[發(fā)明專利]一種發(fā)光二極管芯片的制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010209375.0
• 申請日: 2010-06-24
• 公開（公告）號: CN101908505A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李士濤;郝茂盛;陳誠;張楠;袁根如;朱廣敏
• 申請（專利權(quán)）人: 上海藍(lán)光科技有限公司
• 主分類號: H01L21/78
• 分類號: H01L21/78;H01L33/02
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所 31219
• 代理人: 李儀萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及發(fā)光二極管芯片的制造方法，尤其是指一種可提高芯片亮度的發(fā)光二極管芯片的制造方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)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(diǎn)，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(yīng)用領(lǐng)域正在迅速擴(kuò)大，正帶動傳統(tǒng)照明、顯示等行業(yè)的升級換代，其經(jīng)濟(jì)效益和社會效益巨大。正因如此，半導(dǎo)體照明被普遍看作是21世紀(jì)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(diǎn)之一。

在LED芯片的研發(fā)和生產(chǎn)過程中，器件外量子效率的提高一直是核心內(nèi)容，因此，光提取效率的提高顯得至關(guān)重要。LED的光提取效率是指出射到器件外可供利用的光子與外延片的有源區(qū)由電子空穴復(fù)合所產(chǎn)生的光子的比例。在傳統(tǒng)LED器件中，由于襯底吸收、電極阻擋、出光面的全反射等因素的存在，光提取效率通常不到10％，絕大部分光子被限制在器件內(nèi)部無法出射而轉(zhuǎn)變成熱，成為影響器件可靠性的不良因素。為提高光提取效率，使得器件體內(nèi)產(chǎn)生的光子更多地發(fā)射到體外，并改善器件內(nèi)部熱特性，經(jīng)過多年的研究和實(shí)踐，人們已經(jīng)提出了多種光提取效率提高的方法，比如倒裝結(jié)構(gòu)、電流分布與電流擴(kuò)展結(jié)構(gòu)、芯片形狀幾何化結(jié)構(gòu)、表面微結(jié)構(gòu)等。

然而，如何突破現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)一步提高出光率仍然是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)課題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種發(fā)光二極管芯片的制造方法，可提高芯片的出光效率，從而能有效提高芯片亮度。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種發(fā)光二極管芯片的制造方法，包括以下步驟：

步驟一、在藍(lán)寶石襯底上制作掩膜層；

步驟二、在所述掩膜層上制作光刻膠圖形，所述光刻膠圖形在掩膜層表面形成多個(gè)單元，各單元之間將部分掩膜層露出；

步驟三、在露出的掩膜層上進(jìn)行激光劃片，劃至所述藍(lán)寶石襯底，形成劃道，將其劃分為多個(gè)芯片單元；

步驟四、去除所述光刻膠圖形；

步驟五、以所述掩膜層作為掩膜，使用磷酸和硫酸的混合液對劃道側(cè)壁進(jìn)行腐蝕，清除劃片生成物；

步驟六、使用清洗液去除所述掩膜層；

步驟七、在劃分為多個(gè)芯片單元的藍(lán)寶石襯底上生長薄膜，使每個(gè)芯片單元的藍(lán)寶石襯底上形成半導(dǎo)體外延層，該半導(dǎo)體外延層至少包括N型半導(dǎo)體層、位于所述N型半導(dǎo)體層之上的有源層，以及位于所述有源層之上的P型半導(dǎo)體層；

步驟八、在步驟七所得結(jié)構(gòu)上對每個(gè)芯片單元進(jìn)行刻蝕，露出部分N型半導(dǎo)體層，然后制作透明電極、N電極、P電極和鈍化層。

將芯片單元?jiǎng)濋_后再進(jìn)行外延生長GaN有以下好處：1)避免激光劃片對GaN的損傷；2)藍(lán)寶石襯底經(jīng)過劃片后應(yīng)力得到釋放，可以有效地降低外延生長GaN的位錯(cuò)密度、提高外延層晶體的質(zhì)量、減少由于缺陷和位錯(cuò)所產(chǎn)生的非輻射復(fù)合中心密度，從而提高內(nèi)量子效率；3)磷酸、硫酸的混合液可以去除藍(lán)寶石的劃片生成物，減少劃片生成物對光的吸收，增加芯片側(cè)壁出光；4)由于藍(lán)寶石襯底片間的致密性差異較小，所以酸液蝕刻時(shí)間較一致、工藝穩(wěn)定性好，而GaN由于生長條件的不同、其致密性往往存在差異、酸液蝕刻時(shí)間不一致、工藝穩(wěn)定性較差。

圖2A為常規(guī)LED芯片部分結(jié)構(gòu)示意圖，由于劃片生成物對光吸收，導(dǎo)致芯片的部分側(cè)壁無法出光，出光效率較低。

圖2B是采用本發(fā)明的方法制造的LED芯片部分結(jié)構(gòu)示意圖，由于磷酸、硫酸的混合液已經(jīng)將藍(lán)寶石的劃片生成物去除、芯片側(cè)壁干凈，減少了劃片生成物對光的吸收，出光效率較高。

所以采用本發(fā)明的方法可以提高LED芯片的出光效率，可使LED芯片的亮度提高20％以上。

附圖說明

下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的具體實(shí)施步驟，為了示出的方便附圖并未按照比例繪制：

圖1A至圖1G是本發(fā)明的方法中關(guān)鍵制造步驟實(shí)施例示意圖；

圖2A是常規(guī)LED芯片部分結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2B是采用本發(fā)明的方法得到的LED芯片部分結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

請參看圖1A至圖1G，以10×23mil芯片為例，具體說明本發(fā)明方法的實(shí)施過程：