降低激光切割损伤的LED晶圆、制备方法及LED芯片

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，具体涉及一种降低激光切割损伤的LED晶圆、制备方法及LED芯片。

背景技术

倒装LED芯片，因可以耐大电流、免打线等优点，被广泛应用于照明、背光等领域。倒装芯片结构从下往上依次为衬底，衬底PSS、外延层、芯片层。外延层由N型半导体、量子阱和P型半导体组成。芯片层从下往上依次由透明导电层、第一电极、钝化层、第二电极组成。钝化层包裹着外延层和第二以下所有的芯片层，通过ICP干法刻蚀钝化层，制作出第一电极连接孔，第二电极通过第一电极连接孔与第一电极实现电性连接，钝化层起反射光和绝缘保护作用。

倒装LED芯片由晶圆激光切割而成，切割位置称为隔离槽。钝化层一般为DBR结构，即由SiO

然而，在激光切割的时候，由于衬底或者衬底PSS的原因，对激光产生了反射，反射的激光照射到外延层，对外延层造成了损伤，导致了LED芯片的良率降低。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种降低激光切割损伤的LED晶圆、制备方法及LED芯片，以解决现有技术中在对LED晶圆进行激光切割时反射激光照射至外延层，对外延层造成损伤，降低了外延质量的技术问题。

本发明的第一方面在于提供一种降低激光切割损伤的LED晶圆，所述LED晶圆包括：

衬底，以及排布于所述衬底之上的多个芯片单元，所述芯片单元包括外延层与芯片层，任意相邻的所述芯片单元之间具有隔离槽；

钝化层，所述钝化层将所述外延层与所述芯片层覆盖，且暴露出所述芯片层的金属电极；

防护层，所述防护层至少覆盖于所述隔离槽内所述钝化层的表面；

其中，在所述隔离槽的底部，所述防护层与所述钝化层经蚀刻形成激光穿透道，激光沿着所述激光穿透道对相邻芯片单元进行切割时，激光穿过所述激光穿透道对所述衬底进行切割以形成多个单独的LED芯片。

根据上述技术方案的一方面，所述防护层为DBR结构，由第一材料与第二材料交叠形成。

根据上述技术方案的一方面，所述第一材料为SiO

根据上述技术方案的一方面，所述第一材料与所述第二材料的交叠层数≥15，所述防护层的厚度≥1.5μm。

根据上述技术方案的一方面，所述防护层包括依次层叠于所述钝化层上的激光反射子层与反射保护子层，所述反射保护子层覆盖于所述激光反射子层的外表面。

根据上述技术方案的一方面，用于制成所述激光反射子层的材料包括Ag、Au、Cu金属，所述激光反射子层的厚度为1000-10000Å。

根据上述技术方案的一方面，用于制成所述反射保护子层的材料为绝缘材料，包括SiO

本发明的第二方面在于提供一种降低激光切割损伤的LED晶圆的制备方法，所述制备方法包括：

提供衬底，并在所述衬底上制作多个芯片单元；其中，任意相邻所述芯片单元之间具有隔离槽；

在所述芯片单元的表面及所述隔离槽内制作钝化层；

在所述钝化层上制作防护层，所述防护层覆盖于所述钝化层之上，并暴露出所述芯片单元中芯片层的金属电极；

在所述隔离槽的底部，对所述防护层进行蚀刻以去除至少部分的防护层材料，露出所述衬底的表面，以在所述隔离槽的底部形成用于引导激光运动的激光穿透道。

根据上述技术方案的一方面，在所述钝化层上制作防护层，所述防护层覆盖于所述钝化层之上，并暴露出所述芯片单元中芯片层的金属电极的步骤，具体包括：

采用镀膜方式在所述钝化层上制作防护层；

通过光刻与干法蚀刻，蚀刻去除至少部分的防护层材料与钝化层材料，以分别暴露出所述芯片层的N型金属电极与P型金属电极；

或者

采用光刻与干法蚀刻，蚀刻去除至少部分的钝化层材料，以在所述隔离槽的底部暴露出所述衬底，以及暴露出所述芯片层的N型金属电极与P型金属电极；采用光刻与镀膜方式在所述钝化层上制作激光反射子层，使所述激光反射子层覆盖于所述隔离槽侧面的钝化层；

