氮化鎵基發(fā)光二極管芯片及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的制備領(lǐng)域，尤其是涉及氮化鎵基發(fā)光二極管芯片及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，氮化鎵基發(fā)光二極管芯片(英文為Light Emitting D1de，簡稱LED)具有壽命長、耐沖擊、抗震、高效節(jié)能等優(yōu)異特征，在圖像顯示、信號指示、照明以及基礎(chǔ)研究等廣泛應(yīng)用。氮化鎵基LED近年來發(fā)展迅猛，但其發(fā)光效率一直是制約LED在照明領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的主要瓶頸。為此，改善LED發(fā)光效率的研究較為活躍，主要技術(shù)有采用表面(界面)粗化技術(shù)、生長分布布拉格反射層結(jié)構(gòu)、透明襯底技術(shù)、襯底剝離技術(shù)、倒裝芯片技術(shù)以及異形芯片技術(shù)。
[0003]申請?zhí)枮?01310023352.4的中國專利公開了一種能提高LED光效的芯片加工方法，加工方法步驟為:(1)在器件上表面進(jìn)行激光劃片至襯底與外延片界面附近，形成溝槽；(2)采用高溫酸液對溝槽進(jìn)行腐蝕，獲得期望的形貌；(3)采用隱形切割工藝在器件內(nèi)部正對溝槽的位置形成內(nèi)劃痕；(4)以內(nèi)劃痕的位置進(jìn)行裂片，分為各獨(dú)立的發(fā)光二極管芯片。但是該發(fā)明采用激光隱形切割后留下的燒痕、碎肩等副產(chǎn)物位于器件的內(nèi)部，且不易自發(fā)排除出去，會對光有吸收作用，影響發(fā)光效率，需要采用化學(xué)溶液對燒痕、碎肩等副產(chǎn)物進(jìn)行去除，工序較為繁瑣，成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種氮化鎵基發(fā)光二極管芯片及其制備方法。本發(fā)明可以充分發(fā)揮隱形切割的優(yōu)點(diǎn)，有效地排出激光隱形切割后留下的燒痕、碎肩等副產(chǎn)物，減少副產(chǎn)物的光吸收，增加發(fā)光二極管的側(cè)壁出光，提升出光效率。
[0005]本發(fā)明的第一方面，在于提供氮化鎵基發(fā)光二極管芯片的制備方法，制作步驟如下:
(1)提供一種襯底；
(2)在所述襯底上形成外延層；
(3)在襯底內(nèi)部通過激光隱形切割得到燒蝕孔洞；
(4)通過光罩、蝕刻工藝，制作P、N電極；
(5)經(jīng)過研磨、劈裂工藝，制得發(fā)光二極管芯片；
其特征在于:步驟(3)所述激光隱形切割在距襯底背面向內(nèi)10μπι~40μπι位置處聚焦，調(diào)整激光能量到0.32W-0.6W，調(diào)整激光頻率在15ΚΗζ~40ΚΗζ，使得激光隱形切割在襯底內(nèi)燒蝕形成孔洞貫穿至露出襯底背面，利于燒痕、碎肩副產(chǎn)物排出，減少吸光。
[0006]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是，所述外延層包括N-GaN層、發(fā)光層和P-GaN層。
[0007]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是，所述外延層設(shè)有網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)的切割道。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是，所述切割道由縱向直線切割道和橫向直線切割道構(gòu)成。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是，所述激光隱形切割在襯底內(nèi)燒蝕位置在垂直方向上與切割道位置上下一致。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是，所述孔洞的間距為8μπι~20μπι，孔洞的大小為I μ m?4 μ m。
