Led芯片側(cè)壁腐蝕法及其制得的led芯片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種LED芯片側(cè)壁腐蝕法及其制得的LED芯片，LED芯片由晶圓切割得到，晶圓包括襯底及生長于襯底頂面上的外延層結(jié)構(gòu)，側(cè)壁腐蝕法包括對晶圓依序進行以下腐蝕步驟：1)第一側(cè)壁腐蝕：裝有100～120℃腐蝕酸的第一側(cè)壁腐蝕槽內(nèi)，腐蝕1～2分鐘；2)第二側(cè)壁腐蝕：裝有270～290℃腐蝕酸的第二側(cè)壁腐蝕槽內(nèi)，腐蝕10～30分鐘；3)第三側(cè)壁腐蝕：裝有100～120℃腐蝕酸的第一側(cè)壁腐蝕槽內(nèi)，腐蝕1～2分鐘。本發(fā)明提供的側(cè)壁腐蝕法能提高所得LED芯片的亮度20％并降低晶圓減薄過程中破片率。
【專利說明】LED芯片側(cè)壁腐蝕法及其制得的LED芯片

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及LED(發(fā)光二極管）芯片生產(chǎn)領(lǐng)域，特別地，涉及一種LED芯片側(cè)壁腐 蝕法及其制得的LED芯片。

【背景技術(shù)】
[0002] GaN材料具有寬禁帶、高電子漂移飽和速度、高熱導(dǎo)率、化學(xué)穩(wěn)定性好等眾多優(yōu)勢。 GaN難以得到單晶，在GaN基上生長的外延層，位錯密度大，存在η型背景載流子濃度過高及 Ρ型摻雜效果不佳等因素限制了 GaN基LED芯片的發(fā)展。使得GaN基LED芯片的外量子效 率不高。
[0003] 側(cè)壁腐蝕能有效去除因鐳射光束切割后在切割道上累積的許多雜質(zhì)，從而避免這 些雜質(zhì)吸附光亮，進而提高LED芯片的發(fā)光亮度。據(jù)測算側(cè)壁腐蝕工藝能提高亮度6? 10%。側(cè)壁腐蝕中多以260?300°C的強酸進行腐蝕。該法對LED芯片的亮度提高效果有 限，而且經(jīng)過強酸腐蝕后，LED芯片的裂片率較高。當將側(cè)壁腐蝕法用于大批量（單次生產(chǎn) 1000片LED晶圓）時，常出現(xiàn)裂片率過高而無法將側(cè)壁腐蝕用于量產(chǎn)LED芯片。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明目的在于提供一種LED芯片側(cè)壁腐蝕法及其制得的LED芯片，以解決現(xiàn)有 技術(shù)中側(cè)壁腐蝕對LED芯片亮度提高有限，且不能用于大批量生產(chǎn)中的技術(shù)問題。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種LED芯片側(cè)壁腐蝕法，LED 芯片由晶圓切割得到，晶圓包括襯底及生長于襯底頂面上的外延層結(jié)構(gòu)，包括對晶圓依序 進行以下腐蝕步驟：1)第一側(cè)壁腐蝕：裝有100?120°C腐蝕酸的第一側(cè)壁腐蝕槽內(nèi)，腐蝕 1?2分鐘；2)第二側(cè)壁腐蝕：裝有270?290°C腐蝕酸的第二側(cè)壁腐蝕槽內(nèi)，腐蝕10?30 分鐘；3)第三側(cè)壁腐蝕：裝有100?120°C腐蝕酸的第一側(cè)壁腐蝕槽內(nèi)，腐蝕1?2分鐘。
[0006] 進一步地，第一側(cè)壁腐蝕步驟中腐蝕酸的溫度為100?110°c ;第三側(cè)壁腐蝕步驟 中腐蝕酸的溫度為100?110°c ;第二側(cè)壁腐蝕過程中腐蝕酸的溫度為270?280°C，腐蝕 時間為10?15分鐘。
[0007] 進一步地，腐蝕酸為濃硫酸和濃磷酸按體積比為3?5 : 1混合酸。
[0008] 進一步地，晶圓表面設(shè)置抗酸阻擋層，抗酸阻擋層厚度為400?600nm ;
[0009] 進一步地，抗酸阻擋層為Si02、光刻膠。
[0010] 進一步地，還包括在側(cè)壁腐蝕步驟前對晶圓進行的正面切割步驟，正面切割步驟 包括：a)在晶圓具有外延層結(jié)構(gòu)的表面上形成多個彼此間隔的LED芯片顆粒，兩兩LED芯 片顆粒之間形成切割道；b)沿切割道對所述晶圓進行正面切割得到LED芯片；正面切割步 驟采用激光切割機或鉆石切割刀進行切割。
