Led芯片侧壁腐蚀法及其制得的led芯片的制作方法

Led芯片侧壁腐蚀法及其制得的led芯片的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种LED芯片侧壁腐蚀法及其制得的LED芯片，LED芯片由晶圆切割得到，晶圆包括衬底及生长于衬底顶面上的外延层结构，侧壁腐蚀法包括对晶圆依序进行以下腐蚀步骤：1)第一侧壁腐蚀：装有100～120℃腐蚀酸的第一侧壁腐蚀槽内，腐蚀1～2分钟；2)第二侧壁腐蚀：装有270～290℃腐蚀酸的第二侧壁腐蚀槽内，腐蚀10～30分钟；3)第三侧壁腐蚀：装有100～120℃腐蚀酸的第一侧壁腐蚀槽内，腐蚀1～2分钟。本发明提供的侧壁腐蚀法能提高所得LED芯片的亮度20％并降低晶圆减薄过程中破片率。
【专利说明】LED芯片侧壁腐蚀法及其制得的LED芯片

【技术领域】
[0001] 本发明涉及LED(发光二极管）芯片生产领域，特别地，涉及一种LED芯片侧壁腐 蚀法及其制得的LED芯片。

【背景技术】
[0002] GaN材料具有宽禁带、高电子漂移饱和速度、高热导率、化学稳定性好等众多优势。 GaN难以得到单晶，在GaN基上生长的外延层，位错密度大，存在η型背景载流子浓度过高及 Ρ型掺杂效果不佳等因素限制了 GaN基LED芯片的发展。使得GaN基LED芯片的外量子效 率不高。
[0003] 侧壁腐蚀能有效去除因镭射光束切割后在切割道上累积的许多杂质，从而避免这 些杂质吸附光亮，进而提高LED芯片的发光亮度。据测算侧壁腐蚀工艺能提高亮度6? 10%。侧壁腐蚀中多以260?300°C的强酸进行腐蚀。该法对LED芯片的亮度提高效果有 限，而且经过强酸腐蚀后，LED芯片的裂片率较高。当将侧壁腐蚀法用于大批量（单次生产 1000片LED晶圆）时，常出现裂片率过高而无法将侧壁腐蚀用于量产LED芯片。


【发明内容】

[0004] 本发明目的在于提供一种LED芯片侧壁腐蚀法及其制得的LED芯片，以解决现有 技术中侧壁腐蚀对LED芯片亮度提高有限，且不能用于大批量生产中的技术问题。
[0005] 为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种LED芯片侧壁腐蚀法，LED 芯片由晶圆切割得到，晶圆包括衬底及生长于衬底顶面上的外延层结构，包括对晶圆依序 进行以下腐蚀步骤：1)第一侧壁腐蚀：装有100?120°C腐蚀酸的第一侧壁腐蚀槽内，腐蚀 1?2分钟；2)第二侧壁腐蚀：装有270?290°C腐蚀酸的第二侧壁腐蚀槽内，腐蚀10?30 分钟；3)第三侧壁腐蚀：装有100?120°C腐蚀酸的第一侧壁腐蚀槽内，腐蚀1?2分钟。
[0006] 进一步地，第一侧壁腐蚀步骤中腐蚀酸的温度为100?110°c ;第三侧壁腐蚀步骤 中腐蚀酸的温度为100?110°c ;第二侧壁腐蚀过程中腐蚀酸的温度为270?280°C，腐蚀 时间为10?15分钟。
[0007] 进一步地，腐蚀酸为浓硫酸和浓磷酸按体积比为3?5 : 1混合酸。
[0008] 进一步地，晶圆表面设置抗酸阻挡层，抗酸阻挡层厚度为400?600nm ;
[0009] 进一步地，抗酸阻挡层为Si02、光刻胶。
[0010] 进一步地，还包括在侧壁腐蚀步骤前对晶圆进行的正面切割步骤，正面切割步骤 包括：a)在晶圆具有外延层结构的表面上形成多个彼此间隔的LED芯片颗粒，两两LED芯 片颗粒之间形成切割道；b)沿切割道对所述晶圆进行正面切割得到LED芯片；正面切割步 骤采用激光切割机或钻石切割刀进行切割。