在所述激光反射子层上制作反射保护子层；

通过光刻与干法腐蚀，蚀刻去除形成于隔离槽底部的反射保护子层，得到包含激光反射子层与反射保护子层的防护层。。

本发明的第三方面在于提供一种LED芯片，所述LED芯片由上述技术方案当中所述的LED晶圆沿所述隔离槽底部的激光穿透道切割得到。

与现有技术相比，采用本发明所示的降低激光切割损伤的LED晶圆、制备方法及LED芯片，有益效果在于：

通过在衬底上排布设置多个包括外延层与芯片层的芯片单元，使相邻芯片单元之间具有隔离槽，并在芯片单元的表面制作覆盖外延层与芯片层的钝化层，以及在隔离槽内钝化层的表面制作出防护层，用于与钝化层进行组合以对激光切割衬底时产生的反射激光进行阻隔，并且隔离槽底部设置的激光穿透道能够引导激光直接作用于底层的衬底，不会附加产生反射激光，则通过激光对衬底进行切割时产生的反射激光能够被防护层与钝化层阻隔，起到了对外延层与芯片层的防护，降低了LED晶圆的激光切割损伤，有效保证了LED芯片中外延层的外延质量。

附图说明

本发明的上述与/或附加的方面与优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显与容易理解，其中：

图1为本发明第一实施例中降低激光切割损伤的LED晶圆的结构示意图；

图2为本发明第二实施例中降低激光切割损伤的LED晶圆的结构示意图；

图3为本发明一实施例中降低激光切割损伤的LED晶圆的制备方法的流程示意图；

附图符号说明：

衬底10、PSS结构11、芯片单元20、N型半导体层21、量子阱层22、P型半导体层23、透明导电层24、N型第一电极251、P型第一电极252、钝化层26、N型第二电极271、P型第二电极272、隔离槽30、防护层40、激光反射子层41、反射保护子层42、激光穿透道50。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征与优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明的第一方面在于提供一种降低激光切割损伤的LED晶圆，所述LED晶圆包括：

衬底，以及排布于所述衬底之上的多个芯片单元，所述芯片单元包括外延层与芯片层，任意相邻的所述芯片单元之间具有隔离槽；

钝化层，所述钝化层将所述外延层与所述芯片层覆盖，且暴露出所述芯片层的金属电极；

防护层，所述防护层至少覆盖于所述隔离槽内所述钝化层的表面；

其中，在所述隔离槽的底部，所述防护层与所述钝化层经蚀刻形成激光穿透道，激光沿着所述激光穿透道对相邻芯片单元进行切割时，激光穿过所述激光穿透道对所述衬底进行切割以形成多个单独的LED芯片。

进一步地，所述防护层为DBR结构，由第一材料与第二材料交叠形成。

进一步地，所述第一材料为SiO

进一步地，所述第一材料与所述第二材料的交叠层数≥15，所述防护层的厚度≥1.5μm。

进一步地，所述防护层包括依次层叠于所述钝化层上的激光反射子层与反射保护子层，所述反射保护子层覆盖于所述激光反射子层的外表面。

进一步地，用于制成所述激光反射子层的材料包括Ag、Au、Cu金属，所述激光反射子层的厚度为1000-10000Å。

进一步地，用于制成所述反射保护子层的材料为绝缘材料，包括SiO

本发明的第二方面在于提供一种降低激光切割损伤的LED晶圆的制备方法，所述制备方法包括：

提供衬底，并在所述衬底上制作多个芯片单元；其中，任意相邻所述芯片单元之间具有隔离槽；

在所述芯片单元的表面及所述隔离槽内制作钝化层；

在所述钝化层上制作防护层，所述防护层覆盖于所述钝化层之上，并暴露出所述芯片单元中芯片层的金属电极；

在所述隔离槽的底部，对所述防护层进行蚀刻以去除至少部分的防护层材料，露出所述衬底的表面，以在所述隔离槽的底部形成用于引导激光运动的激光穿透道。

进一步地，在所述钝化层上制作防护层，所述防护层覆盖于所述钝化层之上，并暴露出所述芯片单元中芯片层的金属电极的步骤，具体包括：

采用镀膜方式在所述钝化层上制作防护层；

通过光刻与干法蚀刻，蚀刻去除至少部分的防护层材料与钝化层材料，以分别暴露出所述芯片层的N型金属电极与P型金属电极；

或者

采用光刻与干法蚀刻，蚀刻去除至少部分的钝化层材料，以在所述隔离槽的底部暴露出所述衬底，以及暴露出所述芯片层的N型金属电极与P型金属电极；采用光刻与镀膜方式在所述钝化层上制作激光反射子层，使所述激光反射子层覆盖于所述隔离槽侧面的钝化层；