[0011] 進一步地，切割道寬度為5?20 μ m。
[0012] 進一步地，LED芯片外延層厚度：正面切割的深度為1 : 0. 023?0. 1。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面還提供了一種按上述方法制得的LED芯片。
[0014] 進一步地，LED芯片中臺階面?zhèn)缺诘男倍葹?0?90°
[0015] 本發(fā)明具有以下有益效果：
[0016] 本發(fā)明提供的側(cè)壁腐蝕法通過調(diào)節(jié)酸的配比和腐蝕時間，使得經(jīng)過側(cè)壁腐蝕后的 LED芯片既能最大程度保留發(fā)光區(qū)域，又能最大程度的清除雜質(zhì)提高亮度，同時在LED芯 片的臺階側(cè)壁上形成斜度，從而使得在不使用隱形切割同時能獲得高于隱形切割的發(fā)光效 率。減少了設(shè)備的投入。
[0017] 除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點。 下面將參照圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實 施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：
[0019] 圖1是對比例1中所得LED芯片的側(cè)視剖視示意圖；
[0020] 圖2是本發(fā)明優(yōu)選實施例的LED芯片的側(cè)視剖視示意圖；以及
[0021] 圖3是LED芯粒所發(fā)光在襯底與N-GaN層相接處出射光路示意圖。

【具體實施方式】
[0022] 以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定 和覆蓋的多種不同方式實施。
[0023] 本發(fā)明提供了一種LED芯片側(cè)壁腐蝕方法，該側(cè)壁腐蝕方法通過將晶圓依序放置 于溫度為100?120°C、270?290°C和100?120°C的腐蝕酸中進行腐蝕，使得側(cè)壁腐蝕法 能適用于大批量的生產(chǎn)中，實現(xiàn)工業(yè)化運用該方法。避免了該法用于量產(chǎn)過程中，發(fā)光效率 提高不穩(wěn)定，發(fā)光效率提高程度低的問題。還通過結(jié)合正面切割法，降低了所得LED芯片的 破片率。減少了生產(chǎn)損失。
[0024] 本發(fā)明提供的LED芯片側(cè)壁腐蝕法的處理對象為晶圓。晶圓為以藍寶石等常用材 料作為襯底，在襯底上生長有GaN基的外延層結(jié)構(gòu)的LED晶片。該晶片表面設(shè)有多個彼此 間隔的LED芯片。經(jīng)過后續(xù)制作透明導(dǎo)電層，P、N電極制作，芯片研磨、裂片后得到各個獨 立的LED芯片。所得LED芯片側(cè)視圖如圖2所示，LED芯片包括藍寶石襯底1、依次形成于 藍寶襯底上的N-GaN層2、形成于N-GaN層2上的多量子阱層3和形成于多量子阱層3上 的P-GaN層4。LED芯片的一側(cè)從頂面刻蝕至N-GaN層2上，從LED芯片頂面至N-GaN2內(nèi) 形成臺階面。臺階面包括底面21和第一斜面22。按本發(fā)明提供的側(cè)壁腐蝕法腐蝕后，該 LED芯片的一側(cè)從頂面P-GaN層4至N-GaN層2上形成斜面。該斜面一方面能使得從頂面 P-GaN層4至N-GaN層2的側(cè)壁粗糙化，又能有效去除因鐳射光束切割后在切割道上累積的 雜質(zhì)，避免雜質(zhì)對所出光的吸附。同時還能使得外延層結(jié)構(gòu)的發(fā)光區(qū)域面積最大化，避免由 于過度側(cè)壁腐蝕導(dǎo)致的發(fā)光區(qū)域過小問題。所得臺階面的側(cè)壁作為第一斜面22,第一斜面 22的斜度為70?90°。如圖2所示，該斜度以處于N-GaN層2上的臺階面的底面21所處 平面為0°，并以該臺階面的底面21為所形成角度的一邊。所形成角度的另一邊為第一斜 面22。底面21和第一斜面22所處平面在N-GaN層2相交，形成角度。此時所得LED芯片 的發(fā)光效率最高。