[0011] 进一步地，切割道宽度为5?20 μ m。
[0012] 进一步地，LED芯片外延层厚度：正面切割的深度为1 : 0. 023?0. 1。
[0013] 根据本发明的另一方面还提供了一种按上述方法制得的LED芯片。
[0014] 进一步地，LED芯片中台阶面侧壁的斜度为70?90°
[0015] 本发明具有以下有益效果：
[0016] 本发明提供的侧壁腐蚀法通过调节酸的配比和腐蚀时间，使得经过侧壁腐蚀后的 LED芯片既能最大程度保留发光区域，又能最大程度的清除杂质提高亮度，同时在LED芯 片的台阶侧壁上形成斜度，从而使得在不使用隐形切割同时能获得高于隐形切割的发光效 率。减少了设备的投入。
[0017] 除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。 下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

【专利附图】

【附图说明】
[0018] 构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实 施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0019] 图1是对比例1中所得LED芯片的侧视剖视示意图；
[0020] 图2是本发明优选实施例的LED芯片的侧视剖视示意图；以及
[0021] 图3是LED芯粒所发光在衬底与N-GaN层相接处出射光路示意图。

【具体实施方式】
[0022] 以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定 和覆盖的多种不同方式实施。
[0023] 本发明提供了一种LED芯片侧壁腐蚀方法，该侧壁腐蚀方法通过将晶圆依序放置 于温度为100?120°C、270?290°C和100?120°C的腐蚀酸中进行腐蚀，使得侧壁腐蚀法 能适用于大批量的生产中，实现工业化运用该方法。避免了该法用于量产过程中，发光效率 提高不稳定，发光效率提高程度低的问题。还通过结合正面切割法，降低了所得LED芯片的 破片率。减少了生产损失。
[0024] 本发明提供的LED芯片侧壁腐蚀法的处理对象为晶圆。晶圆为以蓝宝石等常用材 料作为衬底，在衬底上生长有GaN基的外延层结构的LED晶片。该晶片表面设有多个彼此 间隔的LED芯片。经过后续制作透明导电层，P、N电极制作，芯片研磨、裂片后得到各个独 立的LED芯片。所得LED芯片侧视图如图2所示，LED芯片包括蓝宝石衬底1、依次形成于 蓝宝衬底上的N-GaN层2、形成于N-GaN层2上的多量子阱层3和形成于多量子阱层3上 的P-GaN层4。LED芯片的一侧从顶面刻蚀至N-GaN层2上，从LED芯片顶面至N-GaN2内 形成台阶面。台阶面包括底面21和第一斜面22。按本发明提供的侧壁腐蚀法腐蚀后，该 LED芯片的一侧从顶面P-GaN层4至N-GaN层2上形成斜面。该斜面一方面能使得从顶面 P-GaN层4至N-GaN层2的侧壁粗糙化，又能有效去除因镭射光束切割后在切割道上累积的 杂质，避免杂质对所出光的吸附。同时还能使得外延层结构的发光区域面积最大化，避免由 于过度侧壁腐蚀导致的发光区域过小问题。所得台阶面的侧壁作为第一斜面22,第一斜面 22的斜度为70?90°。如图2所示，该斜度以处于N-GaN层2上的台阶面的底面21所处 平面为0°，并以该台阶面的底面21为所形成角度的一边。所形成角度的另一边为第一斜 面22。底面21和第一斜面22所处平面在N-GaN层2相交，形成角度。此时所得LED芯片 的发光效率最高。
