CN104319323A - 发光二极管芯片制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发光二极管芯片制备方法，属于发光二极管领域。所述方法包括：在衬底上生长外延层得到外延片，外延层包括依次层叠在衬底上的N型层、多量子阱层以及P型层；对外延层进行两次刻蚀，以在外延层上形成第一凹槽和第二凹槽，第二凹槽位于第一凹槽内，第二凹槽的底面为衬底，第二凹槽的底面的宽度小于第一凹槽的底面的宽度；在刻蚀后的外延片表面沉积一层保护层；采用激光划片工艺在第二凹槽内进行划片，产生V形划槽，第二凹槽的底面的宽度大于V形划槽的开口的宽度；将划片完成后的外延片放入腐蚀液进行腐蚀，去除激光划片产生的烧蚀物；去除外延片表面的保护层；分别在P型层和N型层上形成P电极和N电极。
Description
技术领域
本发明涉及发光二极管(英文：Light Emitting Diode，简称：LED)领域，特别涉及一种发光二极管芯片制备方法。
背景技术
在LED芯片制作过程中，需要将晶圆整片(外延片)按照芯片设计尺寸***开，目前常用的***晶圆整片的方式有：背划正裂、正划背裂、隐形切割等。
其中采用正划背裂方式制备LED芯片的完整流程如下：在衬底上生长外延层；然后对外延层进行刻蚀；采用激光正面划片；用高温腐蚀掉划片产生的烧蚀面；制备电极；最后通过减薄、裂片、测试、分选等工序生产出合格的LED芯片。在对烧蚀面进行腐蚀时，常使用1:3左右的磷酸与硫酸的混合液作为腐蚀液，在一定温度(大于200度)下进行对烧蚀面的烧蚀物进行腐蚀。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
在腐蚀过程中，腐蚀液温度越高，腐蚀时间越长，烧蚀物腐蚀的越完全，但由于腐蚀液通常对外延结构也有一定的腐蚀作用，因此温度越高，时间越长，对外延结构的腐蚀作用也越大，所以采用这种划片方式容易对LED芯片的性能产生影响。
发明内容
为了解决现有技术在腐蚀烧蚀物时，对外延结构产生的腐蚀作用的问题，本发明实施例提供了一种发光二极管芯片制备方法。所述技术方案如下：
本发明实施例提供了一种发光二极管芯片制备方法，所述方法还包括：
在衬底上生长外延层得到外延片，所述外延层包括依次层叠在所述衬底上的N型层、多量子阱层以及P型层；
对所述外延层进行两次刻蚀，以在所述外延层上形成第一凹槽和第二凹槽，所述第二凹槽位于所述第一凹槽内，所述第二凹槽的底面为所述衬底，所述第二凹槽的底面的宽度小于所述第一凹槽的底面的宽度；
在刻蚀后的所述外延片表面沉积一层保护层；
采用激光划片工艺在所述第二凹槽内进行划片，产生V形划槽，所述第二凹槽的底面的宽度大于所述V形划槽的开口的宽度；
将划片完成后的所述外延片放入腐蚀液进行腐蚀，去除激光划片时产生的烧蚀物；
去除所述外延片表面的所述保护层；
分别在所述P型层和所述N型层上形成P电极和N电极。
在本发明实施例的一种实现方式中，所述对所述外延层进行两次刻蚀，以在所述外延层上形成第一凹槽和第二凹槽，包括：
在第一掩膜的掩盖下，刻蚀所述外延层至裸露出所述N型层，并在所述N型层上形成所述第一凹槽；
在第二掩膜的掩盖下，刻蚀所述第一凹槽的底面至裸露出所述衬底，并在所述第一凹槽内形成所述第二凹槽。
在本发明实施例的另一种实现方式中，所述对所述外延层进行两次刻蚀，以在所述外延层上形成第一凹槽和第二凹槽，包括：
在第一掩膜的掩盖下，刻蚀所述外延层至裸露出所述衬底；
在第二掩膜的掩盖下，刻蚀所述外延层至裸露出所述N型层，并在所述外延层上形成所述第一凹槽和所述第二凹槽。
在本发明实施例的另一种实现方式中，所述第二凹槽的底面的宽度为5-20微米。
在本发明实施例的另一种实现方式中，所述保护层为二氧化硅层或氮化硅层。
在本发明实施例的另一种实现方式中，所述在刻蚀后的所述外延片表面沉积一层保护层，包括：
采用等离子体增强化学气相沉积法在刻蚀后的所述外延片表面沉积一层所述保护层。
在本发明实施例的另一种实现方式中，所述将划片完成后的所述外延片放入腐蚀液进行腐蚀，包括：
