一種ito結(jié)構(gòu)led芯片及其切割方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種ITO結(jié)構(gòu)LED芯片及其切割方法，該方法先制成發(fā)光二極管外延片；然后在外延片上制作ITO薄膜層；在ITO薄膜層上制作出帶切割走道的介質(zhì)膜層；經(jīng)過(guò)濕法或干法蝕刻制作出圖形化的ITO薄膜層和p?GaP窗口層；在圖形化的ITO薄膜層和p?GaP窗口層上制作金屬電極層；采用鉆石刀片對(duì)應(yīng)預(yù)制作的切割走道進(jìn)行芯粒切割。本發(fā)明采用預(yù)制作的切割走道寬度大于刀片厚度4?6μm，這樣避免了鉆石刀片與ITO薄膜直接接觸，減少對(duì)高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的鉆石切割刀片的阻力，并解決了ITO薄膜和GaP薄膜在刀片切割時(shí)直接接觸容易伴隨碎屑附著和產(chǎn)生的崩角、崩邊、裂紋等問(wèn)題，極大地提升了產(chǎn)品的外觀質(zhì)量、可靠性和成品良率。
【專利說(shuō)明】
一種ITO結(jié)構(gòu)LED芯片及其切割方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體發(fā)光二極管芯片制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種ITO結(jié)構(gòu)LED芯片及其切割方法。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管具有高光效、低能耗、長(zhǎng)壽命、多波段等優(yōu)勢(shì)，是一種有廣闊應(yīng)用前景的新光源，目前AlGaInP發(fā)光二極管已大量應(yīng)用于高效固態(tài)照明領(lǐng)域中，如顯示屏、汽車用燈、背光源、交通信號(hào)燈、景觀照明等。
[0003]作為AlGaInP發(fā)光二極管首選的半導(dǎo)體GaAs襯底材料，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有與AlGaInP材料晶格匹配性佳、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性好、制造的晶體質(zhì)量高、大批量制造成本低等明顯優(yōu)勢(shì)。對(duì)于GaAs襯底的AlGaInP LED芯片，一般采用精密切割機(jī)系統(tǒng)，預(yù)先編程設(shè)定切割路徑條件，利用高速旋轉(zhuǎn)(30000-45000r/min)的超薄鉆石刀片(厚度為10-25μπι)對(duì)AlGaInPLED芯片進(jìn)行切割，使A I Ga I nP LE D芯片分割成為單個(gè)的芯粒。摻錫氧化銦(IndiumTinOxide)，一般簡(jiǎn)稱為ΙΤ0。如圖1所示，常規(guī)具有ITO結(jié)構(gòu)的AlGaInP LED—般為在GaAs襯底100—面依次設(shè)置的緩沖層101、n-AIGaInP限制層102、MQW多量子阱有源層103、ρ-AIGaInP限制層104和p-GaP窗口層105，在p-GaP窗口層105上制作ITO薄膜層106，在ITO薄膜層106上設(shè)置有金屬電極107，在GaAs襯底背面設(shè)置有背電極層201。由于GaAs襯底材料屬于硬脆材料，特別是對(duì)于常規(guī)ITO結(jié)構(gòu)的AlGaInP LED芯片而言，在芯片制造過(guò)程中會(huì)在外延片上表面生長(zhǎng)一層ITO薄膜層，然后再進(jìn)行制作金屬電極層，這使得AlGaInP LED芯片本身的應(yīng)力增加，而且ITO薄膜層與外延層的結(jié)合力遠(yuǎn)小于外延片內(nèi)部的各個(gè)外延層之間的結(jié)合力，再加上切割時(shí)超薄鉆石刀片直接接觸ITO薄膜層、外延層和GaAs襯底，這就使得AlGaInP LED芯片加工時(shí)極其容易造成不同程度的物理?yè)p傷，特別是在AlGaInP LED芯片的正面周圍、邊緣容易產(chǎn)生外延層和GaAs襯底材料的崩角、崩邊、裂紋、裂紋等問(wèn)題，從而影響AlGaInP LED芯片的外觀質(zhì)量和可靠性，產(chǎn)品合格率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提供一種外觀質(zhì)量好、可靠性高的ITO結(jié)構(gòu)LED芯片。
[0005]本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供一種便于生產(chǎn)、合格率高的ITO結(jié)構(gòu)LED芯片的切割方法。
[0006]本發(fā)明的第一個(gè)目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種ITO結(jié)構(gòu)LED芯片，包括GaAs襯底，在GaAs襯底的上面依次設(shè)有外延生長(zhǎng)緩沖層、η-AIGaInP限制層、多量子講(multiple quantum well，]^￥)有源層4-416&111?限制層和卩-GaP窗口層，在p-GaP窗口層上設(shè)有ITO薄膜層，在GaAs襯底的下面設(shè)有背電極，特征是:在ITO薄膜層上設(shè)有圖形化的鉆石刀片切割走道，在圖形化的ITO薄膜層上設(shè)有金屬電極層。
