發(fā)光二極管芯片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，尤其是涉及采用隱切技術(shù)制作發(fā)光二極管芯片的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(LED)由于其特有的帶隙范圍，優(yōu)良的光、電學(xué)性質(zhì)，優(yōu)異的物理和化學(xué)性能，應(yīng)用非常廣泛。制約LED器件的發(fā)光效率主要有兩方面因素:內(nèi)量子效率和外量子效率。內(nèi)量子效率是指將注入的電能轉(zhuǎn)化為光能的效率，目前技術(shù)已能達到70?80%，對于外延生長好的芯片其內(nèi)量子效率甚至能達到90%。外量子效率是指將光能量從芯片中提取出來的效率，目前只有40?50%，仍然存在提升空間。
[0003 ]現(xiàn)有LED的制作方法通常是在藍寶石襯底上制作N-GaN層、發(fā)光層、P-GaN層及電極等發(fā)光外延結(jié)構(gòu)，然后再采用激光進行劃片，這種激光劃片的方法不可避免地使激光直接或間接地照射在發(fā)光外延結(jié)構(gòu)上，往往會造成發(fā)光外延結(jié)構(gòu)的損傷，增加了晶體內(nèi)部的缺陷，從而影響了發(fā)光二極管的發(fā)光效率的提高，并且降低了產(chǎn)品的良率。此外，LED的外形一般是長方體，由于全反射的原因，部分光線在LED內(nèi)部發(fā)生多次反射、折射，無法有效取出，從而影響了發(fā)光效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是改進現(xiàn)有技術(shù)的上述局限，以進一步提高發(fā)光二極管芯片的出光效率和降低制作成本。
[0005]本發(fā)明提供的發(fā)光二極管芯片制作方法，其特征在于:工藝步驟如下:
1)提供一藍寶石襯底；
2)在所述藍寶石襯底上形成發(fā)光外延層，其中發(fā)光外延層包括N型層、發(fā)光層和P型層；
3)采用激光對所述藍寶石襯底進行多次漸進式隱切，形成一系列隱切圖案，所述隱切圖案逐漸遠離所述藍寶石襯底的上表面并靠近所述藍寶石襯底的下表面中心點；
4)沿所述一系列隱切圖案進行激光切割并劈裂，得發(fā)光二極管芯片。
[0006]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是，所述隱切圖案的位置在垂直方向上，從與所述藍寶石襯底的上表面存在間隔逐漸逼近直至所述藍寶石襯底的下表面；隱切圖案的位置在水平方向上，從與所述藍寶石襯底側(cè)邊存在間隔逐漸逼近直至所述藍寶石襯底的下表面中心點。
[0007]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是，所述隱切圖案的橫截面構(gòu)成矩形或圓形或橢圓形或平行四邊形或多邊形。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是，所述多次漸進式隱切的激光能量遠離外延層時逐漸加大，以避免對發(fā)光外延層造成損傷。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是，所述多次漸進式隱切的激光能量相對值為70?90%。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是，所述步驟2)還包括對所述藍寶石襯底進行減薄的步驟，減薄后藍寶石襯底的厚度為80?300μηι。
[0011]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是，所述步驟3)中，隱切次數(shù)為N2 3次，N為自然數(shù)。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是，所述步驟4)中，裂片后所述藍寶石襯底的斷裂面為半橢球面。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是，所述發(fā)光二極管芯片的外形為蒙古包狀。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是，還包括在所述P型層上制作透明導(dǎo)電層及P電極，在所述N型層平臺上制作N電極。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果包括:
(1)采用激光對所述藍寶石襯底進行多次漸進式隱切，激光能量遠離外延層時逐漸加大，以避免對發(fā)光外延層造成損傷；
(2)激光隱切圖案逐漸遠離藍寶石襯底的上表面并靠近藍寶石襯底的下表面中心點，利于制得蒙古包狀的發(fā)光二極管芯片，依照光學(xué)原理，減少全反射發(fā)生幾率，增加光提取率，提高外量子效率；
