CN113921670B - 发光元件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种发光元件及其制备方法，该发光元件包括基底和形成在基底上的键合层；外延结构设置在键合层上；键合层上方未设置外延结构的区域形成切割道；保护层覆盖外延结构和切割道，第一沟道位于切割道的内部，并自保护层的上表面向下延伸至基底的内部。本申请通过在切割道内部形成第一沟道，且第一沟道自保护层的上表面向下延伸至基底的内部，在隐形切割之前可确保切割线A处无连续的保护层和键合层，以避免发光元件因键合层或者保护层受到外力拉扯而出现的崩边异常现象，提高切割良率。
Description
技术领域
本申请涉及半导体相关技术领域，尤其涉及一种发光元件及其制备方法。
背景技术
倒装发光二极管由于发光效率高、节能、环保、寿命长的特点，广泛应用于各个领域。倒装发光二极管的主流切割方式为隐形切割，即采用一定波长的激光作用于倒装发光二极管中基底内部的某一深度，以形成一个个间断的微小“爆炸点”，再配合劈裂工序，以实现切割的目的。
对于传统的倒装发光二极管来说，外延结构通过键合层与基底键合，为了提高出光效率和可靠性，在外延结构的上表面、侧壁以及键合层上还会沉积保护层，由于键合层和保护层的晶向不同于基底的晶向，在隐形切割的过程中基底会先切割分离，使键合层或者保护层在隐形切割的过程中易受到外力拉扯，导致倒装发光二极管易出现崩边异常现象，进而影响倒装发光二极管的可靠性。对于小尺寸的倒装发光二极管来说，上述异常现象尤其明显。
发明内容
本申请的目的在于提供一种发光元件，其通过在切割道内部形成第一沟道，且第一沟道自保护层的上表面向下延伸至基底的内部，在隐形切割之前可确保切割线A处无连续的保护层和键合层，以避免发光元件因键合层或者保护层受到外力拉扯而出现的崩边异常现象，提高切割良率。
另一目的还在于提供一种发光元件的制备方法。
第一方面，本申请提供一种发光元件，其包括：
基底和形成在基底上的键合层；
外延结构，设置在键合层上；键合层上方未设置外延结构的区域形成切割道；
保护层，覆盖外延结构和切割道；
第一沟道，位于切割道的内部，并自保护层的上表面向下延伸至基底的内部。
在一种可能的实施方案中，发光元件具有一条沿基底高度方向延伸的切割线A，在预设投影方向上切割线A的投影落入至第一沟道的投影内部，预设投影方向平行于基底的高度方向。
在一种可能的实施方案中，第一沟道在基底内部的深度为基底厚度的1％～20％。
在一种可能的实施方案中，第一沟道的宽度为大于等于3μm，且小于等于8μm。
在一种可能的实施方案中，基底还设置有位于切割道下方的第二沟道，第二沟道自基底远离键合层的表面延伸至基底的内部。
在一种可能的实施方案中，第二沟道的深度大于0μm，且小于等于5μm。
在一种可能的实施方案中，切割道所在区域处的键合层上还设置有自其上表面至少延伸至其内部的凹槽，保护层填充凹槽。
在一种可能的实施方案中，切割道所在区域处的键合层上表面低于外延结构所在区域处的键合层上表面。
在一种可能的实施方案中，键合层包括氧化铝层、氧化钛层、氧化硅层或者氮化硅层，且厚度为1～5μm。
在一种可能的实施方案中，发光元件为红光发光元件或者红外光发光元件。
在一种可能的实施方案中，该发光元件还包括：
第一电极和第二电极，均位于保护层上；外延结构包括第一半导体层、有源层和第二半导体层，第一电极穿过保护层与第一半导体层电性连接，第二电极穿过保护层与第二半导体层电性连接。
第二方面，本申请提供一种发光元件，其包括：
基底和形成在基底上的键合层；
外延结构，设置在键合层上；键合层上方未设置外延结构的区域形成切割道；
保护层，覆盖外延结构和切割道；
第一沟道，位于切割道的内部，并自保护层的上表面向下延伸至键合层的上表面或者基底的上表面。
在一种可能的实施方案中，切割道所在区域处的键合层上还设置有自其上表面至少延伸至其内部的凹槽，保护层填充凹槽。
在一种可能的实施方案中，凹槽的边缘与第一沟道的边缘对齐。
在一种可能的实施方案中，凹槽与外延结构侧壁之间的距离大于等于0μm，且小于等于5μm。
在一种可能的实施方案中，凹槽在键合层内部的深度为键合层厚度的10％～50％。
在一种可能的实施方案中，凹槽的宽度大于等于2μm，且小于等于5μm。
在一种可能的实施方案中，第一沟道与外延结构侧壁之间的距离为大于等于2μm，且小于等于10μm。
在一种可能的实施方案中，第一沟道的顶部开口的宽度大于等于第一沟道的底部开口的宽度。
第三方面，本申请提供一种发光元件的制备方法，其包括：
于生长衬底上形成外延结构；
于外延结构远离生长衬底的表面上形成键合层，并将外延结构通过键合层转移至基底上；
去除生长衬底，并自外延结构的侧壁向内蚀刻预设宽度，蚀刻后的外延结构侧壁的外围区域形成切割道，切割道暴露出键合层；