[0007]本發(fā)明的第二個(gè)目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種ITO結(jié)構(gòu)LED芯片的切割方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)、在GaAs襯底的上面依次設(shè)有外延生長(zhǎng)緩沖層、n-AIGalnP限制層、多量子阱有源層、p-AIGalnP限制層和p-GaP窗口層，取得發(fā)光二極管外延片；
(2)、在p-GaP窗口層上蒸鍍ITO薄膜層；
(3)、在ITO薄膜層上制作圖形化的鉆石刀片切割走道:在ITO薄膜層上采用PECVD生長(zhǎng)一層介質(zhì)膜，采用光刻和濕法蝕刻方式制作出介質(zhì)膜圖形，圖形的走道與鉆石刀片切割走道相對(duì)應(yīng)，利用ITO和GaP腐蝕液濕法蝕刻方法或者采用干法蝕刻方法對(duì)沒(méi)有介質(zhì)膜層的保護(hù)區(qū)域進(jìn)行腐蝕，再利用介質(zhì)膜腐蝕液將介質(zhì)膜層去除；
(4)、采用負(fù)膠套刻和蒸鍍方式在圖形化的ITO薄膜層上制作圖案化的金屬電極層；
(5)、在GaAs襯底的下面制作背電極；
(6)、采用精密切割機(jī)系統(tǒng)，預(yù)先編程設(shè)定切割路徑條件，利用高速旋轉(zhuǎn)的超薄鉆石刀片對(duì)于AlGaInP LED芯片進(jìn)行切割，使AlGaInP LED芯片分割成為單個(gè)的芯粒。
[0008]介質(zhì)膜層為Si02或SiNxOy (x>0，0〈y〈2)中的一種或多種組合。
[0009]在步驟(3)中，鉆石刀片切割走道的寬度大于刀片的厚度4_6μπι。
[0010]在步驟(3)中，GaP層蝕刻深度為3000 ±500nm。
[0011]本發(fā)明采用光刻和濕法蝕刻方式制作出圖案化的介質(zhì)膜層，進(jìn)而采用GaP腐蝕液對(duì)沒(méi)有介質(zhì)膜層區(qū)域的ITO薄膜和GaP層進(jìn)行可控深度的蝕刻。
[0012]本發(fā)明是相鄰兩鉆石刀片切割走道之間間距同芯片尺寸相同，切割走道寬度可以根據(jù)不同厚度的鉆石切割刀片進(jìn)行相應(yīng)縮放，保持大于刀片厚度4_6μπι，切割走道區(qū)域的ITO薄膜層和部分厚度GaP層會(huì)被提前移除，這樣就避免了鉆石刀片與ITO薄膜的直接接觸，減少對(duì)高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的鉆石切割刀片的阻力，并解決了 ITO薄膜和GaP層在刀片切割時(shí)直接接觸容易伴隨碎肩附著和產(chǎn)生的崩角、崩邊、裂紋等問(wèn)題，極大地提升了產(chǎn)品的外觀質(zhì)量、可靠性和成品良率。
[0013]本發(fā)明在步驟(3)中，PECVD制作的介質(zhì)膜層為Si02或SiNxOy等絕緣材料制成，其中x>0，0〈y〈2。獲得穩(wěn)定圖案化的介質(zhì)膜，避免了 ITO和GaP腐蝕溶液影響，從而制作出設(shè)計(jì)的圖案化切割走道。
[0014]本發(fā)明在步驟(3)中，GaP層蝕刻深度為3000 土 500nm，利用濕法或干法蝕刻方法進(jìn)行蝕刻。
[0015]因此，本發(fā)明具有AlGaInPLED芯片的外觀質(zhì)量好、便于生產(chǎn)、可靠性高、合格率高等優(yōu)點(diǎn)，解決了 ITO薄膜和GaP層在刀片切割時(shí)直接接觸容易伴隨碎肩附著和產(chǎn)生的崩角、崩邊、裂紋等問(wèn)題，極大地提升了產(chǎn)品的外觀質(zhì)量、可靠性和成品良率。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為現(xiàn)有的常規(guī)ITO結(jié)構(gòu)的AlGaInP發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為發(fā)光二極管外延片的截面示意圖；
圖4為在發(fā)光二極管外延片上制作ITO薄膜層和生長(zhǎng)介質(zhì)膜層的截面示意圖；
圖5為在介質(zhì)膜層制作圖案化切割走道的截面示意圖；
圖6為發(fā)光二極管外延片上蒸鍍了 ITO薄膜層的截面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合實(shí)施例并對(duì)照附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0018]如圖2所示，一種ITO結(jié)構(gòu)LED芯片，包括GaAs襯底100，在GaAs襯底100的上面依次設(shè)有外延生長(zhǎng)緩沖層1Un-AIGaInP限制層102、多量子阱有源層103、p-AIGaInP限制層104和P-GaP窗口層105，在p-GaP窗口層105上設(shè)有ITO薄膜層106，在ITO薄膜層106上設(shè)有圖形化的鉆石刀片切割走道109，在圖形化的ITO薄膜層106上設(shè)有金屬電極層108;在GaAs襯底100的下面設(shè)有背電極201。
