一种发光二极管芯片及其制备方法与流程

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种发光二极管及其制备方法。

背景技术：

发光二极管(英文：Light Emitting Diode，简称LED)是一种可以把电能转化成光能的半导体二极管。

LED芯片是LED的核心组件。目前LED芯片包括蓝宝石衬底、以及依次层叠在蓝宝石衬底上的n型层、发光层和p型层，n型电极的设置区域和LED芯片的边缘区域均设有从p型层延伸至n型层的台阶结构，台阶结构的侧壁、n型层和p型层上均设有绝缘介质，n型电极穿过绝缘介质设置在n型层上，p型电极穿过绝缘介质设置在p型层上。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

台阶结构的侧壁上的绝缘介质可以有效避免n型层和p型层之间发生短路，但是受到光刻工艺和划裂工艺的限制，在LED芯片的边缘区域设置的台阶结构具有一定的宽度，牺牲了一定的发光区面积，造成单片晶元(wafer)产出的芯片数量较少。

技术实现要素：

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种发光二极管芯片及其制备方法。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种发光二极管芯片的制备方法，所述制备方法包括：

在衬底上依次形成n型层、发光层、p型层；

采用刻蚀工艺在所述p型层上开设延伸至所述n型层的凹槽；

采用激光或刀具在芯片的边缘位置划出延伸至所述衬底的开口；

在所述开口内、以及所述凹槽的侧壁、所述n型层和所述p型层上沉积绝缘介质；

在p型层上设置穿过所述绝缘介质的p型电极，在所述n型层上设置穿过所述绝缘介质的n型电极；

沿所述开口劈裂衬底，形成若干相互独立的发光二极管芯片。

可选地，所述采用激光或刀具在芯片的边缘位置划出延伸至所述衬底的开口，包括：

采用激光在所述芯片的边缘位置灼烧出延伸至所述衬底的开口；

采用腐蚀溶液去除所述开口内激光灼伤的表层。

优选地，所述腐蚀溶液为硫酸和磷酸的混合溶液。

更优选地，所述腐蚀溶液的温度为200～300℃。

进一步地，所述腐蚀溶液的处理时间为5～50min。

可选地，所述绝缘介质为SiO₂。

优选地，所述绝缘介质的沉积速率为8埃/s。

可选地，所述开口的最大宽度为10um。

另一方面，本发明实施例提供了一种发光二极管芯片，所述发光二极管芯片包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的n型层、发光层、p型层，所述p型层上开设有延伸至所述n型层的凹槽，所述发光二极管芯片的边缘位置设有延伸至所述衬底的开口，所述开口内、以及所述凹槽的侧壁、所述n型层和所述p型层上沉积有绝缘介质，p型电极穿过所述绝缘介质设置在所述p型层上，n型电极穿过所述绝缘介质设置在所述n型层上。

可选地，所述开口的最大宽度为10um。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过采用激光或刀具在芯片的边缘位置划出延伸至衬底的开口，并在开口内、以及凹槽的侧壁、n型层和p型层上沉积绝缘介质，开口内和凹槽的侧壁上上的绝缘介质可以避免n型层和p型层之间短路，同时利用开口沉积绝缘介质，可以避免在芯片的边缘区域也设置凹槽，发光区的边缘即为芯片的边缘，显著节省芯片占用的面积，以表面积为20mil²的芯片为例，表面积缩小30％～40％，单片晶元产出的芯片数量增加了30％～40％，并且芯片的侧面受到与之前一样的保护，芯片的可靠性没有影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的一种发光二极管芯片的制备方法的流程图；

图2a-图2c是本发明实施例一提供的发光二极管芯片制备过程中的结构示意图；

图3是本发明实施例二提供的一种发光二极管芯片的主视图；

图4是本发明实施例二提供的一种发光二极管芯片的俯视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本发明实施例提供了一种发光二极管芯片的制备方法，参见图1，该制备方法包括：

