一種發(fā)光二極管的正面切割工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管的正面切割工藝，包括步驟：1）于半導體襯底表面形成至少包括N型層、量子阱層及P型層的發(fā)光外延結(jié)構(gòu)；2）定義出多個發(fā)光單元，并于各該發(fā)光單元間刻蝕出直至所述半導體襯底的多個走道；3）于各該發(fā)光單元中形成N電極制備區(qū)域；4）于各該發(fā)光單元的P型層表面形成透明導電層，于透明導電層表面制備P電極，并于N電極制備區(qū)域制備N電極；5）對各該走道進行激光正面切割工藝，于所述半導體襯底中形成與各該發(fā)光單元對應的多個切割痕；6）依據(jù)各切割痕進行裂片。本發(fā)明提供了一種發(fā)光二極管的激光正面切割方法，可以有效避免激光對發(fā)光二極管的損傷，提高發(fā)光二極管的亮度以及良率，工藝簡單，適用于工藝生產(chǎn)。
【專利說明】一種發(fā)光二極管的正面切割工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于發(fā)光二極管制造領(lǐng)域，特別是涉及一種發(fā)光二極管的正面切割工藝。

【背景技術(shù)】
[0002]半導體照明作為新型高效固體光源，具有壽命長、節(jié)能、環(huán)保、安全等顯著優(yōu)點，將成為人類照明史上繼白熾燈、熒光燈之后的又一次飛躍，其應用領(lǐng)域正在迅速擴大，正帶動傳統(tǒng)照明、顯示等行業(yè)的升級換代，其經(jīng)濟效益和社會效益巨大。正因如此，半導體照明被普遍看作是21世紀最具發(fā)展前景的新興產(chǎn)業(yè)之一，也是未來幾年光電子領(lǐng)域最重要的制高點之一。發(fā)光二極管是由II1-1V族化合物，如GaAs (砷化鎵)、GaP (磷化鎵)、GaAsP (磷砷化鎵)等半導體制成的，其核心是PN結(jié)。因此它具有一般P-N結(jié)的1-N特性，即正向?qū)?，反向截止、擊穿特性。此外，在一定條件下，它還具有發(fā)光特性。在正向電壓下，電子由N區(qū)注入P區(qū)，空穴由P區(qū)注入N區(qū)。進入對方區(qū)域的少數(shù)載流子(少子)一部分與多數(shù)載流子(多子)復合而發(fā)光。
[0003]近年來，制造高集成、高性能的半導體產(chǎn)品的半導體工業(yè)相繼發(fā)展半導體薄片加工技術(shù)。為了提高生產(chǎn)效率，各處的半導體產(chǎn)品使用半導體薄片加工技術(shù)把幾個到幾千萬個半導體儀器集成到一塊稱為“晶片”的高純度襯底上。一塊幾英寸晶片上要制造的芯片數(shù)目達幾千片，在封裝前要把它們分割成單個電路單元。
[0004]隱形切割是將激光聚光于工件內(nèi)部，在工件內(nèi)部形成變質(zhì)層，通過擴展膠膜等方法將工件分割成芯片的切割方法。隱形切割具有很多優(yōu)點:1、由于工件內(nèi)部改質(zhì)，因此可以抑制加工屑的產(chǎn)生。適用于抗污垢性能差的工件；2、適用于抗負荷能力差的工件(MEMS等)，且采用干式加工工藝，無需清洗；可以減小切割道寬度，因此有助于減小芯片間隔。由于上述優(yōu)點，隱形切割得到了廣泛的應用。一般的隱形切割工藝采用背面切割工藝，背面切割工藝可降低由于切割對發(fā)光二極管而造成的損傷，因此得到了廣泛的應用。然而，對于大功率的發(fā)光二極管，其背面一般具有如反射鏡等背鍍層結(jié)構(gòu)，對于這種結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，由于激光難以透過，因此對切割過程造成了極大的不便。
[0005]對于正面切割工藝，由于激光脈沖會直接作用于發(fā)光外延以及襯底，切割過程容易造成發(fā)光外延的損傷，從而影響發(fā)光二極管的發(fā)光效率以及最終產(chǎn)品的良率。
[0006]因此，提供一種適用于具有背鍍結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，并可有效避免發(fā)光外延損傷的正面切割工藝實屬必要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)光二極管的正面切割工藝，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中激光正面切割工藝容易造成發(fā)光二極管損傷從而影響其性能并降低產(chǎn)品良率等問題。
[0008]為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管的正面切割工藝，所述切割工藝至少包括以下步驟:
[0009]I)提供一半導體襯底，于所述半導體襯底表面形成至少包括N型層、量子阱層及P型層的發(fā)光外延結(jié)構(gòu)；
