发光二极管芯片的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体器件领域，尤其是涉及采用隐切技术制作发光二极管芯片的方法。
【背景技术】
[0002]发光二极管(LED)由于其特有的带隙范围，优良的光、电学性质，优异的物理和化学性能，应用非常广泛。制约LED器件的发光效率主要有两方面因素:内量子效率和外量子效率。内量子效率是指将注入的电能转化为光能的效率，目前技术已能达到70?80%，对于外延生长好的芯片其内量子效率甚至能达到90%。外量子效率是指将光能量从芯片中提取出来的效率，目前只有40?50%，仍然存在提升空间。
[0003 ]现有LED的制作方法通常是在蓝宝石衬底上制作N-GaN层、发光层、P-GaN层及电极等发光外延结构，然后再采用激光进行划片，这种激光划片的方法不可避免地使激光直接或间接地照射在发光外延结构上，往往会造成发光外延结构的损伤，增加了晶体内部的缺陷，从而影响了发光二极管的发光效率的提高，并且降低了产品的良率。此外，LED的外形一般是长方体，由于全反射的原因，部分光线在LED内部发生多次反射、折射，无法有效取出，从而影响了发光效率。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是改进现有技术的上述局限，以进一步提高发光二极管芯片的出光效率和降低制作成本。
[0005]本发明提供的发光二极管芯片制作方法，其特征在于:工艺步骤如下:
1)提供一蓝宝石衬底；
2)在所述蓝宝石衬底上形成发光外延层，其中发光外延层包括N型层、发光层和P型层；
3)采用激光对所述蓝宝石衬底进行多次渐进式隐切，形成一系列隐切图案，所述隐切图案逐渐远离所述蓝宝石衬底的上表面并靠近所述蓝宝石衬底的下表面中心点；
4)沿所述一系列隐切图案进行激光切割并劈裂，得发光二极管芯片。
[0006]根据本发明，优选的是，所述隐切图案的位置在垂直方向上，从与所述蓝宝石衬底的上表面存在间隔逐渐逼近直至所述蓝宝石衬底的下表面；隐切图案的位置在水平方向上，从与所述蓝宝石衬底侧边存在间隔逐渐逼近直至所述蓝宝石衬底的下表面中心点。
[0007]根据本发明，优选的是，所述隐切图案的横截面构成矩形或圆形或椭圆形或平行四边形或多边形。
[0008]根据本发明，优选的是，所述多次渐进式隐切的激光能量远离外延层时逐渐加大，以避免对发光外延层造成损伤。
[0009]根据本发明，优选的是，所述多次渐进式隐切的激光能量相对值为70?90%。
[0010]根据本发明，优选的是，所述步骤2)还包括对所述蓝宝石衬底进行减薄的步骤，减薄后蓝宝石衬底的厚度为80?300μηι。
[0011]根据本发明，优选的是，所述步骤3)中，隐切次数为N2 3次，N为自然数。
[0012]根据本发明，优选的是，所述步骤4)中，裂片后所述蓝宝石衬底的断裂面为半椭球面。
[0013]根据本发明，优选的是，所述发光二极管芯片的外形为蒙古包状。
[0014]根据本发明，优选的是，还包括在所述P型层上制作透明导电层及P电极，在所述N型层平台上制作N电极。
[0015]与现有技术相比，本发明有益效果包括:
(1)采用激光对所述蓝宝石衬底进行多次渐进式隐切，激光能量远离外延层时逐渐加大，以避免对发光外延层造成损伤；
(2)激光隐切图案逐渐远离蓝宝石衬底的上表面并靠近蓝宝石衬底的下表面中心点，利于制得蒙古包状的发光二极管芯片，依照光学原理，减少全反射发生几率，增加光提取率，提高外量子效率；
(3)蒙古包状的发光二极管芯片，减少后段封装工序的光学透镜设计，简化工艺流程，降低制作成本。
【附图说明】
[0016]附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。
