CN107369747B - 一种led芯片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种LED芯片及其制备方法，其中，所述LED芯片制备方法在对衬底进行隐形切割之前，首先在衬底背离外延单元一侧表面形成ODR介质层，以避免全角度反射镜的ODR反射层对隐形切割激光的反射导致的隐形切割工艺无法进行的问题；然后再进行ODR反射层的制备，以和ODR介质层构成所述全角度反射层；最后对衬底进行劈裂，从而获得多个LED芯片，实现了将全角度反射镜与隐形切割技术结合以制备亮度较高的LED芯片的目的。并且由于隐形切割工艺介于ODR介质层和ODR反射层的形成工艺之间，避免了直接对衬底进行隐形切割而可能导致的破片率较高的问题，提升了LED芯片的制备良率。
Description
技术领域
本申请涉及半导体技术领域，更具体地说，涉及一种LED芯片及其制备方法。
背景技术
LED(发光二极管，Light Emitting Diode)芯片，也称为LED发光芯片，是LED灯的核心组件。随着LED芯片制造技术的日趋成熟，隐形切割和背镀反射层技术已经成为提高LED芯片亮度的常规制备技术。
其中，隐形切割技术是指将原有芯片表面的切割改成在衬底中间划片，减少芯片侧壁的激光灼烧面积，以提高LED芯片的侧面出光；背镀反射层技术是指在LED芯片背离外延结构一侧表面蒸镀一层反射层，目前常用的反射层有分布式布拉格反射镜(DistributedBragg Reflection，DBR)和全角度反射镜(Omnidirectional Reflection，ODR)，其中全角度反射镜以其全角度反射的优势使得配备全角度反射镜的LED芯片的亮度回避配备分布式布拉格反射镜的LED芯片的亮度提高8％-10％。
但是在现有的LED芯片的制备流程中，很难将全角度反射镜与隐形切割技术结合在一起，这是因为全角度反射镜的介质膜加金属的结构使得隐形切割激光难以投射在衬底中。因此，如何能够将全角度反射镜与隐形切割技术结合以制备亮度较高的LED芯片成为相关领域技术人员的研究方向之一。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种LED芯片及其制备方法，以实现将全角度反射镜与隐形切割技术结合以制备亮度较高的LED芯片的目的。
为实现上述技术目的，本发明实施例提供了如下技术方案：
一种LED芯片的制备方法，包括：
可选的，提供衬底，所述衬底表面具有外延结构，所述外延结构至少包括N型氮化镓层、多量子阱层和P型氮化镓层；
在所述外延结构上完成芯片端前段制程，以获得多个外延单元；
对所述衬底背离所述外延结构一侧进行研磨抛光处理，以使所述衬底在垂直于所述外延结构的方向上的厚度为预设厚度；
在所述衬底背离所述外延单元一侧表面形成全角度反射镜ODR介质层；
对所述衬底进行隐形切割，以在所述衬底中形成多个切割痕迹，每个所述切割痕迹所在平面位于相邻所述外延单元之间；
在所述ODR介质层背离所述衬底一侧表面形成ODR反射层，所述ODR反射层和所述ODR介质层构成全角度反射镜；
利用所述多个切割痕迹对所述衬底进行劈裂，以获得多个LED芯片。
可选的，所述在所述衬底背离所述外延单元一侧表面形成ODR介质层包括：
在所述衬底背离所述外延单元一侧表面交替形成第一介质层和第二介质层，所述第一介质层的折射率与所述第二介质层的折射率的差值大于预设阈值。
可选的，所述第一介质层和第二介质层为二氧化硅层、氮化硅层、氮氧化硅层、氧化钛层、氧化铝层、氟化镁层和氧化铪层中的任意一层或多层。
可选的，所述第一介质层为二氧化硅层；
所述第二介质层为五氧化三钛层。
可选的，所述在所述ODR介质层背离所述衬底一侧表面形成ODR反射层包括：
在所述ODR介质层背离所述衬底一侧表面依次形成金属反射层和金属保护层。
可选的，所述金属反射层和金属保护层为铝金属层、银金属层、金金属层、铂金属层、铅金属层、铬金属层、铌金属层、钛金属层和锡金属层中的任意一层或多层。
可选的，所述金属反射层为铝金属层；
所述金属保护层包括：位于所述铝金属层表面依次排列的钛金属层、铂金属层和金金属层。
可选的，所述利用所述多个切割痕迹对所述衬底进行劈裂，以获得多个LED芯片包括：