[0010]2)定義出多個發(fā)光單元，并于各該發(fā)光單元間刻蝕出直至所述半導體襯底的多個走道；
[0011]3)于各該發(fā)光單元中形成N電極制備區(qū)域；
[0012]4)于各該發(fā)光單元的P型層表面形成透明導電層，于各該透明導電層表面制備P電極，并于各該N電極制備區(qū)域制備N電極；
[0013]5)對各該走道進行激光正面切割工藝，于所述半導體襯底中形成與各該發(fā)光單元對應的多個切割痕；
[0014]6)依據(jù)各切割痕進行裂片，獲得多個獨立的發(fā)光單元。
[0015]作為本發(fā)明的發(fā)光二極管的正面切割工藝的一種優(yōu)選方案，所述半導體襯底為藍寶石襯底或圖形藍寶石襯底，所述N型層為N-GaN層，所述量子阱層為GaN/InGaN多量子阱層，所述P型層為P-GaN層。
[0016]作為本發(fā)明的發(fā)光二極管的正面切割工藝的一種優(yōu)選方案，步驟2)采用感應耦合等離子體ICP刻蝕法刻蝕出所述的多個走道。
[0017]作為本發(fā)明的發(fā)光二極管的正面切割工藝的一種優(yōu)選方案，步驟3)中所述的N電極制備區(qū)域為去除了 P型層、量子阱層及部分的N型層后所獲得的N電極制備平臺。
[0018]作為本發(fā)明的發(fā)光二極管的正面切割工藝的一種優(yōu)選方案，步驟4)之后還包括對所述半導體襯底進行背面減薄的步驟。
[0019]作為本發(fā)明的發(fā)光二極管的正面切割工藝的一種優(yōu)選方案，背面減薄后還包括于所述半導體襯底背面背鍍反射鏡的步驟。
[0020]作為本發(fā)明的發(fā)光二極管的正面切割工藝的一種優(yōu)選方案，所述反射鏡為全方位反射鏡ODR或布拉格反射鏡DBR。
[0021]作為本發(fā)明的發(fā)光二極管的正面切割工藝的一種優(yōu)選方案，步驟5)所述的激光正面切割工藝包括步驟:5-1)于各該發(fā)光單元表面涂覆保護膠；5-2)采用激光對各該走道進行切割，于所述半導體襯底中形成與各該發(fā)光單元對應的多個切割痕；5_3)去除所述保護膠。
[0022]作為本發(fā)明的發(fā)光二極管的正面切割工藝的一種優(yōu)選方案，所述保護膠為丙二醇甲醚醋酸酯、異丙醇、以及壓克力樹脂的混合膠體。
[0023]作為本發(fā)明的發(fā)光二極管的正面切割工藝的一種優(yōu)選方案，步驟5)所采用的激光正面切割工藝為隱形切割工藝，所采用的激光的波長為1064nm。
[0024]如上所述，本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管的正面切割工藝，包括以下步驟:1)提供一半導體襯底，于所述半導體襯底表面形成至少包括N型層、量子阱層及P型層的發(fā)光外延結(jié)構(gòu)；2)定義出多個發(fā)光單元，并于各該發(fā)光單元間刻蝕出直至所述半導體襯底的多個走道；
3)于各該發(fā)光單元中形成N電極制備區(qū)域；4)于各該發(fā)光單元的P型層表面形成透明導電層，于各該透明導電層表面制備P電極，并于各該N電極制備區(qū)域制備N電極；5)對各該走道進行激光正面切割工藝，于所述半導體襯底中形成與各該發(fā)光單元對應的多個切割痕；
6)依據(jù)各切割痕進行裂片，獲得多個獨立的發(fā)光單元。本發(fā)明提供了一種發(fā)光二極管的激光正面切割方法，可以有效避免切割時激光對發(fā)光二極管的損傷，提高了發(fā)光二極管的亮度以及產(chǎn)品的良率，本發(fā)明工藝簡單，適用于工藝生產(chǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1?圖2顯示為本發(fā)明的發(fā)光二極管的正面切割工藝步驟I)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖3顯示為本發(fā)明的發(fā)光二極管的正面切割工藝步驟2)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖4顯示為本發(fā)明的發(fā)光二極管的正面切割工藝步驟3)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖5?圖8顯示為本發(fā)明的發(fā)光二極管的正面切割工藝步驟4)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖9?圖11顯示為本發(fā)明的發(fā)光二極管的正面切割工藝步驟5)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖12?圖13顯示為本發(fā)明的發(fā)光二極管的正面切割工藝步驟6)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]元件標號說明