[0017]10:蓝宝石衬底；20:发光外延层；21:N型层；22:发光层；23:P型层；30:透明导电层;41:P电极;42:N电极;50:劈刀。
[0018]图1?11是实施例1制作发光二极管芯片的流程示意图，其中图5为图4的隐切图案横截面示意图，图7为图6的隐切图案横截面示意图，图5为图4的隐切图案横截面示意图。
[0019]图12是实施例2的隐切图案横截面示意图。
[0020]图13是实施例3的隐切图案横截面示意图。
[0021 ]图14是实施例4的隐切图案横截面示意图。
【具体实施方式】
[0022]以下结合实施例对本发明作进一步的描述。
[0023]实施例1
发光二极管芯片的制作方法，其工艺步骤包括:
如图1所示，在蓝宝石衬底11上采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)发光外延层20，gp依次外延生长N型层21、发光层22和P型层23;
如图2所示，通过光刻及蚀刻技术，使N型层21局部露出平台；
如图3所示，在发光外延层上表面，S卩P型层23表面上制作ITO透明导电层30;通过光刻及蚀刻技术，分别在ITO透明导电层30和暴露的N型层21平台上制作P电极41和N电极42;减薄蓝宝石衬底11，背面减薄后的蓝宝石衬底11厚度为80~300μπι，本实施例优选蓝宝石厚度H为200μπι，横截面尺寸D0*D0为40mi l*40mi I ；
如图4和图5所示，采用激光对所述蓝宝石衬底进行第I次隐切，形成一系列隐切图案LI，隐切图案的位置在垂直方向上，与蓝宝石衬底11的上表面(N型层21的下表面)的距离Hl为50μπι，激光能量相对值为70?80%;隐切图案的位置在水平方向上，与蓝宝石衬底侧边存在的距离 Dl 为 l/8*D0=5mil。
[0024]如图6和图7所示，采用激光对所述蓝宝石衬底进行第2次隐切，形成一系列隐切图案L2，隐切图案的位置在垂直方向上，与蓝宝石衬底11的上表面(N型层21的下表面)的距离H2为ΙΟΟμπι，激光能量相对值为80?90%;隐切图案的位置在水平方向上，与蓝宝石衬底侧边存在的距离D2为l/4*D0=10mil。
[0025]如图8和图9所示，采用激光对所述蓝宝石衬底进行第3次隐切，形成一系列隐切图案L3，隐切图案的位置在垂直方向上，与蓝宝石衬底的上表面的距离H3为150μπι，激光能量相对值为90?95%;隐切图案的位置在水平方向上，与蓝宝石衬底侧边存在的距离D3为1/2*D0=20mil，S卩L3位于蓝宝石衬底下表面的中心点位置。
[0026]如图10所示，沿上述一系列隐切图案L1、L2和L3进行激光切割并劈裂，劈刀50设定在蓝宝石衬底下表面的中心点。
[0027]如图11所示，裂片后蓝宝石衬底的断裂面为半椭球面，从而制得整体外形上为蒙古包状的发光二极管芯片。
[0028]本实施例采用激光对所述蓝宝石衬底进行多次渐进式隐切，激光能量远离外延层时逐渐加大，以避免对发光外延层造成损伤;激光隐切图案逐渐远离蓝宝石衬底的上表面并靠近蓝宝石衬底的下表面中心点，利于制得蒙古包状的发光二极管芯片，依照光学原理，减少全反射发生几率，增加光提取率，提高外量子效率;蒙古包状的发光二极管芯片，减少后段封装工序的光学透镜设计，简化工艺流程，降低制作成本。
[0029]实施例2
如图12所示，本实施例与实施例1区别在于:实施例1中的隐切图案L1、L2的横截面构成矩形，本实施例的隐切图案L1、L2的横截面构成平行四边形。
[0030]实施例3
如图13所示，本实施例与实施例1区别在于:实施例1中的隐切图案L1、L2的横截面构成矩形，本实施例的隐切图案L1、L2的横截面构成圆形。
[0031 ] 实施例4
