[发明专利]一种LED芯片的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件的制造方法。 

背景技术

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III-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。 

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供了一种发光二极管芯片的制造方法，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。 

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案： 

一种LED芯片的制造方法，包括以下步骤： 

（1）、在蓝宝石衬底上制作掩蔽层，掩蔽层为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，其中磷酸、硫酸的体积比为1：3； 

优选地，腐蚀温度为300-350℃，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溶液或氢氟酸。 

（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，再用裂片机裂片得到LED芯片。 

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。 

本发明的LED芯片的制造方法包括如下步骤：