(3)蒙古包狀的發(fā)光二極管芯片，減少后段封裝工序的光學(xué)透鏡設(shè)計，簡化工藝流程，降低制作成本。
【附圖說明】
[0016]附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明實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。
[0017]10:藍寶石襯底；20:發(fā)光外延層；21:N型層；22:發(fā)光層；23:P型層；30:透明導(dǎo)電層;41:P電極;42:N電極;50:劈刀。
[0018]圖1?11是實施例1制作發(fā)光二極管芯片的流程示意圖，其中圖5為圖4的隱切圖案橫截面示意圖，圖7為圖6的隱切圖案橫截面示意圖，圖5為圖4的隱切圖案橫截面示意圖。
[0019]圖12是實施例2的隱切圖案橫截面示意圖。
[0020]圖13是實施例3的隱切圖案橫截面示意圖。
[0021 ]圖14是實施例4的隱切圖案橫截面示意圖。
【具體實施方式】
[0022]以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的描述。
[0023]實施例1
發(fā)光二極管芯片的制作方法，其工藝步驟包括:
如圖1所示，在藍寶石襯底11上采用金屬有機化學(xué)氣相沉積(MOCVD)發(fā)光外延層20，gp依次外延生長N型層21、發(fā)光層22和P型層23;
如圖2所示，通過光刻及蝕刻技術(shù)，使N型層21局部露出平臺；
如圖3所示，在發(fā)光外延層上表面，S卩P型層23表面上制作ITO透明導(dǎo)電層30;通過光刻及蝕刻技術(shù)，分別在ITO透明導(dǎo)電層30和暴露的N型層21平臺上制作P電極41和N電極42;減薄藍寶石襯底11，背面減薄后的藍寶石襯底11厚度為80~300μπι，本實施例優(yōu)選藍寶石厚度H為200μπι，橫截面尺寸D0*D0為40mi l*40mi I ；
如圖4和圖5所示，采用激光對所述藍寶石襯底進行第I次隱切，形成一系列隱切圖案LI，隱切圖案的位置在垂直方向上，與藍寶石襯底11的上表面(N型層21的下表面)的距離Hl為50μπι，激光能量相對值為70?80%;隱切圖案的位置在水平方向上，與藍寶石襯底側(cè)邊存在的距離 Dl 為 l/8*D0=5mil。
[0024]如圖6和圖7所示，采用激光對所述藍寶石襯底進行第2次隱切，形成一系列隱切圖案L2，隱切圖案的位置在垂直方向上，與藍寶石襯底11的上表面(N型層21的下表面)的距離H2為ΙΟΟμπι，激光能量相對值為80?90%;隱切圖案的位置在水平方向上，與藍寶石襯底側(cè)邊存在的距離D2為l/4*D0=10mil。
[0025]如圖8和圖9所示，采用激光對所述藍寶石襯底進行第3次隱切，形成一系列隱切圖案L3，隱切圖案的位置在垂直方向上，與藍寶石襯底的上表面的距離H3為150μπι，激光能量相對值為90?95%;隱切圖案的位置在水平方向上，與藍寶石襯底側(cè)邊存在的距離D3為1/2*D0=20mil，S卩L3位于藍寶石襯底下表面的中心點位置。
[0026]如圖10所示，沿上述一系列隱切圖案L1、L2和L3進行激光切割并劈裂，劈刀50設(shè)定在藍寶石襯底下表面的中心點。
[0027]如圖11所示，裂片后藍寶石襯底的斷裂面為半橢球面，從而制得整體外形上為蒙古包狀的發(fā)光二極管芯片。
[0028]本實施例采用激光對所述藍寶石襯底進行多次漸進式隱切，激光能量遠離外延層時逐漸加大，以避免對發(fā)光外延層造成損傷;激光隱切圖案逐漸遠離藍寶石襯底的上表面并靠近藍寶石襯底的下表面中心點，利于制得蒙古包狀的發(fā)光二極管芯片，依照光學(xué)原理，減少全反射發(fā)生幾率，增加光提取率，提高外量子效率;蒙古包狀的發(fā)光二極管芯片，減少后段封裝工序的光學(xué)透鏡設(shè)計，簡化工藝流程，降低制作成本。
[0029]實施例2
如圖12所示，本實施例與實施例1區(qū)別在于:實施例1中的隱切圖案L1、L2的橫截面構(gòu)成矩形，本實施例的隱切圖案L1、L2的橫截面構(gòu)成平行四邊形。
[0030]實施例3
如圖13所示，本實施例與實施例1區(qū)別在于:實施例1中的隱切圖案L1、L2的橫截面構(gòu)成矩形，本實施例的隱切圖案L1、L2的橫截面構(gòu)成圓形。
[0031 ] 實施例4
如圖14所示，本實施例與實施例3區(qū)別在于:實施例3中的隱切圖案L1、L2的橫截面均構(gòu)成圓形，且隱切圖案LI的個數(shù)與隱切圖案L2的個數(shù)相同；而本實施例的隱切圖案LI的橫截面構(gòu)成圓形，隱切圖案L2的橫截面構(gòu)成矩形;此外外圈的隱切圖案LI的個數(shù)較多，內(nèi)圈的隱切圖案L2的個數(shù)較少，更利于藍寶石襯底的斷裂面劈裂成為半橢球面。
