条第二切割痕112及6条横向裂纹113。从图中可以看出，单条第一切割痕111比第二切割痕112粗大，具体为在基板的厚度方向具有更宽的尺寸，在垂直于基板110厚度的方向上具有更大的深度，且第一切割痕111的形状呈上、下不规则的锯齿状，第二切割痕112则由一系列等间距的纹理构成，在相邻的两条第二切割痕112之间均有一横向裂纹113。
采用本实施例所述LED芯片制作方法形成的LED芯片的结构层与实施例一所述LED芯片的结构层基本相同，在此不再赘述。区别主要在于基板110的形貌不一样：(1)基板110的第二侧面(长边侧面)基本垂直于与基板110的第一表面S11，两者之间的夹角α为90+/-5°以内，可以参考图16所示；(2)LED芯片形状更为规则，图18显示了本实施例所述LED制作方法形成的LED芯片排列于基板上的实物照片图，可以看出各个LED芯片均呈矩形分布，边缘未出现明显歪曲；(3)LED芯片基板110的第二个侧面除上、下区域为平坦区域，中间区域为粗化区，由第二切割痕112及横向裂纹113占据，相邻的第二切割痕112基本达到位于两者之间的横向裂纹，形成近似连续性的纵向切割线114(厚度方向)，其中粗化区的面积占该侧面的面积的60％以上，优选为60％～80％，如此一方面可减少漏电风险(激光切割或者裂片损伤LED的各功能层)，另一方面由于基板110具有透光性，且具有较大的厚度，因此更有利于LED芯片的有源层发射的光线从侧面取光，增加取光效率。图19显示了图18所示LED芯片的配光曲线图，可以看出其光型对称。
本实施例在不同的基板110侧面形成不同数量的切割痕，针对位于非易裂面的切割面形成较少条数的切割痕(例如2～5条)，有利于采用较大脉冲能量的激光光束在该基板内部以形成较大的变质部，避免切割痕延伸到发光外延结构，从而损伤外延结构或者电极导致芯片失效，对于位于m面等易裂面的切割面形成较多条数的切割痕(例如5～20条)，在基板110的厚度方向上形成近似连续性的纵向切割线，进而对的晶格方向进行垂直多点破坏，避免后续在劈裂过程中的裂纹会沿着滑移面/>方向进行龟裂，获得基本垂直的侧壁。下面结合对比例对本实施例的有益效果进行说明。
(一)光效测试
分别制作样品A和样品B(对比例)并测度其光输出效率，其中样品一采用本实施例所述的方法进行制作，在此需要说明的是，样品A和样品B采用相同结构的LED晶圆进行制作，且步骤S210、S220和S240的工艺及条件均相同，样品A在步骤S230中采用具体的，采用双焦点激光光束沿第一方向在D1基板110内部的同一截面上形成2条第一切割线，采用多焦点激光光束沿第二方向D2在基板110内部的同一截面上形成7条第一切割线，并进行裂片形成LED芯片，其具体结构参考图16和17。样品B在步骤S230中采用单焦点进行分别沿第一方向D1和第二方向D2在基板110内部的同一截面形成切割痕，然后进行裂片形成LED芯片，如图2所示。各取10颗芯片测试光输出效率，结果参考表一。从表格一可以看出来，本实施例的LED芯片具有更早的发光效率，其发光效率提升约3％。
表一：
(二)漏电测试
采用具有相同外延结构的LED晶圆，分别制作样品B、C和D，三种样品用于隐形切割的激光焦点数不同，其余均一样，具体如下：样品B在易裂面(D2方向)和非易裂面(D1方向)均采用单焦点聚焦于基板的内部进行切割；样品C在易裂面采用9焦点的激光束，在非易裂面采用2焦点的激光束进行激光切割；样品D在在易裂面(D2方向)和非易裂面(D1方向)均采用9焦点激光束进行激光切割，进行裂片后进行漏电流测试，当IR>0.1μA即判定为漏电流，测试结果如表二。从表二看：样品B的单个LED晶圆裂片的漏电流芯片数量最大，其主要原因之一在于单焦点切割在裂片过程中发生的龟裂较难控制，较容易损伤LED芯片的各功能层，其次是样品D，样品C的单个LED晶圆裂片的平均漏电流芯片数量最少。
表二：
实施例三