[0025] 參見圖2,通過采用本發(fā)明提供的側(cè)壁腐蝕方法還能使得襯底1至N-GaN層2相連 接的側(cè)壁頂部形成第二斜面23。第二斜面23分布于襯底1和N-GaN層2具有臺階面的側(cè) 壁上，能進一步提高所得LED芯片的出光率。第二斜面23與襯底1底面所夾角度為70? 80°。通過計算光路圖可知，第一斜面22和第二斜面23能擴大側(cè)壁上的出光面積，從而提 高出光效率。如圖3所示，GaN折射率為 ηι = 2. 3,空氣折射率為n2 = 1. 0,光線從GaN射 向空氣中時，全反射臨界角Θ zarcsinO^/nDzZS.S?！，F(xiàn)舉例說明，假設(shè)N-GaN層2內(nèi) 一束光以入射角40°射向GaN與空氣的界面，如果存在第二斜面23,則光線經(jīng)過該第二斜 面23后在第三次反射時，入射角變?yōu)?0°，此時小于臨界角25.8°，大部分光經(jīng)過上述三 次反射后即可發(fā)生折射，從N-GaN層2中射入空氣中。
[0026] 而如果未經(jīng)側(cè)壁腐蝕時，N-GaN層2的側(cè)壁為直角面24,假設(shè)N-GaN層2內(nèi)一束光 以入射角40°射向GaN與空氣的界面，光線經(jīng)過多次反射，入射角均大于25.8°，光線只能 一直在N-GaN層2內(nèi)發(fā)生全反射，無法出射入空氣中發(fā)光。因此，側(cè)壁腐蝕后可以提高全反 射的臨界角，從而提高出光效率。
[0027] 側(cè)壁腐蝕法包括對晶圓依序進行以下側(cè)壁腐蝕步驟：
[0028] 1)第一側(cè)壁腐蝕：裝有100?120°C腐蝕酸的第一側(cè)壁腐蝕槽內(nèi)，腐蝕1?2分 鐘；
[0029] 2)第二側(cè)壁腐蝕：裝有270?290°C腐蝕酸的第二側(cè)壁腐蝕槽內(nèi)，腐蝕10?30分 鐘；
[0030] 3)第三側(cè)壁腐蝕：裝有100?120°C腐蝕酸的第一側(cè)壁腐蝕槽內(nèi)，腐蝕1?2分 鐘。
[0031] 常用的側(cè)壁腐蝕僅能起到去除側(cè)壁上雜質(zhì)的作用，以去除側(cè)壁上的雜質(zhì)來提高發(fā) 光亮度。而本發(fā)明通過將不同溫度的腐蝕酸按上述程序進行配合，使得經(jīng)過該程序腐蝕后 的晶圓表面的LED芯片臺階面?zhèn)缺谛纬删哂行倍鹊男泵?。使得臺階面的側(cè)壁實現(xiàn)梯度腐 蝕，而不僅僅是清洗表面雜質(zhì)的作用。所得臺階面?zhèn)缺谌鐖D2所示，通過形成具有斜度的臺 階面能進一步提高LED芯片的發(fā)光效率。第一側(cè)壁腐蝕、第二側(cè)壁腐蝕和第三側(cè)壁腐蝕均 按常規(guī)側(cè)壁腐蝕方法進行，即腐蝕晶圓側(cè)壁。例如，將多個晶圓彼此間隔堅直放入耐腐蝕花 籃（如CN200830340528. 9中所示），用機械手臂提起花籃緩慢浸入腐蝕槽中，腐蝕完后由機 械手臂緩慢提起花籃，即完成一次側(cè)壁腐蝕。
[0032] 同時上述程序進行側(cè)壁腐蝕還能進一步降低研磨后晶圓厚度減小后導(dǎo)致的破片 率增高。而且當晶圓厚度相對較小時，破片率反而降低。
[0033] 另一方面，本發(fā)明首先將晶圓置于溫度相對較低的100?120°C腐蝕酸溶液中，腐 蝕時間較短，能起到對晶圓側(cè)壁的活化預(yù)熱作用，為后續(xù)高溫腐蝕做準備，防止后續(xù)極速升 溫導(dǎo)致裂片增加。之后再將晶圓浸入270?290°C的第二側(cè)壁腐蝕槽中進行第二側(cè)壁腐蝕。 此次腐蝕起到腐蝕晶圓中LED芯片的側(cè)壁的作用，故腐蝕時間較長。第三側(cè)壁腐蝕能使得 經(jīng)過腐蝕后的晶圓緩慢降溫。使其在經(jīng)受冷水沖洗時不至由于溫度劇烈降低導(dǎo)致裂片。