[0025] 参见图2,通过采用本发明提供的侧壁腐蚀方法还能使得衬底1至N-GaN层2相连 接的侧壁顶部形成第二斜面23。第二斜面23分布于衬底1和N-GaN层2具有台阶面的侧 壁上，能进一步提高所得LED芯片的出光率。第二斜面23与衬底1底面所夹角度为70? 80°。通过计算光路图可知，第一斜面22和第二斜面23能扩大侧壁上的出光面积，从而提 高出光效率。如图3所示，GaN折射率为 ηι = 2. 3,空气折射率为n2 = 1. 0,光线从GaN射 向空气中时，全反射临界角Θ zarcsinO^/nDzZS.S。。现举例说明，假设N-GaN层2内 一束光以入射角40°射向GaN与空气的界面，如果存在第二斜面23,则光线经过该第二斜 面23后在第三次反射时，入射角变为20°，此时小于临界角25.8°，大部分光经过上述三 次反射后即可发生折射，从N-GaN层2中射入空气中。
[0026] 而如果未经侧壁腐蚀时，N-GaN层2的侧壁为直角面24,假设N-GaN层2内一束光 以入射角40°射向GaN与空气的界面，光线经过多次反射，入射角均大于25.8°，光线只能 一直在N-GaN层2内发生全反射，无法出射入空气中发光。因此，侧壁腐蚀后可以提高全反 射的临界角，从而提高出光效率。
[0027] 侧壁腐蚀法包括对晶圆依序进行以下侧壁腐蚀步骤：
[0028] 1)第一侧壁腐蚀：装有100?120°C腐蚀酸的第一侧壁腐蚀槽内，腐蚀1?2分 钟；
[0029] 2)第二侧壁腐蚀：装有270?290°C腐蚀酸的第二侧壁腐蚀槽内，腐蚀10?30分 钟；
[0030] 3)第三侧壁腐蚀：装有100?120°C腐蚀酸的第一侧壁腐蚀槽内，腐蚀1?2分 钟。
[0031] 常用的侧壁腐蚀仅能起到去除侧壁上杂质的作用，以去除侧壁上的杂质来提高发 光亮度。而本发明通过将不同温度的腐蚀酸按上述程序进行配合，使得经过该程序腐蚀后 的晶圆表面的LED芯片台阶面侧壁形成具有斜度的斜面。使得台阶面的侧壁实现梯度腐 蚀，而不仅仅是清洗表面杂质的作用。所得台阶面侧壁如图2所示，通过形成具有斜度的台 阶面能进一步提高LED芯片的发光效率。第一侧壁腐蚀、第二侧壁腐蚀和第三侧壁腐蚀均 按常规侧壁腐蚀方法进行，即腐蚀晶圆侧壁。例如，将多个晶圆彼此间隔坚直放入耐腐蚀花 篮（如CN200830340528. 9中所示），用机械手臂提起花篮缓慢浸入腐蚀槽中，腐蚀完后由机 械手臂缓慢提起花篮，即完成一次侧壁腐蚀。
[0032] 同时上述程序进行侧壁腐蚀还能进一步降低研磨后晶圆厚度减小后导致的破片 率增高。而且当晶圆厚度相对较小时，破片率反而降低。
[0033] 另一方面，本发明首先将晶圆置于温度相对较低的100?120°C腐蚀酸溶液中，腐 蚀时间较短，能起到对晶圆侧壁的活化预热作用，为后续高温腐蚀做准备，防止后续极速升 温导致裂片增加。之后再将晶圆浸入270?290°C的第二侧壁腐蚀槽中进行第二侧壁腐蚀。 此次腐蚀起到腐蚀晶圆中LED芯片的侧壁的作用，故腐蚀时间较长。第三侧壁腐蚀能使得 经过腐蚀后的晶圆缓慢降温。使其在经受冷水冲洗时不至由于温度剧烈降低导致裂片。