于蚀刻后的外延结构和切割道处形成保护层；
形成第一沟道，第一沟道位于切割道的内部，并自保护层的上表面向下延伸至基底的内部。
在一种可能的实施方案中，在形成第一沟道之后，还包括：
采用预设波长的激光作用于切割道所在区域处的基底，并在基底内部的预定厚度处形成一个个间断的“爆炸点”。
在一种可能的实施方案中，在采用预设波长的激光作用于切割道所在区域处的基底，并在基底内部的预定厚度处形成一个个间断的“爆炸点”之后，还包括：
形成第二沟道，第二沟道位于切割道的下方，并自基底中远离键合层的表面延伸至基底的内部。
第四方面，本申请提供一种发光元件的制备方法，其包括：
于生长衬底上形成外延结构；
于外延结构远离生长衬底的表面上形成键合层，并将外延结构通过键合层转移至基底上；
去除生长衬底，并自外延结构的侧壁向内蚀刻预设宽度，蚀刻后的外延结构侧壁的外围区域形成切割道，切割道暴露出键合层；
于蚀刻后的外延结构和切割道处形成保护层；
形成第一沟道，第一沟道位于切割道的内部，并自保护层的上表面向下延伸至键合层的上表面或者基底的上表面。
在一种可能的实施方案中，在形成保护层之前，切割道暴露出键合层之后还包括：
于切割道所在区域处的键合层上形成凹槽，凹槽自键合层的上表面至少延伸至键合层的内部。
在一种可能的实施方案中，在于蚀刻后的外延结构和切割道处形成保护层的步骤中，保护层填充凹槽。
在一种可能的实施方案中，第一沟道位于凹槽远离外延结构的一侧。
与现有技术相比，本申请至少具有如下有益效果：
本申请通过在切割道内部形成第一沟道，且第一沟道自保护层的上表面向下延伸至基底的内部，第一沟道所在位置为隐形切割过程中切割线A所在位置，在隐形切割之前可确保切割线A处无连续的保护层和键合层，以避免发光元件因键合层或者保护层受到外力拉扯而出现的崩边异常现象，提高切割良率。
此外，键合层还设置有自其上表面至少延伸至其内部的凹槽，保护层填充凹槽，以使保护层与键合层形成交叉结构。上述交叉结构能够提高保护层与键合层之间的结合力，在隐形切割过程中，进一步避免键合层崩边所导致的外延结构暴露的风险，提高了发光元件的可靠性，以及切割良率。
此外，第一沟道自保护层的上表面向下延伸至键合层的上表面或者基底的上表面，在隐形切割之前可确保切割线A处无连续的保护层或者键合层，有效改善激光能量在隐形切割过程中的聚焦，从而改善发光元件在隐形切割过程中所出现的双晶、大小边或者波浪边等异常现象。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为根据本申请实施例示出的一种发光元件的结构示意图；
图2为根据本申请实施例示出的一种发光元件的结构示意图；
图3为根据本申请实施例示出的一种发光元件的结构示意图；
图4为根据本申请实施例示出的一种发光元件的结构示意图；
图5为根据本申请实施例示出的一种发光元件的结构示意图；
图6为根据本申请实施例示出的一种发光元件的结构示意图；
图7为根据本申请实施例示出的一种发光元件的结构示意图
图8～图12为根据本申请实施例示出的一种发光元件处于不同制备阶段的结构示意图。
图示说明：
100生长衬底；200外延结构；201第一半导体层；202有源层；203第二半导体层；300键合层；310凹槽；400基底；500保护层；600第一沟道；610第二沟道；700第一电极；710第二电极。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或营业，本申请中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”和“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”和“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
根据本申请的一个方面，提供一种发光元件。参见图1～图7，该发光元件包括基底400和形成在基底400上的键合层300，外延结构200设置在键合层300的上表面上，键合层300上方未设置外延结构200的区域形成切割道。保护层500覆盖外延结构200和切割道。第一沟道600位于切割道的内部，并自保护层500的上表面向下延伸至键合层300的上表面或者基底400的上表面或者基底400的内部。
通过在切割道内部形成第一沟道600，第一沟道600自保护层500的上表面向下延伸至键合层300的上表面或者基底400的上表面或者基底400的内部，第一沟道600所在位置为隐形切割过程中切割线A所在位置，在隐形切割之前可确保切割线A处无连续的保护层500或者键合层300，以避免发光元件因键合层300或者保护层500受外力拉扯所导致的崩边异常现象，提高切割良率。
下面以发光元件的具体实施结构进行示例说明：