[0032]101半導體襯底
[0033]102 N 型層
[0034]103量子阱層
[0035]104 P 型層
[0036]105 走道
[0037]106 N電極制備區(qū)域
[0038]107透明導電層
[0039]108 P 電極
[0040]109 N 電極
[0041]110反射鏡
[0042]111保護膠
[0043]112切割痕
[0044]113裂片刀

【具體實施方式】
[0045]以下通過特定的具體示例說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾或改變。
[0046]請參閱圖1?圖13。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復雜。
[0047]如圖1?圖13所示，本實施例提供一種發(fā)光二極管的正面切割工藝，所述切割工藝至少包括以下步驟:
[0048]如圖1?圖2所示，首先進行步驟1)，提供一半導體襯底101，于所述半導體襯底101表面形成至少包括N型層102、量子阱層103及P型層104的發(fā)光外延結(jié)構(gòu)。
[0049]作為示例，所述半導體襯底101為平片藍寶石襯底或圖形藍寶石襯底，所述N型層102為N-GaN層，所述量子阱層103為GaN/InGaN多量子阱層103，所述P型層104為P-GaN層。
[0050]當然，在其他的實施例中，所述半導體襯底101也可以是如S1、SiC等襯底，所述發(fā)光外延結(jié)構(gòu)也可以是如GaAs (砷化鎵)基、GaP (磷化鎵)基、GaAsP (磷砷化鎵)基等發(fā)光外延結(jié)構(gòu)。
[0051]如圖3所示，然后進行步驟2)，定義出多個發(fā)光單元，并于各該發(fā)光單元間刻蝕出直至所述半導體襯底101的多個走道105。
[0052]所述發(fā)光單元可以為一個LED晶胞，或者為以串聯(lián)、并聯(lián)或混連等方式連接的兩個或多個LED模組。
[0053]作為示例，定義出多個發(fā)光單元后，于所述發(fā)光外延結(jié)構(gòu)表面制作與各該發(fā)光單元對應的光刻掩膜，然后采用感應耦合等離子體ICP刻蝕法刻蝕出所述的多個走道105。
[0054]如圖4所示，接著進行步驟3)，于各該發(fā)光單元中形成N電極制備區(qū)域106。
[0055]作為示例，所述的N電極制備區(qū)域106為去除了 P型層104、量子阱層103及部分的N型層102后所獲得的N電極制備平臺。
[0056]如圖5?圖6所示，接著進行步驟4)，于各該發(fā)光單元的P型層104表面形成透明導電層107，于各該透明導電層107表面制備P電極108，并于各該N電極制備區(qū)域106制備N電極109 ；
[0057]作為示例，所述透明導電層107為ITO透明導電層107，所述P電極108及N電極109的材料可以為Au、Pt、Ag等金屬。
[0058]如圖7?圖8所示，在制作完P(guān)電極108及N電極109后，采用研磨等方法從背面對所述半導體襯底101進行減薄，背面減薄后還于所述半導體襯底101背面背鍍反射鏡110。
[0059]作為實例，所述反射鏡110為全方位反射鏡1100DR或布拉格反射鏡110DBR。減薄后背鍍反射鏡110,可以大大提高發(fā)光二極管的發(fā)光效率。
[0060]如圖9?圖11所示，接著進行步驟5)，對各該走道105進行激光正面切割工藝，于所述半導體襯底101中形成與各該發(fā)光單元對應的多個切割痕112。
[0061]由于發(fā)光二極管的背面背鍍有反射鏡110，因此，難以采用背面隱形切割工藝對其進行切割。
[0062]作為實例，對各該走道105進行激光正面切割工藝，包括步驟:5-1)于各該發(fā)光單元表面涂覆保護膠111 ;5-2)采用激光對各該走道105進行切割，于所述半導體襯底101中形成與各該發(fā)光單元對應的多個切割痕112 ；5-3)去除所述保護膠111。
[0063]作為實例，所述保護膠111為丙二醇甲醚醋酸酯、異丙醇、以及壓克力樹脂的混合膠體。
[0064]作為實例，所采用的激光的波長為1064nm。
[0065]作為實例，所采用的激光正面切割為隱形切割工藝，通過激光脈沖于半導體襯底101內(nèi)部形成多個與各該發(fā)光單元對應的松弛結(jié)構(gòu)的切割痕112，以便后續(xù)的裂片工藝的進行。
[0066]當然，在其他的實施例中，所述正面切割也可以是直接從半導體襯底101表面燒蝕至一定深度的切割方式，并不限定為隱形切割工藝。
[0067]如圖12?圖13所示，最后進行步驟6)，依據(jù)各切割痕112進行裂片，獲得多個獨立的發(fā)光單元。
[0068]作為實例，采用裂片刀113劈裂的方式對所述半導體襯底101進行裂片，具體為將裂片刀113對準個切割痕112，然后從半導體襯底101背面對其進行壓迫使其劈裂，最終獲得多個獨立的發(fā)光單元，完成發(fā)光二極管的制備。