[0034] 腐蝕酸溫度過高會導(dǎo)致腐蝕速度過快，量化生產(chǎn)時難以控制所得LED芯片的發(fā)光 效率提高程度。腐蝕酸溫度過低又會影響生產(chǎn)效率，延長生產(chǎn)時間。優(yōu)選第一側(cè)壁腐蝕中 腐蝕酸的溫度為100?110°c ;第三側(cè)壁腐蝕中腐蝕酸的溫度為100?110°C ;第二側(cè)壁腐 蝕中腐蝕酸的溫度為270?280°C，腐蝕時間為10?15分鐘。按此條件進行側(cè)壁腐蝕能最 大程度的提高所得LED芯片的發(fā)光效率和降低所得LED芯片的破片率。獲得具有最優(yōu)斜度 的臺階面?zhèn)缺凇?br> [0035] 側(cè)壁腐蝕可以采用側(cè)壁腐蝕機進行腐蝕處理。該設(shè)備為市售。腐蝕酸為濃硫酸和 濃磷酸按體積比為3?5:1混合酸。采用該體積混合的濃硫酸和濃磷酸能防止由于所用 腐蝕酸濃度較低引起的腐蝕時間過長問題，同時又能防止由于腐蝕酸濃度較高導(dǎo)致的腐蝕 過快，LED芯片發(fā)光區(qū)域迅速縮小，整個生產(chǎn)過程不可控，無法穩(wěn)定批量重復(fù)的問題。
[0036] 顯然為了保護LED芯片的出光區(qū)域不受到腐蝕酸的腐蝕，需要在晶圓整個頂面上 設(shè)置抗酸阻擋層?？顾嶙钃鯇油瑯痈采w了待側(cè)壁腐蝕的臺階面?zhèn)缺凇?yōu)選抗酸阻擋層厚度 為400?600nm。按此厚度設(shè)置抗酸阻擋層能在起到保護LED芯片發(fā)光區(qū)域不受到腐蝕的 情況下，最大程度的降低生產(chǎn)時間，使得生產(chǎn)過程中無需為設(shè)置最終需要去除的抗酸阻擋 層浪費太多時間?？顾嶙钃鯇涌梢詾槌Ｓ玫木哂心蜐饬蛩岷蜐饬姿嶙饔玫奈镔|(zhì)組成的層， 優(yōu)選為Si0 2、光刻膠制成的層。最優(yōu)選的酸阻擋層厚度為500nm，此時阻擋效果和生產(chǎn)時間 最優(yōu)。
[0037] 正面切割能消除釋放所得LED芯片內(nèi)部的應(yīng)力，進一步減少在研磨過程中的破片 率。優(yōu)選在進行側(cè)壁腐蝕前對晶圓進行正面切割。經(jīng)過正面切割后產(chǎn)生的雜質(zhì)、細屑可通 過后續(xù)的側(cè)壁腐蝕得到消除。正面切割步驟包括以下步驟：
[0038] a)在晶圓表面形成多個彼此間隔的LED芯片顆粒，兩兩LED芯片顆粒之間形成切 割道；
[0039] b)沿所述切割道對所述晶圓進行正面切割得到所述LED芯片。
[0040] 晶圓表面設(shè)有的多個LED芯片之間彼此間隔，間隔形成的縫隙可以作為正面切割 所需切割道使用。優(yōu)選在待切割晶圓表面設(shè)置可以防止切割碎屑損傷的保護液，該保護液 易溶于水易于后續(xù)清洗處理。由于待切割表面上的抗酸阻擋層具有大量由si〇 2B成的孔 洞。切割過程中產(chǎn)生的雜質(zhì)容易落入上述孔洞中無法清除。因而需要在切割前在抗酸阻擋 層表面均布一層保護液作為保護涂層。保護液在離子風扇下烘干形成保護涂層。切割設(shè)備 可以為是鉆石劃破刀、激光切割機等可以切割藍寶石的設(shè)備。該保護液位常用激光切割保 護液?？梢詮陌雽?dǎo)體廠家購得。
[0041] 通過配合側(cè)壁切割，使得對晶圓進行正面切割成為可能?，F(xiàn)有技術(shù)中常用背面隱 形切割所需采購設(shè)備成本較高。隱形切割過程中同樣需要使用水清洗、也會存在發(fā)灰的問 題。而本發(fā)明通過將側(cè)壁腐蝕程序與正面切割相結(jié)合，避免使用昂貴的隱形切割機。仍然 能取得與隱形切割相同甚至更好的的量產(chǎn)LED芯片發(fā)光效果、良率。從而降低了生產(chǎn)成本。 為LED芯片成本的降低發(fā)揮作用。
[0042] 晶圓表面兩兩相隔的LED芯片圍成切割道?？梢园闯Ｓ萌我獠贾肔ED芯片的方法 設(shè)置晶圓表面。優(yōu)選所形成的切割道寬度為5?20 μ m。此時既能保證晶圓材料得到充分 利用，減少廢料的產(chǎn)生，又能防止切割道過窄導(dǎo)致切割精度下降，發(fā)光區(qū)受損的問題。。
