專利名稱：發(fā)光二極管晶粒的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管晶粒的制作方法，尤其涉及一種具有高出光效率的發(fā)光二極管晶粒的制作方法。
背景技術：
發(fā)光二極管(Light Emitting Diode, LED)是一種可將電流轉換成特定波長范圍的光的半導體元件。發(fā)光二極管以其亮度高、工作電壓低、功耗小、易與集成電路匹配、驅動簡單、壽命長等優(yōu)點，從而可作為光源而廣泛應用于照明領域?，F(xiàn)有的發(fā)光二極管晶粒通常包括基板以及在基板表面生長的半導體發(fā)光結構。然而上述結構存在以下問題半導體發(fā)光結構所發(fā)出的朝向基板一側的光線在進入基板后， 會被基板所吸收而轉化成熱能，從而降低發(fā)光二極管晶粒的出光效率。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種具有較高出光效率的發(fā)光二極管晶粒的制作方法。一種發(fā)光二極管晶粒的制作方法，其包括以下步驟提供一藍寶石基板，所述藍寶石基板上形成有二氧化硅圖案層；在藍寶石基板具有二氧化硅圖案層的一面生長半導體發(fā)光結構；采用干法蝕刻的方法在半導體發(fā)光結構上制作分割槽，將半導體發(fā)光結構分割為多個發(fā)光區(qū)域，所述分割槽延伸至藍寶石基板，從而顯露出二氧化硅圖案層；采用緩沖蝕刻液將二氧化硅圖案層去除，在原二氧化硅圖案層的位置遺留下貫穿性孔洞；在所述多個發(fā)光區(qū)域上分別蝕刻電極平臺，然后在多個發(fā)光區(qū)域的表面分別制作電極；沿分割槽將藍寶石基板切割，形成多個發(fā)光二極管晶粒。通過緩沖蝕刻液去除半導體發(fā)光結構底部的二氧化硅圖案層，從而在半導體發(fā)光結構與藍寶石基板之間形成貫穿性孔洞。所述貫穿性孔洞可提高半導體發(fā)光結構發(fā)出的朝向藍寶石基板的光線經(jīng)全反射向上出射的幾率，從而提高發(fā)光二極管晶粒的出光效率。下面參照附圖，結合具體實施例對本發(fā)明作進一步的描述。


圖1是本發(fā)明第一實施例所提供的藍寶石基板的截面示意圖。圖2是圖1中的藍寶石基板的俯視示意圖。圖3是在圖1中的藍寶石基板上生長半導體發(fā)光結構的截面示意圖。圖4是在圖3中的半導體發(fā)光結構上制作分割槽的截面示意圖。圖5是圖4中的分割槽的俯視示意圖。圖6是將圖4的二氧化硅圖案層去除后的截面示意圖。
圖7是在圖6表面增加透明導電層的截面示意圖。圖8是在圖6中的半導體發(fā)光結構上制作電極的截面示意圖。圖9是將圖8中的基板切割所形成的發(fā)光二極管晶粒的截面示意圖。圖10是本發(fā)明第二實施例所提供的藍寶石基板的俯視示意圖。主要元件符號說明發(fā)光二極管晶粒 100藍寶石基板110、210二氧化硅圖案層 120、220半導體發(fā)光結構130
η型(^aN層131
多量子阱層132
P型(^aN層133
透明導電層134
分割槽140
發(fā)光區(qū)域150
貫穿性孔洞160
電極平臺170
P型接觸電極171