步骤101：在衬底上依次形成n型层、发光层、p型层。

在本实施例中，衬底可以为蓝宝石衬底，n型层可以为n型GaN层，发光层可以包括交替层叠的InGaN量子阱层和GaN量子垒层，p型层可以为p型GaN层。

步骤102：采用刻蚀工艺在p型层上开设延伸至n型层的凹槽。

步骤103：采用激光或刀具在芯片的边缘位置划出延伸至衬底的开口。

图2a为执行步骤103后的发光二极管芯片的结构示意图。其中，1为衬底，2为n型层，3为发光层，4为p型层，5为凹槽，6为开口。

容易知道，开口的深度大于n型层、发光层、p型层的厚度之和。

可选地，开口的最大宽度可以为10um。

可选地，采用激光在芯片的边缘位置划出延伸至衬底的开口，可以包括：

采用激光在芯片的边缘位置灼烧出延伸至衬底的开口；

采用腐蚀溶液去除开口内激光灼伤的表层。

优选地，腐蚀溶液可以为硫酸和磷酸的混合溶液。

更优选地，腐蚀溶液的温度可以为200～300℃，以达到较好的腐蚀效率和效果。

更优选地，腐蚀溶液的处理时间可以为5～50min，以将激光灼烧出的灰烬腐蚀干净。

具体地，采用腐蚀溶液去除开口内激光灼伤的表层，可以包括：

采用260℃的硫酸和磷酸的混合溶液在开口内腐蚀10min。

具体地，采用激光在芯片的边缘位置灼烧出延伸至衬底的开口，可以包括：

采用紫外激光器在芯片的边缘位置灼烧出延伸至衬底的开口。

步骤104：在开口内、以及凹槽的侧壁、n型层和p型层上沉积绝缘介质。

可选地，绝缘介质可以为SiO₂。

优选地，绝缘介质的沉积速率可以为8埃/s，以使V型槽内也有绝缘介质附着。

具体地，该步骤104可以包括：

采用蒸发台在开口内、以及凹槽的侧壁、n型层和p型层上沉积绝缘介质。

需要说明的是，在蒸镀过程中，绝缘介质会扩散到V型槽的侧壁上。

步骤105：在p型层上设置穿过绝缘介质的p型电极，在n型层上设置穿过绝缘介质的n型电极。

图2b为执行步骤105后的发光二极管芯片的结构示意图。其中，1为衬底，2为n型层，3为发光层，4为p型层，5为凹槽，6为V型槽，7为绝缘介质，8为p型电极，9为n型电极。

步骤106：沿开口劈裂衬底，形成若干相互独立的发光二极管芯片。

图2c为执行步骤106后的发光二极管芯片的结构示意图。其中，1为衬底，2为n型层，3为发光层，4为p型层，5为凹槽，6为V型槽，7为绝缘介质，8为p型电极，9为n型电极。

具体地，该步骤106可以包括：

减薄衬底；

沿开口对衬底进行隐形切割；

劈裂衬底，形成若干相互独立的发光二极管芯片。

本发明实施例通过采用激光或刀具在芯片的边缘位置划出延伸至衬底的开口，并在开口内、以及凹槽的侧壁、n型层和p型层上沉积绝缘介质，开口内和凹槽的侧壁上上的绝缘介质可以避免n型层和p型层之间短路，同时利用开口沉积绝缘介质，可以避免在芯片的边缘区域也设置凹槽，发光区的边缘即为芯片的边缘，显著节省芯片占用的面积，以表面积为20mil²的芯片为例，表面积缩小30％～40％，单片晶元产出的芯片数量增加了30％～40％，并且芯片的侧面受到与之前一样的保护，芯片的可靠性没有影响。

实施例二

本发明实施例提供了一种发光二极管芯片，可以采用实施例一提供的制备方法制备而成，参见图3和图4，该发光二极管芯片包括衬底1、以及依次层叠在衬底1上的n型层2、发光层3、p型层4，p型层4上开设有延伸至n型层2的凹槽5，该发光二极管芯片的边缘位置设有延伸至衬底1的开口6，开口6内、以及凹槽5的侧壁、n型层2和p型层4上沉积有绝缘介质7，p型电极8穿过绝缘介质7设置在p型层4上，n型电极9穿过绝缘介质7设置在n型层2上。

本发明实施例通过该发光二极管芯片的边缘位置设有延伸至衬底的开口，并在开口内、以及凹槽的侧壁、n型层和p型层上沉积有绝缘介质，开口内和凹槽的侧壁上上的绝缘介质可以避免n型层和p型层之间短路，同时利用开口沉积绝缘介质，可以避免在芯片的边缘区域也设置凹槽，发光区的边缘即为芯片的边缘，显著节省芯片占用的面积，以表面积为20mil²的芯片为例，表面积缩小30％～40％，单片晶元产出的芯片数量增加了30％～40％，并且芯片的侧面受到与之前一样的保护，芯片的可靠性没有影响。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。