在所述衬底朝向所述外延结构一侧表面对准多个所述切割痕迹；
利用对准的切割痕迹在所述衬底背离所述外延结构一侧进行劈裂，以获得多个LED芯片。
可选的，所述预设厚度的取值范围为60μm-300μm，包括端点值。
一种LED芯片，包括：衬底，位于所述衬底一侧表面的外延单元和位于所述衬底背离所述外延单元一侧表面的全角度反射镜；所述外延单元至少包括N型氮化镓层、多量子阱层和P型氮化镓层；所述LED芯片采用上述任一项所述的LED芯片的制备方法制备。
从上述技术方案可以看出，本发明实施例提供了一种LED芯片及其制备方法，其中，所述LED芯片制备方法在对衬底进行隐形切割之前，首先在衬底背离外延单元一侧表面形成ODR介质层，以避免全角度反射镜的ODR反射层对隐形切割激光的反射导致的隐形切割工艺无法进行的问题；然后再进行ODR反射层的制备，以和ODR介质层构成所述全角度反射层；最后对衬底进行劈裂，从而获得多个LED芯片，实现了将全角度反射镜与隐形切割技术结合以制备亮度较高的LED芯片的目的。
并且由于隐形切割工艺介于ODR介质层和ODR反射层的形成工艺之间，避免了直接对衬底进行隐形切割而可能导致的破片率较高的问题，提升了LED芯片的制备良率。
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为本申请的一个实施例提供的一种LED芯片的制备方法的流程示意图；
图2-图9为本申请的一个实施例提供的一种LED芯片的制备流程示意图；
图10为本申请的另一个；
图11为本申请的一个实施例提供的形成ODR介质层后的衬底及其表面结构的剖面结构示意图；
图12为本申请的又一个；
图13为本申请的一个实施例提供的形成ODR反射层后的衬底及其表面结构的剖面结构示意图。
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。
本申请实施例提供了一种LED芯片的制备方法，如图1所示，包括：
S101：提供衬底，所述衬底表面具有外延结构，所述外延结构至少包括N型氮化镓层、多量子阱层和P型氮化镓层；
所述N型氮化镓层、多量子阱层和P型氮化镓层为LED芯片的外延结构的基本构成单元，在此基础上，所述外延结构还可以包括其他对LED芯片的性能具有优化作用的功能结构层。
参考图2，图2为所述衬底及其表面结构的剖面结构示意图，所述外延结构至少包括依次形成于所述衬底表面的N型氮化镓层、多量子阱层(也称为有源层)和P型氮化镓层；所述N型氮化镓层、多量子阱层和P型氮化镓层的形成工艺包括但不限于物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)、化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)、外延生长(Epitaxy Growth Technology)和原子束沉积(Atomic Layer Deposition，ALD)。其中，物理气相沉积包括但不限于热蒸镀和磁控溅射。本申请对此并不做限定，具体视实际情况而定。所述衬底可以为蓝宝石或其他透光材料衬底。在图2中，标号100表示衬底，200表示外延结构，201表示N型氮化镓层，202表示多量子阱层，203表示P型氮化镓层。
S102：在所述外延结构上完成芯片端前段制程，以获得多个外延单元；
参考图3，图3为经过步骤S102后的衬底及其表面结构的剖面结构示意图，每个所述外延单元至少在所述衬底表面依次排列的N型氮化镓层、多量子阱层、P型氮化镓层、透明导电层以及位于所述N型氮化镓层表面的N电极和位于所述透明导电层表面的P电极；其中，N电极仅与所述N型氮化镓层接触，P电极仅与所述透明导电层接触；由于在所述外延结构上完成芯片端前段制程，以获得多个外延单元的具体过程以为本领域技术人员所熟知，本申请在此不做赘述。图3中的标号204表示透明导电层，205表示P电极，206表示N电极。
S103：对所述衬底背离所述外延结构一侧进行研磨抛光处理，以使所述衬底在垂直于所述外延结构的方向上的厚度为预设厚度；
参考图4，图4为经过步骤S103后的衬底及其表面结构的剖面结构示意图。在本实施例中，对衬底进行研磨抛光处理的步骤在隐形切割工艺之前，可以避免先进行隐形切割工艺，而后进行研磨抛光处理可能造成的切割痕迹的应力在研磨抛光的过程中释放造成的破片现象。