[0069]綜上所述，本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管的正面切割工藝，包括以下步驟:1)提供一半導體襯底101，于所述半導體襯底101表面形成至少包括N型層102、量子阱層103及P型層104的發(fā)光外延結(jié)構(gòu)；2)定義出多個發(fā)光單元，并于各該發(fā)光單元間刻蝕出直至所述半導體襯底101的多個走道105 ;3)于各該發(fā)光單元中形成N電極制備區(qū)域106 ;4)于各該發(fā)光單元的P型層104表面形成透明導電層107，于各該透明導電層107表面制備P電極108，并于各該N電極制備區(qū)域106制備N電極109 ；5)對各該走道105進行激光正面切割工藝，于所述半導體襯底101中形成與各該發(fā)光單元對應的多個切割痕112 ;6)依據(jù)各切割痕112進行裂片，獲得多個獨立的發(fā)光單元。本發(fā)明提供了一種發(fā)光二極管的激光正面切割方法，可以有效避免切割時激光對發(fā)光二極管的損傷，提高了發(fā)光二極管的亮度以及產(chǎn)品的良率，本發(fā)明工藝簡單，適用于工藝生產(chǎn)。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。
[0070]上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)光二極管的正面切割工藝，其特征在于，所述切割工藝至少包括以下步驟: 1)提供一半導體襯底，于所述半導體襯底表面形成至少包括N型層、量子阱層及P型層的發(fā)光外延結(jié)構(gòu)； 2)定義出多個發(fā)光單元，并于各該發(fā)光單元間刻蝕出直至所述半導體襯底的多個走道； 3)于各該發(fā)光單元中形成N電極制備區(qū)域； 4)于各該發(fā)光單元的P型層表面形成透明導電層，于各該透明導電層表面制備P電極，并于各該N電極制備區(qū)域制備N電極； 5)對各該走道進行激光正面切割工藝，于所述半導體襯底中形成與各該發(fā)光單元對應的多個切割痕； 6)依據(jù)各切割痕進行裂片，獲得多個獨立的發(fā)光單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管的正面切割工藝，其特征在于:所述半導體襯底為藍寶石襯底或圖形藍寶石襯底，所述N型層為N-GaN層，所述量子阱層為GaN/InGaN多量子阱層，所述P型層為P-GaN層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管的正面切割工藝，其特征在于:步驟2)采用感應耦合等離子體ICP刻蝕法刻蝕出所述的多個走道。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管的正面切割工藝，其特征在于:步驟3)中所述的N電極制備區(qū)域為去除了 P型層、量子阱層及部分的N型層后所獲得的N電極制備平臺。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管的正面切割工藝，其特征在于:步驟4)之后還包括對所述半導體襯底進行背面減薄的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)光二極管的正面切割工藝，其特征在于:背面減薄后還包括于所述半導體襯底背面背鍍反射鏡的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管的正面切割工藝，其特征在于:所述反射鏡為全方位反射鏡ODR或布拉格反射鏡DBR。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管的正面切割工藝，其特征在于:步驟5)所述的激光正面切割工藝包括步驟:5-1)于各該發(fā)光單元表面涂覆保護膠；5-2)采用激光對各該走道進行切割，于所述半導體襯底中形成與各該發(fā)光單元對應的多個切割痕；5_3)去除所述保護膠。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管的正面切割工藝，其特征在于:所述保護膠為丙二醇甲醚醋酸酯、異丙醇、以及壓克力樹脂的混合膠體。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管的正面切割工藝，其特征在于:步驟5)所采用的激光正面切割工藝為隱形切割工藝，所采用的激光的波長為1064nm。
【文檔編號】H01L33/00GK104078534SQ201310103699
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月27日
【發(fā)明者】楊杰, 張楠, 袁根如, 朱秀山, 陳鵬, 陳耀 申請人:上海藍光科技有限公司