η型接觸電極17具體實施例方式如圖1所示，首先提供一藍寶石基板110。然后在藍寶石基板110上制作二氧化硅圖案層120。請參見圖2，所述二氧化硅圖案層120由多條平行排列的長條狀二氧化硅圖形所組成。如圖3所示，所述長條狀二氧化硅圖形沿垂直于其延伸方向的截面形狀為梯形。 根據(jù)需要，所述長條狀二氧化硅圖形沿垂直于其延伸方向的截面形狀亦可為半圓形。如圖3所示，采用金屬有機氣相沉積方法(Metal Organic Chemical VaporDeposition,M0CVD)或分子束外延生長方法(Molecular Beam Epitaxy,MBE)在藍寶石基板110的具有二氧化硅圖案層120的表面生長半導體發(fā)光結構130。該半導體發(fā)光結構130包括沿遠離藍寶石基板110方向依次排列的η型GaN層131、多量子阱層132以及ρ 型 GaN 層 133。如圖4所示，采用干蝕刻的方法在半導體發(fā)光結構130表面制作分割槽140，所述分割槽140將半導體發(fā)光結構130分割成多個發(fā)光區(qū)域150。所述分割槽140從半導體發(fā)光結構130的上表面延伸至藍寶石基板110，從而顯露出二氧化硅圖案層120。在本實施例中，兩條分割槽140交叉排列，將半導體發(fā)光結構130分為四個發(fā)光區(qū)域150，如圖5所示。如圖6所示，使用緩沖蝕刻液(Buffered Oxide Etch)去除二氧化硅圖案層120。 該緩沖蝕刻液由氫氟酸與氟化銨按一定的比例混合而成。由于氫氟酸對含硅的物質具有較強的腐蝕作用，當緩沖蝕刻液注入到分割槽140中時，其可有效對二氧化硅圖案層120進行蝕刻。當二氧化硅圖案層120被完全去除后，在其所在的位置遺留下與原二氧化硅圖案層 120形狀相關的貫穿性孔洞160。
如圖7所示，根據(jù)需要，二氧化硅圖案層120蝕刻完成之后，亦可以在發(fā)光區(qū)域150 的表面可進一步設置一氧化銦錫andium-Tin Oxide, ΙΤ0)透明導電層134，用以提高電流在發(fā)光區(qū)域150表面的擴散性能。圖7中的半導體結構可替換圖6中的結構繼續(xù)進行后續(xù)過程。如圖8所示，在該多個發(fā)光區(qū)域150上分別蝕刻出電極平臺170，以顯露出η型GaN 層131的表面。然后分別在ρ型GaN層133和η型GaN層131的表面分別制作ρ型接觸電極171和η型接觸電極172。所述ρ型接觸電極171和η型接觸電極172可利用真空蒸鍍或濺鍍的方法形成于P型GaN層133和η型GaN層131的表面。所述ρ型接觸電極171和 η型接觸電極172的制作材料可以是鈦(Ti)、鋁(Al)、銀(Ag)、鎳(Ni)、鎢(W)、銅(Cu)、鈀 (Pd)、鉻(Cr)和金(Au)任意之一或者其合金。如圖9所示，采用激光切割或者機械切割的方法將藍寶石基板110沿分割槽140 的方向進行切割，從而形成多個發(fā)光二極管晶粒100。當在ρ型接觸電極171和η型接觸電極172兩端施加正向電壓時，ρ型GaN層133 中的空穴和η型GaN層131中的電子將在電場的作用下在多量子阱層132中復合，能量以光線的形式釋放。所述多量子阱層132發(fā)出的朝向藍寶石基板110的光線傳輸?shù)截灤┬钥锥?60的斜面時，由于貫穿性孔洞160的截面呈傾斜形狀，其增大了光線在η型GaN層131 與空氣之間界面的入射角。因此，多量子阱層132所發(fā)出的光線將在η型GaN層131與空氣之間界面發(fā)生全反射，然后反轉向上，從P型GaN層133的表面出射。即，位于半導體發(fā)光結構130與藍寶石基板110之間的貫穿性孔洞160可提高半導體發(fā)光結構130發(fā)出的朝向藍寶石基板110的光線經(jīng)全反射向上出射的幾率，從而提高發(fā)光二極管晶粒100的出光效率。根據(jù)需要，所述二氧化硅圖案層亦不限于平行排列的條狀二氧化硅圖形。