实施例一
参见图1，该发光元件包括基底400和形成在基底400上的键合层300，外延结构200设置在键合层300的上表面上，且键合层300上方未设置外延结构200的区域形成切割道。在切割道的形成过程中，蚀刻介质会蚀刻键合层300，使得切割道所在区域处的键合层300上表面低于外延结构200所在区域处的键合层300上表面。保护层500覆盖外延结构200和切割道。第一沟道600位于切割道的内部，并自保护层500的上表面向下延伸至基底400的内部。
发光元件具有一条沿基底400高度方向延伸的切割线A，在预设投影方向上切割线A的投影落入至第一沟道600的投影内部，上述预设投影方向平行于基底400的高度方向。切割线A可垂直于基底400的高度方向，或者，切割线A与基底400的高度方向呈锐角。也可以描述为切割线A穿过第一沟道600，切割线A处无连续的保护层500和键合层300，在隐形切割过程中，基底400沿切割线A分离，有效改善键合层300或者保护层500受外力拉扯所导致的崩边异常现象，提高切割良率。
上述第一沟道600需在对发光元件进行隐形切割前形成。第一沟道600的形成方法优选为：采用正划工序对发光元件的切割道进行处理，并形成贯穿保护层500、键合层300并延伸至基底400内部的沟槽。第一沟道600的宽度大于等于3μm，且小于等于8μm，第一沟道600的宽度很小，其保证切割道所在区域保留有保护层500和键合层300，在改善发光元件所出现的崩边异常现象的基础上，提高保护层500对外延结构200的保护性能。本实施例中，第一沟道600的宽度优选为5～6μm。
第一沟道600在基底400内部的深度优选为基底400厚度的1％～20％。较佳地，第一沟道600在基底400内部的深度大于等于1μm，且小于等于5μm。
在一种实施方式中，参见图2，切割道所在区域处的键合层300还设置有自其上表面至少延伸至其内部的凹槽310，保护层500填充凹槽310，以使保护层500与键合层300形成交叉结构。上述交叉结构能够提高保护层500与键合层300之间的结合力，在隐形切割过程中避免键合层300崩边所导致的外延结构200暴露的风险，提高了发光元件的可靠性，以及切割良率。
较佳地，凹槽310位于第一沟道600与外延结构200之间。
较佳地，凹槽310的边缘与第一沟道600的边缘对齐。
较佳地，凹槽310在键合层300内部的深度优选为键合层300厚度的10％～50％。例如，键合层300包括但不限于是氧化铝层、氧化钛层、氧化硅层或者氮化硅层，且厚度为1～5μm。凹槽310在键合层300内部的深度大于等于0.5μm，且小于等于2.5μm。凹槽310的宽度大于等于2μm，且小于等于5μm。
较佳地，凹槽310自键合层300的上表面延伸至键合层300的下表面。
在一种实施方式中，参见图3，基底400还设置有位于切割道下方的第二沟道610，第二沟道610优选为采用背划工序对发光元件处理而形成，且第二沟道610自基底400中远离键合层300的表面延伸至基底400的内部。第二沟道610的深度优选为大于0μm，且小于等于5μm。第二沟道610的宽度小于切割道的宽度，且优选为大于等于2μm，且小于等于6μm。
对于图3所示的发光元件而言，首先，采用正划工序在切割道内部的某一位置处形成贯穿保护层500、键合层300并延伸至基底400内部的第一沟道600；然后，采用预设波长的激光作用于切割道所在区域处的基底400，并在基底400内部的预定厚度处形成一个个间断的“爆炸点”；最后，采用背划工序形成自基底400的下表面延伸至基底400内部的且位于切割道下方的第二沟道610，后续配合劈裂工序以实现切割的目的。基底400沿上述“爆炸点”断裂，且基底400断裂面的所在位置即为切割线A的所在位置，在与基底400高度方向平行的投影方向上切割线A的投影落入至第一沟道600的投影内部。上述第二沟道610可进一步改善发光元件在隐形切割过程中所出现的双晶、大小边或者波浪边等异常现象，以提高切割良率。
在一种实施方式中，参见图1～图3，该发光元件还包括第一电极700和第二电极710。第一电极700和第二电极710均位于保护层500上，并穿过保护层500与外延结构200电性连接。
具体地，外延结构200自上而下包括第一半导体层201、有源层202和第二半导体层203，第一半导体层201为N型半导体层，有源层202为多层量子阱层，其可提供红光或者红外光的辐射，第二半导体层203为P型半导体层。N型半导体层、多层量子阱层、P型半导体层仅是外延结构200的基本构成单元，在此基础上，外延结构200还可以包括其他对发光元件的性能具有优化作用的功能结构层。在本实施例中，发光元件为红光发光元件或者红外光发光元件。
键合层300位于第二半导体层203远离第一半导体层201的一侧，其包括但不限于是氧化铝层、氧化钛层、氧化硅层或者氮化硅层，且厚度为1～5μm。