[0034] 腐蚀酸温度过高会导致腐蚀速度过快，量化生产时难以控制所得LED芯片的发光 效率提高程度。腐蚀酸温度过低又会影响生产效率，延长生产时间。优选第一侧壁腐蚀中 腐蚀酸的温度为100?110°c ;第三侧壁腐蚀中腐蚀酸的温度为100?110°C ;第二侧壁腐 蚀中腐蚀酸的温度为270?280°C，腐蚀时间为10?15分钟。按此条件进行侧壁腐蚀能最 大程度的提高所得LED芯片的发光效率和降低所得LED芯片的破片率。获得具有最优斜度 的台阶面侧壁。
[0035] 侧壁腐蚀可以采用侧壁腐蚀机进行腐蚀处理。该设备为市售。腐蚀酸为浓硫酸和 浓磷酸按体积比为3?5:1混合酸。采用该体积混合的浓硫酸和浓磷酸能防止由于所用 腐蚀酸浓度较低引起的腐蚀时间过长问题，同时又能防止由于腐蚀酸浓度较高导致的腐蚀 过快，LED芯片发光区域迅速缩小，整个生产过程不可控，无法稳定批量重复的问题。
[0036] 显然为了保护LED芯片的出光区域不受到腐蚀酸的腐蚀，需要在晶圆整个顶面上 设置抗酸阻挡层。抗酸阻挡层同样覆盖了待侧壁腐蚀的台阶面侧壁。优选抗酸阻挡层厚度 为400?600nm。按此厚度设置抗酸阻挡层能在起到保护LED芯片发光区域不受到腐蚀的 情况下，最大程度的降低生产时间，使得生产过程中无需为设置最终需要去除的抗酸阻挡 层浪费太多时间。抗酸阻挡层可以为常用的具有耐浓硫酸和浓磷酸作用的物质组成的层， 优选为Si0 2、光刻胶制成的层。最优选的酸阻挡层厚度为500nm，此时阻挡效果和生产时间 最优。
[0037] 正面切割能消除释放所得LED芯片内部的应力，进一步减少在研磨过程中的破片 率。优选在进行侧壁腐蚀前对晶圆进行正面切割。经过正面切割后产生的杂质、细屑可通 过后续的侧壁腐蚀得到消除。正面切割步骤包括以下步骤：
[0038] a)在晶圆表面形成多个彼此间隔的LED芯片颗粒，两两LED芯片颗粒之间形成切 割道；
[0039] b)沿所述切割道对所述晶圆进行正面切割得到所述LED芯片。
[0040] 晶圆表面设有的多个LED芯片之间彼此间隔，间隔形成的缝隙可以作为正面切割 所需切割道使用。优选在待切割晶圆表面设置可以防止切割碎屑损伤的保护液，该保护液 易溶于水易于后续清洗处理。由于待切割表面上的抗酸阻挡层具有大量由si〇 2B成的孔 洞。切割过程中产生的杂质容易落入上述孔洞中无法清除。因而需要在切割前在抗酸阻挡 层表面均布一层保护液作为保护涂层。保护液在离子风扇下烘干形成保护涂层。切割设备 可以为是钻石划破刀、激光切割机等可以切割蓝宝石的设备。该保护液位常用激光切割保 护液。可以从半导体厂家购得。
[0041] 通过配合侧壁切割，使得对晶圆进行正面切割成为可能。现有技术中常用背面隐 形切割所需采购设备成本较高。隐形切割过程中同样需要使用水清洗、也会存在发灰的问 题。而本发明通过将侧壁腐蚀程序与正面切割相结合，避免使用昂贵的隐形切割机。仍然 能取得与隐形切割相同甚至更好的的量产LED芯片发光效果、良率。从而降低了生产成本。 为LED芯片成本的降低发挥作用。
[0042] 晶圆表面两两相隔的LED芯片围成切割道。可以按常用任意布置LED芯片的方法 设置晶圆表面。优选所形成的切割道宽度为5?20 μ m。此时既能保证晶圆材料得到充分 利用，减少废料的产生，又能防止切割道过窄导致切割精度下降，发光区受损的问题。。
[0043] 为防止切割后晶圆在侧壁腐蚀过程中出现断裂，优选LED芯片外延层厚度：正面 切割的深度为1 : 0.023?0.1。按此厚度进行正面切割还能最大程度的释放晶圆内的应 力，使得所得LED芯片的破片率降至最低。更优选的LED芯片外延层厚度：正面切割的深 度为1 : 0.07?0.8,此时切割效果最优。
