提高鋁鎵銦磷系發光二極體產能的製作工藝的製作方法
2023-11-04 05:31:12
專利名稱：提高鋁鎵銦磷系發光二極體產能的製作工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及四元系發光二極體，尤其是一種提高鋁鎵銦磷系發光二極體產能的制 作工藝。
背景技術：
LED主要應用於點陣顯示、交通燈、戶內外顯示屏、汽車尾燈等方面，因此對其可靠 性要求較高。首先需要在GaAs襯底上外延生長AlGalnP LED發光結構，再進行常規的清洗、 電極製作、光刻、減薄等半導體工藝製作，窗口層上面製作電極圖形，窗口層採用GaP材料， GaAs襯底和GaP窗口層之間的各層統稱為外延層。常規工藝完成後需進行測試，保證LED 晶片的亮度、波長、電壓、反向漏電流等參數都達到使用標準。通常，AlGalnP/GaAs體系紅 光、橙光、黃光、黃綠光的發光二極體的測試流程都是先進行半切，再測試，之後進行二次切 割使發光二極體芯粒完全分離。「半切」即採用鑽石刀在高速轉動下對做好電極的晶圓進行 切割，切割的深度大於整個發光二極體外延層的厚度，這樣就將LED晶片的正極(P區)完 全分離，GaAs襯底做為公共的負極(N區)形成分立的發光二極體芯粒，「二次切割」即沿著 半切所留下來的刀痕採用鑽石刀將剩餘GaAs部分完全分離，因此每一個晶片都要進行兩 次切割，佔用設備使用時間較長，生產效率較低，另外半切過程中，由於鑽石刀的刀刃寬度 為20 40 y m，會帶來較大面積的損失，降低單片產出率，並且由於鑽石刀高速轉動和GaAs 是硬性接觸，容易造成邊緣的崩裂，給發光的PN結造成較大的損傷，同時在切割過程中的 粉塵易在側壁殘留，導致芯粒反向漏電，降低成品率。專利申請號為200710014001. 1的授權發明專利提供了一種高亮度發光二極體芯 片的製備方法，即將半切工藝用光刻腐蝕法替代，用光刻膠作腐蝕保護層，通過選擇性曝 光、顯影、化學腐蝕的方法，完成共GaAs襯底負極，分離發光二極體晶片的正極。該發明採 用化學腐蝕方法完全替代常規工藝中的「半切」，只需對晶片進行二次切割即可完全分離 芯粒，完全不接觸PN結面，避免了對PN結的硬性損傷，縮短了生產周期，提高了器件的合 格率；但是採取該工藝步驟易受溼蝕刻等向性的影響，芯粒與芯粒之間損失寬度高達20 60um，這樣大大地降低了單片產量。
發明內容
為解決上述問題，本發明旨在提供一種提高鋁鎵銦磷系發光二極體產能的製作工 藝，使切割過程中晶片的損失面積大幅下降，提高15 25%的單片產出。本發明是這樣子實現的，提高鋁鎵銦磷系發光二極體產能的製作工藝，其工藝步 驟如下1)在襯底上依次形成分布布拉格反射層、第一型磊晶層、發光層、第二型磊晶層、 窗口層；2)在窗口層上形成P電極並在襯底的底面形成N電極，構成晶片；3)在晶片的頂面形成保護層用於遮蓋P電極；
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4)通過光刻技術在晶片的頂面形成2 5 y m的切割道，並定義預切割晶粒的尺 寸；5)對晶片頂面的保護層從上述切割道切口進行溼蝕刻至窗口層頂面；6)在晶片的底面形成保護層用於遮蓋N電極；7)通過幹蝕刻技術，將對晶片的頂面進行非等向性幹蝕刻，可得到3 6i!m的切 割道；8)去除晶片的頂面P電極的保護層、底面N電極的保護層後進行光電參數測試；9)在晶片的底面形成保護層用於遮蓋N電極；10)通過具有上下C⑶鏡頭的光刻機在與晶片的頂面相對應的背面光刻出2 5 U m的切割道；11)對晶片底面的保護層從上述切割道切口進行溼蝕刻至底面N電極底面；12)在晶片的頂面形成保護層用於遮蓋P電極；13)通過幹蝕刻技術，對晶片的背面進行非等向性幹蝕刻，得到3 6i!m的切割 道，並使上下切割道間剩餘5 10 y m ；14)去除晶片的頂面P電極的保護層、底面N電極的保護層後，對晶片採用劈裂技 術即得發光二極體芯粒。本發明中襯底材料可選用GaAs或GaP中的一種或前述的任意組合之一；本發明中 保護層選自Si02、SiNx、光刻膠、Ni、Cr中的一種或前述的任意組合之一；本發明溼蝕刻採用 的蝕刻液選自HF、NH4F、CH3C00H、H2S04、H202的一種或前述的任意組合之一；本發明幹蝕刻 採用的氣體選自Ar、02、BCl3、Cl2、SiCl4的一種或前述的任意組合之一。同現有技術相比較，本發明採用乾濕蝕刻和劈裂技術結合可使切割過程中晶片的 損失面積大幅下降，進而可提高15 25%的單片產出；採用幹蝕刻取代切割工藝可減少芯 粒邊緣的崩裂，有效地防止切割過程中產生的粉塵附著於切割側面引起反向漏電流，提高 產品的良率，整體生產而言還可有效降低成本。