基底400包括但不限于是蓝宝石图形化衬底、蓝宝石平底衬底、玻璃衬底或者氮化镓衬底。
保护层500包括但不限于是分布式布拉格反射镜或者单层结构。例如，保护层500为采用SiO2、TiO2、ZnO2、ZrO2、Cu2O3、Al2O3等不同材料中的至少两种材料以交替层叠成多层的方式所制成的分布式布拉格反射镜。又如，保护层500包括但不限于是氧化铝层、氧化钛层、氧化硅层或者氮化硅层。
保护层500分别设有用于与第一电极700、第二电极710对应的开口，第一电极700位于保护层500上并穿过与其对应的开口以与第一半导体层201电性连接，第二电极710位于保护层500上并穿过与其对应的开口以与第二半导体层203电性连接。
在一种实施方式中，发光元件为大尺寸的倒装发光二极管或者小尺寸的倒装发光二极管。发光元件可优选为小尺寸的倒装发光二极管，具体为mini型倒装发光二极管或者micro型倒装发光二极管。mini型倒装发光二极管的尺寸可在90000μm2以内，其长、宽为100μm至300μm，高为40μm至100μm。micro型倒装发光二极管的尺寸小于mini倒装发光二极管的尺寸，其长、宽为1～100μm。
实施例二
参见图4～图7，该发光元件包括基底400和形成在基底400上的键合层300，外延结构200设置在键合层300的上表面上，且键合层300上方未设置外延结构200的区域形成切割道。在切割道的形成过程中，蚀刻介质会蚀刻键合层300，使得切割道所在区域处的键合层300上表面低于外延结构200所在区域处的键合层300上表面。保护层500覆盖外延结构200和切割道。第一沟道600位于切割道的内部，并自保护层500的上表面向下延伸至键合层300的上表面或者基底400的上表面上。
发光元件具有一条沿基底400高度方向延伸的切割线A，在预设投影方向上切割线A的投影落入至第一沟道600的投影内部，上述预设投影方向平行于基底400的高度方向。切割线A可垂直于基底400的高度方向，或者，切割线A与基底400的高度方向呈锐角。第一沟道600的宽度与切割道的宽度之差小于2μm，使得切割道的大部分区域无保护层500或者键合层300覆盖，有效改善激光能量在隐形切割过程中的聚焦，从而改善发光元件在隐形切割过程中所出现的双晶、大小边或者波浪边等异常现象。
切割线A穿过第一沟道600，也就是说切割线A处无连续的保护层500或者键合层300，在隐形切割过程中，基底400沿切割线A分离，有效改善键合层300或者保护层500受外力拉扯所导致的崩边异常现象，提高切割良率。
在一种实施方式中，参见图4和图5，第一沟道600自保护层500的上表面向下延伸至键合层300的上表面上，该第一沟道600的形成方法为蚀刻切割道所在区域处的部分保护层500或者全部保护层500，并露出键合层300。
键合层300还设置有自其上表面至少延伸至其内部的凹槽310，保护层500填充凹槽310，以使保护层500与键合层300形成交叉结构。上述交叉结构能够提高保护层500与键合层300之间的结合力，在隐形切割过程中避免键合层300崩边所导致的外延结构200暴露的风险，提高了发光元件的可靠性，以及切割良率。
较佳地，凹槽310的边缘与第一沟道600的边缘对齐，且凹槽310与外延结构200侧壁之间的距离大于等于0μm，且小于等于5μm。凹槽310与外延结构200侧壁之间的距离越小，第一沟道600的宽度越大，也就是说切割道所在区域处无保护层500覆盖的面积越大，对隐形切割过程中双晶、大小边或者波浪边等异常现象的改善能力越好，切割良率也就越好。
较佳地，凹槽310在键合层300内部的深度优选为键合层300厚度的10％～50％。例如，键合层300包括但不限于是氧化铝层、氧化钛层、氧化硅层或者氮化硅层，且厚度为1～5μm。凹槽310在键合层300内部的深度大于等于0.5μm，且小于等于2.5μm。凹槽310的宽度大于等于2μm，且小于等于5μm。
较佳地，凹槽310自键合层300的上表面延伸至键合层300的下表面。
较佳地，第一沟道600与外延结构200侧壁之间的距离为大于等于2μm，且小于等于10μm。
对于图4和图5所示的发光元件而言，首先，对切割道所在区域处的键合层300进行蚀刻处理以形成凹槽310，保护层500覆盖外延结构200并延伸至凹槽310内，保护层500的外围形成第一沟道600；然后，采用预设波长的激光作用于切割道所在区域处的基底400，并在基底400内部的预定厚度处形成一个个间断的“爆炸点”，后续配合劈裂工序以实现切割的目的。基底400沿上述“爆炸点”断裂，且基底400断裂面的所在位置即为切割线A的所在位置，在与基底400高度方向平行的投影方向上切割线A的投影落入至第一沟道600的投影内部。
