一种LED芯片的制造方法技术

本发明专利技术提供了一种发光二极管芯片的制造方法，包括在蓝宝石衬底上制作掩蔽层，掩蔽层为SiO2、Si3N4或Ni、Ti、Cr、Al、Ag、Pt中的一种或多种金属和Au的组合；在所述掩蔽层上制作光刻胶图案；在露出的掩蔽层上进行激光刻线，形成的释放应力线将蓝宝石衬底划分为多个芯片单元；去除所述光刻胶图案；使用磷酸、硫酸的混合液对释放应力线侧壁进行腐蚀；使用清洗液去除所述掩蔽层；在上述步骤得到的表面具有释放应力线的蓝宝石衬底上生长GaN基半导体外延层；对每个芯片单元进行刻蚀；在芯片表面制作钝化层；对LED晶片进行背面研磨减薄及裂片得到LED芯片。采用该方法可提高芯片的出光效率，从而能有效提高芯片亮度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体器件的制造方法。
技术介绍
近年来，以GaN和SiC为代表的第三代宽禁带半导体材料受到人们广泛关注和大力研究，尤其是II1-V族氮化物半导体材料以及与它们相关的合金和异质结材料，在高温、高频大功率器件方面具有很大的优势。目前，高亮度的蓝绿LED已经研制成功，但是高的穿透位错密度的存在限制了这些器件性能的进一步提高，因此在实现高性能的LED方面能否取得突破性进展，降低GaN位错密度至关重要。现在国际上普遍应用的GaN基发光二极管主要是异质外延在平坦的衬底上，其中衬底可以为蓝宝石等，这种结构的缺点在于由于没有晶格匹配的衬底材料，GaN基发光二极管都是异质外延生长在蓝宝石、碳化硅或硅等衬底上，晶格常数的差异使外延材料存在着很多的位错，这些缺陷限制了发光二极管的内量子效率；光从外延层进入衬底时，由于界面比较平坦，光的入射角比较小，且GaN和衬底折射率相差不大，导致反射率低，大部分光会逸出到衬底，不能有效反射回外延层，大大降低了 GaN基发光二极管的出光效率。为了提高GaN基发光二极管的出光效率，已有多项工作围绕图形化衬底展开，主要是通过刻蚀蓝宝石，制作图形衬底。如公开号为1020080087406、1020060127623的韩国专利，在蓝宝石上制作半球形掩模，在刻蚀蓝宝石得到半球形的图案，上述方法虽然部分减少了外延缺陷和提高了出光效率，但仍然存在如下缺点由于蓝宝石的折射率为1. 8，同GaN的折射率比较相 近，当光从外延层进入图形化衬底时，反射率提高不明显，对于GaN基发光二极管出光率的改善达不到预期效果。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术提供了一种发光二极管芯片的制造方法，米用该方法可提闻芯片的出光效率，从而能有效提闻芯片売度。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案一种LED芯片的制造方法，包括以下步骤(I)、在蓝宝石衬底上制作掩蔽层，掩蔽层为Si02、Si3N4或N1、T1、Cr、Al、Ag、Pt中的一种或多种金属和Au的组合,掩蔽层的厚度为5-10微米。掩蔽层优选为SiO2,厚度优选6 8微米。(2)、在所述掩蔽层上制作光刻胶图案，所述光刻胶图案在掩蔽层表面形成多个单元，各单元之间有部分掩蔽层露出。(3)、在露出的掩蔽层上进行激光刻线，划至所述蓝宝石衬底，形成释放应力线，该释放应力线将蓝宝石衬底划分为多个芯片单元；激光刻线所采用的激光波长为200-400nm，释放应力线宽度为2_15微米，划线深度为15-50微米。优选地，激光波长为355nm，释放应力线宽度为6微米，划线深度为25微米。(4)、去除所述光刻胶图案。优选采用去膜剂清洗，清洗时间为10-20分钟。(5)、以所述掩蔽层作为保护层，使用磷酸、硫酸的混合液对释放应力线侧壁进行腐蚀,清除划线生成物。