一种具有复合尺寸的LED芯片的制备方法、芯片与流程

一种具有复合尺寸的led芯片的制备方法、芯片
技术领域
[0001]
本发明涉及发光二极管技术领域，尤其涉及一种具有复合尺寸的led芯片的制备方法、芯片。


背景技术：

[0002]
led光源已经成为日常生活应用面最广的光源，随处可见的日光灯、路灯、电视用的背光灯、手机用的闪光灯，都采用led光源。由于衬底为圆形，受外延层工艺的影响，如气体、温度等的分布不均匀，位于圆中心区域的外延层的波长比较集中，位于边缘的外延层的波长比较分散，现有芯片的制备方法将一个led晶圆制成同一个尺寸的led芯片，对应位于led晶圆中心区域和边缘区域的led芯片，波长离散，成品良率底，造成能出货的过少，因此如何有效的提升led芯片的良率，已成为当前一个重要课题。


技术实现要素：

[0003]
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种具有复合尺寸的led芯片的制备方法，根据外延层的波长分布将同一区段波长的外延层制成同一尺寸的芯片，其余不同波长段的外延层制成不同尺寸的芯片，以提高芯片成品良率，出货效率，以及减少不同波段芯片的库存。
[0004]
本发明还要解决的技术问题在于，提供一种具有复合尺寸的led芯片，根据外延层的波长分布将同一区段波长的外延层制成同一尺寸的发光结构，其余不同波长段的外延层制成不同尺寸的发光结构，以提高芯片成品良率，出货效率，以及减少不同波段芯片的库存。
[0005]
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种具有复合尺寸的led芯片的制备方法，包括：
[0006]
s1、在衬底上形成外延层；
[0007]
s2、对外延层进行测试，获得外延层的波长分布图，并根据波长分布图将外延层划分成n个波长区域，n≥2，每个波长区域的外延层的波长不同；
[0008]
s3、制作光刻板，所述光刻板对应设有n个光刻区域，每个光刻区域设有多个通孔，同一个光刻区域的通孔尺寸相同，不同光刻区域的通孔尺寸不同；
[0009]
s4、采用所述光刻板来刻蚀外延层，形成不同尺寸的发光结构和切割道；
[0010]
s5、在发光结构上形成电极；
[0011]
s6、沿着切割道切割所述衬底，制得不同尺寸的芯片。
[0012]
作为上述方案的改进，所示光刻板还设有隔离条，所述隔离条设于通孔之间；
[0013]
采用所述光刻板刻蚀外延层后，所述通孔对应形成发光结构，所述隔离条对应形成切割道。
[0014]
作为上述方案的改进，所述光刻板设有至少两种尺寸的隔离条，其中，所述隔离条的尺寸数量与光刻区域的数量相对应。
[0015]
作为上述方案的改进，根据波长分布图将外延层划分为中心波长区域和边缘波长区域，所述边缘波长区域位于中心波长区域的四周；
[0016]
所述光刻板设有两种尺寸的隔离条，包括第一隔离条和第二隔离条，所述第一隔离条设于同一个光刻区域内，所述第二隔离条设于不同光刻区域之间；
[0017]
所述切割道包括第一切割道和第二切割道，所述第一切割设于同一个波长区域的发光结构之间，所述第二切割道设于不同波长区域的发光结构之间。
[0018]
作为上述方案的改进，波长在
±
1nm范围内的外延层为同一波长区域，超出范围的外延层为不同波长区域。
[0019]
作为上述方案的改进，所述第二隔离条的宽度大于所述第一隔离条的宽度。
[0020]
作为上述方案的改进，所述第一隔离条的宽度为14～16μm，所述第二隔离条的宽度大于等于20μm。
[0021]
作为上述方案的改进，采用分区切割的方法来切割衬底，包括：
[0022]
s61、沿着第二切割道切割所述衬底，将中心波长区域和边缘波长区域的衬底分开；
[0023]
s62、沿着第一切割道切割边缘波长区域的衬底，获得边缘波长区域的单颗led芯片；
[0024]
s63、沿着第一切割道切割中心波长区域的衬底，获得中心波长区域的单颗led芯片。
[0025]
