[發(fā)明專利]一種發(fā)光二極管的制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210113231.4
• 申請日: 2012-04-17
• 公開（公告）號: CN103378219A
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發(fā)明（設計）人: 郝茂盛;楊杰;張楠;王辰夷;藺華妮
• 申請（專利權(quán)）人: 上海藍光科技有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 李儀萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導體領(lǐng)域，特別是涉及一種發(fā)光二極管的制造方法。

背景技術(shù)

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III-IV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I-N特性，即正向?qū)ǎ聪蚪刂埂舸┨匦浴４送猓谝欢l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。

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。傳統(tǒng)的分割方法是用金剛石砂輪刻劃，導致晶片表面應受機械力而產(chǎn)生輻射狀裂紋。

激光劃片是指把高峰值功率的激光束聚焦在半導體晶片表面，使晶片材料表面產(chǎn)生高溫汽化，從而打出連續(xù)的盲孔，形成溝槽狀。調(diào)節(jié)脈沖重疊量可精確控制刻槽深度，在施加機械力，很容易使晶片等材料沿溝槽整齊斷開，達到分割易碎材料的目的。有利于提高晶片的利用率。相對于機械式劃片工藝，激光劃片工藝具有更多優(yōu)點。這些優(yōu)點包括消耗成本低、維護費用少、產(chǎn)能高、晶圓面積利用率高等。激光工藝更易于進行自動化操作，從而降低人力成本。

現(xiàn)有發(fā)光二極管的制作方法是在藍寶石襯底上制作N-GaN層、量子阱層、P-GaN層及電極等發(fā)光外延結(jié)構(gòu)，然后再采用激光進行劃片，這種激光劃片的方法不可避免地使激光直接或間接地照射在發(fā)光外延結(jié)構(gòu)上，往往會造成發(fā)光外延結(jié)構(gòu)的損傷，增加了晶體內(nèi)部的缺陷，從而影響了發(fā)光二極管的發(fā)光效率的提高，并且降低了產(chǎn)品的良率。還有一種方法是先對藍寶石襯底進行劃片處理，先在藍寶石表面形成走道，再生長外延，這種方法往往會造成藍寶石襯底表面不平整，外延時容易產(chǎn)生邊界效應，同樣不利于發(fā)光二極管的性能的提高。

發(fā)明內(nèi)容

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)光二極管的制造方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中在激光劃片過程中造成發(fā)光二極管內(nèi)部損傷從而降低產(chǎn)品良率及產(chǎn)品發(fā)光效率或者在藍寶石襯底表面形成走道而造成發(fā)光外延產(chǎn)生邊界效應的問題。

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)光二極管的制造方法，至少包括以下步驟：1)提供一藍寶石襯底，按預設路徑對所述藍寶石襯底進行激光內(nèi)切處理，以在所述藍寶石襯底內(nèi)部形成內(nèi)切圖案；2)在具有內(nèi)切圖案的藍寶石襯底上表面依次形成N-GaN層、量子阱層、及P-GaN層及透明導電層；3)依據(jù)所述內(nèi)切圖案定義出多個發(fā)光二極管陣列，并于各該陣列上制備P電極及N電極；4)從所述藍寶石襯底下表面對所述藍寶石襯底進行減薄，直至露出所述藍寶石襯底內(nèi)部的內(nèi)切圖案；5)依據(jù)所述內(nèi)切圖案進行裂片，以完成所述發(fā)光二極管的制造。

在本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法中，所述激光內(nèi)切處理為通過控制激光的波段、頻率、功率向所述藍寶石襯底發(fā)射激光脈沖，以使所述藍寶石襯底的內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生應變或松弛，并保持其表面的平整。

在本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法中，所述步驟1)中采用皮秒激光器對所述藍寶石襯底進行激光內(nèi)切處理。

優(yōu)選地，所述激光內(nèi)切處理采用的激光波段為1064nm，激光頻率為50～100KHz，激光功率為0.5～10W。

作為本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法的一個優(yōu)選方案，所述內(nèi)切圖案的平面形狀為矩形、正方形或三角形。

作為本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法的一個優(yōu)選方案，所述內(nèi)切圖案的中心平面離所述藍寶石襯底上表面的距離為10～400um。

作為本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法的一個優(yōu)選方案，所述內(nèi)切圖案的厚度為3～12um。

在本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法中，所述內(nèi)切圖案由多個結(jié)構(gòu)松弛的微型腔體間隔排列而成，且相鄰兩微型腔體的中心距離為1～20um。