可选的，所述预设厚度的取值范围为60μm-300μm，包括端点值。例如可以是60μm、70μm、100μm、200μm和300μm等，本申请对此并不做限定，具体视实际情况而定。
S104：在所述衬底背离所述外延单元一侧表面形成全角度反射镜ODR介质层；
参考图5，图5为经过步骤S103后的衬底及其表面结构的剖面结构示意图，在图5中，标号310表示ODR介质层。
S105：对所述衬底进行隐形切割，以在所述衬底中形成多个切割痕迹，每个所述切割痕迹所在平面位于相邻所述外延单元之间；
参考图6和图7，图6为经过步骤S104后的衬底及其表面结构的剖面结构示意图，图7为经过步骤S104后的衬底及其表面结构的俯视图。在图6和图7中，标号101表示隐形切割形成的切割痕迹，200'表示外延单元。
在本实施例中，由于对衬底进行隐形切割的工序在形成ODR介质层之后，避免了先对衬底进行隐形切割，再蒸镀ODR介质层和ODR反射层造成的由于ODR介质层内部存在较大应力而使得全角度反射镜蒸镀破片率较高的异常，提升了LED芯片的制备良率。
S106：在所述ODR介质层背离所述衬底一侧表面形成ODR反射层，所述ODR反射层和所述ODR介质层构成全角度反射镜；
参考图8，图8为经过步骤S106后的衬底及其表面结构的剖面结构示意图。在图8中，标号300表示全角度反射镜，320表示ODR反射层。
S107：利用所述多个切割痕迹对所述衬底进行劈裂，以获得多个LED芯片。
参考图9，图9为经过步骤S107后的LED芯片的剖面结构示意图。一般而言在经过劈裂工艺之后，还需要对衬底及其表面结构进行管芯的封装等工艺，由于这些流程已为本领域技术人员所熟知，本申请在此不做赘述。
在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，如图10所示，所述在所述衬底背离所述外延单元一侧表面形成ODR介质层包括：
S1041：在所述衬底背离所述外延单元一侧表面交替形成第一介质层和第二介质层，所述第一介质层的折射率与所述第二介质层的折射率的差值大于预设阈值。
参考图11，图11为经过步骤S1041后的衬底及其表面结构的剖面示意图，在图11中示出了由三层第一介质层和两层第二介质层构成的ODR介质层，在图11中，标号311表示第一介质层，标号312表示第二介质层，310表示ODR介质层。
可选的，所述第一介质层和第二介质层为二氧化硅层、氮化硅层、氮氧化硅层、氧化钛层、氧化铝层、氟化镁层和氧化铪层中的任意一层或多层。只要所述第一介质层的折射率和第二介质层的折射率相差较大(大于预设阈值)即可，本申请对所述第一介质层和第二介质层的具体种类并不做限定，具体视实际情况而定。
在本申请的一个具体实施例中，参考图11，所述第一介质层为二氧化硅层；
所述第二介质层为五氧化三钛层。
仍然参考图11，所述ODR介质层由五层结构构成，在由衬底指向外延结构的方向上，该五层结构的厚度的取值分别可以是1131埃、526埃、1400埃、459埃和1210埃，该五层结构的每层厚度取值和总厚度取值根据所述LED芯片的主发光波长相关，本申请对此并不做限定。
在上述实施例的基础上，在本申请的另一个实施例中，如图12所示，所述在所述ODR介质层背离所述衬底一侧表面形成ODR反射层包括：
S1061：在所述ODR介质层背离所述衬底一侧表面依次形成金属反射层和金属保护层。
其中，所述金属反射层为ODR反射层中主要起到反射光线作用的薄膜结构，所述金属保护层主要起到支撑和保护所述ODR反射层的作用。
参考图13，图13为经过步骤S1061后的衬底及其表面结构的剖面示意图，在图13中示出了由四层薄膜结构构成的ODR反射层。
可选的，所述金属反射层和金属保护层为铝金属层、银金属层、金金属层、铂金属层、铅金属层、铬金属层、铌金属层、钛金属层和锡金属层中的任意一层或多层。
仍然参考图13，所述金属反射层为铝金属层；
所述金属保护层包括：位于所述铝金属层表面依次排列的钛金属层、铂金属层和金金属层。在图13中，标号321表示铝金属层，322表示钛金属层，323表示铂金属层，324表示金金属层。