[0044] 本发明的另一方面还提供了一种按上述方法制得的LED芯片。该LED芯片中台阶 面侧壁的斜度为70-90°。
[0045] 实施例
[0046] 以下实施例中所用仪器和物料均为市售。保护液为激光切割保护液购自深圳市云 谷半导体材料有限公司。
[0047] 以下实施例中所得LED芯片亮度均为所制得晶圆上所有LED芯片的亮度的平均 值。破片率为破片LED芯片个数除以所生成出的LED芯片个数乘以100%。
[0048] 激光切割采用LED激光切割机进行。
[0049] 实施例1
[0050] 以蓝宝石为衬底，用M0CVD (金属有机化学气相沉积）在衬底上生长8 μ m的GaN 基外延层得到晶圆。具体生长方法参见CN10302290A公开文件中的制备法和参数。
[0051] 将17mil*34mil的晶圆10000片用稀释过的Κ0Η溶液清洗后送到黄光室做光刻， 光刻做出17*34的图形，用ICP干法刻蚀出17*34图形的台阶，刻蚀深度2 μ m，然后用去胶 液去除光刻胶。接着在晶圆正面用PECVD(等离子体增强化学气相沉积法）沉积一层厚度 为500nm的光刻胶作为抗酸阻挡层。之后再在抗酸阻挡层上均布保护液，保护液在离子风 扇下烘干得到保护涂层。
[0052] 然后在晶圆的正面沿两颗芯片中间的切割道进行切割，切割设备为激光切割机， 切面宽度为12 μ m，LED芯片外延层厚度：正面切割的深度为1 : 0. 023。
[0053] 在两个石英槽中按体积比5 : 1混合浓硫酸和浓磷酸，混合后分别对两个槽进行 加热。第一蚀刻槽加热到ll〇°C，第二蚀刻槽加热到270°C。将晶圆先放到第一蚀刻槽内腐 蚀2分钟，之后将晶圆放回第二蚀刻槽腐蚀15分钟，最后再将晶圆放入第一蚀刻槽内蚀刻2 分钟。之后用去离子水冲洗15分钟。按CN97193501. 7中公开的方法，对晶圆进行上透明 导电层制作及合金，沉积钝化层，芯片P、N电极的制作，然后对晶圆进行研磨抛光，裂片后 得到LED芯片1。将各LED芯片1进行组装得到发光器件。
[0054] 对比例1
[0055] 与实施例的区别在于：不进行正面切割和侧壁腐蚀，从背面进行激光切割，其他工 序全部相同并同时制作。得到LED芯片2。
[0056] 采用150mA的驱动电流驱动LED芯片1和LED芯片2组装得到的发光器件发光， LED芯片1的平均发光亮度比LED芯片2高20. 38 %，经过研磨抛光后实施例1和对比例 1中晶圆厚度为120 μ m时，裂片后LED芯片1的破片率为1.31%，LED芯片2的破片率为 2. 14%。生产时间：LED芯片1的生产时间为120小时。
[0057] 实施例2
[0058] 以蓝宝石为衬底，用M0CVD (金属有机化学气相沉积）在衬底上生长8 μ m的GaN 基外延层得到晶圆。具体生长方法参见CN10302290A公开文件中的制备法和参数。
[0059] 将17mil*34mil的晶圆10000片用稀释过的Κ0Η溶液清洗后送到黄光室做光刻， 光刻做出17*34的图形，用ICP干法刻蚀出17*34图形的台阶，刻蚀深度1?2μπι，然后用 去胶液去除光刻胶。接着在晶圆正面用PECVD沉积一层厚度500nm的光刻胶作为抗酸阻挡 层，之后再在抗酸阻挡层上涂上一层可以防止切割碎屑损伤的保护液，保护液在离子风扇 下烘干得到保护涂层。