[0032]值得注意的是，上述實施例雖然示僅出了 3次漸進式隱切，其隱切次數(shù)還可以視芯片的尺寸大小、襯底厚度作調(diào)整，一般來說襯底厚度越大，隱切次數(shù)越多;芯片尺寸越大，隱切次數(shù)越多。同樣地，激光隱切的能量、頻率也可以根據(jù)芯片的尺寸大小、襯底厚度作適應(yīng)性調(diào)整。此外，上述實施例的襯底以藍寶石為例，本發(fā)明同樣適用于諸如以氮化鎵或硅或碳化硅等作為襯底的LED芯片。
[0033]應(yīng)當(dāng)理解的是，上述具體實施方案為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，本發(fā)明的范圍不限于該實施例，凡依本發(fā)明所做的任何變更，皆屬本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.發(fā)光二極管芯片的制作方法，其特征在于:工藝步驟如下: 1)提供一藍寶石襯底； 2)在所述藍寶石襯底上形成發(fā)光外延層，其中發(fā)光外延層包括N型層、發(fā)光層和P型層； 3)采用激光對所述藍寶石襯底進行多次漸進式隱切，形成一系列隱切圖案，所述隱切圖案逐漸遠離所述藍寶石襯底的上表面并靠近所述藍寶石襯底的下表面中心點； 4)沿所述一系列隱切圖案進行激光切割并劈裂，得發(fā)光二極管芯片。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管芯片的制作方法，其特征在于:所述隱切圖案的位置在垂直方向上，從與所述藍寶石襯底的上表面存在間隔逐漸逼近直至所述藍寶石襯底的下表面;隱切圖案的位置在水平方向上，從與所述藍寶石襯底側(cè)邊存在間隔逐漸逼近直至所述藍寶石襯底的下表面中心點。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管芯片的制作方法，其特征在于:所述隱切圖案的橫截面構(gòu)成矩形或圓形或橢圓形或平行四邊形或多邊形。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管芯片的制作方法，其特征在于:所述多次漸進式隱切的激光能量遠離發(fā)光外延層時逐漸加大，以避免對發(fā)光外延層造成損傷。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管芯片的制作方法，其特征在于:所述多次漸進式隱切的激光能量相對值為70?90%。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管芯片的制作方法，其特征在于:所述步驟2)還包括對所述藍寶石襯底進行減薄的步驟，減薄后藍寶石襯底的厚度為80?300μπι。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管芯片的制作方法，其特征在于:所述步驟3)中，隱切次數(shù)為N次，N為大于或等于3的自然數(shù)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管芯片的制作方法，其特征在于:所述步驟4)中，裂片后所述藍寶石襯底的斷裂面為半橢球面。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管芯片的制作方法，其特征在于:所述發(fā)光二極管芯片的外形為蒙古包狀。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管芯片的制作方法，其特征在于:還包括在所述P型層上制作透明導(dǎo)電層及P電極，在所述N型層平臺上制作N電極。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管芯片的制作方法，提供一藍寶石襯底；在所述藍寶石襯底上形成發(fā)光外延層，其中發(fā)光外延層包括N型層、發(fā)光層和P型層；采用激光對所述藍寶石襯底進行多次漸進式隱切，形成一系列隱切圖案，所述隱切圖案逐漸遠離所述藍寶石襯底的上表面并靠近所述藍寶石襯底的下表面中心點；沿所述一系列隱切圖案進行激光切割并劈裂，得發(fā)光二極管芯片。
【IPC分類】B23K26/38, H01L33/00, B23K26/402
【公開號】CN105679888
【申請?zhí)枴緾N201610081608
【發(fā)明人】彭康偉, 林素慧, 許圣賢, 林瀟雄, 何安和, 鄭建森
【申請人】廈門市三安光電科技有限公司
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年2月5日