[0011 ] 根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是，所述襯底背面設(shè)有分布布拉格反射層。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的創(chuàng)新之處在于:通過在距襯底背面向內(nèi)10μπι~40μπι位置處聚焦，增加激光能量，調(diào)整激光頻率，使得激光隱形切割在襯底內(nèi)燒蝕形成孔洞貫穿至露出襯底背面，有效地排出激光隱形切割后留下的燒痕、碎肩等副產(chǎn)物，減少副產(chǎn)物對光的吸收，增加發(fā)光二極管的側(cè)壁出光，提升出光效率；此外，由于襯底與孔洞折射率不同，同時(shí)激光燒蝕劃痕類似將LED芯片側(cè)面粗化，增大了光取出的角度，從而達(dá)到增加軸向光的目的，如此提尚了 LED芯片的整體發(fā)光效率；再者，由于有效排出激光隱形切割后留下的副產(chǎn)物，省去后續(xù)的化學(xué)溶液去除工序，有效節(jié)省制造成本。
[0013]此外，本發(fā)明的另一方面在于提供氮化鎵基發(fā)光二極管芯片，其是根據(jù)本發(fā)明的氮化鎵基發(fā)光二極管芯片的制備方法而制得的。該GaN基發(fā)光二極管芯片，與常規(guī)工藝制備的芯片相比，發(fā)光效率尚，品質(zhì)優(yōu)良。
【附圖說明】
[0014]附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。此外，附圖數(shù)據(jù)是描述概要，不是按比例繪制。
[0015]101:圖形化藍(lán)寶石襯底；102 -N-GaN層；103:發(fā)光層；104:P_GaN層；105:孔洞；106:P電極；107:N電極；108:分布布拉格反射層；A:橫向直線切割道；B:縱向直線切割道。
[0016]圖1~圖4是實(shí)施例1制備氮化鎵基發(fā)光二極管芯片的流程示意剖面圖。
[0017]圖5是實(shí)施例2氮化鎵基發(fā)光二極管芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合示意圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述，在進(jìn)一步介紹本發(fā)明之前，應(yīng)當(dāng)理解，由于可以對特定的實(shí)施例進(jìn)行改造，因此，本發(fā)明并不限于下述的特定實(shí)施例。還應(yīng)當(dāng)理解，由于本發(fā)明的范圍只由所附權(quán)利要求限定，因此所采用的實(shí)施例只是介紹性的，而不是限制性的。除非另有說明，否則這里所用的所有技術(shù)和科學(xué)用語與本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所普遍理解的意義相同。
[0019]實(shí)施例1
本實(shí)施例提供一種氮化鎵發(fā)光二極管芯片的制備方法，其制作步驟包括:
如圖1所示，在圖形化藍(lán)寶石襯底101上采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)依次外延生長:N-GaN層102、發(fā)光層103和P-GaN層104。
[0020]如圖2所示，沿外延層表面進(jìn)行激光正劃，在垂直于平邊的方向形成縱向直線切割道B，在平行于平邊的方向上形成橫向直線切割道A，切割道A和B構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)的切割道。
[0021]如圖3所示，采用激光隱形切割在距襯底背面向內(nèi)10μπι~40μπι位置處聚焦，調(diào)整激光能量到0.32W-0.6W，調(diào)整激光頻率在15ΚΗζ~40ΚΗζ，激光隱形切割燒蝕位置在垂直方向上與切割道位置上下一致，使得激光隱形切割在襯底內(nèi)燒蝕形成孔洞105貫穿至露出襯底背面，利于燒痕、碎肩副產(chǎn)物排出，減少吸光；本實(shí)施例燒蝕孔洞105的間距為8 μ m~20 μ m，孔洞的大小為I μ m~4 μ m，藉由襯底101與燒蝕孔洞105的折射率不同，同時(shí)激光燒蝕劃痕類似將LED芯片側(cè)面粗化，增大了光取出的角度，從而達(dá)到增加軸向光的目的，如此提高了 LED芯片的整體發(fā)光效率；由于有效排出激光隱形切割后留下的副產(chǎn)物，省去后續(xù)的化學(xué)溶液去除工序，有效節(jié)省制造成本。
