專利名稱：Led芯片的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及發(fā)光元件陣列的制造方法，具體而言，涉及一種LED芯片的制作方法。
背景技術：
相對于大功率芯片，中小功率芯片由于采用小電流驅動，具有良好的光效和散熱性能以及較高的可靠性，在照明以及輔助照明領域應用非常廣泛。為了獲得足夠的亮度以及照度，就需要將足夠多的LED燈珠通過串并聯(lián)的方式焊接在基板或者印刷電路板上，即先封裝，后集成。陣列式高壓交流LED芯片具有多個LED晶胞(子芯片)，按照需求適當?shù)拇?lián)或并聯(lián)以滿足特定電氣需求，即先集成，后封裝。鑒于N型GaN的良好導電能力，要獲得分立器件，則必需將各晶胞間的N型GaN去除形成電學隔離槽，接著在隔離槽以及晶胞間形成絕緣層以電絕緣各個晶胞，最后在絕緣層上形成電學連接。要實現(xiàn)上述目的，在現(xiàn)有技術條件下，首先需要將彼此連通N型GaN部分蝕刻直至藍寶石襯底形成電氣隔離槽，同時不損傷發(fā)光區(qū)上的P型GaN以及透明電極。現(xiàn)有的技術手段，通過ICP蝕刻可實現(xiàn)隔離槽的形成，但是需要將GaN刻蝕直至藍寶石襯底，刻蝕深度就需要達到5微米以上(5-7 μ m)，這樣在進行ICP刻蝕時對掩蔽層就提出了很高的要求，傳統(tǒng)技術上可采用蒸發(fā)等方式形成鎳、金等金屬掩蔽層，光刻剝離后進行ICP刻蝕?？紤]到掩蔽層的形成過程繁雜，以及長時間等離子體轟擊器件表面產生的熱量和給器件帶來的損傷，使得這一方法在正常的生產工藝中存在諸多弊端。另外，通過電子束蒸發(fā)或化學鍍金等方式形成的金屬互聯(lián)線在跨越過深的隔離槽時容易斷裂，尤其是較為垂直的側壁，從而影響到LED芯片彼此間的連接。普遍的解決方法是采用電鍍，化鍍等手段增加電連接線厚度以填滿隔離槽致使可以完整的覆蓋在側壁上。 過高的電連接線可能會導致在后續(xù)的減薄切割容易脫落，同時也增加了生產成本，工序復雜，可靠性也無法保障。又如晶元光電在專利號為200810169439. 1〈制造發(fā)光陣列的方法〉中描述了可以利用絕緣層在形成時其水平方向上的成長速率大于垂直方向成長速率這一特性來封閉隔離槽，前提是隔離槽的寬度不大于絕緣層厚度的兩倍。根據(jù)其說明書附圖中所理解，依據(jù)上述“寬厚比”之所限定，則必須要求只能是形成很窄的隔離槽，或者極厚的絕緣層，才有可能滿足“寬厚比”的限定要求。過窄的隔離槽對光刻工藝、ICP刻蝕技術及其掩蔽技術提出了巨大的挑戰(zhàn)，而依靠氣相沉積、蒸鍍、濺鍍等方法形成的微米級厚度的薄膜也往往耗時并且難以控制，即使是增設次溝槽，其技術上的實施難度和最終產品的可靠性也不適用于量產化。

發(fā)明內容
本發(fā)明旨在提供一種LED芯片的制作方法，以解決現(xiàn)有技術中存在的以下技術問題ICP形成隔離槽時等離子體長時間轟擊器件表面而產生的熱量給器件帶來損傷，且對掩蔽層要求高，一般需要鎳、金等金屬掩蔽層，該掩蔽層的形成過程繁雜；以及金屬互聯(lián)線在跨越較深、尤其具有較為垂直側壁的隔離槽時容易斷裂，影響到LED芯片彼此間的連接等技術問題。本發(fā)明提供的LED芯片的制作方法，包括以下步驟步驟S10，提供基板，形成緩沖層于基板之上；步驟S20，形成外延層于緩沖層之上，具體包括以下步驟步驟S21，形成第一半導體層于緩沖層上，步驟S22，形成發(fā)光層在第一半導體層上，以及步驟S23，形成第二半導體層在發(fā)光層上；步驟S30，移除部分外延層及緩沖層至基板，形成隔離槽，隔離槽將芯片分成多個子芯片；以及步驟S40，在外延層上安裝電極并完成電極間的電氣連接；其中，步驟S30，移除部分外延層包括以下步驟步驟S31，在外延層上形成第一掩膜層，第一掩膜層包括多個相互間隔開的掩膜層單元，各掩膜層單元間留有預定大小的第一間隙；步驟S32，移除第一間隙所在區(qū)域的第二半導體層，發(fā)光層以及部分第一半導體層，以形成凹槽；步驟S33，清除第一掩膜層；重復步驟S30N次，移除部分外延層至基板，其中步驟S31 中，各掩膜層單元間留有預定大小的第N間隙，第N間隙的寬度大于第N-I間隙的寬度，形成具有N個臺階的隔離槽，N > 2。