[0060] 然后在晶圆的正面沿两颗芯片中间的切割道进行切割，切割设备为钻石切割刀， 切面宽度为5 μ m，LED芯片外延层厚度：正面切割的深度为1 : 0. 1。
[0061] 在两个石英槽中按体积比3 : 1混合浓硫酸和浓磷酸，混合后分别对两个槽进行 加热。第一蚀刻槽加热到100°c，第二蚀刻槽加热到290°C。将晶圆先放到第一蚀刻槽内腐 蚀1分钟，之后将晶圆放回第二蚀刻槽腐蚀10分钟，最后再将晶圆放入第一蚀刻槽内蚀刻1 分钟。之后用去离子水冲洗10分钟。按CN97193501. 7中公开的方法，对晶圆进行上透明 导电层制作及合金，沉积钝化层，芯片P、N电极的制作，然后对晶圆进行研磨抛光，裂片后 得到LED芯片3。将各LED芯片1进行组装得到发光器件。
[0062] 对比例2
[0063] 与实施例2的区别在于：不进行正面切割和侧壁腐蚀，而从背面进行激光切割，其 他工序全部相同并同时制作。得到LED芯片4。
[0064] 采用150mA的驱动电流驱动LED芯片3和LED芯片4组装得到的发光器件发光， LED芯片3的平均发光亮度比LED芯片4高23. 65 %，经过研磨抛光后实施例2和对比例2中 晶圆厚度为120 μ m，裂片后LED芯片3的破片率为1. 52%，LED芯片4的破片率为2. 36%。 生产时间：LED芯片3的生产时间为120小时。
[0065] 实施例3
[0066] 以蓝宝石为衬底，用M0CVD (金属有机化学气相沉积）在衬底上生长8 μ m的GaN 基外延层得到晶圆。具体生长方法参见CN10302290A公开文件中的制备法和参数。
[0067] 将28mil*28mil的晶圆10000片用稀释过的Κ0Η溶液清洗后送到黄光室做光刻， 光刻做出28*28的图形，用ICP干法刻蚀出28*28图形的台阶，刻蚀深度1?2μπι，然后用 去胶液去除光刻胶。接着在晶圆正面用PECVD(等离子体增强化学气相沉积法）沉积一层 厚度为400nm的Si0 2作为抗酸阻挡层。之后再在抗酸阻挡层上涂上一层可以防止切割碎 屑损伤的保护液，保护液在离子风扇下烘干得到保护涂层。
[0068] 然后在晶圆的正面沿两颗芯片中间的切割道进行切割，切割设备为激光切割机， 切面宽度为?ο μ m，LED芯片外延层厚度：正面切割的深度为1 : 0. 08。
[0069] 在两个石英槽中按体积比4 : 1混合浓硫酸和、浓磷酸，混合后分别对两个槽进行 加热。第一低温蚀刻槽加热到120°C，高温第二蚀刻槽加热到280°C。将晶圆先放到低温第 一蚀刻槽蚀刻内腐蚀1分钟，接着之后将晶圆放回高温第二蚀刻槽进行腐蚀30分钟，然后 最后再将晶圆放入第一蚀刻槽内经过低温蚀刻槽1. 5分钟。最后之后用去离子水冲洗10 分钟。完成上面的工序后还需进行其他芯片工序包括按：透明导电层制作及合金，沉积钝化 层，芯片P、N电极的制作CN97193501. 7中公开的方法，对晶圆进行上透明导电层制作及合 金，沉积钝化层，芯片P、N电极的制作，然后对晶圆进行研磨抛光，裂片后得到LED芯片5。 将各LED芯片5进行组装得到发光器件，后工艺晶圆研磨抛光，裂片等。
[0070] 对比例3
[0071] 与实施例3的区别在于：不进行正面切割和侧壁腐蚀，而从背面进行激光切割，其 他工序全部相同并一起同时制作。得到LED芯片6。