将所述外延片放入240～270度的腐蚀液中腐蚀20min～60min。
在本发明实施例的另一种实现方式中，所述方法还包括：
在将所述外延片放入腐蚀液进行腐蚀前，在所述保护层外涂一层保护胶。
在本发明实施例的另一种实现方式中，所述去除所述外延片表面的所述保护层，包括：
采用去胶剂去除所述保护胶；
采用含氟化氢的溶液去除所述保护层。
在本发明实施例的另一种实现方式中，所述方法还包括：
在形成所述N电极和所述P电极前，在所述外延层上生长电流阻挡层和电流扩展层。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过在外延层上进行两次刻蚀，形成第一凹槽和第二凹槽，激光划片在第二凹槽内进行，由于第二凹槽的底面为衬底，所以在激光划片时不会划过外延层，也就不会在外延层上产生烧蚀面，另外由于划片前在外延片表面沉积了保护层，避免了划片时产生的烧蚀物溅射到外延片上，划片后采用腐蚀液进行腐蚀时，由于外延层受到保护层的保护，腐蚀液不会对外延层产生任何腐蚀，因而可以对烧蚀面进行充分腐蚀，使得烧蚀面可以被完全去除，因此，采用本发明提供的方法制成的发光二极管芯片的发光效率可以大大提高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的发光二极管芯片制备方法的流程图；
图2是本发明实施例二提供的发光二极管芯片制备方法的流程图；
图3是本发明实施例二中发光二极管芯片在制备过程中的结构示意图；
图4是本发明实施例二中发光二极管芯片在制备过程中的结构示意图；
图5是本发明实施例二中发光二极管芯片在制备过程中的结构示意图；
图6是本发明实施例二中发光二极管芯片在制备过程中的结构示意图；
图7是本发明实施例二中发光二极管芯片在制备过程中的结构示意图；
图8是本发明实施例二中发光二极管芯片在制备过程中的结构示意图；
图9是本发明实施例二中发光二极管芯片在制备过程中的结构示意图；
图10是本发明实施例三中发光二极管芯片在制备过程中的结构示意图；
图11是本发明实施例三中发光二极管芯片在制备过程中的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例一
本发明实施例提供了一种发光二极管芯片制备方法，参见图1，该方法还包括：
步骤101：在衬底上生长外延层得到外延片，外延层包括依次层叠在衬底上的N型层、多量子阱层以及P型层。
步骤102：对外延层进行两次刻蚀，以在外延层上形成第一凹槽和第二凹槽，第二凹槽位于第一凹槽内，第二凹槽的底面为衬底，第二凹槽的底面的宽度小于第一凹槽的底面的宽度。
其中，刻蚀出第一凹槽的目的在于：产生N型区域，用于后续形成N电极；
刻蚀出第二凹槽的目的在：划片时不经过外延层，避免在外延层产生烧蚀面。
步骤103：在刻蚀后的外延片表面沉积一层保护层，该保护层用于在后续对划片产生的烧蚀面进行腐蚀时，保护外延层。
步骤104：采用激光划片工艺在第二凹槽内进行划片，产生V形划槽，第二凹槽的底面的宽度大于V形划槽的开口的宽度。
步骤105：将划片完成后的外延片放入腐蚀液进行腐蚀，去除激光划片时产生的烧蚀物。
步骤106：去除外延片表面的保护层。
步骤107：分别在P型层和N型层上形成P电极和N电极。
本发明实施例通过在外延层上进行两次刻蚀，形成第一凹槽和第二凹槽，激光划片在第二凹槽内进行，由于第二凹槽的底面为衬底，所以在激光划片时不会划过外延层，也就不会在外延层上产生烧蚀面，另外由于划片前在外延片表面沉积了保护层，避免了划片时产生的烧蚀物溅射到外延片上，划片后采用腐蚀液进行腐蚀时，由于外延层受到保护层的保护，腐蚀液不会对外延层产生任何腐蚀，因而可以对烧蚀面进行充分腐蚀，使得烧蚀面可以被完全去除，因此，采用本发明提供的方法制成的发光二极管芯片的发光效率可以大大提高。
实施例二
本发明实施例提供了一种发光二极管芯片制备方法，参见图2，该方法还包括：
步骤201：在衬底上生长外延层得到外延片，外延层包括依次层叠在衬底上的N型层、多量子阱层以及P型层。
如图3所示，衬底21上生长有外延层22，外延层22包括N型层221、多量子阱222和P型层223。