圖1 圖11是本發明發光二極體製作工藝的截面示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。提高鋁鎵銦磷系發光二極體產量的製作工藝，其工藝步驟如下如圖1所示，在GaAs襯底1上依次形成分布布拉格反射層2、第一型磊晶層3、發 光層4、第二型磊晶層5、窗口層6 ；在窗口層6上形成P電極7並在襯底1的底面形成N電 極8，構成晶片；如圖2所示，在晶片的頂面形成保護層用於遮蓋P電極7，通過光刻技術在晶片的 頂面形成3 u m的切割道，並定義預切割晶粒的尺寸，其中頂面保護層由Si02第一保護層9 和光刻膠第二保護層10組成；如圖3所示，對晶片頂面的保護層從上述切割道切口進行溼蝕刻至窗口層6頂面， 蝕刻液由 HF、NH4F、CH3C00H、H2S04、H202 組成；
如圖4所示，在晶片的底面形成Si02保護層11用於遮蓋N電極8 ；如圖5所示，通過幹蝕刻技術，對晶片的頂面進行非等向性幹蝕刻，可得到5 y m的 切割道，幹蝕刻採用的氣體由Ar、02、BC13、Cl2、SiCl4組成；如圖6所示，去除晶片的頂面P電極7的第一保護層9、第二保護層10和底面N電 極8的保護層11後進行光電參數測試；如圖7所示，在晶片的底面重新形成底面保護層用於遮蓋N電極8;通過具有上下 CCD鏡頭的光刻機在與晶片的頂面相對應的背面光刻出3 u m的切割道，其中底面保護層由 Si02第一保護層12和光刻膠第二保護層13組成；如圖8所示，對晶片的底面保護層從上述切割道切口進行溼蝕刻至底面N電極底 面，蝕刻液由 HF、NH4F、CH3C00H、H2S04、H202 組成；如圖9所示，在晶片的頂面形成Si02保護層14用於遮蓋P電極7 ；如圖10所示，通過幹蝕刻技術，對晶片的底面進行非等向性幹蝕刻，可得到5 ym 的切割道，並使上下切割道間剩餘8 u m，幹蝕刻採用的氣體由Ar、02、BCl3、Cl2、SiCl4組成；如圖11所示，去除晶片的頂面P電極7的保護層14、底面N電極8的Si02第一保 護層12、光刻膠第二保護層13後，對晶片底面採用劈裂技術即得發光二極體芯粒。以上實施例僅供說明本發明之用，而非對本發明的限制，本領域的普通技術人員， 在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，還可以作出各種變換或變化。因此，所有等同的技 術方案也應該屬於本發明的範疇，應由各權利要求限定。
權利要求
提高鋁鎵銦磷系發光二極體產能的製作工藝，其工藝步驟如下1)在襯底上依次形成分布布拉格反射層、第一型磊晶層、發光層、第二型磊晶層、窗口層；2)在窗口層上形成P電極並在襯底的底面形成N電極，構成晶片；3)在晶片的頂面形成保護層用於遮蓋P電極；4)通過光刻技術在晶片的頂面形成2～5μm的切割道，並定義預切割晶粒的尺寸；5)對晶片頂面的保護層從上述切割道切口進行溼蝕刻至窗口層頂面；6)在晶片的底面形成保護層用於遮蓋N電極；7)通過幹蝕刻技術，將對晶片的頂面進行非等向性幹蝕刻，可得到3～6μm的切割道；8)去除晶片的頂面P電極的保護層、底面N電極的保護層後進行光電參數測試；9)在晶片的底面形成保護層用於遮蓋N電極；10)通過具有上下CCD鏡頭的光刻機在與晶片的頂面相對應的背面光刻出2～5μm的切割道；11)對晶片底面的保護層從上述切割道切口進行溼蝕刻至底面N電極底面；12)在晶片的頂面形成保護層用於遮蓋P電極；13)通過幹蝕刻技術，對晶片的背面進行非等向性幹蝕刻，得到3～6μm的切割道，並使上下切割道間剩餘5～10μm；14)去除晶片的頂面P電極的保護層、底面N電極的保護層後，對晶片採用劈裂技術即得發光二極體芯粒。
2.如權利要求1所述的提高鋁鎵銦磷系發光二極體產能的製作工藝，其特徵是襯底 材料選用GaAs或GaP中的一種或前述的任意組合之一。
3.如權利要求1所述的提高鋁鎵銦磷系發光二極體產能的製作工藝，其特徵是保護 層選自Si02、SiNx、光刻膠、Ni、Cr中的一種或前述的任意組合之一。
4.如權利要求1所述的提高鋁鎵銦磷系發光二極體產能的製作工藝，其特徵是溼蝕 刻採用的蝕刻液選自HF、NH4F、CH3C00H、H2S04、H202的一種或前述的任意組合之一。
5.如權利要求1所述的提高鋁鎵銦磷系發光二極體產能的製作工藝，其特徵是幹蝕 刻採用的氣體選自Ar2、02、BCl3、Cl2、SiCl4的一種或前述的任意組合之一。
全文摘要
本發明公開了一種提高鋁鎵銦磷系發光二極體產能的製作工藝，在完成常規工藝後，採用乾濕蝕刻和劈裂技術結合取代鑽石刀切割技術使芯粒完全分離，由於幹蝕刻的各向異性蝕刻，可減少芯粒邊緣的崩裂，使芯粒與芯粒間面積損失減少，進而可提高單片產出數量，並可有效地避免切割後殘留粉塵附於側面引起導致漏電，提高產品的良率，有效地降低生產成本。
文檔編號H01L21/78GK101859852SQ20101018013
公開日2010年10月13日 申請日期2010年5月13日 優先權日2010年5月13日
發明者張美 , 林科闖, 林素慧, 蔡家豪 申請人:廈門市三安光電科技有限公司