作为上述方案的改进，激光的波长为900～1100nm，能量为20～40mw，切割速度为130～180mm/s。
[0026]
相应地，本发明还提供了一种具有复合尺寸的led芯片，包括衬底、外延层、切割道、以及设于外延层上的电极；
[0027]
所述外延层设有n个波长区域，n≥2，每个波长区域的外延层的波长不同；
[0028]
所述切割道沿着外延层的表面贯穿至衬底表面，所述切割道将外延层分隔成多个发光结构，其中，位于同一波长区域的发光结构尺寸相同，不同波长区域的发光结构尺寸不同。
[0029]
实施本发明，具有如下有益效果：
[0030]
本发明对外延层进行测试，以获得外延层的波长分布图，再根据波长分布图将外延层划分成多个波长不同的波长区域，并将同一区段波长的外延层制成同一尺寸的芯片，其余不同波长段的外延层制成不同尺寸的芯片，最终制得具有复合尺寸的led芯片。本发明可以根据芯片的尺寸来区分芯片的波长，即同一尺寸的芯片在同一波段范围，这样可以提高芯片成品良率，出货效率，以及减少不同波段芯片的库存。
[0031]
本发明根据外延层的波长区域划分设计对应的光刻板，并通过相应的光刻板来刻蚀出不同尺寸的发光结构和切割道，其中，本发明的光刻板通过设置不同宽度的隔离条，以使不同尺寸的发光结构之间的切割道可以缓冲不同尺寸发光结构之间的差距，以降低切割难度和提高切割效率。
[0032]
为了配合本发明的分区切割方法，本发明采用波长为900～1100nm，能量为20～40mw的激光来切割衬底，不仅可以减少第二切割道宽度，还可以提高切割良率和效率，使得切割速度130～180mm/s范围内。
附图说明
[0033]
图1是本发明其中一个实施例的外延层的波长分布图；
[0034]
图2是本发明光刻板的结构示意图；
[0035]
图3是本发明衬底完成第一次切割后的示意图；
[0036]
图4是本发明衬底完成第二次切割后的示意图；
[0037]
图5是本发明衬底完成第三次切割后的示意图；
[0038]
图6是本发明光刻板只设置一种宽度的隔离条的结构示意图；
[0039]
图7是本发明led芯片的结构示意图；
[0040]
图8是发明led芯片的俯视图。
具体实施方式
[0041]
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作进一步地详细描述。
[0042]
本发明提供的一种具有复合尺寸的led芯片的制备方法，包括以下步骤：
[0043]
s1、在衬底上形成外延层；
[0044]
其中，本发明的衬底为2寸、4寸、6寸或8寸的蓝宝石衬底、硅衬底或氮化硅衬底。
[0045]
具体的，所述外延层包括设于衬底上的第一半导体层、设于第一半导体层上的有源层、以及设于有源层上的第二半导体层。
[0046]
s2、对外延层进行测试，获得外延层的波长分布图，并根据波长分布图将外延层划分成n个波长区域，n≥2，每个波长区域的外延层的波长不同；
[0047]
由于衬底为圆形，受外延层工艺的影响，如气体、温度等的分布不均匀，位于圆中心区域的外延层的波长比较集中，位于边缘的外延层的波长比较分散，若所有区域的外延层制成同一尺寸的芯片，则芯片的波长离散，成品良率底。
[0048]
本发明根据外延层的波长分布图，将外延层波长集中的区域划分为同一个波长区域，本发明主要将外延层划分为中心波长区域和边缘波长区域，所述边缘波长区域位于中心波长区域的四周。
[0049]
其中，边缘波长区域还可以根据波长分布图再划分成多个波长区域。
[0050]
其中，同一波长区域内的外延层的波长相同或相近，不同波长区域的外延层的波长差别较大。具体的，波长在
±
1nm范围内的外延层为同一波长区域，超出范围的外延层为不同波长区域。例如，如图1所示，中心波长区域的外延层波长范围为450～452nm，边缘波长区域的外延层波长范围为453～455nm、456～458nm、459～461nm。
[0051]
s3、制作光刻板，所述光刻板对应设有n个光刻区域，每个光刻区域设有多个通孔，同一个光刻区域的通孔尺寸相同，不同光刻区域的通孔尺寸不同；