图20显示了根据本发明实施的一种LED芯片的结构示意图。该LED芯片同样为一种倒装型LED芯片，有源层122发光的光线由基板110向外射出。与实施例一所示LED芯片的区别主要在于：该LED芯片在基板110的第二表面S12设置有一反射层160。该反射层160可以是单层或者多层结构，如此可以增加LED芯片的发光角度，其发光角度可以达到160°以上。其中该反射层160至少覆盖基板110的第二表面S12的中间区域，也可以完全覆盖基板的第二表面。较佳的，该反射层160为绝缘反射层，可以由高、低折射率的材料交替堆叠而成，例如由SiO2和TiO2交替堆叠而成。
在本实施例所述LED芯片可以适用于显示设备的背光模组，通过在LED芯片基板10的第二表面S12设置反射层160，改变LED芯片的出光途径进而增加LED芯片的发光角，有利于降低背光模组的厚度，缩小背光模组的尺寸。
实施例四
图21显示了根据本发明实施的一种LED芯片的结构示意图。前面各实施例所示LED芯片的发光外延叠层120通过外延生长形成于基板110上，在本实施例中，发光外延叠层120通过结合层180形成于基板110上。在一个具体的本实施例中，发光外延叠层120为AlGaInP系半导体层，该AlGaInP系外延结构先生长于砷化镓基板上，然后通过转移的方式将该AlGaInP系外延结构转移至透基板110上。
实施例五
图22显示了根据本发明实施的一种LED芯片的结构示意图。与实施例一所示LED芯片不同的是：采用相对较小功率的激光束在基板的难裂面形成至少三行的切割痕，该系列的切割痕可以不相连或者相连接，但基本不相互交错。其中靠近基板110的第一、第二表面S11、S12的切割痕111A的切割痕为锯齿状，具有一系列的爆点111A-1及由该爆点向第一表面S11、第二表面S12延伸的裂纹111A-2，位于中间区域的切割痕111-B为一系列的激光蚀刻形成的爆点。
图23显示了该侧面的SEM照片，通过该方式形成的非易裂面上形成细且密聚的凹凸结构，该凹凸结构在该侧面上的面积占比可以达到50％以上，这一方面有利于进行芯片切割且降低损伤芯片各功能层的风险，另一方面有利于增加LED芯片的从基板的侧面的出光效率。
实施例六
本实施例公开了一种深紫外LED芯片，其中基板110的厚度为200μm～750μm，因此易裂面需要采用多刀且多焦点进行激光切割。在一个具体实施例中，该LED芯片的基板110厚度为350～500μm，此时在第一方向D1(非易裂面)采用可以单刀9焦点的激光束进行切割，第二方向D2(易裂面)采用3刀的9焦点的激光束进行切割。在另一个具体实施例中，该基板的厚度超过500μm，因此在第一方向(非易裂面)采用可以3刀9焦点的激光束进行切割，第二方向(易裂面)采用5刀的9焦点的激光束进行切割。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明，本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (36)

1.发光二极管的制作方法，包括步骤：
一、提供一个LED晶圆，该LED晶圆包含基板及位于该基板上表面之上的发光外延叠层，该发光外延叠层自基板一侧起包含第一类型半导体层、有源层和第二类型半导体层；
二、在所述LED晶圆的上表面定义切割道，该切割道包括相互垂直的第一切割方向和第二切割方向；
三、提供激光光束聚焦于所述基板内部，沿第一方向在所述基板内部的同一截面上形成X条切割线，沿第二方向在所述基板内部的同一截面上形成Y条切割线，其中Y>X>0，且Y≥3；
四、将该LED晶圆沿着所述切割道分离为若干个LED芯片，所述LED芯片的基板具第一侧面和第二侧面，所述第一侧面具有X条横向排列的第一切割痕，所述第二侧面具有Y条横向排列的第二切割痕，所述第二侧面还包括一横向裂纹，所述横向裂纹位于相邻的第二切割痕之间，并与所述基板的上表面基本平行。
2.根据权利要求1所述的发光二极管的制作方法，其特征在于：所述基板为蓝宝石衬底，所述第一方向对应于蓝宝石晶体的非易裂面，所述第二方向对应于蓝宝石晶体的易裂面。