優(yōu)選地，N等于3。進一步地，步驟S31中第一掩膜層各單元間預留第一間隙的寬度為5 15 μ m。進一步地，步驟S32中，移除第二半導體層，發(fā)光層以及部分第一半導體層的深度為2 3 μ m0進一步地，掩膜層由SiO2、鉻、鎳或光刻膠制成。進一步地，掩膜層由光刻膠制成。進一步地，清除第二掩膜層后，在第二半導體層上形成透明導電層，在隔離槽之上和透明導電層邊緣、第二半導體層、發(fā)光層以及第一半導體層的側壁上形成電絕緣層。進一步地，電絕緣層預留有供完成電氣連接的電連接線通過的通孔。進一步地，在外延層上安裝電極并完成電極間的電氣連接具體包括以下步驟在第一半導體層上形成第一電極；在第二半導體層上形成第二電極；以及完成各單元之間第一電極和第二電極之間的電氣連接。應用本發(fā)明的技術方案，采用分步蝕刻的方法，配合光刻膠作為掩蔽材料，工藝相對簡單，容易實現(xiàn)，且形成的臺階式隔離槽具備較淺的深度、較大的寬度、一定的傾斜角度， 有利于絕緣材料的覆蓋，金屬連接線的附著，解決了金屬互聯(lián)線跨越較深的溝槽時可能造成的斷裂問題。


說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中圖1至圖6示出了本發(fā)明LED芯片的制作方法示意圖；以及圖7示出了兩顆串聯(lián)LED子芯片的結構示意圖。
具體實施例方式需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發(fā)明。
本發(fā)明提供的LED芯片的制作方法，包括以下步驟如圖1所示，提供基板10 ；其中基板10是藍寶石材質。在基板10上形成緩沖層 20，緩沖層20由不摻雜的氮化鎵單質制作。形成外延層30于緩沖層20之上，具體包括以下步驟形成第一半導體層31于緩沖層20上，形成發(fā)光層32在第一半導體層31上，以及形成第二半導體層33在發(fā)光層32上。在經過表面清洗后的外延層30上形成第一掩膜層 41，第一掩膜層41包括多個相互間隔開的掩膜層單元，各掩膜層單元間留有預定大小的第一間隙。依據(jù)具體的設計需要，將第一掩膜層41各單元間預留第一間隙的寬度設為5 15 μ m。其中，掩膜層的材料可以是SiO2、鉻、鎳、光刻膠或者其他掩膜材料，優(yōu)選地，以光刻膠作為掩膜材料。一方面，因為光刻膠本身也可以作為ICP刻蝕的掩蔽材料，易加工，易去除，良率高；另一方面，使用其他材料如氧化硅，需要利用光刻膠做一次圖形的轉移，也就是濕法蝕刻，本發(fā)明直接采用光刻膠作為掩膜材料更加方便；再一方面，本發(fā)明旨在解決由于隔離槽太深而導致的金屬線斷裂問題，而光刻膠很容易做成梯形，即具有坡度的斜面，這樣經過ICP刻蝕后，很容易將隔離槽的側壁做成斜坡狀而不是垂直的，這樣才更有利于金屬線的附著和連接。如圖1、2所示，經過ICP移除第一間隙所在區(qū)域的第二半導體層33、發(fā)光層21、部分第一半導體層31，在外延層30上形成深度在2-3 μ m的第一凹槽，清除第一掩膜層41。如圖3所示，在外延層30上形成，形成第二掩蔽層42，該第二掩膜層42的尺寸限制在圖1所示的第一掩膜層41的輪廓范圍內，并且邊緣內縮5-15 μ m為佳。如圖3、4所示，第二次ICP刻蝕，深度為2-3 μ m,形成第二凹槽，此時第一凹槽被進一步向下刻蝕達到4-6 μ m的深度，第一凹槽與第二凹槽之間形成階梯，第二凹槽中包含第一凹槽。然后，清除第二掩膜層42。