一种免蚀刻制作LED芯片的方法及LED芯片与流程

一种免蚀刻制作led芯片的方法及led芯片
技术领域
1.本发明涉及led制作的技术领域，特别是涉及一种免蚀刻制作led芯片的方法及led芯片。


背景技术：

2.现有技术条件下，常规正装及倒装led制作电极均采用从p型半导体层往n型半导体层蚀刻，再镀金属的方式制作n型电极，如图1为正装led制作，制作n型电极需要先对外延层结构进行从p型半导体层往n型半导体层蚀刻，移除上述叠层结构的边缘部分，直至n型半导体层的边缘部分被暴露，一方面蚀刻工艺流程上相对较复杂、耗时，另一方面对外延层有蚀刻破坏，对led发光的损耗较大。


技术实现要素：

3.为解决上述技术问题，本发明提供一种优化n电极制作工艺的免蚀刻制作led芯片的方法，创新提出n型半导体层的定位手段，然后在定位位置的侧面制作n电极，省略了常规led芯片制作过程中的蚀刻工艺步骤，简化了操作流程，提高了工作效率。
4.为实现上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
5.一方面，本发明提供一种免蚀刻制作led芯片的方法，包括以下操作步骤：
6.s1、在衬底的正面上依次生长n型半导体层、发光层、p型半导体层的外延层结构；
7.s2、在p型半导体层的上方制作p电极；
8.s3、根据所述步骤s1中生长的外延层结构确定n型半导体层的厚度为x，n型半导体层的底部到p型半导体层的顶部的厚度为y，发光层和p型半导体层的总厚度为z，则n电极的位置设置在距p型半导体层的顶部y-z～y范围内；
9.s4、在步骤s3中确定的n电极的位置范围内的侧面制作n电极。
10.一种可能的技术方案中，所述衬底的材料选自蓝宝石、碳化硅、硅、氮化镓、zno、氮化铝和尖晶石中的任意一种。
11.一种可能的技术方案中，所述外延层采用有机金属化学气相沉积法、分子束外延法或氢化物气相外延法进行层叠。
12.一种可能的技术方案中，所述p电极和n电极采用溅射法或蒸镀法制作。
13.一种可能的技术方案中，所述发光层为单量子阱结构或多量子阱结构、量子点结构或量子线结构。
14.一种可能的技术方案中，所述n电极为cr/al/ti或其他结构的电极。
15.一种可能的技术方案中，所述步骤s4中侧面制作n电极包括以下步骤：
16.s41、将制作好p电极的外延层结构划裂成芯粒；
17.s42、将芯粒侧立固定后在y-z～y区域内制作n电极。
18.一种可能的技术方案中，所述步骤s41中将外延层结构划裂成bar条状芯粒。
19.另一方面，本发明提供一种led芯片，采用任一项上述的免蚀刻制作led芯片的方
法制得。
20.与现有技术相比本发明的有益效果为：本发明针对现有技术中led制作所必需的繁琐的蚀刻工序进行改进，创新性提出一种n型半导体层的定位手段，定位方法根据外延层结构生长情况进行物理测量厚度，测量方法简单，定位方式准确高效；完成n型半导体层的定位步骤后，对定位位置的侧面制作n电极，本发明的制作led芯片的方法整体过程能够避免常规led芯片制作过程中的蚀刻工艺步骤，防止蚀刻对外延层的破坏，简化了操作流程，提高了工作效率，减少了led发光的损耗，降低了led制作成本，有利于行业内推广应用。
附图说明
21.图1是现有技术led芯片结构示意图；
22.图2是本发明的免蚀刻制作led芯片的方法的结构示意图；
23.图3是外延层结构划裂成bar条状芯粒结构示意图；
24.附图标记：1-衬底；2-n型半导体层；3-发光层；4-p型半导体层；5-p电极；6-n电极；7-芯粒。
具体实施方式
25.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
26.实施例1
27.如图2所示，本发明实施例1免蚀刻制作led芯片的方法，包括以下操作步骤：
28.s1、在衬底1的正面上依次生长n型半导体层2、发光层3、p型半导体层4的外延层结构；
