[发明专利]一种发光二极管激光刻蚀方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术，尤其涉及一种发光二极管的激光刻蚀方法和集成式发光二极管的制造方法。

背景技术

集成式发光二极管在芯片层面通过半导体工艺实现各个发光二极管之间的金属互联，从而不用利用PCB板即可将多颗发光二级管之间形成串联或者并联，简化了工艺过程，降低了成本，且集成式发光二极管性能更加稳定，获得广泛的应用。

图1是集成式发光二极管芯片的结构示意图。如图1所示，集成式发光二极管10的多颗发光二极管芯片形成在统一的衬底11（例如蓝宝石衬底）上，每颗发光二极管芯片包括衬底11、形成在衬底上的外延层12以及形成在外延层上的透明导电层13，在透明导电层13上形成有第一电极14，在外延层上还形成有平台15，平台15上形成有第二电极16。在目前应用较为广泛的氮化镓（GaN）基发光二极管工艺中，外延层12包括顺序形成的氮化镓缓冲层、N型氮化镓层、多量子阱发光层和P型氮化镓层。集成式发光二极管10的多颗发光二级管之间形成有用于对各个发光二极管进行隔离的隔离沟槽17，隔离沟槽17从外延层12的表面一直延伸到衬底11，隔离沟槽17中填充有绝缘介质层18，在绝缘介质层18上可以形成用于将两个发光二极管电极连接起来的金属连接层19，图1中相邻发光二极管的第一电极和第二电极被连接形成串联电路，因此，集成式发光二极管10为串联关系。当然，图1仅仅示意性地说明集成式发光二极管的截面图，所示的集成式发光二极管上的各个发光二极管芯片之间并不限于串联关系，还可以是并联关系或串联并联结合的电路关系。在现有的工艺中，第一、第二电极14、16和金属连接层19通常通过同一金属蒸镀工艺一体形成。

而在目前的集成式发光二极管制造工艺中，隔离沟槽的形成需要对整个外延层进行刻蚀，刻蚀深度会达到外延层的厚度(如5-8微米)，现有工艺通常采用感应等离子耦合刻蚀（ICP）对外延层进行刻蚀。但是，由于集成式发光二极管隔离沟槽的刻蚀深度较深，一般的刻蚀设备(如ICP)需要的刻蚀工艺时间长，而在刻蚀过程中，工艺时间长会显著降低ICP设备的稳定，从而影响产品良率，因此，利用感应等离子耦合刻蚀进行集成式发光二极管的隔离沟槽刻蚀对设备、产能、成本方面都有负面影响。而且，ICP刻蚀为晶圆正面刻蚀，因此在刻蚀前需要对非刻蚀区域生长一层较厚（厚度通常为0.5-2微米）的掩蔽层(如SiO₂、Si₃N₄等)进行保护，使工艺变得复杂，成本高，而且掩蔽层的质量还会对产品良率构成较大影响。

发明内容

本发明的目的在于提出一种发光二极管激光刻蚀方法及集成式发光二极管的制造方法，以替代现有的刻蚀方式，减少工艺时间，降低制造成本，同时提高产品良率。

本发明公开了一种发光二极管激光刻蚀方法，用于进行集成式发光二极管的隔离沟槽的刻蚀，所述方法包括：

按照预定尺寸在用于制造所述集成式发光二级管的外延片表面制作沟槽图形；

通过激光划刻设备按照沟槽图形对所述外延片的外延层进行沟槽的划刻，直到沟槽达到外延片的衬底。

优选地，所述方法还包括：

在进行沟槽划刻前，在所述外延片的外延层上形成保护层；

在进行沟槽划刻后，对划刻形成的沟槽进行湿法腐蚀。

优选地，所述保护层为氧化硅层。

优选地，所述对划刻形成的沟槽进行湿法腐蚀包括：

利用按体积比3:1混合浓硫酸和浓磷酸的混合液，在250℃温度下对划刻形成的沟槽进行腐蚀。

优选地，所述激光划刻设备包括纳秒激光器、飞秒激光器或皮秒激光器。

优选地，通过控制激光划刻设备的划刻速度和激光功率来控制所述沟槽的刻蚀深度。

优选地，通过控制激光光束宽度和/或聚焦深度控制所述沟槽的刻蚀宽度。

优选地，所述外延片为在蓝宝石衬底上生长有氮化镓外延层的外延片。

优选地，所述氮化镓外延层包括依次生长的氮化镓缓冲层、N型氮化镓层、多量子阱发光层和P型氮化镓层。

本发明还公开了一种集成式发光二极管的制造方法，其特征在于，使用如上所述的发光二极管激光刻蚀方法进行隔离沟槽的刻蚀。

优选地，所述集成式发光二极管包括高压发光二极管和交流发光二极管。

本发明通过利用激光划刻设备来进行集成式发光二极管的隔离沟槽刻蚀，不需要生长很厚的掩模层，减小了隔离沟槽形成时间，减小了工序长度，提高了产品的良率，大大降低了产品成本。

附图说明

图1是集成式发光二极管芯片的结构示意图；