[0043] 為防止切割后晶圓在側(cè)壁腐蝕過程中出現(xiàn)斷裂，優(yōu)選LED芯片外延層厚度：正面 切割的深度為1 : 0.023?0.1。按此厚度進行正面切割還能最大程度的釋放晶圓內(nèi)的應(yīng) 力，使得所得LED芯片的破片率降至最低。更優(yōu)選的LED芯片外延層厚度：正面切割的深 度為1 : 0.07?0.8,此時切割效果最優(yōu)。
[0044] 本發(fā)明的另一方面還提供了一種按上述方法制得的LED芯片。該LED芯片中臺階 面?zhèn)缺诘男倍葹?0-90°。
[0045] 實施例
[0046] 以下實施例中所用儀器和物料均為市售。保護液為激光切割保護液購自深圳市云 谷半導(dǎo)體材料有限公司。
[0047] 以下實施例中所得LED芯片亮度均為所制得晶圓上所有LED芯片的亮度的平均 值。破片率為破片LED芯片個數(shù)除以所生成出的LED芯片個數(shù)乘以100%。
[0048] 激光切割采用LED激光切割機進行。
[0049] 實施例1
[0050] 以藍寶石為襯底，用M0CVD (金屬有機化學(xué)氣相沉積）在襯底上生長8 μ m的GaN 基外延層得到晶圓。具體生長方法參見CN10302290A公開文件中的制備法和參數(shù)。
[0051] 將17mil*34mil的晶圓10000片用稀釋過的Κ0Η溶液清洗后送到黃光室做光刻， 光刻做出17*34的圖形，用ICP干法刻蝕出17*34圖形的臺階，刻蝕深度2 μ m，然后用去膠 液去除光刻膠。接著在晶圓正面用PECVD(等離子體增強化學(xué)氣相沉積法）沉積一層厚度 為500nm的光刻膠作為抗酸阻擋層。之后再在抗酸阻擋層上均布保護液，保護液在離子風 扇下烘干得到保護涂層。
[0052] 然后在晶圓的正面沿兩顆芯片中間的切割道進行切割，切割設(shè)備為激光切割機， 切面寬度為12 μ m，LED芯片外延層厚度：正面切割的深度為1 : 0. 023。
[0053] 在兩個石英槽中按體積比5 : 1混合濃硫酸和濃磷酸，混合后分別對兩個槽進行 加熱。第一蝕刻槽加熱到ll〇°C，第二蝕刻槽加熱到270°C。將晶圓先放到第一蝕刻槽內(nèi)腐 蝕2分鐘，之后將晶圓放回第二蝕刻槽腐蝕15分鐘，最后再將晶圓放入第一蝕刻槽內(nèi)蝕刻2 分鐘。之后用去離子水沖洗15分鐘。按CN97193501. 7中公開的方法，對晶圓進行上透明 導(dǎo)電層制作及合金，沉積鈍化層，芯片P、N電極的制作，然后對晶圓進行研磨拋光，裂片后 得到LED芯片1。將各LED芯片1進行組裝得到發(fā)光器件。
[0054] 對比例1
[0055] 與實施例的區(qū)別在于：不進行正面切割和側(cè)壁腐蝕，從背面進行激光切割，其他工 序全部相同并同時制作。得到LED芯片2。
[0056] 采用150mA的驅(qū)動電流驅(qū)動LED芯片1和LED芯片2組裝得到的發(fā)光器件發(fā)光， LED芯片1的平均發(fā)光亮度比LED芯片2高20. 38 %，經(jīng)過研磨拋光后實施例1和對比例 1中晶圓厚度為120 μ m時，裂片后LED芯片1的破片率為1.31%，LED芯片2的破片率為 2. 14%。生產(chǎn)時間：LED芯片1的生產(chǎn)時間為120小時。
[0057] 實施例2
[0058] 以藍寶石為襯底，用M0CVD (金屬有機化學(xué)氣相沉積）在襯底上生長8 μ m的GaN 基外延層得到晶圓。具體生長方法參見CN10302290A公開文件中的制備法和參數(shù)。
[0059] 將17mil*34mil的晶圓10000片用稀釋過的Κ0Η溶液清洗后送到黃光室做光刻， 光刻做出17*34的圖形，用ICP干法刻蝕出17*34圖形的臺階，刻蝕深度1?2μπι，然后用 去膠液去除光刻膠。接著在晶圓正面用PECVD沉積一層厚度500nm的光刻膠作為抗酸阻擋 層，之后再在抗酸阻擋層上涂上一層可以防止切割碎屑損傷的保護液，保護液在離子風扇 下烘干得到保護涂層。