[0019]一種ITO結(jié)構(gòu)LED芯片的切割方法，包括以下步驟:
1、制備發(fā)光二極管外延片:如圖3所示，在GaAs襯底100的上面采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)依次外延生長(zhǎng)緩沖層1Un-AIGaInP限制層102、多量子阱有源層103、p-AIGaInP限制層104和p-GaP窗口層105。其中p-GaP窗口層105的表層高摻雜層的厚度優(yōu)選500±50埃，摻雜濃度優(yōu)選5\1019011-3以上；
2、如圖4所示，在p-GaP窗口層105上采用蒸發(fā)鍍膜方法蒸鍍ITO薄膜層106，ITO薄膜層106優(yōu)選厚度為3000 土 200埃；
3、如圖4所示，在ITO薄膜層106上采用PECVD生長(zhǎng)介質(zhì)膜層107，介質(zhì)膜層107優(yōu)選厚度為 2000 ±100 埃；
4、如圖5所示，在介質(zhì)膜層107上采用光刻和蝕刻制作圖案化切割走道109;
5、如圖6所示，在圖形化ITO薄膜層106上制作金屬電極層108;金屬電極層108為圓形，直徑90um，材料為Cr/Au，厚度50/2500nm ；
6、在GaAs襯底100的下面制作η電極層201，電極材料采用AuGeNi/Au，厚度為150/200nm;而后在420°C的氮?dú)夥諊羞M(jìn)行熔合，以獲得背電極201和GaAs襯底100形成良好的歐姆接觸。
[0020]、采用精密切割機(jī)系統(tǒng)，預(yù)先編程設(shè)定切割路徑條件，利用高速旋轉(zhuǎn)(3O O O O -45000r/min)的超薄鉆石刀片301(厚度為10-25um)對(duì)于AlGaInP LED芯片進(jìn)行切割，使AlGaInP LED芯片分割成為單個(gè)的芯粒。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種ITO結(jié)構(gòu)LED芯片，包括GaAs襯底，在GaAs襯底的上面依次設(shè)有外延生長(zhǎng)緩沖層、n-AIGalnP限制層、多量子阱有源層、p_AIGaInP限制層和ρ-GaP窗口層，在ρ-GaP窗口層上設(shè)有ITO薄膜層，在GaAs襯底的下面設(shè)有背電極，其特征在于:在ITO薄膜層上設(shè)有圖形化的鉆石刀片切割走道，在圖形化的ITO薄膜層上設(shè)有金屬電極層。2.一種ITO結(jié)構(gòu)LED芯片的切割方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)、在GaAs襯底的上面依次設(shè)有外延生長(zhǎng)緩沖層、n-AIGalnP限制層、多量子阱有源層、p-AIGalnP限制層和p-GaP窗口層，取得發(fā)光二極管外延片； (2)、在p-GaP窗口層上蒸鍍ITO薄膜層； (3)、在ITO薄膜層上制作圖形化的鉆石刀片切割走道:在ITO薄膜層上采用PECVD生長(zhǎng)一層介質(zhì)膜，采用光刻和濕法蝕刻方式制作出介質(zhì)膜圖形，圖形的走道與鉆石刀片切割走道相對(duì)應(yīng)，利用ITO和GaP腐蝕液濕法蝕刻方法或者采用干法蝕刻方法對(duì)沒(méi)有介質(zhì)膜層的保護(hù)區(qū)域進(jìn)行腐蝕，再利用介質(zhì)膜腐蝕液將介質(zhì)膜層去除； (4)、采用負(fù)膠套刻和蒸鍍方式在圖形化的ITO薄膜層上制作圖案化的金屬電極層； (5 )、在GaAs襯底的下面制作背電極； (6)、采用精密切割機(jī)系統(tǒng)，預(yù)先編程設(shè)定切割路徑條件，利用高速旋轉(zhuǎn)的超薄鉆石刀片對(duì)于AlGaInP LED芯片進(jìn)行切割，使AlGaInP LED芯片分割成為單個(gè)的芯粒。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ITO結(jié)構(gòu)LED芯片的切割方法，其特征在于:介質(zhì)膜層為Si02或SiNxOy (x>0，0〈y〈2)中的一種或多種組合。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ITO結(jié)構(gòu)LED芯片的切割方法，其特征在于:鉆石刀片切割走道的寬度大于刀片厚度4_6μπι。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ITO結(jié)構(gòu)LED芯片的切割方法，其特征在于:圖形化的ITO薄膜層上的金屬電極材料為Ge、Au、Ni中的一種或多種組合。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ITO結(jié)構(gòu)LED芯片的切割方法，其特征在于:在步驟(3)中，GaP層蝕刻深度為3000 土 500nmo
【文檔編號(hào)】H01L33/30GK105870276SQ201610412856
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年6月13日
【發(fā)明人】張銀橋, 潘彬
【申請(qǐng)人】南昌凱迅光電有限公司