[0072] 采用350mA的驱动电流驱动LED芯片5和LED芯片6组装得到的发光器件发光， LED芯片5的平均发光亮度比LED芯片6高22. 1%，经过研磨抛光后实施例3和对比例3 中晶圆厚度为120 μ m时，裂片后LED芯片5的破片率为0.87%，LED芯片6的破片率为 2. 36%。生产时间：LED芯片5的生产时间为110小时。
[0073] 实施例4
[0074] 以蓝宝石为衬底，用M0CVD (金属有机化学气相沉积）在衬底上生长8 μ m的GaN 基外延层得到晶圆。具体生长方法参见CN10302290A公开文件中的制备法和参数。
[0075] 将28mil*28mil的晶圆10000片用稀释过的Κ0Η溶液清洗后送到黄光室做光刻， 光刻做出28*28的图形，用ICP干法刻蚀出28*28图形的台阶，刻蚀深度1?2μπι，然后用 去胶液去除光刻胶。接着在晶圆正面用PECVD(等离子体增强化学气相沉积法）沉积一层 厚度为600nm的Si0 2作为抗酸阻挡层。之后再在抗酸阻挡层上涂上一层可以防止切割碎 屑损伤的保护液，保护液在离子风扇下烘干得到保护涂层。
[0076] 然后在晶圆的正面沿两颗芯片中间的切割道进行切割，切割设备为激光切割机， 切面宽度为20 μ m，LED芯片外延层厚度：正面切割的深度为1 : 0. 7。
[0077] 在两个石英槽中按体积比3.5 : 1混合浓硫酸和、浓磷酸，混合后分别对两个槽进 行加热。第一低温蚀刻槽加热到120°C，高温第二蚀刻槽加热到275°C。将晶圆先放到第一 蚀刻槽蚀刻内腐蚀1. 5分钟，接着之后将晶圆放回第二蚀刻槽进行腐蚀13分钟，然后最后 再将晶圆放入第一蚀刻槽内经过低温蚀刻槽1. 5分钟。最后之后用去离子水冲洗10分钟。 完成上面的工序后还需进行其他芯片工序包括按：透明导电层制作及合金，沉积钝化层，芯 片P、N电极的制作CN97193501. 7中公开的方法，对晶圆进行上透明导电层制作及合金，沉 积钝化层，芯片P、N电极的制作，然后对晶圆进行研磨抛光，裂片后得到LED芯片5。将各 LED芯片7进行组装得到发光器件，后工艺晶圆研磨抛光，裂片等。
[0078] 对比例4
[0079] 与实施例4的区别在于：不进行正面切割和侧壁腐蚀，而从背面进行激光切割，其 他工序全部相同并一起同时制作。得到LED芯片8。
[0080] 采用350mA的驱动电流驱动LED芯片7和LED芯片8组装得到的发光器件发光， LED芯片7的平均发光亮度比LED芯片8高25. 32 %，经过研磨抛光后实施例4和对比例 4中晶圆厚度为180 μ m时，裂片后LED芯片7的破片率为0. 73%，LED芯片8的破片率为 2. 49%。生产时间：LED芯片7的生产时间为100小时。
[0081] 实施例5
[0082] 与实施例4的区别在于：，LED芯片外延层厚度：正面切割的深度为1 : 0. 09。 得到LED芯片8。
[0083] 对比例5
[0084] 与实施例5的区别在于抗酸阻挡层厚度为700nm。得到LED芯片9。生产时间：LED 芯片9的生产时间为130小时。
[0085] 对比例6
[0086] 与实施例5的区别在于：在260°C下进行一次侧壁腐蚀。得到LED芯片10。
[0087] 所得LED芯片10结构如图1所示。该LED芯片10包括蓝宝石衬底1、依次形成于 蓝宝衬底上的N-GaN层2、形成于N-GaN层2上的多量子阱层3和形成于多量子阱层3上的 P-GaN层4。LED芯片的一侧从顶面刻蚀至N-GaN层2上，从LED芯片顶面至N-GaN2内形成 台阶面。由图1可见，所形成台阶面不具有斜度，为直角结构。所得LED芯片10在350mA 的驱动电流驱动下的平均发光效率仅为LED芯片7平均亮度的90%。
