一种发光二极管的制作方法与流程

本发明涉及光电子制造技术领域，特别涉及一种发光二极管的制作方法。

背景技术：

LED(Light Emitting Diode，发光二极管)具有体积小、寿命长、功耗低等优点，目前被广泛应用于汽车信号灯、交通信号灯、显示屏以及照明设备。

在Micro LED(Micro Light Emitting Diode，微型发光二极管)的制作过程中，先在生长衬底上形成外延层，再在外延层上形成延伸至生长衬底的V型槽，外延层被分成若干相互独立的外延子层，接着将外延子层与转移衬底键合，并去除生长衬底进行后续加工。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

完成衬底转移后，外延子层的侧面和外延子层与生长衬底接触的底面的夹角为锐角，容易受损，造成Micro LED外观良率低。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的问题，本发明实施例提供了一种发光二极管的制作方法。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种发光二极管的制作方法，所述制作方法包括：

在生长衬底上依次形成外延层和保护层；

在所述保护层上形成若干延伸至所述衬底的凹槽，若干所述凹槽将所述外延层分成若干相互独立的外延子层；

在所述保护层的保护下，通过所述凹槽对所述外延子层进行腐蚀，使得所述外延子层的侧面与所述外延子层的底面的夹角为直角或钝角，所述外延子层的底面为与所述生长衬底接触的表面；

去除所述保护层，露出所述外延子层；

将露出的所述外延子层键合在转移衬底上；

去除所述生长衬底。

优选地，所述在所述保护层上形成若干延伸至所述衬底的凹槽，包括：

采用激光切割所述保护层和所述外延片，以形成若干延伸至所述衬底的凹槽。

进一步地，所述激光的波长为213～355nm。

可选地，所述通过所述凹槽对所述外延子层进行腐蚀，包括：

采用腐蚀溶液对所述外延子层进行腐蚀。

可选地，所述腐蚀溶液的温度为150～330℃。

可选地，进行腐蚀的时长为5～25分钟。

进一步地，所述保护层为SiO₂层或Si₃N₄层。

可选地，所述去除所述保护层，包括：

采用氢氟酸去除所述保护层。

优选地，所述去除所述生长衬底，包括：

通过激光将所述生长衬底与所述外延层剥离。

可选地，在所述去除所述生长衬底之后，所述方法还包括：

在所述外延层上设置电极。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过在外延层上形成保护层，在保护层上形成延伸至衬底的凹槽，将外延层分成相互独立的外延子层，并通过凹槽对外延子层进行腐蚀，使外延子层的侧面与所述外延子层的底面的夹角为直角或钝角，在将外延子层键合在转移衬底上并去除生长衬底之后，外延子层露出的夹角为直角或钝角，不容易受到损伤，从而提高了LED芯片的外观良率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种发光二极管的制作方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的另一种发光二极管的制作方法的流程图；

图3是本发明实施例提供的一种形成有保护层的外延片的结构图；

图4是本发明实施例提供的一种激光切割外延片的示意图；

图5是本发明实施例提供的一种腐蚀效果图；

图6是本发明实施例提供的另一种腐蚀效果图；

图7是本发明实施例提供的一种完成腐蚀后的效果图；

图8是本发明实施例提供的一种去除保护层后的效果图；

图9是本发明实施例提供的一种键合后的状态示意图；

图10是本发明实施例提供的一种生长衬底剥离示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种发光二极管的制作方法，图1是本发明实施例提供的一种发光二极管的制作方法的流程图，如图1所示，该方法包括：

S11：在生长衬底上依次形成外延层和保护层。

S12：在保护层上形成若干延伸至衬底的凹槽，若干凹槽将外延层分成若干相互独立的外延子层。

S13：在保护层的保护下，通过凹槽对外延子层进行腐蚀，使得外延子层的侧面与外延子层的底面的夹角为直角或钝角，其中，外延子层的底面为与生长衬底接触的表面。

S14：去除保护层，露出外延子层。

S15：将露出的外延子层键合在转移衬底上。

S16：去除生长衬底。

其中，外延子层指外延层被凹槽分割成的小块。

本发明实施例通过在外延层上形成保护层，在保护层上形成延伸至衬底的凹槽，将外延层分成相互独立的外延子层，并通过凹槽对外延子层进行腐蚀，使外延子层的侧面与外延子层的底面的夹角为直角或钝角，在将外延子层键合在转移衬底上并去除生长衬底之后，外延子层露出的夹角为直角或钝角，不容易受到损伤，从而提高了LED芯片的外观良率。

图2是本发明实施例提供的另一种发光二极管的制作方法的流程图，如图2所示，该方法包括：

S21：提供一衬底。

实现时，衬底可以是蓝宝石衬底。

S22：在生长衬底上依次形成外延层和保护层。

在本实施例中，外延片可以为GaN基外延片。

图3是本发明实施例提供的一种形成有保护层的外延片的结构图，如图3所示，保护层30可以为SiO₂层或Si₃N₄层，保护层30将外延层10背向生长衬底20的一面完全覆盖，从而可以保护外延层10，避免在后续的腐蚀外延层10的操作中，外延层10位于凹槽之外的部分被腐蚀。

实现时，可以采用PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，等离子体增强化学气相沉积法)在外延层10的上形成SiO₂层或Si₃N₄层。

