[发明专利]一种大功率LED芯片的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及氮化镓基发光二极管制造技术领域，尤其涉及一种带高反射率背面反射镜LED芯片的制造方法。

背景技术

随着20世纪初蓝光LED的诞生，使得白光LED的生产成为可能。近几年LED技术迅猛发展，政府更致力于将LED推向照明光源，以取代原有低光效的白炽灯和有汞污染的荧光灯，节能时代的到来给予LED前所未有的发展前景。目前氮化物半导体LED芯片发光效率提高很快，以蓝光LED作为激发源的白光LED单灯光源效率已达140流明/瓦以上，这远远超出了白炽灯和节能灯的光效。随着LED技术的逐渐成熟和产业化市场化的需要，对LED器件的发光效率及产品价格也有了更加严格的要求。

芯片厂家的ODR工艺虽然增加了芯片端的成本但可以大大降低下游封装厂家的对支架的投入，也使下游封装厂在选择支架和产品设计时有了更多选择空间，因此降低了封装的成本。从整个LED单灯的制作上看也降低了单灯的整体成本，从而推动了LED的市场化和民用化。

目前在LED 芯片的制作过程中，切割是其中一道关键的工艺，切割是将晶圆分割成一个一个的独立芯片，目前大功率LED 芯片的切割工艺有两种：纳秒激光表面切割和皮秒激光隐形切割。现有的主流划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圆表面，在晶圆表面灼烧出划痕，来达到切割并分离晶圆的目的。然而在激光切割过程中，因激光光束的高能量密度所产生局部高温，在切割道上会产生许多含有焦炭的副产物，该副产物会吸收有源发光层所发出的光，导致LED 亮度降低20%，如果这些副产物粘在LED 的PN 结处，就会造成漏电，甚至会有击穿现象。台湾专利TW270223B《高发光效率之发光元件之制造方法》公开了一种高温湿式刻蚀法，去除这些副产物，但其自身也存在一些问题，芯片工艺变的冗长，强酸溶液会破坏芯片的有源区，以及高温条件下所造成的破片。近年来，短脉冲激光器迅速发展，皮秒激光隐形切割具有超短脉冲，将激光聚焦于晶圆内部，形成变质层，可以有效减少激光与材料相互作用所产生的热效应。激光隐形切割技术将成为下一代晶圆切割的主流技术。然而由于大功率LED 芯片的特殊性，其正面为图形化衬底或缺陷阻挡层，对激光能量会有散射或反射作用，背面为金属层和增反层，对激光能量会有吸收，使得隐形切割技术无法在背镀反射层的大功率LED 芯片上运用。 

参照CN 102544299 A的针对ODR（Otoni directional reflector-全方位反射镜）的切割工艺，为了规避这一不利影响将划片提到ODR镀膜之前，那就是切割的时候在芯片周边留下部分晶元不进行切割，可以在保证晶片不裂的情况下进行镀膜，镀完膜再进行劈裂。这么做的缺点也显而易见，切割完的晶片要在自裂的时间内完成镀膜，而自裂的时间又很难控制，加上切完后的在蒸镀过程中的操作就会导致大量晶片碎裂，而使成品率降低。更严重的是可能会由于在蒸镀ODR的过程中由于高温而释放应力导致芯片在蒸镀机里的蒸镀过程中碎裂，从而有损坏机器的潜在风险，致使ODR工艺的芯片很难与激光划片结合起来而进行量产。

蓝光LED芯片通电后，除大部分光子从正面与侧面出射外，大约有40%左右的光会射向底面，射向底面的光会有一部分因发生了全反射在芯片内部损失，还有一部分从底面出射的光会由于封装端所选的支架不同而产生不同程度的损失。所以在芯片底面做反射镜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产品的成本提高产品的性价比增加核心竞争力。

在芯片背面做ODR是市场经济的大势所趋，但技术难点在于目前主流的激光切割机无法透过芯片的反射层对芯片进行切割，所以这一技术虽然优点和好处很多但难以进行量产和推广，所以ODR激光划片问题急需解决。

在LED生产过程中，通常我们把已经完成衬底、GaN缓冲层、N型半导体层、光发射层、P型半导体层、电流阻挡层、电流扩散层、绝缘介质膜、N电极和P电极结构的LED芯片称为LED芯片原片。

发明内容

本发明正是为了解决上述ODR实际生产中的问题突破ODR工艺激光划片的瓶颈，减少破片，减少对有源层的伤害，使ODR切割变得简单易行，将ODR技术迅速推广并产业化，从而致使ODR工艺的LED芯片量产成为可能。由此可以降低LED生产的成本，使单灯封装变得简单。