29.其中，衬底1的材料选自蓝宝石、碳化硅、硅、氮化镓、zno、氮化铝和尖晶石中的任意一种；外延层采用有机金属化学气相沉积法(mocvd法)、分子束外延法(mbe法)或氢化物气相外延法(hvpe法)进行层叠；例如，采用有机金属化学气相沉积法，将衬底1放入有机化学气相沉积炉，通入iii族金属元素的烷基化合物蒸汽与非金属的氢化物气体，在高温下通过热解反应，生成iii-v族化合物，通过沉积依次在衬底1的正面上生长n型半导体层2、发光层3、p型半导体层4的叠层结构。n型半导体层2和p型半导体层4为iii-v族化合物半导体材料，至少包括alxgayin(1-x-y)n或alxgayin(1-x-y)p，其中，0≤x≤1，0≤y≤1，且0≤x+y≤1，例如，化合物半导体可含有gan、aln、algan、gainn、inn、algainn、gap、alp、algap、gainp、inp、及algainp中的任意一种；发光层为单量子阱结构或多量子阱结构、量子点结构或量子线结构。
30.s2、在p型半导体层4的上方制作p电极5；p电极5采用溅射法或蒸镀法制作；
31.s3、根据所述步骤s1中生长的外延层结构确定n型半导体层2的厚度为x，n型半导体层2的底部到p型半导体层4的顶部的厚度为y，发光层3和p型半导体层4的总厚度为z，则n电极6的位置设置在距p型半导体层4的顶部y-z～y范围内；
32.例如，n型半导体层2的厚度为2.5um，发光层3和p型半导体层4的总厚度为0.5um，n型半导体层2的底部到p型半导体层4的顶部的厚度为3um，则n电极6的位置设置在距p型半导体层4的顶部0.5-3um范围内；用此方式可以快速通过物理测量厚度的方式进行n型半导
体层2的定位。
33.s4、在步骤s3中确定的n电极6的位置范围内的侧面溅射法或蒸镀法制作n电极6，制作完成后经过研磨、划裂成芯粒7，再将芯粒7逐一裂开成单颗led；优选地，n电极采用蒸镀法制作，并通过liff-off工艺获得；n电极可以为cr/al/ti或其他结构的电极。
34.本发明针对现有技术中led制作所必需的繁琐的蚀刻工序进行改进，创新性提出一种n型半导体层的定位手段，定位方法根据外延层结构生长情况进行物理测量厚度，测量方法简单，定位方式准确高效；完成n型半导体层的定位步骤后，对定位位置的侧面制作n电极，n电极在定位位置侧面全部或者局部制作均可实现本发明；本发明的制作led芯片的方法整体过程能够避免常规led芯片制作过程中的蚀刻工艺步骤，防止蚀刻对外延层的破坏，简化了操作流程，提高了工作效率，减少了led发光的损耗，降低了led制作成本，有利于行业内推广应用。
35.实施例2
36.本发明实施例2免蚀刻制作led芯片的方法，包括以下操作步骤：
37.s1、在衬底1的正面上依次生长n型半导体层2、发光层3、p型半导体层4的外延层结构；其中，衬底1的材料采用氮化铝，外延层采用有机金属化学气相沉积法(mocvd法)进行层叠；
38.s2、在p型半导体层4的上方制作p电极5；p电极5采用蒸镀法制作；
39.s3、根据所述步骤s1中生长的外延层结构确定n型半导体层2的厚度为4.5um，n型半导体层2的底部到p型半导体层4的顶部的厚度为5.3um，发光层3和p型半导体层4的总厚度为0.8um，则n电极6的位置设置在距p型半导体层4的顶部0.8～5.3um范围内；
40.s4、在步骤s3中确定的n电极6的位置范围内的侧面制作n电极6：如图3所示，s41、将制作好p电极5的外延层结构划裂成bar条状芯粒7；
41.s42、将芯粒7侧立固定后在0.8～5.3um区域内制作蒸镀法，并通过liff-off工艺获得n电极6；n电极6可以为cr/al/ti或其他结构的电极；然后将芯粒7逐一裂开成单颗led。
42.实施例3
43.一种led芯片，是采用本发明实施例2免蚀刻制作led芯片的方法制得。
44.本发明上述实施例还具体进行生产时，还包括其它工艺优化步骤，如清洗步骤、检测步骤、焊线步骤以及划片步骤等，但这些步骤均属于led芯片生产领域的公知常识，此外，本文中对于未具体展开的制作方法同样属于led芯片生产领域的公知常识和常规技术手段，因此本文均不再做具体展开说明。
45.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。