[0060] 然后在晶圓的正面沿兩顆芯片中間的切割道進行切割，切割設(shè)備為鉆石切割刀， 切面寬度為5 μ m，LED芯片外延層厚度：正面切割的深度為1 : 0. 1。
[0061] 在兩個石英槽中按體積比3 : 1混合濃硫酸和濃磷酸，混合后分別對兩個槽進行 加熱。第一蝕刻槽加熱到100°c，第二蝕刻槽加熱到290°C。將晶圓先放到第一蝕刻槽內(nèi)腐 蝕1分鐘，之后將晶圓放回第二蝕刻槽腐蝕10分鐘，最后再將晶圓放入第一蝕刻槽內(nèi)蝕刻1 分鐘。之后用去離子水沖洗10分鐘。按CN97193501. 7中公開的方法，對晶圓進行上透明 導(dǎo)電層制作及合金，沉積鈍化層，芯片P、N電極的制作，然后對晶圓進行研磨拋光，裂片后 得到LED芯片3。將各LED芯片1進行組裝得到發(fā)光器件。
[0062] 對比例2
[0063] 與實施例2的區(qū)別在于：不進行正面切割和側(cè)壁腐蝕，而從背面進行激光切割，其 他工序全部相同并同時制作。得到LED芯片4。
[0064] 采用150mA的驅(qū)動電流驅(qū)動LED芯片3和LED芯片4組裝得到的發(fā)光器件發(fā)光， LED芯片3的平均發(fā)光亮度比LED芯片4高23. 65 %，經(jīng)過研磨拋光后實施例2和對比例2中 晶圓厚度為120 μ m，裂片后LED芯片3的破片率為1. 52%，LED芯片4的破片率為2. 36%。 生產(chǎn)時間：LED芯片3的生產(chǎn)時間為120小時。
[0065] 實施例3
[0066] 以藍寶石為襯底，用M0CVD (金屬有機化學(xué)氣相沉積）在襯底上生長8 μ m的GaN 基外延層得到晶圓。具體生長方法參見CN10302290A公開文件中的制備法和參數(shù)。
[0067] 將28mil*28mil的晶圓10000片用稀釋過的Κ0Η溶液清洗后送到黃光室做光刻， 光刻做出28*28的圖形，用ICP干法刻蝕出28*28圖形的臺階，刻蝕深度1?2μπι，然后用 去膠液去除光刻膠。接著在晶圓正面用PECVD(等離子體增強化學(xué)氣相沉積法）沉積一層 厚度為400nm的Si0 2作為抗酸阻擋層。之后再在抗酸阻擋層上涂上一層可以防止切割碎 屑損傷的保護液，保護液在離子風扇下烘干得到保護涂層。
[0068] 然后在晶圓的正面沿兩顆芯片中間的切割道進行切割，切割設(shè)備為激光切割機， 切面寬度為?ο μ m，LED芯片外延層厚度：正面切割的深度為1 : 0. 08。
[0069] 在兩個石英槽中按體積比4 : 1混合濃硫酸和、濃磷酸，混合后分別對兩個槽進行 加熱。第一低溫蝕刻槽加熱到120°C，高溫第二蝕刻槽加熱到280°C。將晶圓先放到低溫第 一蝕刻槽蝕刻內(nèi)腐蝕1分鐘，接著之后將晶圓放回高溫第二蝕刻槽進行腐蝕30分鐘，然后 最后再將晶圓放入第一蝕刻槽內(nèi)經(jīng)過低溫蝕刻槽1. 5分鐘。最后之后用去離子水沖洗10 分鐘。完成上面的工序后還需進行其他芯片工序包括按：透明導(dǎo)電層制作及合金，沉積鈍化 層，芯片P、N電極的制作CN97193501. 7中公開的方法，對晶圓進行上透明導(dǎo)電層制作及合 金，沉積鈍化層，芯片P、N電極的制作，然后對晶圓進行研磨拋光，裂片后得到LED芯片5。 將各LED芯片5進行組裝得到發(fā)光器件，后工藝晶圓研磨拋光，裂片等。
[0070] 對比例3
[0071] 與實施例3的區(qū)別在于：不進行正面切割和側(cè)壁腐蝕，而從背面進行激光切割，其 他工序全部相同并一起同時制作。得到LED芯片6。
[0072] 采用350mA的驅(qū)動電流驅(qū)動LED芯片5和LED芯片6組裝得到的發(fā)光器件發(fā)光， LED芯片5的平均發(fā)光亮度比LED芯片6高22. 1%，經(jīng)過研磨拋光后實施例3和對比例3 中晶圓厚度為120 μ m時，裂片后LED芯片5的破片率為0.87%，LED芯片6的破片率為 2. 36%。生產(chǎn)時間：LED芯片5的生產(chǎn)時間為110小時。
[0073] 實施例4