3.根据权利要求1所述的发光二极管的制作方法，其特征在于：采用一第一激光光束沿着第一方向在所述基板内部的同一截面上形成所述X条切割线，采用一第二激光光束沿着第二方向在所述基板内部的同一截面上形成所述Y条切割线，其中第一激光光束的脉冲能量大于所述第二激光光束的脉冲能量。
4.根据权利要求1所述的发光二极管的制作方法，其特征在于：其中1≤X≤5。
5.根据权利要求1所述的发光二极管的制作方法，其特征在于：其中3≤Y≤20。
6.根据权利要求1所述的发光二极管的制作方法，其特征在于：其中1≤X≤3，5≤Y≤20。
7.根据权利要求1所述的发光二极管的制作方法，其特征在于：采用单刀多焦点的方式在所述基板内部形成切割线。
8.根据权利要求1所述的发光二极管的制作方法，其特征在于：所述基板的厚度大于或者等于80μm且小于或者200μm，或者大于200μm且于小于750μm。
9.根据权利要求1所述的发光二极管的制作方法，其特征在于：所述激光光束在所述基板内部的聚焦点与所述基板的上表面的距离大于或者等于10μm。
10.发光二极管，包括基板及位于该基板上表面之上的发光外延叠层，该发光外延叠层自基板一侧起包含第一类型半导体层、有源层和第二类型半导体层，其特征在于：所述基板包括相邻的第一侧面和第二侧面，所述第一侧面具有X条横向排列的第一切割痕，所述第二侧面具有Y条横向排列的第二切割痕，其中Y>X>0，且Y≥3，所述第二侧面还包括一横向裂纹，所述横向裂纹位于相邻的第二切割痕之间，并与所述基板的上表面基本平行。
11.根据权利要求10所述的发光二极管，其特征在于：所述第一侧面和第二侧面与所述基板上表面的夹角为85～95°。
12.根据权利要求10所述的发光二极管，其特征在于：所述X条横向排列的第一切割痕相连或者相互交错，所述Y条横向排列的第二切割痕整齐排列。
13.根据权利要求10所述的发光二极管，其特征在于：所述X条横向排列的第一切割痕的纹理比所述Y条横向排列的第二切割痕的纹理粗。
14.根据权利要求10所述的发光二极管，其特征在于：所述X条横向排列的第一切割痕中至少一条切割痕包括位于该条切割痕中心线的第一爆点及由该第一爆点向外不规则延伸的纹理。
15.根据权利要求10所述的发光二极管，其特征在于：所述Y条横向排列的第二切割痕的至少一条切割痕包括位于该条切割痕中心线的第二爆点及由该第二爆点向外引出的裂纹，相邻的两条切割痕的裂纹具有一定的间距。
16.根据权利要求10所述的发光二极管，其特征在于：所述第一侧面至少包括三条横向排列的第一切割痕，相邻的第一切割痕不相连或者相连接，但基本不相互交错。
17.根据权利要求16所述的发光二极管，其特征大于：靠近所述基板的上、下表面的第一切割痕为锯齿状，具有一系列的爆点及由该爆点向上、下表面的裂纹，位于中间区域的第一切割痕为一系列的激光蚀刻形成的爆点。
18.根据权利要求10所述的发光二极管，其特征在于：所述Y条横向排列的第二切割痕平行排列，相邻的两线第二切割线之间的间距大于0且小于或者等于30μm。
19.根据权利要求10所述的发光二极管，其特征在于：所述第二切割痕在第二侧面上的面积占为50％以上。
20.根据权利要求10所述的发光二极管，其特征在于：所述基板的厚度为80～200μm，第一侧面具有2～5条第一切割痕，第二侧面具有5～20条切割痕。
21.根据权利要求10所述的发光二极管，其特征在于：所述第一切割痕的中心线与所述基板上表面的距离为15μm以上，所述第二切割痕的中心线与所述基板上表面的距离为10μm以上。
22.根据权利要求10所述的发光二极管，其特征在于：所这第二切割痕在基板的厚度方向上进行上、下延伸，并止于该横向裂纹。
23.根据权利要求10所述的发光二极管，其特征在于：所述基板的上表面具有规则的形状。
24.根据权利要求10所述的发光二极管，其特征在于：所述基板的上表面呈矩形，包括第一边长和第二边长，其中第一边长为短边，其对应于所述基板的第一侧面，所述第二边长对应于所述基板的第二侧面。