[0052]
具体的，本发明根据外延层的波长区域划分来制成对应的光刻板，如图2所示，所述光刻板对应设有n个光刻区域11，同一个光刻区域11的通孔12尺寸相同，不同光刻区域11的通孔12尺寸不同。
[0053]
其中，通孔的尺寸为最后切割形成的单颗led芯片的尺寸。对应中心波长区域的通孔尺寸根据实际客户需求，对应中心波长区域的通孔尺寸小于或大于对应边缘波长区域的通孔尺寸。
[0054]
其中，所示光刻板还设有隔离条13，所述隔离条13设于通孔之间，采用本发明的光刻板刻蚀外延层后，所述通孔对应形成发光结构，所述隔离条13对应形成切割道。
[0055]
本发明的光刻板设有至少两种尺寸的隔离条13，其中，所述隔离条13的尺寸数量与光刻区域11的数量相对应，若所述光刻板设有2个光刻区域，则隔离条的尺寸有2种；若所述光刻板设有3个光刻区域，则隔离条的尺寸有3种。
[0056]
具体的，所述光刻板设有两种尺寸的隔离条13，包括第一隔离条131和第二隔离条132，所述第一隔离条131设于同一个光刻区域11内，所述第二隔离条132设于不同光刻区域11之间，用于调整不同尺寸的通孔之间的差距。其中，所述第一隔离条131的宽度为普通切割道的宽度，一般为14～16μm，所述第二隔离条132的宽度要大于第一隔离条的131宽度。
[0057]
优选的，所述第二隔离条132的宽度大于等于20μm。
[0058]
更优的，所述第二隔离条132的宽度为20～25μm。
[0059]
其中，所述光刻板设有至少两个对位点，所述对位点的形状为十字形、t型形、圆形、半圆形、三角形等。本发明光刻板上的对位点主要让黄光对位，或是切割做标记点用，以保证光刻板的光刻区域与外延层的波长区域对准。
[0060]
s4、采用所述光刻板来刻蚀外延层，形成不同尺寸的发光结构和切割道；
[0061]
具体的，将所述光刻板设于外延层上，同时配合光刻工艺，刻蚀至衬底的表面，在同一个波长区域形成同一尺寸的发光结构，不同波长区域的发光结构尺寸不同。
[0062]
其中，所述切割道包括第一切割道和第二切割道，所述第一切割设于同一个波长区域的发光结构之间，所述第二切割道设于不同波长区域的发光结构之间。
[0063]
优选的，第一切割道的宽度为14～16μm，第二切割道的宽度大于等于20μm。
[0064]
更优的，第一切割道的宽度为14～16μm，第二切割道的宽度为20～25μm。
[0065]
s5、在发光结构上形成电极；
[0066]
具体的，采用蒸镀或溅射的方法在发光结构上形成电极。其中，所述电极包括第一电极和第二电极，所述第一电极与第一半导体层导电连接，所述第二电极与第二半导体层导电连接。
[0067]
s6、沿着切割道切割所述衬底，制得不同尺寸的芯片。
[0068]
具体的，采用分区切割的方法来切割衬底，包括：
[0069]
s61、对衬底进行第一次切割，参见图3，沿着第二切割道切割所述衬底，将中心波长区域和边缘波长区域的衬底分开；
[0070]
s62、对衬底进行第二次切割，参见图4，沿着第一切割道切割边缘波长区域的衬底，获得边缘波长区域的单颗led芯片；
[0071]
s63、对衬底进行第三次切割，参见图5，沿着第一切割道切割中心波长区域的衬底，获得中心波长区域的单颗led芯片。
[0072]
为了配合本发明的分区切割方法，本发明采用激光来切割衬底，因为本发明需要设置第二切割道来缓冲不同尺寸芯片之间的差距，才能提高切割效率和切割良率。若本发明光刻板只有一种尺寸的隔离条，如图6所示，则对应不同波长区域之间的发光结构难以对齐，严重影响切割。
[0073]
其中，激光的波长和能量会影响第二切割道的宽度，为了提高产量，切割到的宽度在合适范围内越小越好，优选的，激光的波长为900～1100nm，能量为20～40mw，切割速度为
130～180mm/s。
[0074]
更优的，激光的波长为950～1000nm，能量为20～35mw，切割速度为140～160mm/s。