[0074] 以藍寶石為襯底，用M0CVD (金屬有機化學(xué)氣相沉積）在襯底上生長8 μ m的GaN 基外延層得到晶圓。具體生長方法參見CN10302290A公開文件中的制備法和參數(shù)。
[0075] 將28mil*28mil的晶圓10000片用稀釋過的Κ0Η溶液清洗后送到黃光室做光刻， 光刻做出28*28的圖形，用ICP干法刻蝕出28*28圖形的臺階，刻蝕深度1?2μπι，然后用 去膠液去除光刻膠。接著在晶圓正面用PECVD(等離子體增強化學(xué)氣相沉積法）沉積一層 厚度為600nm的Si0 2作為抗酸阻擋層。之后再在抗酸阻擋層上涂上一層可以防止切割碎 屑損傷的保護液，保護液在離子風扇下烘干得到保護涂層。
[0076] 然后在晶圓的正面沿兩顆芯片中間的切割道進行切割，切割設(shè)備為激光切割機， 切面寬度為20 μ m，LED芯片外延層厚度：正面切割的深度為1 : 0. 7。
[0077] 在兩個石英槽中按體積比3.5 : 1混合濃硫酸和、濃磷酸，混合后分別對兩個槽進 行加熱。第一低溫蝕刻槽加熱到120°C，高溫第二蝕刻槽加熱到275°C。將晶圓先放到第一 蝕刻槽蝕刻內(nèi)腐蝕1. 5分鐘，接著之后將晶圓放回第二蝕刻槽進行腐蝕13分鐘，然后最后 再將晶圓放入第一蝕刻槽內(nèi)經(jīng)過低溫蝕刻槽1. 5分鐘。最后之后用去離子水沖洗10分鐘。 完成上面的工序后還需進行其他芯片工序包括按：透明導(dǎo)電層制作及合金，沉積鈍化層，芯 片P、N電極的制作CN97193501. 7中公開的方法，對晶圓進行上透明導(dǎo)電層制作及合金，沉 積鈍化層，芯片P、N電極的制作，然后對晶圓進行研磨拋光，裂片后得到LED芯片5。將各 LED芯片7進行組裝得到發(fā)光器件，后工藝晶圓研磨拋光，裂片等。
[0078] 對比例4
[0079] 與實施例4的區(qū)別在于：不進行正面切割和側(cè)壁腐蝕，而從背面進行激光切割，其 他工序全部相同并一起同時制作。得到LED芯片8。
[0080] 采用350mA的驅(qū)動電流驅(qū)動LED芯片7和LED芯片8組裝得到的發(fā)光器件發(fā)光， LED芯片7的平均發(fā)光亮度比LED芯片8高25. 32 %，經(jīng)過研磨拋光后實施例4和對比例 4中晶圓厚度為180 μ m時，裂片后LED芯片7的破片率為0. 73%，LED芯片8的破片率為 2. 49%。生產(chǎn)時間：LED芯片7的生產(chǎn)時間為100小時。
[0081] 實施例5
[0082] 與實施例4的區(qū)別在于：，LED芯片外延層厚度：正面切割的深度為1 : 0. 09。 得到LED芯片8。
[0083] 對比例5
[0084] 與實施例5的區(qū)別在于抗酸阻擋層厚度為700nm。得到LED芯片9。生產(chǎn)時間：LED 芯片9的生產(chǎn)時間為130小時。
[0085] 對比例6
[0086] 與實施例5的區(qū)別在于：在260°C下進行一次側(cè)壁腐蝕。得到LED芯片10。
[0087] 所得LED芯片10結(jié)構(gòu)如圖1所示。該LED芯片10包括藍寶石襯底1、依次形成于 藍寶襯底上的N-GaN層2、形成于N-GaN層2上的多量子阱層3和形成于多量子阱層3上的 P-GaN層4。LED芯片的一側(cè)從頂面刻蝕至N-GaN層2上，從LED芯片頂面至N-GaN2內(nèi)形成 臺階面。由圖1可見，所形成臺階面不具有斜度，為直角結(jié)構(gòu)。所得LED芯片10在350mA 的驅(qū)動電流驅(qū)動下的平均發(fā)光效率僅為LED芯片7平均亮度的90%。
[0088] 從上述實施例可以看出，晶圓按本發(fā)明提供的方法進行正面切割和側(cè)壁腐蝕，不 僅能達到隱形切割的亮度，同時比背面普通激光切割亮度高。
[0089] 說明本發(fā)明提供的方法可以完全替代隱形切割從而降低生產(chǎn)設(shè)備投入。而且本發(fā) 明提供的方法可以實現(xiàn)量產(chǎn)，當產(chǎn)量達到10000片時，所得LED芯片各項性能穩(wěn)定，并不會 出現(xiàn)較大波動，說明本發(fā)明提供的方法適于工業(yè)生產(chǎn)。采用本發(fā)明提供的方法能相比普通 激光背面切割提高發(fā)光亮度，降低在研磨拋光過程中的破片率，而且研磨厚度越薄，降低破 片率的作用越明顯。