在一种实施方式中，参见图6，第一沟道600自保护层500的上表面向下延伸至基底400的上表面上，该第一沟道600的形成方法为蚀刻切割道所在区域处的保护层500和键合层300，并露出基底400。第一沟道600的顶部开口的宽度大于等于第一沟道600的底部开口的宽度，且第一沟道600的顶部开口的宽度小于切割道的宽度，也就是说所露出的基底400的宽度小于切割道的宽度。第一沟道600的宽度优选为大于等于2μm，且小于等于15μm。
通过去除切割道所在区域处的保护层500和键合层300，以避免键合层300或者保护层500受外力拉扯所导致的崩边异常现象，且切割道所在区域处只剩有基底400，有效改善激光能量在隐形切割过程中的聚焦，从而改善发光元件在隐形切割过程中所出现的双晶、大小边或者波浪边等异常现象，提高切割良率。
作为可替换的实施方式，参见图7，键合层300还设置有自其上表面至少延伸至其内部的凹槽310，保护层500填充凹槽310，以使保护层500与键合层300形成交叉结构。上述交叉结构能够提高保护层500与键合层300之间的结合力，在隐形切割过程中避免键合层300崩边所导致的外延结构200暴露的风险，提高了发光元件的可靠性，以及切割良率。图7所示的发光元件中凹槽310的结构与图4、图5所示的发光元件中凹槽310的结构相同，在这里就不再一一赘述。
在一种实施方式中，参见图4～图7，该发光元件还包括第一电极700和第二电极710。第一电极700和第二电极710均位于保护层500上，并穿过保护层500与外延结构200电性连接。
具体地，外延结构200自上而下包括第一半导体层201、有源层202和第二半导体层203，第一半导体层201为N型半导体层，有源层202为多层量子阱层，其可提供红光或者红外光的辐射，第二半导体层203为P型半导体层。N型半导体层、多层量子阱层、P型半导体层仅是外延结构200的基本构成单元，在此基础上，外延结构200还可以包括其他对发光元件的性能具有优化作用的功能结构层。在本实施例中，发光元件为红光发光元件或者红外光发光元件。
键合层300位于第二半导体层203远离第一半导体层201的一侧。
基底400包括但不限于是蓝宝石图形化衬底、蓝宝石平底衬底、玻璃衬底或者氮化镓衬底。
保护层500包括但不限于是分布式布拉格反射镜或者单层结构。例如，保护层500为采用SiO2、TiO2、ZnO2、ZrO2、Cu2O3、Al2O3等不同材料中的至少两种材料以交替层叠成多层的方式所制成的分布式布拉格反射镜。又如，保护层500包括但不限于是氧化铝层、氧化钛层、氧化硅层或者氮化硅层。
保护层500分别设有用于与第一电极700、第二电极710对应的开口，第一电极700位于保护层500上并穿过与其对应的开口以与第一半导体层201电性连接，第二电极710位于保护层500上并穿过与其对应的开口以与第二半导体层203电性连接。
在一种实施方式中，发光元件为大尺寸的倒装发光二极管或者小尺寸的倒装发光二极管。发光元件可优选为小尺寸的倒装发光二极管，具体为mini型倒装发光二极管或者micro型倒装发光二极管。mini型倒装发光二极管的尺寸可在90000μm2以内，其长、宽为100μm至300μm，高为40μm至100μm。micro型倒装发光二极管的尺寸小于mini倒装发光二极管的尺寸，其长、宽为1～100μm。
根据本申请的一个方面，提供一种发光元件的制备方法，具体提供一种图1～图3所示的发光元件的制备方法。该制备方法包括以下步骤：
S1、参见图8，于生长衬底100上形成外延结构200。
外延结构200自下而上包括第一半导体层201、有源层202和第二半导体层203，第一半导体层201为N型半导体层，有源层202为多层量子阱层，其可提供红光或者红外光的辐射，第二半导体层203为P型半导体层。本实施例中，生长衬底100为蓝宝石图形化衬底或者蓝宝石平底衬底。
S2、参见图9，于外延结构200远离生长衬底100的表面上形成键合层300，并将外延结构200通过键合层300转移至基底400上。
具体地，于第二半导体层203上形成键合层300，键合层300的材料包括但不限于是氧化铝、氧化钛、氧化硅或者氮化硅，键合层300的厚度为1～5μm。外延结构200通过键合层300转移至基底400上，基底400包括但不限于是蓝宝石图形化衬底、蓝宝石平底衬底、玻璃衬底或者氮化镓衬底。
S3、参见图10，去除生长衬底100，并自外延结构200的侧壁向内蚀刻预设宽度，蚀刻后的外延结构200侧壁的外围区域形成切割道，切割道暴露出键合层300。在切割道的形成过程中，蚀刻介质会蚀刻键合层300，从而使得切割道所在区域处的键合层300上表面低于外延结构200所在区域处的键合层300上表面。
较佳地，继续对蚀刻后的外延结构200进行自上而下的蚀刻，以暴露出第二半导体层203。
S4、于蚀刻后的外延结构200和切割道处形成保护层500。