优选地，磷酸、硫酸的体积比为1:3，腐蚀温度为300_350°C，腐蚀时间为50_60分钟。(6)、使用清洗液去除所述掩蔽层，清洗液为BOE溶液、氢氟酸、硝酸、浓硫酸、王水中一种或其混合物。(7)、在上述步骤得到的表面具有释放应力线的蓝宝石衬底上生长GaN基半导体外延层，该半导体外延层至少包括N型半导体层、位于所述N型半导体层之上的有源层，以及位于所述有源层之上的P型半导体层。制备半导体外延层时，优选金属有机化学气相沉积、分子束外延、氢化物气相外延等技术。(8)、对每个芯片单元进行刻蚀，以露出部分所述N型GaN层，然后在露出的N型GaN层上制作N电极、在P型GaN层上制 作透明电极和P电极。(9)在芯片表面制作钝化层，并露出N电极和P电极得到LED晶片；对LED晶片进行背面研磨减薄，再裂片得到LED芯片。具体实施例方式以下具体实施例对本专利技术进行详细描述，但不作为对本专利技术的限定。本专利技术的LED芯片的制造方法包括如下步骤(I)、在蓝宝石衬底上制作掩蔽层。所述蓝宝石衬底可为普通蓝宝石衬底或图形化蓝宝石衬底。所述掩蔽层一方面需与蓝宝石衬底的粘附性好、以避免脱落，另一方面需抗激光辐射、耐高温磷酸和硫酸腐蚀。掩蔽层的材料是SiO2, Si3N4，或N1、T1、Cr、Al、Ag、Pt中的一种或多种金属和 Au 的组合，比如 Ni/Au、Ti/Au、Cr/Au、Ti/Al/Ti/Au、Ni/Ag / Au、Cr /Pt / Au等,掩蔽层的厚度可选5-10微米。掩蔽层优选为SiO2,厚度优选6 8微米。(2)、在所述掩蔽层上制作光刻胶图案，所述光刻胶图案在掩蔽层表面形成多个单元，各单元之间有部分掩蔽层露出。在激光划线时所述光刻胶图案只作为识别用。(3)、对步骤二所得结构，在露出的掩蔽层上进行激光划线，划至所述蓝宝石衬底，形成释放应力线，将其划分为多个芯片单元。激光划线所采用的激光波长为200-400nm，释放应力线宽度为2-15微米，划线深度为15-50微米。在一具体实施例中，激光波长为355nm，释放应力线宽度为6微米，划线深度为25微米。(4)、去除所述光刻I父图案。米用去膜剂清洗，清洗时间为5_60min。(5)、以所述掩蔽层作为掩膜，使用磷酸、硫酸的混合液对释放应力线侧壁进行腐蚀，清除划线生成物。所述磷酸和硫酸的体积比为X Y，X+Y=1，0<X<1，腐蚀温度为200-400°C，更优选为300 350°C。腐蚀时间为30-90分钟。在一具体实施例中，磷酸、硫酸的体积比为1/4比3/4，腐蚀温度为230°C，腐蚀时间为50 60min。(6)、使用清洗液去除所述掩蔽层。使用清洗液去除所述掩蔽层时，所述清洗液因掩蔽层而异，Si02、Si3N4采用BOE (Buffered Oxide Etch)溶液或氢氟酸去除，Ni采用硝酸去除，Ti采用氢氟酸、热的浓盐酸或热的浓硫酸去除，Cr采用盐酸与Cr的混合液去除，Al采用强碱或稀酸去除，Ag采用硝酸和热的浓硫酸去除，Pt、Au采用王水去除。在一具体实施例中，使用BOE去除Si02，清洗时间为10-60min。(7)、在步骤六所得结构上生长半导体外延层，由于蓝宝石衬底上已形成了释放应力线，GaN等半导体材料无法在释放应力线上生长，所以可外延自发生长成被所述释放应力线向上延伸形成的深释放应力线分隔的各个单体芯片结构。在生长外延之前对生长衬底进行划线，有助于释放应力、降低外延生长GaN的位错密度、提高外延层晶体的质量、减少由于缺陷和位错所产生的非辐射复合中心密度、提高内量子效率。该半导体外延层至少包括N型半导体层、位于所述N型半导体层之上的有源层，以及位于所述有源层之上的P型半导体层。