步骤202：在第一掩膜的掩盖下，刻蚀外延层至裸露出N型层，并在N型层上形成第一凹槽。
如图4所示，在外延层22上刻蚀有第一凹槽23。
步骤203：在第二掩膜的掩盖下，刻蚀第一凹槽的底面至裸露出衬底，并在第一凹槽内形成第二凹槽，第二凹槽的底面的宽度小于第一凹槽的底面的宽度。
其中，刻蚀出第二凹槽的目的在于：划片时不经过外延层，避免在外延层产生烧蚀面。
在步骤202和203中，第一掩膜和第二掩膜可以为光刻胶、二氧化硅掩膜、铬掩膜或镍掩膜。
其中，第二凹槽的侧边与衬底的夹角为50-60度，选优该夹角可以时的发光二极管在发光时可以将更多的全反射光转化为透射光，从而提高光提取效率。
如图5所示，在第一凹槽23内刻蚀出第二凹槽24，第二凹槽的底面24a为衬底，底面24a的宽度为a。
步骤204：在刻蚀后的外延片表面沉积一层保护层，该保护层用于在后续对划片产生的烧蚀面进行腐蚀时，保护外延层。
在本实施例中，保护层可以为二氧化硅层或氮化硅层。
如图6所示，在外延片外生长一层保护层25，保护层25覆盖在外延层22以及被刻蚀裸露出的衬底21上。
具体地，步骤204可以采用下述方式实现：
采用等离子体增强化学气相沉积法在刻蚀后的外延片表面沉积一层保护层。
步骤205：采用激光划片工艺在第二凹槽内进行划片，产生V形划槽，第二凹槽的底面的宽度大于V形划槽的开口的宽度。
具体地，可以利用激光划片机在第二凹槽的底面进行划片，深度可以为整个芯片厚度的1/3～1/5。
在本实施例中，第二凹槽的底面的宽度可以为5-20微米。
如图7所示，在第二凹槽24底面进行划片，划片产生的V形划槽26依次经过保护层25和衬底21。
步骤206：将划片完成后的外延片放入腐蚀液进行腐蚀，去除激光划片时产生的烧蚀物。
具体地，步骤206可以采用下述方式实现：
将外延片放入240～270度的腐蚀液中腐蚀20min～60min。
其中，腐蚀液可以为磷酸与硫酸的混合液。
进一步地，在步骤206之前，该方法还可以包括：
在保护层外涂一层保护胶，保护胶的作用在于将划片时溅射到保护层上的烧蚀物包裹起来，保护胶可以是正型光刻胶。
步骤207：去除外延片表面的保护层。
对于涂有保护层和保护胶的外延片而言，去除外延片表面的保护层可以包括：
采用去胶剂去除保护胶；采用含氟化氢的溶液去除保护层。其中，去胶剂可以采用丙酮。
除去保护胶时，由于保护胶包裹着烧蚀物，因此可以将该烧蚀物一起除去，避免了烧蚀物附着在保护层外影响保护层的去除。
如图8所示，前述保护层25在这一步骤中被除去。
步骤208：分别在P型层和N型层上形成P电极和N电极。
进一步地，在步骤208之前，该方法还可以包括：
在形成N电极和P电极前，在外延层上生长电流阻挡层和电流扩展层；
在形成N电极和P电极后，在N电极和P电极间生长钝化层。
如图9所示，在外延层22上生长的电流阻挡层27、电流扩展层28、电极29和钝化层30。
在经过上述步骤后，将衬底减薄至所需厚度，再采用背面裂片方式制得芯片。
本发明实施例通过在外延层上进行两次刻蚀，形成第一凹槽和第二凹槽，激光划片在第二凹槽内进行，由于第二凹槽的底面为衬底，所以在激光划片时不会划过外延层，也就不会在外延层上产生烧蚀面，另外由于划片前在外延片表面沉积了保护层，避免了划片时产生的烧蚀物溅射到外延片上，划片后采用腐蚀液进行腐蚀时，由于外延层受到保护层的保护，腐蚀液不会对外延层产生任何腐蚀，因而可以对烧蚀面进行充分腐蚀，使得烧蚀面可以被完全去除，因此，采用本发明提供的方法制成的发光二极管芯片的发光效率可以大大提高。
实施例三
本发明实施例提供了一种发光二极管芯片制备方法，该方法与实施例二提供的方法的区别仅在于如何对外延层进行两次刻蚀，以在外延层上形成第一凹槽和第二凹槽，具体地，本实施例采用如下方式实现：
在第一掩膜的掩盖下，刻蚀外延层至裸露出衬底。
如图10所示，在衬底31上设有N型层321、多量子阱层322和P型层323组成的外延层32，刻蚀时直接刻蚀至裸露出衬底31。
在第二掩膜的掩盖下，刻蚀外延层至裸露出N型层，并在外延层上形成第一凹槽和第二凹槽.