具体地，参见图11，于蚀刻后的外延结构200以及切割道处形成保护层500。保护层500包括但不限于是分布式布拉格反射镜或者单层结构。例如，保护层500为采用SiO2、TiO2、ZnO2、ZrO2、Cu2O3、Al2O3等不同材料中的至少两种材料以交替层叠成多层的方式所制成的分布式布拉格反射镜。又如，保护层500包括但不限于是氧化铝层、氧化钛层、氧化硅层或者氮化硅层。
蚀刻保护层500并形成位于第一半导体层201、第二半导体层203上方的开口。在位于第一半导体层201上方的开口处形成第一电极700，在位于第二半导体层203上方的开口处形成第二电极710。
较佳地，对基底400远离键合层300的表面进行研磨、抛光工序，并将基底400的厚度减薄至目标厚度，上述目标厚度根据实际需求任意设定，具体可选为60μm、80μm或者100μm。
S5、参见图12，形成第一沟道600，第一沟道600位于切割道的内部，并自保护层500的上表面向下延伸至基底400的内部。
例如，采用正划工序对发光元件的切割道进行处理，并形成自保护层500的上表面向下延伸至基底400内部的第一沟道600，第一沟道600在基底400内部的深度优选为基底400厚度的1％～20％。较佳地，第一沟道600在基底400内部的深度大于等于1μm，且小于等于5μm。第一沟道600的宽度大于等于3μm，且小于等于8μm。本实施例中，第一沟道600的宽度优选为5～6μm。
在一种实施方式中，参见图12，在步骤S5之后，还包括：
隐切工序：采用预设波长的激光作用于切割道所在区域处的基底400，并在基底400内部的预定厚度处形成一个个间断的“爆炸点”。上述隐切工序可以采用单焦点单划、单焦点双划或者双焦点单划的隐切方式实现，隐切推进方式可以采用从片源的一端推进方式或两端推进方式，一端推进方式具体包括自上至下的推进方式或自下至上的推进方式。
在一种实施方式中，参见图12，在采用预设波长的激光作用于切割道所在区域处的基底400，并在基底400内部的预定厚度处形成一个个间断的“爆炸点”之后，还包括：
采用背划工序于基底400形成位于切割道下方的第二沟道610，第二沟道610自基底400中远离键合层300的表面延伸至基底400的内部。第二沟道610的深度大于0μm，且小于等于5μm。第二沟道610的宽度小于切割道的宽度，且优选为大于等于2μm，且小于等于6μm。
上述实施例中前述步骤完成后，只需进行劈裂工序即可实现对发光元件的切割。基底400沿上述“爆炸点”断裂，且基底400断裂面的所在位置即为切割线A的所在位置，在与基底400高度方向平行的投影方向上切割线A的投影落入至第一沟道600的投影内部。
根据本申请的一个方面，提供一种发光元件的制备方法，具体提供一种图4～图7所示的发光元件的制备方法。该制备方法包括以下步骤：
S10、于生长衬底100上形成外延结构200。
外延结构200自下而上包括第一半导体层201、有源层202和第二半导体层203，第一半导体层201为N型半导体层，有源层202为多层量子阱层，其可提供红光或者红外光的辐射，第二半导体层203为P型半导体层。本实施例中，生长衬底100为蓝宝石图形化衬底或者蓝宝石平底衬底。
S20、于外延结构200远离生长衬底100的表面上形成键合层300，并将外延结构200通过键合层300转移至基底400上。
具体地，于第二半导体层203上形成键合层300，键合层300的材料包括但不限于是氧化铝、氧化钛、氧化硅或者氮化硅，键合层300的厚度为1～5μm。外延结构200通过键合层300转移至基底400上，基底400包括但不限于是蓝宝石图形化衬底、蓝宝石平底衬底、玻璃衬底或者氮化镓衬底。
S30、去除生长衬底100，并自外延结构200的侧壁向内蚀刻预设宽度，蚀刻后的外延结构200侧壁的外围区域形成切割道，切割道暴露出键合层300。在切割道的形成过程中，蚀刻介质会蚀刻键合层300，从而使得切割道所在区域处的键合层300上表面低于外延结构200所在区域处的键合层300上表面。
较佳地，继续对蚀刻后的外延结构200进行自上而下的蚀刻，以暴露出第二半导体层203。
S40、于切割道所在区域处的键合层300上形成凹槽310，凹槽310自键合层300的上表面至少延伸至键合层300的内部，凹槽310在键合层300内部的深度优选为键合层300厚度的10％～50％。凹槽310与外延结构200侧壁之间的距离大于等于0μm，且小于等于5μm。
S50、于蚀刻后的外延结构200和切割道处形成保护层500。
具体地，于蚀刻后的外延结构200以及切割道处形成保护层500，保护层500填充凹槽310的内部。保护层500包括但不限于是分布式布拉格反射镜或者单层结构。例如，保护层500为采用SiO2、TiO2、ZnO2、ZrO2、Cu2O3、Al2O3等不同材料中的至少两种材料以交替层叠成多层的方式所制成的分布式布拉格反射镜。又如，保护层500包括但不限于是氧化铝层、氧化钛层、氧化硅层或者氮化硅层。