25.根据权利要求10所述的发光二极管，其特征在于：所述基板的上表面的至少一个边缘的边长介于200～300μm或100～200μm或40～100μm。
26.根据权利要求10所述的发光二极管，其特征在于：所述发光外延叠层通过外延生长形成于所述基板上。
27.根据权利要求10所述的发光二极管，其特征在于：所述发光外延叠层通过一透明结合层与所述基板结合。
28.根据权利要求10所述的发光二极管，其特征在于：还包括一第一绝缘性反射层，其形成于所述发光外延叠层之上。
29.根据权利要求10所述的发光二极管，其特征在于：还包括一第二反射层，其形成于所述基板的下表面之上。
30.发光二极管，包括基板及位于该基板上表面之上的发光外延叠层，该发光外延叠层自基板一侧起包含第一类型半导体层、有源层和第二类型半导体层，其特征在于：所述基板包括相邻的第一侧面和第二侧面，所述第一侧面具有第一切割痕，所述第二侧面与所述基板的上表面的夹角为85～95°之间，且至少具有五条横向排列的第二切割痕，相邻的两条所述第二切割痕之间的间距大于0且小于或者等于30μm，所述第二切割痕包括一系列位于切割线中心线的爆点及各个所述爆点引出的裂纹，相邻的两条切割痕的裂纹具有一定的间距或者相连，所述第二侧面还包括一横向裂纹，所述横向裂纹位于相邻的第二切割痕之间，并与所述基板的上表面基本平行。
31.发光二极管，包括基板及位于基上表面之上的发光外延叠层，该发光外延叠层自基板一侧起包含第一类型半导体层、有源层和第二类型半导体层，其特征在于：所述基板包括相邻的第一侧面和第二侧面，所述第一侧面具有X条第一切割痕，所述第二侧面具有Y条第二切割痕，其中第一切割痕的纹理粗糙度大于所述第二切割痕的纹理的粗糙度，所述第二侧面还包括一横向裂纹，所述横向裂纹位于相邻的第二切割痕之间，并与所述基板的上表面基本平行。
32.根据权利要求31所述的发光二极管，其特征在于：所述第一切割痕包括一系列第一爆点及由第一爆点向外延伸的第一蚀刻纹理，所述第二切割痕包括一系列第二爆点及由第二爆点向外延伸的第二蚀刻纹理，所述第一爆点的间距小于所述第二爆点的间距。
33.根据权利要求32所述的发光二极管，其特征在于：所述第一爆点的间距为1μm以上且12μm以下，所述第二爆点的间距大于或者等于5μm且小于或者等于20μm。
34.根据权利要求32所述的发光二极管，其特征在于：相邻的第一蚀刻纹理相交，相邻的第二蚀刻纹理不相交。
35.发光二极管，包括基板及位于基上表面之上的发光外延叠层，该发光外延叠层自基板一侧起包含第一类型半导体层、有源层和第二类型半导体层，其特征在于：所述基板为晶体结构，包括相邻的第一侧面和第二侧面，其中第一侧面为非易裂面，至少包括三条横向排列的第一切割痕，相邻的第一切割痕不相连，靠近所述基板的上、下表面的第一切割痕为锯齿状，具有一系列的爆点及由该爆点向上、下表面的裂纹，位于中间区域的第一切割痕为一系列的激光蚀刻形成的爆点。
36.发光二极管的制作方法，包括步骤：
一、提供一LED晶圆，该LED晶圆包含基板及位于该基板上表面之上的发光外延叠层，该发光外延叠层自基板一侧起包含第一类型半导体层、有源层和第二类型半导体层；
二、在所述LED晶圆的表面定义切割道，该切割道包括相互垂直的第一切割方向和第二切割方向；
三、提供激光光束聚焦于所述基板内部，沿第一切割方向在所述基板内部的同一截面上形成X条切割线，沿第二切割方向在所述基板内部的同一截面上形成Y条切割线，用于第一切割方向的激光光束的脉冲能量大于第二切割方向的激光光束的脉能量，其中Y≥X>0，且Y≥3；
四、将该LED晶圆沿着所述切割道分离为若干个LED芯片，所述LED芯片的基板具第一侧面和第二侧面，所述第一侧面具有横向排列的第一切割痕，所述第二侧面具有横向排列的第二切割痕及位于相邻的第二切割痕之间的横向裂纹，所述横向裂纹与所述基板的上表面基本平行。
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