S23：在保护层上形成若干延伸至衬底的凹槽，若干凹槽将外延层分成若干相互独立的外延子层。

实现时，可以采用激光切割保护层和外延片，以形成若干延伸至衬底的凹槽，采用激光进行切割不仅易于控制，速度快，而且形成的凹槽窄，切口平整。

图4是本发明实施例提供的一种激光切割外延片的示意图，如图4所示，在采用激光切割时，激光自聚焦镜头40射出，激光依次切穿保护层30、外延层10，并切入到生长衬底20中，控制激光切入生长衬底20，以确保激光完全将外延层10切穿。

具体地，将生长衬底20的底面粘贴在白膜上，将生长衬底20朝下外延层10朝上，放置在划片机的载物台上，控制激光对外延层10进行切割，以形成设定间距的多条凹槽11，使得外延层10被切割为多粒单独的外延子层10a。

在本实施例中，可以控制载物台以设定步距移动，在完成一个方向的切割后，可以控制载物台转动90°，继续进行另一个方向的切割，该设定步距根据需要切割出的单一外延子层10a的大小确定。

可选地，设定步距可以为25～50um，以适应大部分Micro LED的切割，在本实施例中，设定步距设置为30um，可以想到的是，在不同实施例中，设定步距的数值也可能不同，本发明并不以此为限。

在其他实施例中，也可以控制激光等间隔逐次扫过外延层10，以形成设定间距的多条凹槽11。

可选地，用于切割保护层30和外延层10的激光波长可以为213～355nm，该波长的激光为紫外激光，紫外激光在切割时产生的热量较少，可以降低发热对外延层10造成的影响。

需要说明的是，也可以采用机械切割的方式切割保护层30和外延层10，例如采用现有的切割刀具切割。

S24：对外延子层进行腐蚀，使得外延子层的侧面与外延子层的底面的夹角为直角或钝角。

通过腐蚀后，增大了外延子层的侧面与外延子层的底面的夹角，从而可以降低应力集中，降低外延子层损坏的可能。

实现时，可以采用腐蚀溶液对外延子层进行腐蚀，例如若外延层具有AlN材料的缓冲层，则可以采用H₃PO₄和H₂SO₄的混合溶液作为腐蚀溶液进行腐蚀，当然也可以采用其他能够腐蚀外延层的溶液。

具体地，将H₃PO₄和H₂SO₄的混合溶液放入腐蚀用的器皿中，进行加热后，将切割完成的外延片放入器皿中进行腐蚀。

其中，腐蚀用的器皿可以为石英材料制成，石英的主要成分是SiO₂，可以防止H₃PO₄和H₂SO₄的混合溶液腐蚀器皿。

优选地，H₃PO₄和H₂SO₄的混合溶液中，H₃PO₄和H₂SO₄的物质的量之比为3∶1，可以提高腐蚀的效率，缩短加工的时间。

优选地，腐蚀溶液的温度为150～330℃，将H₃PO₄和H₂SO₄的混合溶液加热到150～330℃再进行腐蚀，可以提高腐蚀的效率，缩短加工的时间。

优选地，进行腐蚀的时长为5～25分钟，腐蚀时间过短则效果不明显，腐蚀时间过长则可能导致腐蚀程度过大，影响外延片的质量。

图5是本发明实施例提供的一种腐蚀效果图，如图5所示，可以对外延子层10a进行腐蚀，使外延子层10a的侧面与外延子层10a的底面的夹角为直角，图6是本发明实施例提供的另一种腐蚀效果图，如图6所示，也可以对外延子层10a进行腐蚀，使外延子层10a的侧面与外延子层10a的底面的夹角为钝角。

优选地，图7是本发明实施例提供的一种完成腐蚀后的效果图，如图7所示，腐蚀后，使得外延子层10a的侧面与外延子层10a的底面的夹角为钝角，从而可以进一步避免外延子层10a出现损坏。

S25：去除保护层。

图8是本发明实施例提供的一种去除保护层后的效果图，结合图7和图8，保护层30用于避免外延子层10a的顶面被腐蚀，在完成腐蚀后即可将保护层30去除，以便于进行后续加工。

实现时，可以采用氢氟酸去除保护层30，通过氢氟酸腐蚀掉保护层30后即可进行后续的加工。

S26：将露出的外延子层键合在转移衬底上。

转移衬底可以是硅材料，在将生长衬底与外延层分离时，通常需要将外延层转移至转移衬底上，以进行后续的加工。

图9是本发明实施例提供的一种键合后的状态示意图，如图9所示，外延子层10a和转移衬底50之间夹设有金属薄片60，可以通过键合的方式将金属薄片60分别与外延子层10a和转移衬底50连接。

可选地，金属薄片60为金属铝或金属铜。

优选地，金属薄片60为金属铝，薄片状的金属铝在氧化后呈现透明状态，可以减少对LED发出的光的吸收。

S27：通过激光将衬底与外延层剥离。

图10是本发明实施例提供的一种生长衬底剥离示意图，如图10所示，通过激光从生长衬底20的底面一侧向外延子层10a与生长衬底20的接合处照射，使得生长衬底20与外延子层10a逐渐分离。

在完成生长衬底20的分离后，该方法还可以包括：在外延子层10a上设置电极，在完成生长衬底20的分离后可以进行后续的制备工艺，以完成LED的制作。

可以想到的是，本发明所提供的技术方案既适用于制作Micro LED，也适用于其他LED的制作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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。