蚀刻保护层500并形成位于第一半导体层201、第二半导体层203上方的开口。在位于第一半导体层201上方的开口处形成第一电极700，在位于第二半导体层203上方的开口处形成第二电极710。
较佳地，对基底400远离键合层300的表面进行研磨、抛光工序，并将基底400的厚度减薄至目标厚度，上述目标厚度根据实际需求任意设定，具体可选为60μm、80μm或者100μm。
S60、形成第一沟道600，第一沟道600位于切割道的内部，并自保护层500的上表面向下延伸至键合层300的上表面或者基底400的上表面。
例如，以蚀刻的方式移除凹槽310远离外延结构200一侧的保护层500，以使凹槽310远离外延结构200的一侧未设有保护层500。基底400上方未被保护层500覆盖的区域形成第一沟道600。上述第一沟道600可与保护层500中的开口同时蚀刻而成。
又如，蚀刻切割道所在区域处的保护层500和键合层300以形成第一沟道600，第一沟道600露出切割道所在区域处的基底400。也就是说第一沟道600自保护层500的上表面向下延伸至基底400的上表面上。第一沟道600的顶部开口的宽度大于等于第一沟道600的底部开口的宽度，且第一沟道600的顶部开口的宽度小于切割道所在区域的宽度，也就是说切割道所在区域处所露出的基底400的宽度小于切割道所在区域的宽度。
在一种实施方式中，在步骤S60之后，还包括：
隐切工序：采用预设波长的激光作用于切割道所在区域处的基底400，并在基底400内部的预定厚度处形成一个个间断的“爆炸点”。上述隐切工序可以采用单焦点单划、单焦点双划或者双焦点单划的隐切方式实现，隐切推进方式可以采用从片源的一端推进方式或两端推进方式，一端推进方式具体包括自上至下的推进方式或自下至上的推进方式。
上述实施例中前述步骤完成后，只需进行劈裂工序即可实现对发光元件的切割。基底400沿上述“爆炸点”断裂，且基底400断裂面的所在位置即为切割线A的所在位置，在与基底400高度方向平行的投影方向上切割线A的投影落入至第一沟道600的投影内部。
由以上的技术方案可知，本申请通过在切割道内部形成第一沟道600，且第一沟道600自保护层500的上表面向下延伸至基底400的内部，第一沟道600所在位置为隐形切割过程中切割线A所在位置，在隐形切割之前可确保切割线A处无连续的保护层500和键合层300，以避免发光元件因键合层300或者保护层500受到外力拉扯而出现的崩边异常现象，提高切割良率。
此外，键合层300还设置有自其上表面至少延伸至其内部的凹槽310，保护层500填充凹槽310，以使保护层500与键合层300形成交叉结构。上述交叉结构能够提高保护层500与键合层300之间的结合力，在隐形切割过程中，进一步避免键合层300崩边所导致的外延结构200暴露的风险，提高了发光元件的可靠性，以及切割良率。
此外，第一沟道600自保护层500的上表面向下延伸至键合层300的上表面或者基底400的上表面，在隐形切割之前可确保切割线A处无连续的保护层500或者键合层300，有效改善激光能量在隐形切割过程中的聚焦，从而改善发光元件在隐形切割过程中所出现的双晶、大小边或者波浪边等异常现象。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本申请的保护范围。
Claims (24)
1.一种发光元件，其特征在于，包括：
基底和形成在所述基底上的键合层；
外延结构，设置在所述键合层上；所述键合层上方未设置外延结构的区域形成切割道；
保护层，覆盖所述外延结构和切割道；
第一沟道，位于所述切割道的内部，并自所述保护层的上表面向下延伸至所述基底的内部。
2.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，所述发光元件具有一条沿基底高度方向延伸的切割线A，在预设投影方向上所述切割线A的投影落入至所述第一沟道的投影内部，所述预设投影方向平行于基底的高度方向。
3.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，所述第一沟道在基底内部的深度为所述基底厚度的1％～20％。
4.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，所述第一沟道的宽度大于等于3μm，且小于等于8μm。
5.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，所述基底还设置有位于切割道下方的第二沟道，所述第二沟道自所述基底远离键合层的表面延伸至所述基底的内部。