[0022]如圖4所示，通過光罩、蝕刻工藝，分布在P-GaN層104和暴露的N-GaN層102上制作P電極106和N電極107 ;經(jīng)過研磨、劈裂工藝，制得發(fā)光二極管芯片。
[0023]本實(shí)施例制備的GaN基發(fā)光二極管芯片，與常規(guī)工藝制備的芯片相比，發(fā)光效率尚，品質(zhì)優(yōu)良。
[0024]實(shí)施例2
如圖5所示，與實(shí)施例1不同的是，本實(shí)施例在襯底背面設(shè)有分布布拉格反射層108，如此發(fā)光二極管芯片的取光效率得到更進(jìn)一步提升。需要指出的是，分布布拉格反射層108可以在襯底內(nèi)部通過激光隱形切割得到燒蝕孔洞之前制備，也可以在襯底內(nèi)部通過激光隱形切割得到燒蝕孔洞之后形成。
[0025]應(yīng)當(dāng)理解的是，上述具體實(shí)施方案為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明的范圍不限于該實(shí)施例，凡依本發(fā)明所做的任何變更，皆屬本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.氮化鎵基發(fā)光二極管芯片的制備方法，制作步驟如下: (1)提供一種襯底； (2)在所述襯底上形成外延層； (3)在襯底內(nèi)部通過激光隱形切割得到燒蝕孔洞； (4)通過光罩、蝕刻工藝，制作P、N電極； (5)經(jīng)過研磨、劈裂工藝，制得發(fā)光二極管芯片； 其特征在于:步驟(3)所述激光隱形切割在距襯底背面向內(nèi)10μπι~40μπι位置處聚焦，調(diào)整激光能量到0.32W-0.6W，調(diào)整激光頻率在15ΚΗζ~40ΚΗζ，使得激光隱形切割在襯底內(nèi)燒蝕形成孔洞貫穿至露出襯底背面，利于燒痕、碎肩副產(chǎn)物排出，減少吸光。2.根據(jù)權(quán)利I所述的氮化鎵基發(fā)光二極管芯片的制備方法，其特征在于:所述外延層包括N-GaN層、發(fā)光層和P-GaN層。3.根據(jù)權(quán)利I所述的氮化鎵基發(fā)光二極管芯片的制備方法，其特征在于:所述外延層設(shè)有網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)的切割道。4.根據(jù)權(quán)利3所述的氮化鎵基發(fā)光二極管芯片的制備方法，其特征在于:所述切割道由縱向直線切割道和橫向直線切割道構(gòu)成。5.根據(jù)權(quán)利3所述的氮化鎵基發(fā)光二極管芯片的制備方法，其特征在于:所述激光隱形切割在襯底內(nèi)燒蝕位置在垂直方向上與切割道位置上下一致。6.根據(jù)權(quán)利I所述的氮化鎵基發(fā)光二極管芯片的制備方法，其特征在于:所述孔洞的間距為 8 μηι~20 μ??ο7.根據(jù)權(quán)利I所述的氮化鎵基發(fā)光二極管芯片的制備方法，其特征在于:所述孔洞的大小為I μ m~4 μ m08.根據(jù)權(quán)利I所述的氮化鎵基發(fā)光二極管芯片的制備方法，其特征在于:所述襯底背面設(shè)有分布布拉格反射層。9.氮化鎵基發(fā)光二極管芯片，其特征在于:通過上述權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的制備方法制得。
【專利摘要】本發(fā)明提供氮化鎵基發(fā)光二極管芯片及其制備方法，通過在距襯底背面向內(nèi)10μm~40μm位置處聚焦，增加激光能量，調(diào)整激光頻率，使得激光隱形切割在襯底內(nèi)燒蝕形成孔洞貫穿至露出襯底背面，有效地排出激光隱形切割后留下的燒痕、碎屑等副產(chǎn)物，減少副產(chǎn)物的光吸收，增加發(fā)光二極管的側(cè)壁出光，提升出光效率；此外，由于襯底與孔洞折射率不同，同時(shí)激光劃痕類似將LED芯片側(cè)面粗化，增大了光取出的角度，從而達(dá)到增加軸向光的目的，如此提高了LED芯片的整體發(fā)光效率。
【IPC分類】H01L33/00, H01L21/78, B23K26/36, H01L21/268
【公開號】CN105185744
【申請?zhí)枴緾N201510335626
【發(fā)明人】陳功, 林素慧, 張家宏, 彭康偉, 許圣賢, 劉傳桂, 林瀟雄
【申請人】廈門市三安光電科技有限公司
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年6月17日