[0088] 从上述实施例可以看出，晶圆按本发明提供的方法进行正面切割和侧壁腐蚀，不 仅能达到隐形切割的亮度，同时比背面普通激光切割亮度高。
[0089] 说明本发明提供的方法可以完全替代隐形切割从而降低生产设备投入。而且本发 明提供的方法可以实现量产，当产量达到10000片时，所得LED芯片各项性能稳定，并不会 出现较大波动，说明本发明提供的方法适于工业生产。采用本发明提供的方法能相比普通 激光背面切割提高发光亮度，降低在研磨抛光过程中的破片率，而且研磨厚度越薄，降低破 片率的作用越明显。
[0090] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技 术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种LED芯片的侧壁腐蚀法，所述LED芯片由晶圆切割得到，所述晶圆包括衬底及生 长于所述衬底顶面上的外延层结构，其特征在于，包括对所述晶圆依序进行以下侧壁腐蚀 步骤： 1) 第一侧壁腐蚀：装有100?120°C腐蚀酸的第一侧壁腐蚀槽内，腐蚀1?2分钟； 2) 第二侧壁腐蚀：装有270?290°C所述腐蚀酸的第二侧壁腐蚀槽内，腐蚀10?30分 钟； 3) 第三侧壁腐蚀：装有100?120°C所述腐蚀酸的第一侧壁腐蚀槽内，腐蚀1?2分 钟。
2. 根据权利要求1所述的侧壁腐蚀法，其特征在于，所述第一侧壁腐蚀步骤中腐蚀酸 的温度为100?110°c ;所述第三侧壁腐蚀步骤中腐蚀酸的温度为100?110°C ;所述第二 侧壁腐蚀过程中腐蚀酸的温度为270?280°C，腐蚀时间为10?15分钟。
3. 根据权利要求1所述的侧壁腐蚀法，其特征在于，所述腐蚀酸为浓硫酸和浓磷酸按 体积比为3?5 : 1混合酸。
4. 根据权利要求1所述的侧壁腐蚀法，其特征在于，所述晶圆裸露地外表面上均设置 抗酸阻挡层，所述抗酸阻挡层厚度为400?600nm。
5. 根据权利要求4所述的侧壁腐蚀法，其特征在于，所述抗酸阻挡层为Si02、光刻胶。
6. 根据权利要求1?5中任一项所述的侧壁腐蚀法，其特征在于，还包括在所述侧壁腐 蚀步骤前对所述晶圆进行的正面切割步骤，所述正面切割步骤包括： a) 在所述晶圆具有外延层结构的表面上形成多个彼此间隔的LED芯片颗粒，两两所述 LED芯片颗粒之间形成切割道； b) 沿所述切割道对所述晶圆进行正面切割得到所述LED芯片； 所述正面切割步骤采用激光切割机或钻石切割刀进行切割。
7. 根据权利要求6所述的侧壁腐蚀法，其特征在于，所述切割道宽度为5?20 μ m。
8. 根据权利要求6所述的侧壁腐蚀法，其特征在于，所述LED芯片外延层厚度：所述正 面切割的深度为1 : 0.023?0.1。
9. 一种LED芯片，其特征在于，所以LED芯片按权利要求1?8中任一项所述方法制 得。
10. 根据权利要求9所述的LED芯片，其特征在于，所述LED芯片中台阶面侧壁的斜度 为70?90°。
【文档编号】H01L33/00GK104091861SQ201410311297
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月1日 优先权日:2014年7月1日
【发明者】艾国齐 申请人:湘能华磊光电股份有限公司