[發明專利]一種AlGaInP薄膜LED芯片切割道的制備方法

在審

• 申請號: 201710849105.8
• 申請日: 2017-09-20
• 公開（公告）號: CN107731676A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 李樹強;陳芳;施維;王光緒;江風益
• 申請（專利權）人: 南昌大學;南昌黃綠照明有限公司
• 主分類號: H01L21/304
• 分類號: H01L21/304;H01L21/306;H01L21/308;H01L33/00
• 代理公司: 江西省專利事務所36100
• 代理人: 張文

技術領域

本發明涉及半導體發光器件領域，尤其是涉及一種AlGaInP薄膜LED芯片切割道的制備方法。

背景技術

半導體發光二極管(Light-Emitting Diodes, LED)已經在很多領域被廣泛應用，被公認為下一代綠色照明光源。與砷化鎵襯底晶格匹配的AlGaInP材料可覆蓋從560nm到650nm范圍的可見光波長，是制備深紅、紅色、橙色、黃綠色LED的優良材料。

AlGaInP發光二極管在固態照明、顯示、城市亮化、植物生長等領域中有著重要應用，廣泛用于全色彩屏幕顯示器、汽車信號燈、交通信號燈、舞臺投光燈、植物生長照明燈和高顯色指數白光照明燈具等產品中。

近年來，人們在AlGaInP發光二極管外延材料生長技術上取得了很大進步，其內量子效率可達到90%以上。但直接在砷化鎵襯底上生長AlGaInP發光二極管外延材料,然后直接在砷化鎵襯底的背面制備N電極、在上表面制備P電極制備的LED芯片存在襯底吸收和全反射損耗，從而導致芯片電光轉換效率很低，一般小于10%。

為降低襯底吸收、抑制全反射以提高電光的轉換效率，一種非常有效的辦法是制備薄膜LED芯片。該方法是先在砷化鎵襯底上生長AlGaInP發光二極管外延材料，然后P面向下鍵合到硅、鍺、藍寶石等其他具有反射結構的鍵合基板上，再將砷化鎵襯底去除，然后制作N電極，并進行表面粗化來減少光輸出面的全反射損耗，這種AlGaInP薄膜LED芯片可以將LED的電光轉換效率提升3~6倍，達到30~60%。

在AlGaInP薄膜LED芯片的制備工藝中，芯片在切割分離之前需要將切割對應區域的外延層去除，制備切割道，以避免切割過程在外延材料中產生損傷，引起芯片失效。

目前，業界去除切割道上的外延材料多采用稀釋的溴酸添加單質溴的腐蝕液進行腐蝕。該腐蝕液的穩定性和一致性難以控制，且使用的單質溴有劇毒，對工藝人員健康和環境存在很大的安全隱患。

因此，尋找低毒或無毒的、過程穩定可控的AlGaInP薄膜LED芯片切割道的制備方法就顯得非常重要了。

發明內容

本發明目的是提供一種AlGaInP薄膜LED芯片切割道的制備方法，該方法不僅穩定性和一致性好，且切割道腐蝕液不含劇毒的單質溴元素，有利于保護工藝人員身體健康和環境。

本發明的目的是這樣實現的：

一種AlGaInP薄膜LED芯片切割道的制備方法，包括以下步驟：

首先利用常規MOCVD制備AlGaInP LED外延材料，然后利用金屬蒸發、光刻、腐蝕、鍵合、合金這些常規的管芯制備工藝將外延材料轉移到鍵合基板上，制備出N面出光的AlGaInP薄膜LED芯片，在切割分離AlGaInP薄膜LED芯片之前，利用常規光刻工藝在切割道以外的區域用光刻膠保護，特征是：將待切割的AlGaInP薄膜LED芯片放入切割道腐蝕液中，把切割道對應區域的外延材料腐蝕掉，制備出切割道，最后用激光切割機或砂輪切割機沿切割道中心線將芯片分離，得到成品。

切割道腐蝕液由碘酸水溶液、鹽酸和水配制而成，體積配比為：碘酸水溶液:鹽酸：水=1:1:x（5<x<20），其中，碘酸水溶液的摩爾濃度為0.1~0.4mol/L，鹽酸的體積濃度為37%，水為去離子水。

切割道腐蝕液在腐蝕液溫度為25±5度時對AlGaInP LED外延材料的腐蝕速率為1~3微米/分鐘，腐蝕時間根據切割道對應區域的AlGaInP LED外延材料厚度進行調整，通常為1~5分鐘即可完成。

切割道腐蝕液對AlGaInP LED外延材料中的AlGaInP材料層和GaP材料層的腐蝕速率比大于5，可以很好控制腐蝕截止到GaP材料層。

本發明提供的AlGaInP薄膜LED芯片切割道的制備方法具有很好的穩定性和一致性，切割道腐蝕液不含劇毒的單質溴元素，有利于保護工藝人員身體健康和環境。

附圖說明

圖1為典型AlGaInP 薄膜LED芯片結構示意圖；

圖2為本發明切割道腐蝕前的光刻膠涂布示意圖；

圖3為本發明切割道腐蝕后帶光刻膠時的芯片結構示意圖；

圖4為本發明去除光刻膠后待切割芯片結構示意圖；

附圖中標記說明：

圖1中：100：鍵合基板，101：N電極，102：P電極，103：AlGaInP外延材料層，104：GaP材料層，105：鍵合金屬層，106：N型砷化鎵歐姆接觸層；

圖2中：207：光刻膠，203：AlGaInP材料層，204：GaP材料層；