[发明专利]一种表面生长ITO和铝电极的LED晶片切割方法

说明书

本发明公开了一种表面生长ITO和铝电极的LED晶片切割方法，本发明操作时，首先进行外延层的生长，其中外延层的生长属于常规工艺，生长外延层后在GaP窗口层上生长ITO膜层，可有效提高LED芯片的发光亮度，并且提高芯片的导电性能；ITO膜层生长结束后，进行P面电极、N面电极的制作，而后利用锯片机进行锯片切割，切割之前在P面生长保护层，切割完成后对芯片进行清洗，去除晶片表面残留的保护层，烘干后扩膜，形成独立管芯结构。本技术方案工艺设计合理，操作简单，利用氯化铯薄膜作为保护层，进行后续锯片切割时，保护层可以有效起到电极保护、切割保护的作用，极大程度的避免了崩边、崩角损伤的发生，提高晶片良率。

技术领域

本发明涉及半导体加工技术领域，具体是一种表面生长ITO和铝电极的LED晶片切割方法。

背景技术

发光二极管简称为LED(LightEmittingDiode)，是一种将电能转换为光能的的固体电致发光(EL)半导体器件。LED实质性核心结构是由元素谱中的III-IV族或III-V族化合物材料构成的P-N节。LED光辐射光谱分布有其独特的一面。它不是单色光(如激光)，也不是宽光谱辐射(如白炽灯)，而是介于两者之间，有几十纳米的带宽、峰值波长位于可见光或近红外区域。LED与普通光源相比具有如下优点：1、高效率：发光效率高，等同功率的LED灯和白炽灯，LED等照明效果好很多；2、寿命长：LED灯最长寿命可达到10万小时，且其半衰周期可达到5万小时以上；3、低耗电：比同光效的白炽灯可节省70％以上的电量；4、低故障：LED作为半导体元件，没有真空器件和高压触发电路等敏感部件，故障率极低；5、绿色、环保：单色性好，LED光谱集中，没有多余的红外、紫外灯光谱，热量、辐射很少，对被照物产生影响少，不含有汞等有害物质，废弃物可以回收，没有污染；6、方向性强：平面发光，方向性强；7、快响应：响应时间短，只有几十纳秒，启动非常迅速；8、多色彩：LED色彩，不同的半导体材料，不同颜色的光，颜色饱和度能够达到130％全彩色不同光色的组合变化多端，利用时序控制电路，更能达到丰富多彩的的动态变化效果。

GaAs基LED晶片的制作过程一般使用氧化铟锡(ITO)作为电流扩展层进行表面电极的扩展，和使用金属铝作为主电极的制作方法，使用金刚刀进行锯片切割。ITO和金属铝电极的制作会使得LED晶片本身应力大幅度增加，而且ITO膜层与外延层之间结合力要远远小于外延层各膜层之间的结合力，而且锯片切割过程，金刚到会与ITO膜层直接接触，这用会使LED晶片在切割过程中造成较严重的物理损伤，尤其是在切割走道的边缘极易形成崩边、裂纹、崩角、斜裂等。锯片切割，使用金刚刀一直处于高速旋转中，刀速一般在30000-40000转每分钟，与晶片接触产生大量的热，一般使用去离子水进行冷却刀片，切割过程中切割产生的ITO碎屑和铝电极在去离子水环境中极易产生电化学腐蚀，使得铝电极从表面开始被慢慢腐蚀掉，形成分层掉电极异常现象，且切割过程中产生的碎屑极易粘附在电极表面(电极一般要高于发光区位置，容易粘附碎屑)，形成表面污染，普通的冲水清洗过程很难将该种较小的碎屑进行有效清洗，大大的降低了芯片的整体质量和良率。传统的锯片切割方法中，通常使用切割保护液来进行切割过程的洁净，但是该方法会大大增加切割成本。

中国专利文件CN105870276A(201610412856.9)提出了一种ITO结构LED芯片及其切割方法，包括如下步骤：先制作成发光二极管的外延片；然后在外延片上制作ITO薄膜层；在ITO薄膜层上制作出带切割走道的的介质膜层；经过湿法或者干法蚀刻制作出图形化的ITO薄膜层和P-GaP窗口层；在图形化的ITO薄膜层和GaP窗口层上制作金属电极；采用钻石刀片对应预制作的切割走道进行芯粒切割。该发明中，采用预制作的切割走道宽度大于刀片厚度4-6μm，这样来避免钻石刀片与ITO薄膜层直接接触，避免了ITO膜层和GaP膜层在刀片切割过程中直接接触，减少对高速旋转状态的钻石刀切割刀片的阻力，并解决了ITO薄膜和GaP薄膜在刀片切割时直接接触容易伴随碎屑附着和产生的崩角、崩边、裂纹等问题，极大地提升了产品的外观质量、可靠性和成品良率。但是预制作走道通常方法就是进行腐蚀或者干法蚀刻，这两种方法的制作过程汇总均会对晶片本身造成内部损伤，无形中已经增加了切割质量的隐患，按照该发明的方法进行切割作业，实际切割质量提升幅度较为有限。