[發明專利]一種大功率LED芯片的制作方法

有效

• 申請號: 201310037404.3
• 申請日: 2013-01-31
• 公開（公告）號: CN103094437A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 徐琦;鄭遠志;康建;陳靜;盛成功
• 申請（專利權）人: 馬鞍山圓融光電科技有限公司
• 主分類號: H01L33/10
• 分類號: H01L33/10;H01L33/00
• 代理公司: 上海翼勝專利商標事務所(普通合伙) 31218
• 代理人: 孫佳胤

技術領域

本發明涉及氮化鎵基發光二極管制造技術領域，尤其涉及一種帶高反射率背面反射鏡LED芯片的制造方法。

背景技術

隨著20世紀初藍光LED的誕生，使得白光LED的生產成為可能。近幾年LED技術迅猛發展，政府更致力于將LED推向照明光源，以取代原有低光效的白熾燈和有汞污染的熒光燈，節能時代的到來給予LED前所未有的發展前景。目前氮化物半導體LED芯片發光效率提高很快，以藍光LED作為激發源的白光LED單燈光源效率已達140流明/瓦以上，這遠遠超出了白熾燈和節能燈的光效。隨著LED技術的逐漸成熟和產業化市場化的需要，對LED器件的發光效率及產品價格也有了更加嚴格的要求。

芯片廠家的ODR工藝雖然增加了芯片端的成本但可以大大降低下游封裝廠家的對支架的投入，也使下游封裝廠在選擇支架和產品設計時有了更多選擇空間，因此降低了封裝的成本。從整個LED單燈的制作上看也降低了單燈的整體成本，從而推動了LED的市場化和民用化。

目前在LED?芯片的制作過程中，切割是其中一道關鍵的工藝，切割是將晶圓分割成一個一個的獨立芯片，目前大功率LED?芯片的切割工藝有兩種：納秒激光表面切割和皮秒激光隱形切割。現有的主流劃片方法是激光表面切割，利用激光束的高能量密度聚焦在晶圓表面，在晶圓表面灼燒出劃痕，來達到切割并分離晶圓的目的。然而在激光切割過程中，因激光光束的高能量密度所產生局部高溫，在切割道上會產生許多含有焦炭的副產物，該副產物會吸收有源發光層所發出的光，導致LED?亮度降低20%，如果這些副產物粘在LED?的PN?結處，就會造成漏電，甚至會有擊穿現象。臺灣專利TW270223B《高發光效率之發光元件之制造方法》公開了一種高溫濕式刻蝕法，去除這些副產物，但其自身也存在一些問題，芯片工藝變的冗長，強酸溶液會破壞芯片的有源區，以及高溫條件下所造成的破片。近年來，短脈沖激光器迅速發展，皮秒激光隱形切割具有超短脈沖，將激光聚焦于晶圓內部，形成變質層，可以有效減少激光與材料相互作用所產生的熱效應。激光隱形切割技術將成為下一代晶圓切割的主流技術。然而由于大功率LED?芯片的特殊性，其正面為圖形化襯底或缺陷阻擋層，對激光能量會有散射或反射作用，背面為金屬層和增反層，對激光能量會有吸收，使得隱形切割技術無法在背鍍反射層的大功率LED?芯片上運用。?

參照CN?102544299?A的針對ODR（Otoni?directional?reflector-全方位反射鏡）的切割工藝，為了規避這一不利影響將劃片提到ODR鍍膜之前，那就是切割的時候在芯片周邊留下部分晶元不進行切割，可以在保證晶片不裂的情況下進行鍍膜，鍍完膜再進行劈裂。這么做的缺點也顯而易見，切割完的晶片要在自裂的時間內完成鍍膜，而自裂的時間又很難控制，加上切完后的在蒸鍍過程中的操作就會導致大量晶片碎裂，而使成品率降低。更嚴重的是可能會由于在蒸鍍ODR的過程中由于高溫而釋放應力導致芯片在蒸鍍機里的蒸鍍過程中碎裂，從而有損壞機器的潛在風險，致使ODR工藝的芯片很難與激光劃片結合起來而進行量產。

藍光LED芯片通電后，除大部分光子從正面與側面出射外，大約有40%左右的光會射向底面，射向底面的光會有一部分因發生了全反射在芯片內部損失，還有一部分從底面出射的光會由于封裝端所選的支架不同而產生不同程度的損失。所以在芯片底面做反射鏡可以大大提高光的出射率，提高LED芯片的外量子提取效率，降低了LED產品的成本提高產品的性價比增加核心競爭力。

在芯片背面做ODR是市場經濟的大勢所趨，但技術難點在于目前主流的激光切割機無法透過芯片的反射層對芯片進行切割，所以這一技術雖然優點和好處很多但難以進行量產和推廣，所以ODR激光劃片問題急需解決。

在LED生產過程中，通常我們把已經完成襯底、GaN緩沖層、N型半導體層、光發射層、P型半導體層、電流阻擋層、電流擴散層、絕緣介質膜、N電極和P電極結構的LED芯片稱為LED芯片原片。

發明內容

本發明正是為了解決上述ODR實際生產中的問題突破ODR工藝激光劃片的瓶頸，減少破片，減少對有源層的傷害，使ODR切割變得簡單易行，將ODR技術迅速推廣并產業化，從而致使ODR工藝的LED芯片量產成為可能。由此可以降低LED生產的成本，使單燈封裝變得簡單。