如圖10 所示，本發(fā)明第二實施例的藍寶石基板210表面設置有二氧化硅圖案層220。所述二氧化硅圖案層220由交叉排列的條狀二氧化硅圖形組成，從而形成網(wǎng)格結構。上述藍寶石基板 210與二氧化硅圖案層220可用于替代第一實施例中的藍寶石基板和二氧化硅圖案層。應該指出，上述實施方式僅為本發(fā)明的較佳實施方式，本領域技術人員還可在本發(fā)明精神內(nèi)做其它變化。這些依據(jù)本發(fā)明精神所做的變化，都應包含在本發(fā)明所要求保護的范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種發(fā)光二極管晶粒的制作方法，其包括以下步驟 提供一藍寶石基板，所述藍寶石基板上形成有二氧化硅圖案層； 在藍寶石基板具有二氧化硅圖案層的一面生長半導體發(fā)光結構；采用干蝕刻法在半導體發(fā)光結構上制作分割槽，將半導體發(fā)光結構分割為多個發(fā)光區(qū)域，所述分割槽延伸至藍寶石基板，從而顯露出二氧化硅圖案層；采用緩沖蝕刻液將二氧化硅圖案層去除，在原二氧化硅圖案層的位置遺留下貫穿性孔洞；在所述多個發(fā)光區(qū)域上分別蝕刻電極平臺，然后在多個發(fā)光區(qū)域的表面分別制作電極；沿分割槽將藍寶石基板切割，形成多個發(fā)光二極管晶粒。
2.如權利要求1所述的發(fā)光二極管晶粒的制作方法，其特征在于，所述二氧化硅圖案層由多條平行排列的長條狀二氧化硅圖形組成。
3.如權利要求1所述的發(fā)光二極管晶粒的制作方法，其特征在于，所述二氧化硅圖案層由排列成網(wǎng)格結構的長條狀二氧化硅圖形組成。
4.如權利要求2或3所述的發(fā)光二極管晶粒的制作方法，其特征在于，所述長條狀二氧化硅圖形沿垂直于其延伸方向的截面形狀為梯形。
5.如權利要求2或3所述的發(fā)光二極管晶粒的制作方法，其特征在于，所述長條狀二氧化硅圖形沿垂直于其延伸方向的截面形狀為半圓形。
6.如權利要求1所述的發(fā)光二極管晶粒的制作方法，其特征在于，所述緩沖蝕刻液由氫氟酸與氟化銨混合而成。
7.如權利要求1所述的發(fā)光二極管晶粒的制作方法，其特征在于，所述半導體發(fā)光結構包括沿遠離基板方向依次排列的η型GaN層、多量子阱層以及ρ型GaN層。
8.如權利要求7所述的發(fā)光二極管晶粒的制作方法，其特征在于，在蝕刻電極平臺之前，在ρ型GaN層的表面進一步設置一該氧化銦錫透明導電層。
9.如權利要求7所述的發(fā)光二極管晶粒的制作方法，其特征在于，在電極的制作過程中，將部分發(fā)光區(qū)域蝕刻至η型GaN層，然后在ρ型GaN層和η型GaN層表面分別制作ρ型接觸電極和η型接觸電極。
全文摘要
一種發(fā)光二極管晶粒的制作方法，通過在發(fā)光二極管晶粒底部形成一層二氧化硅圖案層，在半導體發(fā)光結構生長完成之后，利用緩沖蝕刻液把二氧化硅圖案層去除而遺留下貫穿性孔洞。所述貫穿性孔洞可提高半導體發(fā)光結構發(fā)出的朝向藍寶石基板的光線經(jīng)全反射向上出射的幾率，從而提高發(fā)光二極管晶粒的出光效率。
文檔編號H01L33/00GK102544246SQ20101059745
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月20日 優(yōu)先權日2010年12月20日
發(fā)明者凃博閔, 黃世晟 申請人:展晶科技(深圳)有限公司, 榮創(chuàng)能源科技股份有限公司