如图11所示，经过第二次刻蚀形成第一凹槽33和第二凹槽34，第二凹槽34的底面34a为衬底，底面34a的宽度为b。
本发明实施例通过在外延层上进行两次刻蚀，形成第一凹槽和第二凹槽，激光划片在第二凹槽内进行，由于第二凹槽的底面为衬底，所以在激光划片时不会划过外延层，也就不会在外延层上产生烧蚀面，另外由于划片前在外延片表面沉积了保护层，避免了划片时产生的烧蚀物溅射到外延片上，划片后采用腐蚀液进行腐蚀时，由于外延层受到保护层的保护，腐蚀液不会对外延层产生任何腐蚀，因而可以对烧蚀面进行充分腐蚀，使得烧蚀面可以被完全去除，因此，采用本发明提供的方法制成的发光二极管芯片的发光效率可以大大提高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种发光二极管芯片制备方法，其特征在于，所述方法还包括：
在衬底上生长外延层得到外延片，所述外延层包括依次层叠在所述衬底上的N型层、多量子阱层以及P型层；
对所述外延层进行两次刻蚀，以在所述外延层上形成第一凹槽和第二凹槽，所述第二凹槽位于所述第一凹槽内，所述第二凹槽的底面为所述衬底，所述第二凹槽的底面的宽度小于所述第一凹槽的底面的宽度；
在刻蚀后的所述外延片表面沉积一层保护层；
采用激光划片工艺在所述第二凹槽内进行划片，产生V形划槽，所述第二凹槽的底面的宽度大于所述V形划槽的开口的宽度；
将划片完成后的所述外延片放入腐蚀液进行腐蚀，去除激光划片时产生的烧蚀物；
去除所述外延片表面的所述保护层；
分别在所述P型层和所述N型层上形成P电极和N电极。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述外延层进行两次刻蚀，以在所述外延层上形成第一凹槽和第二凹槽，包括：
在第一掩膜的掩盖下，刻蚀所述外延层至裸露出所述N型层，并在所述N型层上形成所述第一凹槽；
在第二掩膜的掩盖下，刻蚀所述第一凹槽的底面至裸露出所述衬底，并在所述第一凹槽内形成所述第二凹槽。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述外延层进行两次刻蚀，以在所述外延层上形成第一凹槽和第二凹槽，包括：
在第一掩膜的掩盖下，刻蚀所述外延层至裸露出所述衬底；
在第二掩膜的掩盖下，刻蚀所述外延层至裸露出所述N型层，并在所述外延层上形成所述第一凹槽和所述第二凹槽。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二凹槽的底面的宽度为5-20微米。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述保护层为二氧化硅层或氮化硅层。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在刻蚀后的所述外延片表面沉积一层保护层，包括：
采用等离子体增强化学气相沉积法在刻蚀后的所述外延片表面沉积一层所述保护层。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将划片完成后的所述外延片放入腐蚀液进行腐蚀，包括：
将所述外延片放入240～270度的腐蚀液中腐蚀20min～60min。
8.根据权利要求1～7任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在将所述外延片放入腐蚀液进行腐蚀前，在所述保护层外涂一层保护胶。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述去除所述外延片表面的所述保护层，包括：
采用去胶剂去除所述保护胶；
采用含氟化氢的溶液去除所述保护层。
10.根据权利要求1～7任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在形成所述N电极和所述P电极前，在所述外延层上生长电流阻挡层和电流扩展层。
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