在图13中，由铝金属层、钛金属层、铂金属层和金金属层构成的ODR反射层的厚度分别可以是2000埃、50埃、500埃和10000埃。本申请对所述金属反射层和金属保护层的具体构成和各层厚度取值并不做限定，具体视实际情况而定。
相应的，本申请实施例还提供了一种LED芯片，参考图9，包括：衬底，位于所述衬底一侧表面的外延单元和位于所述衬底背离所述外延单元一侧表面的全角度反射镜；所述外延单元至少包括N型氮化镓层、多量子阱层和P型氮化镓层；所述LED芯片由上述任一实施例所述的LED芯片的制备方法制备。
综上所述，本申请实施例提供了一种LED芯片及其制备方法，其中，所述LED芯片制备方法在对衬底进行隐形切割之前，首先在衬底背离外延单元一侧表面形成ODR介质层，以避免全角度反射镜的ODR反射层对隐形切割激光的反射导致的隐形切割工艺无法进行的问题；然后再进行ODR反射层的制备，以和ODR介质层构成所述全角度反射层；最后对衬底进行劈裂，从而获得多个LED芯片，实现了将全角度反射镜与隐形切割技术结合以制备亮度较高的LED芯片的目的。
并且由于隐形切割工艺介于ODR介质层和ODR反射层的形成工艺之间，避免了直接对衬底进行隐形切割而可能导致的破片率较高的问题，提升了LED芯片的制备良率。
本说明书中各个实施例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部分互相参见即可。
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 (6)
1.一种LED芯片的制备方法，其特征在于，包括：
提供衬底，所述衬底表面具有外延结构，所述外延结构至少包括N型氮化镓层、多量子阱层和P型氮化镓层；
在所述外延结构上完成芯片端前段制程，以获得多个外延单元；
对所述衬底背离所述外延结构一侧进行研磨抛光处理，以使所述衬底在垂直于所述外延结构的方向上的厚度为预设厚度；
在所述衬底背离所述外延单元一侧表面形成全角度反射镜ODR介质层；
对所述衬底进行隐形切割，以在所述衬底中形成多个切割痕迹，每个所述切割痕迹所在平面位于相邻所述外延单元之间；
在所述ODR介质层背离所述衬底一侧表面形成ODR反射层，所述ODR反射层和所述ODR介质层构成全角度反射镜；
利用所述多个切割痕迹对所述衬底进行劈裂，以获得多个LED芯片；
所述在所述衬底背离所述外延单元一侧表面形成ODR介质层包括：
在所述衬底背离所述外延单元一侧表面交替形成第一介质层和第二介质层，所述第一介质层的折射率与所述第二介质层的折射率的差值大于预设阈值；
所述第一介质层和第二介质层为二氧化硅层、氮化硅层、氮氧化硅层、氧化钛层、氧化铝层、氟化镁层和氧化铪层中的任意一层或多层；
所述第一介质层为二氧化硅层；
所述第二介质层为五氧化三钛层。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述ODR介质层背离所述衬底一侧表面形成ODR反射层包括：
在所述ODR介质层背离所述衬底一侧表面依次形成金属反射层和金属保护层。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述金属反射层和金属保护层为铝金属层、银金属层、金金属层、铂金属层、铅金属层、铬金属层、铌金属层、钛金属层和锡金属层中的任意一层或多层。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述金属反射层为铝金属层；
所述金属保护层包括：位于所述铝金属层表面依次排列的钛金属层、铂金属层和金金属层。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述多个切割痕迹对所述衬底进行劈裂，以获得多个LED芯片包括：
在所述衬底朝向所述外延结构一侧表面对准多个所述切割痕迹；
利用对准的切割痕迹在所述衬底背离所述外延结构一侧进行劈裂，以获得多个LED芯片。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设厚度的取值范围为60μm-300μm，包括端点值。
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