如圖5所示，在外延層30上形成，形成第三掩膜層43，經過光刻、化學蝕刻等工藝后使得第一、第二凹槽以及部分第二半導體層裸露，即第三掩膜層43邊緣較第二掩膜層42 內縮 5-15 μ m0如圖5、6所示，第三次ICP刻蝕，深度為1. 2-1. 8 μ m,形成第三凹槽，此時凹槽已刻蝕至藍寶石襯底，實現(xiàn)芯片間的電氣隔離。第一凹槽、第二凹槽以及第三凹槽三者形成具有一定傾斜角度臺階的隔離槽；清除第三掩膜層43。如圖7所示，在第二半導體層33上形成透明導電層54，隔離槽之上，透明導電層邊緣54以及第一半導體層31、發(fā)光層32、第二半導體層33側壁形成電絕緣層60，電絕緣層 60厚度5000-10000埃。電絕緣層60預留有供完成電氣連接的電連接線通過的通孔。在第一半導體層31上形成第一電極51 ；在第二半導體層33上形成第二電極52 ；完成各單元之間第一電極和第二電極之間的電氣連接。進一步地，通過化學氣相沉積法、物理氣相沉積法、電子束蒸鍍法、化鍍或電鍍方法形成電極和電連接線。采用本發(fā)明提供的方法形成的隔離槽具有較淺的深度、較大的寬度、一定的傾斜角度，有利于絕緣層的附著，并且可以保證金屬線跨越不致斷裂；本發(fā)明采用分步蝕刻的方法，配合光刻膠作為掩蔽材料，工藝簡單，而且能夠有效避免芯片長時間物理化學蝕刻帶來的器件損傷；采用較薄的金屬材料形成電氣連接線，節(jié)約了成本；本發(fā)明不需要形成大厚度的絕緣層覆蓋臺面和側壁，也可以獲得良好的絕緣效果而不致短路；采用本發(fā)明的技術方案，可以從總體上降低生產成本，提高工藝的可操作性和產品的可靠性。實施例一提供藍寶石基板，形成緩沖層于基板上；在緩沖層上形成外延層，具體包括以下步驟形成第一半導體層于緩沖層上，形成發(fā)光層在第一半導體層上，以及形成第二半導體層在發(fā)光層上。在經過表面清洗后的外延層上形成第一掩膜層，依據(jù)設計將第一掩膜層各單元間預留第一間隙的寬度為ΙΟμπι。其中，掩膜層的材料可以是光刻膠。經過ICP移除第一間隙位置的第二半導體層、發(fā)光層、部分第一半導體層，外延層上形成深度在2 μ m的第一凹槽，清除第一掩膜層。在外延層上形成，形成第二掩蔽層，該第二掩膜層的尺寸限制在第一掩膜層的輪廓范圍內，并且邊緣內縮5μπι。第二次ICP刻蝕，深度為2 μ m,形成第二凹槽，此時第一凹槽被進一步向下刻蝕達到4μπι的深度，第一凹槽與第二凹槽之間形成階梯，第二凹槽中包含第一凹槽。然后，清除
第二掩膜層。在外延層上形成，形成第三掩膜層，經過光刻、化學蝕刻等工藝后使得第一、第二隔離槽以及部分第二半導體層裸露，第三掩膜層邊緣較第二掩膜層內縮5 μ m。第三次ICP刻蝕，深度為1.2 μ m，形成第三凹槽，此時凹槽已刻蝕至藍寶石襯底， 實現(xiàn)芯片間的電氣隔離。第一凹槽、第二凹槽以及第三凹槽三者形成具有一定傾斜角度臺階的隔離槽；清除第三掩膜層。在第二半導體層上形成透明導電層，隔離槽之上，透明導電層邊緣以及第一半導體層、發(fā)光層、第二半導體層側壁形成電絕緣層，電絕緣層厚度5000埃。電絕緣層預留有供完成電氣連接的電連接線通過的通孔。在第一半導體層上形成第一電極；在第二半導體層上形成第二電極；完成各單元之間第一電極和第二電極之間的電氣連接。通過化學氣相沉積法形成電極和電連接線。實施例二提供藍寶石基板；在基板上形成緩沖層，在緩沖層上形成外延層，具體包括以下步驟形成第一半導體層于緩沖層上，形成發(fā)光層在第一半導體層上，以及形成第二半導體層在發(fā)光層上。其余操作方法同實施例一，不同之處在于，第一間隙的寬度為15 μ m，外延層上形成深度3 μ m的第一凹槽，第二掩膜層邊緣比第一掩膜層內縮15 μ m,第二次ICP刻蝕，深度為3 μ m，第三掩膜層邊緣較第二掩膜層內縮15 μ m,第三次ICP刻蝕，深度為1. 5 μ m，電絕緣層厚度為8000埃。