[发明专利]一种发光二极管芯片制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光二极管芯片制作方法，尤其是涉及一种具有高光效率的发光二极管芯片的制作方法。

背景技术

目前，商用蓝绿光LED通常是基于氮化镓的III-V族化合物半导体材料，由于其特有的带隙范围，优良的光电性质，优异的物理和化学性能，在蓝、绿、紫、紫外光以及白光发光二管、短波长激光二极管、紫外探测器、功率电子器件等光电子器件和电子器件以及特殊条件下的半导体器件等领域中得到广泛应用。蓝宝石衬底是氮化物发光二极管外延生长最为常用的衬底之一，通过在蓝宝石衬底上依次外延N型层、发光层和P型层而获得氮化物基发光二极管晶片，再将其切割成发光二极管芯片来制造发光器件。

目前，常见发光二极管的制备步骤为：1）在蓝宝石衬底上通过外延生长制备半导体层；2）采用正面钻石刀或激光划片技术进行划片工艺；3）在晶片上制备P电极及N电极，并且通过研磨来减薄该晶片；4）通过进行背面裂片获得LED芯片。由于正面划片深度一般为30μm甚至更深，且从外延层上方划至衬底内部，故会对外延层有损伤，还会在切割道内留下较多的烧痕、碎屑等副产物，不易清理干净，而附着在外延层侧壁的烧痕或碎屑容易使得芯片产生漏电的不良现象，影响了LED芯片的出光亮度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是改进现有技术的上述局限，以进一步提高发光二极管芯片的出光效率和产品良率。

为达到上述目的，本发明提供一种发光二极管芯片制作方法，至少包括如下步骤：

1）在蓝宝石衬底上形成掩膜层，其至少包括若干个第一尺寸图案，使得后续生长的外延层无法愈合连接在一起； 

2）在制作完掩膜层的蓝宝石衬底上形成外延层，其在外延层的内侧表面形成若干个上宽下窄的倒台状洞穴，所述洞穴在垂直方向上贯穿整个外延层，减少发光二极管内部发生全反射现象。

进一步地，所述第一尺寸图案的线径为10~30μm，间距为5~20μm。

进一步地，所述步骤1）形成的掩膜层还包括若干个第二尺寸图案，用于将所述蓝宝石衬底定义出若干个单元区域，所述第一尺寸图案位于各个单元区域内，从而在步骤2）中各单元区域内的外延层外侧表面形成呈上窄下宽的台状结构，减少发光二极管内部发生全反射现象。

进一步地，所述第二尺寸图案为闭合环状，环宽为15~40μm。

进一步地，所述第二尺寸图案呈周期性网格分布。

进一步地，所述步骤1）形成的掩膜层还包括若干个第三尺寸图案，从而在步骤2）中在所述第三尺寸图案上进行横向外延生长的同时，增强光在外延层和蓝宝石衬底界面散射。进一步地，还包括在步骤1）后，对蓝宝石衬底进行蚀刻，使得未被掩膜层保护的蓝宝石衬底被蚀刻，从而形成图形化蓝宝石衬底。

进一步地，还包括在步骤2）后，采用蚀刻工艺去除裸露出来的掩膜层。

进一步地，所述第一尺寸图案呈周期性分布，形状为圆形或者椭圆形或者多边形中的一种或前述任意组合之一。

进一步地，所述第一尺寸图案的线径为10~30μm，间距为5~20μm。

进一步地，所述第三尺寸图案呈周期性分布，形状为圆形或者椭圆形或者多边形中的一种或前述任意组合之一。

进一步地，所述第三尺寸图案的线径为0.1~5μm，间距为0.2~5μm。

进一步地，所述第一尺寸图案与第三尺寸图案的个数比例为1:50~1:10。

进一步地，所述外延层侧面的倾斜角度为50~80°。

进一步地，所述掩膜层材料选自SiO₂或TiO₂或AlN或Al₂O₃或Si₃N₄或光刻胶中的一种或前述任意组合之一。

进一步地，所述正面划入蓝宝石衬底的深度为10~25μm。