6.根据权利要求5所述的发光元件，其特征在于，所述第二沟道的深度大于0μm，且小于等于5μm。
7.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，切割道所在区域处的所述键合层上还设置有自其上表面至少延伸至其内部的凹槽，所述保护层填充所述凹槽。
8.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，切割道所在区域处的所述键合层上表面低于外延结构所在区域处的所述键合层上表面。
9.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，所述键合层包括氧化铝层、氧化钛层、氧化硅层或者氮化硅层，且厚度为1～5μm。
10.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，所述发光元件为红光发光元件或者红外光发光元件。
11.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，还包括：
第一电极和第二电极，均位于所述保护层上；所述外延结构包括第一半导体层、有源层和第二半导体层，所述第一电极穿过保护层与所述第一半导体层电性连接，所述第二电极穿过保护层与所述第二半导体层电性连接。
12.一种发光元件，其特征在于，包括：
基底和形成在所述基底上的键合层；
外延结构，设置在所述键合层上；所述键合层上方未设置外延结构的区域形成切割道；
保护层，覆盖所述外延结构和切割道；
第一沟道，位于所述切割道的内部，并自所述保护层的上表面向下延伸至所述键合层的上表面或者所述基底的上表面；切割道所在区域处的所述键合层上设置有自其上表面至少延伸至其内部的凹槽，所述保护层填充所述凹槽。
13.根据权利要求12所述的发光元件，其特征在于，所述凹槽的边缘与所述第一沟道的边缘对齐。
14.根据权利要求12所述的发光元件，其特征在于，所述凹槽与外延结构侧壁之间的距离大于等于0μm，且小于等于5μm。
15.根据权利要求12所述的发光元件，其特征在于，所述凹槽在键合层内部的深度为所述键合层厚度的10％～50％。
16.根据权利要求12所述的发光元件，其特征在于，所述凹槽的宽度大于等于2μm，且小于等于5μm。
17.根据权利要求12所述的发光元件，其特征在于，所述第一沟道与外延结构侧壁之间的距离为大于等于2μm，且小于等于10μm。
18.根据权利要求12所述的发光元件，其特征在于，所述第一沟道的顶部开口的宽度大于等于所述第一沟道的底部开口的宽度。
19.一种发光元件的制备方法，其特征在于，包括：
于生长衬底上形成外延结构；
于所述外延结构远离生长衬底的表面上形成键合层，并将所述外延结构通过所述键合层转移至基底上；
去除所述生长衬底，并自所述外延结构的侧壁向内蚀刻预设宽度，蚀刻后的所述外延结构侧壁的外围区域形成切割道，所述切割道暴露出所述键合层；
于蚀刻后的所述外延结构和切割道处形成保护层；
形成第一沟道，所述第一沟道位于所述切割道的内部，并自所述保护层的上表面向下延伸至所述基底的内部。
20.根据权利要求19所述的发光元件的制备方法，其特征在于，在所述形成第一沟道之后，还包括：
采用预设波长的激光作用于切割道所在区域处的所述基底，并在所述基底内部的预定厚度处形成一个个间断的“爆炸点”。
21.根据权利要求20所述的发光元件的制备方法，其特征在于，在所述采用预设波长的激光作用于切割道所在区域处的基底，并在基底内部的预定厚度处形成一个个间断的“爆炸点”之后，还包括：
形成第二沟道，所述第二沟道位于所述切割道的下方，并自所述基底中远离键合层的表面延伸至所述基底的内部。
22.一种发光元件的制备方法，其特征在于，包括：
于生长衬底上形成外延结构；
于所述外延结构远离生长衬底的表面上形成键合层，并将所述外延结构通过所述键合层转移至基底上；
去除所述生长衬底，并自所述外延结构的侧壁向内蚀刻预设宽度，蚀刻后的所述外延结构侧壁的外围区域形成切割道，所述切割道暴露出所述键合层；
于切割道所在区域处的所述键合层上形成凹槽，所述凹槽自所述键合层的上表面至少延伸至所述键合层的内部；
于蚀刻后的所述外延结构和切割道处形成保护层；
形成第一沟道，所述第一沟道位于所述切割道的内部，并自所述保护层的上表面向下延伸至所述键合层的上表面或者所述基底的上表面。
23.根据权利要求22所述的发光元件的制备方法，其特征在于，于蚀刻后的所述外延结构和切割道处形成保护层的步骤中，所述保护层填充所述凹槽。
24.根据权利要求22所述的发光元件的制备方法，其特征在于，所述第一沟道位于所述凹槽远离外延结构的一侧。
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