[0075]
本发明对外延层进行测试，以获得外延层的波长分布图，再根据波长分布图将外延层划分成多个波长不同的波长区域，并将同一区段波长的外延层制成同一尺寸的芯片，其余不同波长段的外延层制成不同尺寸的芯片，最终制得具有复合尺寸的led芯片。本发明可以根据芯片的尺寸来区分芯片的波长，即同一尺寸的芯片在同一波段范围，这样可以提高芯片成品良率，出货效率，以及减少不同波段芯片的库存。
[0076]
本发明根据外延层的波长区域划分设计对应的光刻板，并通过相应的光刻板来刻蚀出不同尺寸的发光结构和切割道，其中，本发明的光刻板通过设置不同宽度的隔离条，以使不同尺寸的发光结构之间的切割道可以缓冲不同尺寸发光结构之间的差距，以降低切割难度和提高切割效率。
[0077]
为了配合本发明的分区切割方法，本发明采用波长为900～1100nm，能量为20～40mw的激光来切割衬底，不仅可以减少第二切割道宽度，还可以提高切割良率和效率，使得切割速度130～180mm/s范围内。
[0078]
相应地，参见图7，本发明还提供的一种具有复合尺寸的led芯片，包括衬底100、外延层200、切割道300、以及设于外延层200上的电极400。
[0079]
本发明的衬底100为2寸、4寸、6寸或8寸的蓝宝石衬底、硅衬底或氮化硅衬底。
[0080]
具体的，所述外延层200包括设于衬底上的第一半导体层、设于第一半导体层上的有源层、以及设于有源层上的第二半导体层。
[0081]
所述外延层200设有n个波长区域，n≥2，每个波长区域的外延层的波长不同。
[0082]
由于衬底100为圆形，受外延层工艺的影响，如气体、温度等的分布不均匀，位于圆中心区域的外延层的波长比较集中，位于边缘的外延层的波长比较分散，若所有区域的外延层制成同一尺寸的芯片，则芯片的波长离散，成品良率底。
[0083]
本发明根据外延层的波长分布图，将外延层波长集中的区域划分为同一个波长区域，本发明主要将外延层划分为中心波长区域和边缘波长区域，所述边缘波长区域位于中心波长区域的四周。
[0084]
其中，边缘波长区域还可以根据波长分布图再划分成多个波长区域。
[0085]
其中，同一波长区域内的外延层的波长相同或相近，不同波长区域的外延层的波长差别较大。具体的，波长在
±
1nm范围内的外延层为同一波长区域，超出范围的外延层为不同波长区域。例如，如图1所示，中心波长区域的外延层波长范围为450～452nm，边缘波长区域的外延层波长范围为453～455nm、456～458nm、459～461nm。
[0086]
所述切割道300沿着外延层200的表面贯穿至衬底100表面，所述切割道300将外延层200分隔成多个发光结构，其中，位于同一波长区域的发光结构尺寸相同，不同波长区域的发光结构尺寸不同。
[0087]
参见图8，所述切割道300包括第一切割道301和第二切割道301，所述第一切割道301设于同一个波长区域的发光结构201之间，所述第二切割道302设于不同波长区域的发光结构201之间，用于调整不同尺寸的发光结构201之间的差距。其中，所述第一切割道301的宽度为普通切割道的宽度，一般为14～16μm，所述第二切割道302的宽度要大于第一切割道301的宽度。
[0088]
优选的，第一切割道301的宽度为14～16μm，第二切割道302的宽度大于等于20μm。
[0089]
更优的，第一切割道301的宽度为14～16μm，第二切割道302的宽度为20～25μm。
[0090]
本发明根据外延层的波长分布将外延层划分成多个波长不同的波长区域，并将同一区段波长的外延层制成同一尺寸的发光结构，其余不同波长段的外延层制成不同尺寸的发光结构，最终制得具有复合尺寸的led芯片。本发明可以根据芯片的尺寸来区分芯片的波长，即同一尺寸的芯片在同一波段范围，这样可以提高芯片成品良率，出货效率，以及减少不同波段芯片的库存。
[0091]
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。