[发明专利]一种AlGaInP薄膜LED芯片切割道的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体发光器件领域，尤其是涉及一种AlGaInP薄膜LED芯片切割道的制备方法。

背景技术

半导体发光二极管(Light-Emitting Diodes, LED)已经在很多领域被广泛应用，被公认为下一代绿色照明光源。与砷化镓衬底晶格匹配的AlGaInP材料可覆盖从560nm到650nm范围的可见光波长，是制备深红、红色、橙色、黄绿色LED的优良材料。

AlGaInP发光二极管在固态照明、显示、城市亮化、植物生长等领域中有着重要应用，广泛用于全色彩屏幕显示器、汽车信号灯、交通信号灯、舞台投光灯、植物生长照明灯和高显色指数白光照明灯具等产品中。

近年来，人们在AlGaInP发光二极管外延材料生长技术上取得了很大进步，其内量子效率可达到90%以上。但直接在砷化镓衬底上生长AlGaInP发光二极管外延材料,然后直接在砷化镓衬底的背面制备N电极、在上表面制备P电极制备的LED芯片存在衬底吸收和全反射损耗，从而导致芯片电光转换效率很低，一般小于10%。

为降低衬底吸收、抑制全反射以提高电光的转换效率，一种非常有效的办法是制备薄膜LED芯片。该方法是先在砷化镓衬底上生长AlGaInP发光二极管外延材料，然后P面向下键合到硅、锗、蓝宝石等其他具有反射结构的键合基板上，再将砷化镓衬底去除，然后制作N电极，并进行表面粗化来减少光输出面的全反射损耗，这种AlGaInP薄膜LED芯片可以将LED的电光转换效率提升3~6倍，达到30~60%。

在AlGaInP薄膜LED芯片的制备工艺中，芯片在切割分离之前需要将切割对应区域的外延层去除，制备切割道，以避免切割过程在外延材料中产生损伤，引起芯片失效。

目前，业界去除切割道上的外延材料多采用稀释的溴酸添加单质溴的腐蚀液进行腐蚀。该腐蚀液的稳定性和一致性难以控制，且使用的单质溴有剧毒，对工艺人员健康和环境存在很大的安全隐患。

因此，寻找低毒或无毒的、过程稳定可控的AlGaInP薄膜LED芯片切割道的制备方法就显得非常重要了。

发明内容

本发明目的是提供一种AlGaInP薄膜LED芯片切割道的制备方法，该方法不仅稳定性和一致性好，且切割道腐蚀液不含剧毒的单质溴元素，有利于保护工艺人员身体健康和环境。

本发明的目的是这样实现的：

一种AlGaInP薄膜LED芯片切割道的制备方法，包括以下步骤：

首先利用常规MOCVD制备AlGaInP LED外延材料，然后利用金属蒸发、光刻、腐蚀、键合、合金这些常规的管芯制备工艺将外延材料转移到键合基板上，制备出N面出光的AlGaInP薄膜LED芯片，在切割分离AlGaInP薄膜LED芯片之前，利用常规光刻工艺在切割道以外的区域用光刻胶保护，特征是：将待切割的AlGaInP薄膜LED芯片放入切割道腐蚀液中，把切割道对应区域的外延材料腐蚀掉，制备出切割道，最后用激光切割机或砂轮切割机沿切割道中心线将芯片分离，得到成品。

切割道腐蚀液由碘酸水溶液、盐酸和水配制而成，体积配比为：碘酸水溶液:盐酸：水=1:1:x（5<x<20），其中，碘酸水溶液的摩尔浓度为0.1~0.4mol/L，盐酸的体积浓度为37%，水为去离子水。

切割道腐蚀液在腐蚀液温度为25±5度时对AlGaInP LED外延材料的腐蚀速率为1~3微米/分钟，腐蚀时间根据切割道对应区域的AlGaInP LED外延材料厚度进行调整，通常为1~5分钟即可完成。

切割道腐蚀液对AlGaInP LED外延材料中的AlGaInP材料层和GaP材料层的腐蚀速率比大于5，可以很好控制腐蚀截止到GaP材料层。

本发明提供的AlGaInP薄膜LED芯片切割道的制备方法具有很好的稳定性和一致性，切割道腐蚀液不含剧毒的单质溴元素，有利于保护工艺人员身体健康和环境。

附图说明

图1为典型AlGaInP 薄膜LED芯片结构示意图；

图2为本发明切割道腐蚀前的光刻胶涂布示意图；

图3为本发明切割道腐蚀后带光刻胶时的芯片结构示意图；

图4为本发明去除光刻胶后待切割芯片结构示意图；

附图中标记说明：

图1中：100：键合基板，101：N电极，102：P电极，103：AlGaInP外延材料层，104：GaP材料层，105：键合金属层，106：N型砷化镓欧姆接触层；

图2中：207：光刻胶，203：AlGaInP材料层，204：GaP材料层；