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種LED芯片的制作方法，包括以下步驟 步驟S10，提供基板，形成緩沖層于所述基板之上；步驟S20，形成外延層于所述緩沖層之上，具體包括以下步驟 步驟S21，形成第一半導體層于所述緩沖層上， 步驟S22，形成發(fā)光層在所述第一半導體層上，以及步驟S23，形成第二半導體層在所述發(fā)光層上；步驟S30，移除部分所述外延層及緩沖層至所述基板，形成隔離槽，所述隔離槽將所述芯片分成多個子芯片；以及步驟S40，在所述外延層上安裝電極并完成電極間的電氣連接； 其特征在于，所述步驟S30，移除部分所述外延層包括以下步驟 步驟S31，在所述外延層上形成第一掩膜層，所述第一掩膜層包括多個相互間隔開的掩膜層單元，各掩膜層單元間留有預定大小的第一間隙；步驟S32，移除所述第一間隙所在區(qū)域的所述第二半導體層，發(fā)光層以及部分第一半導體層，以形成凹槽；步驟S33，清除所述第一掩膜層；重復所述步驟S30N次，移除部分所述外延層及緩沖層至所述基板，其中步驟S31中，各掩膜層單元間留有預定大小的第N間隙，第N間隙的寬度大于第N-I間隙的寬度，形成具有 N個臺階的隔離槽，N > 2。
2.根據(jù)權利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述N等于3。
3.根據(jù)權利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述步驟S31中第一間隙的寬度為 5 15 μ m0
4.根據(jù)權利要求3所述的制作方法，其特征在于，所述步驟S32中，所述第一次移除第二半導體層，發(fā)光層以及部分第一半導體層的深度為2 3μπι。
5.根據(jù)權利要求1-4任一項所述的制作方法，其特征在于，所述掩膜層由SiO2、鉻、鎳或光刻膠制成。
6.根據(jù)權利要求5所述的制作方法，其特征在于，所述掩膜層由光刻膠制成。
7.根據(jù)權利要求1所述的制作方法，其特征在于，清除所述第N掩膜層后，在所述第二半導體層上形成透明導電層，在所述隔離槽之上和所述透明導電層邊緣、第二半導體層、發(fā)光層以及第一半導體層的側壁上形成電絕緣層。
8.根據(jù)權利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述電絕緣層預留有供完成電氣連接的電連接線通過的通孔。
9.根據(jù)權利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述步驟S40具體包括以下步驟 步驟S41，在所述第一半導體層的各個單元上形成第一電極；步驟S42，在所述第二半導體層上形成第二電極；以及步驟S43，完成各單元之間第一電極和第二電極之間的電氣連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種LED芯片的制作方法。其中，移除部分外延層包括以下步驟，在外延層上形成第一掩膜層，第一掩膜層包括多個相互間隔開的掩膜層單元，各掩膜層單元間留有預定大小的第一間隙；移除第一間隙所在區(qū)域的第二半導體層，發(fā)光層以及部分第一半導體層，以形成凹槽；清除第一掩膜層；重復上述步驟N次，移除部分外延層及緩沖層至基板，各掩膜層單元間留有預定大小的第N間隙，第N間隙的寬度大于第N-1間隙的寬度，形成具有N個臺階的隔離槽，N≥2。應用本發(fā)明的技術方案，隔離槽具備較淺的深度、較大的寬度、一定的傾斜角度，有利于絕緣材料的覆蓋，金屬連接線的附著，解決了金屬連接線跨越較深的溝槽時可能造成的斷裂問題。
文檔編號H01L33/00GK102176498SQ20111006989
公開日2011年9月7日 申請日期2011年3月22日 優(yōu)先權日2011年3月22日
發(fā)明者姚禹, 岑龍斌, 許亞兵 申請人:湘能華磊光電股份有限公司