其中，制备半导体外延层时，可采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)、分子束外延(MBE)、氢化物气相外延(HVPE)等技术。本实施例优选为利用金属有机化学气相沉积技术在蓝宝石衬底上依次生长N型GaN层、有源层，以及P型GaN层。有源层通常为量子阱层。(8)、在步骤七所得结构上对每个芯片单元进行刻蚀，以露出部分所述N型GaN层，然后在露出的N型GaN层上制作N电极、在P型GaN层上制作透明电极和P电极。(9)最后在芯片表面制作SiO2钝化层，并露出N电极和P电极。其中，刻蚀后制作透明电极、N/P电极和钝化层是本领域公知技术，其制作步骤并不限制于本例所述，例如，也可以先制作钝化层再本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED芯片的制造方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：（1）、在蓝宝石衬底上制作掩蔽层，所述掩蔽层为SiO2、Si3N4或Ni、Ti、Cr、Al、Ag、Pt中的一种或多种金属和Au的组合，掩蔽层的厚度为5～10微米；（2）、在所述掩蔽层上制作光刻胶图案，所述光刻胶图案在掩蔽层表面形成多个单元，各单元之间有部分掩蔽层露出；（3）、在露出的掩蔽层上进行激光刻线，划至所述蓝宝石衬底，形成释放应力线，该释放应力线将蓝宝石衬底划分为多个芯片单元；激光刻线所采用的激光波长为200～400nm，释放应力线宽度为2～15微米，划线深度为15～50微米；（4）、去除所述光刻胶图案；（5）、以所述掩蔽层作为保护层，使用磷酸、硫酸的混合液对释放应力线侧壁进行腐蚀，清除划线生成物；（6）、使用清洗液去除所述掩蔽层，清洗液为BOE溶液、氢氟酸、硝酸、浓硫酸、王水中一种或其混合物；（7）、在上述步骤得到的表面具有释放应力线的蓝宝石衬底上生长GaN基半导体外延层，该半导体外延层至少包括N型半导体层、位于所述N型半导体层之上的有源层，以及位于所述有源层之上的P型半导体层；（8）、对每个芯片单元进行刻蚀，以露出部分所述N型GaN层，然后在露出的N型GaN层上制作N电极、在P型GaN层上制作透明电极和P电极；（9）在芯片表面制作钝化层，并露出N电极和P电极得到LED晶片；对LED晶片进行背面研磨减薄，再裂片得到LED芯片。...

【技术特征摘要】
1.一种LED芯片的制造方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤 (1)、在蓝宝石衬底上制作掩蔽层，所述掩蔽层为Si02、Si3N4或N1、T1、Cr、Al、Ag、Pt中的一种或多种金属和Au的组合,掩蔽层的厚度为5 10微米； (2)、在所述掩蔽层上制作光刻胶图案，所述光刻胶图案在掩蔽层表面形成多个单元，各单元之间有部分掩蔽层露出； (3)、在露出的掩蔽层上进行激光刻线，划至所述蓝宝石衬底，形成释放应力线，该释放应力线将蓝宝石衬底划分为多个芯片单元；激光刻线所采用的激光波长为200 400nm，释放应力线宽度为2 15微米，划线深度为15 50微米； (4)、去除所述光刻胶图案； (5)、以所述掩蔽层作为保护层，使用磷酸、硫酸的混合液对释放应力线侧壁进行腐蚀，清除划线生成物； (6)、使用清洗液去除所述掩蔽层，清洗液为BOE溶液、氢氟酸、硝酸、浓硫酸、王水中一种或其混合物； (7)、在上述步骤得到的表面具有释放应力线的蓝宝石衬底上生长GaN基半导体外延层，该半导体外延层至少包括N型半导体层...

【专利技术属性】
技术研发人员：虞浩辉，周宇杭，
申请(专利权)人：江苏威纳德照明科技有限公司，
类型：发明
国别省市：