如图14所示，本实施例与实施例3区别在于:实施例3中的隐切图案L1、L2的横截面均构成圆形，且隐切图案LI的个数与隐切图案L2的个数相同；而本实施例的隐切图案LI的横截面构成圆形，隐切图案L2的横截面构成矩形;此外外圈的隐切图案LI的个数较多，内圈的隐切图案L2的个数较少，更利于蓝宝石衬底的断裂面劈裂成为半椭球面。
[0032]值得注意的是，上述实施例虽然示仅出了 3次渐进式隐切，其隐切次数还可以视芯片的尺寸大小、衬底厚度作调整，一般来说衬底厚度越大，隐切次数越多;芯片尺寸越大，隐切次数越多。同样地，激光隐切的能量、频率也可以根据芯片的尺寸大小、衬底厚度作适应性调整。此外，上述实施例的衬底以蓝宝石为例，本发明同样适用于诸如以氮化镓或硅或碳化硅等作为衬底的LED芯片。
[0033]应当理解的是，上述具体实施方案为本发明的优选实施例，本发明的范围不限于该实施例，凡依本发明所做的任何变更，皆属本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.发光二极管芯片的制作方法，其特征在于:工艺步骤如下: 1)提供一蓝宝石衬底； 2)在所述蓝宝石衬底上形成发光外延层，其中发光外延层包括N型层、发光层和P型层； 3)采用激光对所述蓝宝石衬底进行多次渐进式隐切，形成一系列隐切图案，所述隐切图案逐渐远离所述蓝宝石衬底的上表面并靠近所述蓝宝石衬底的下表面中心点； 4)沿所述一系列隐切图案进行激光切割并劈裂，得发光二极管芯片。2.根据权利要求1所述的发光二极管芯片的制作方法，其特征在于:所述隐切图案的位置在垂直方向上，从与所述蓝宝石衬底的上表面存在间隔逐渐逼近直至所述蓝宝石衬底的下表面;隐切图案的位置在水平方向上，从与所述蓝宝石衬底侧边存在间隔逐渐逼近直至所述蓝宝石衬底的下表面中心点。3.根据权利要求1所述的发光二极管芯片的制作方法，其特征在于:所述隐切图案的横截面构成矩形或圆形或椭圆形或平行四边形或多边形。4.根据权利要求1所述的发光二极管芯片的制作方法，其特征在于:所述多次渐进式隐切的激光能量远离发光外延层时逐渐加大，以避免对发光外延层造成损伤。5.根据权利要求1所述的发光二极管芯片的制作方法，其特征在于:所述多次渐进式隐切的激光能量相对值为70?90%。6.根据权利要求1所述的发光二极管芯片的制作方法，其特征在于:所述步骤2)还包括对所述蓝宝石衬底进行减薄的步骤，减薄后蓝宝石衬底的厚度为80?300μπι。7.根据权利要求1所述的发光二极管芯片的制作方法，其特征在于:所述步骤3)中，隐切次数为N次，N为大于或等于3的自然数。8.根据权利要求1所述的发光二极管芯片的制作方法，其特征在于:所述步骤4)中，裂片后所述蓝宝石衬底的断裂面为半椭球面。9.根据权利要求1所述的发光二极管芯片的制作方法，其特征在于:所述发光二极管芯片的外形为蒙古包状。10.根据权利要求1所述的发光二极管芯片的制作方法，其特征在于:还包括在所述P型层上制作透明导电层及P电极，在所述N型层平台上制作N电极。
【专利摘要】本发明提供一种发光二极管芯片的制作方法，提供一蓝宝石衬底；在所述蓝宝石衬底上形成发光外延层，其中发光外延层包括N型层、发光层和P型层；采用激光对所述蓝宝石衬底进行多次渐进式隐切，形成一系列隐切图案，所述隐切图案逐渐远离所述蓝宝石衬底的上表面并靠近所述蓝宝石衬底的下表面中心点；沿所述一系列隐切图案进行激光切割并劈裂，得发光二极管芯片。
【IPC分类】B23K26/38, H01L33/00, B23K26/402
【公开号】CN105679888
【申请号】CN201610081608
【发明人】彭康伟, 林素慧, 许圣贤, 林潇雄, 何安和, 郑建森
【申请人】厦门市三安光电科技有限公司
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年2月5日