[0090] 以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技 術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修 改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種LED芯片的側(cè)壁腐蝕法，所述LED芯片由晶圓切割得到，所述晶圓包括襯底及生 長于所述襯底頂面上的外延層結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括對所述晶圓依序進行以下側(cè)壁腐蝕 步驟： 1) 第一側(cè)壁腐蝕：裝有100?120°C腐蝕酸的第一側(cè)壁腐蝕槽內(nèi)，腐蝕1?2分鐘； 2) 第二側(cè)壁腐蝕：裝有270?290°C所述腐蝕酸的第二側(cè)壁腐蝕槽內(nèi)，腐蝕10?30分 鐘； 3) 第三側(cè)壁腐蝕：裝有100?120°C所述腐蝕酸的第一側(cè)壁腐蝕槽內(nèi)，腐蝕1?2分 鐘。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)壁腐蝕法，其特征在于，所述第一側(cè)壁腐蝕步驟中腐蝕酸 的溫度為100?110°c ;所述第三側(cè)壁腐蝕步驟中腐蝕酸的溫度為100?110°C ;所述第二 側(cè)壁腐蝕過程中腐蝕酸的溫度為270?280°C，腐蝕時間為10?15分鐘。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)壁腐蝕法，其特征在于，所述腐蝕酸為濃硫酸和濃磷酸按 體積比為3?5 : 1混合酸。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)壁腐蝕法，其特征在于，所述晶圓裸露地外表面上均設(shè)置 抗酸阻擋層，所述抗酸阻擋層厚度為400?600nm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的側(cè)壁腐蝕法，其特征在于，所述抗酸阻擋層為Si02、光刻膠。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1?5中任一項所述的側(cè)壁腐蝕法，其特征在于，還包括在所述側(cè)壁腐 蝕步驟前對所述晶圓進行的正面切割步驟，所述正面切割步驟包括： a) 在所述晶圓具有外延層結(jié)構(gòu)的表面上形成多個彼此間隔的LED芯片顆粒，兩兩所述 LED芯片顆粒之間形成切割道； b) 沿所述切割道對所述晶圓進行正面切割得到所述LED芯片； 所述正面切割步驟采用激光切割機或鉆石切割刀進行切割。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的側(cè)壁腐蝕法，其特征在于，所述切割道寬度為5?20 μ m。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的側(cè)壁腐蝕法，其特征在于，所述LED芯片外延層厚度：所述正 面切割的深度為1 : 0.023?0.1。
9. 一種LED芯片，其特征在于，所以LED芯片按權(quán)利要求1?8中任一項所述方法制 得。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的LED芯片，其特征在于，所述LED芯片中臺階面?zhèn)缺诘男倍?為70?90°。
【文檔編號】H01L33/00GK104091861SQ201410311297
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月1日
【發(fā)明者】艾國齊 申請人:湘能華磊光電股份有限公司