在所述激光反射子层上制作反射保护子层；

通过光刻与干法腐蚀，蚀刻去除形成于隔离槽底部的反射保护子层，得到包含激光反射子层与反射保护子层的防护层。。

本发明的第三方面在于提供一种LED芯片，所述LED芯片由上述技术方案当中所述的LED晶圆沿所述隔离槽底部的激光穿透道切割得到。

与现有技术相比，采用本发明所示的降低激光切割损伤的LED晶圆、制备方法及LED芯片，有益效果在于：

通过在衬底上排布设置多个包括外延层与芯片层的芯片单元，使相邻芯片单元之间具有隔离槽，并在芯片单元的表面制作覆盖外延层与芯片层的钝化层，以及在隔离槽内钝化层的表面制作出防护层，用于与钝化层进行组合以对激光切割衬底时产生的反射激光进行阻隔，并且隔离槽底部设置的激光穿透道能够引导激光直接作用于底层的衬底，不会附加产生反射激光，则通过激光对衬底进行切割时产生的反射激光能够被防护层与钝化层阻隔，起到了对外延层与芯片层的防护，降低了LED晶圆的激光切割损伤，有效保证了LED芯片中外延层的外延质量。

实施例一

请参阅图1，本发明的第一实施例提供了一种降低激光切割损伤的LED晶圆，并基于该LED晶圆进行切割以得到多个单独的LED芯片，换言之，本实施例当中所示的LED晶圆为待切割的LED芯片集合，其包括多个LED芯片。

在本实施例当中，所述LED晶圆包括：

衬底10，以及排布于所述衬底10之上的多个芯片单元20，所述芯片单元20包括外延层与芯片层，任意相邻的所述芯片单元20之间具有隔离槽30；

钝化层26，所述钝化层26将所述外延层与所述芯片层覆盖，且暴露出所述芯片层的金属电极；

防护层40，所述防护层40至少覆盖于所述隔离槽30内所述钝化层26的表面；

其中，在所述隔离槽30的底部，所述防护层40与所述钝化层26经蚀刻形成激光穿透道50，激光沿着所述激光穿透道50对相邻芯片单元20进行切割时，激光穿过所述激光穿透道50对所述衬底10进行切割以形成多个单独的LED芯片。

在本实施例当中，该衬底10为公共型衬底10，用于承接支撑多个LED芯片的芯片单元20，任意相邻两个芯片单元20之间具有用于实现晶圆切割的隔离槽30，例如横向任意相邻两个芯片单元20之间具有竖向隔离槽30，而竖向任意相邻两个芯片单元20之间具有横向隔离槽30，相邻芯片单元20之间形成隔离槽30的目的在于将每个芯片单元20分隔开，以便于将衬底10切割，从而使切割后的衬底10与芯片单元20组成单独的LED芯片。

其中，衬底10为具有PSS结构11的Si衬底10，即经过图形化处理后的Si衬底10。

在本实施例当中，LED晶圆上设有钝化层26，即每个芯片单元20的表面以及隔离槽30内均设有钝化层26，该钝化层26将芯片单元20的外延层与芯片层覆盖，用于实现对LED芯片的防护，钝化层26覆盖于外延层与芯片层上时，暴露出芯片层的金属电极，以通过暴露出的金属电极实现与电路板的电性连接，故制作的钝化层26不能将芯片单元20完全包裹。

在此需要说明的是，本实施例当中所示的金属电极包括第一电极层与第二电极层。第一电极层包括N型第一电极251与P型第一电极252，其中，N型第一电极251位于Mesa台阶内与外延层的N型半导体层21接触，以实现与N型半导体层21的电性连接，P型第一电极252与外延层的P型半导体层23连接，例如，P型第一电极252与外延层之上芯片层的透明半导体层接触，以实现与P型半导体层23的电性连接。

另外，为了使得金属电极较为齐平，本实施例当中所述的金属电极还包括第二电极层，第二电极层包括N型第二电极271与P型第二电极272。其中，N型第二电极271与N型第一电极251接触以实现电性连接，P型第二电极272与P型第一电极252接触以实现电性连接。

其中，在制作出芯片层的第一电极层后，即制作出第一电极层的N型第一电极251与P型第一电极252后，应当在每一芯片单元20的表面以及相邻芯片单元20之间的隔离槽30内制作钝化层26，钝化层26将带有第一电极层的芯片单元20以及隔离槽30覆盖，即钝化层26将N型第一电极251与P型第一电极252覆盖。因此，为了实现N型第一电极251与N型第二电极271的连接，以及P型第一电极252与N型第二电极271的连接，在制作钝化层26之后，至少需要将N型第一电极251与P型第一电极252上至少部分的钝化层材料去除，以实现N型第一电极251与N型第二电极271的连接，以及P型第一电极252与P型第二电极272的连接。

在本实施例当中，该LED晶圆还包括防护层40，该防护层40至少覆盖于隔离槽30内钝化层26的表面，能对波长为1064的光有大于80%的反射，以在通过激光对LED晶圆的衬底10进行切割时对激光进行反射，通过防护层40与钝化层26的组合，激光不再作用于位于隔离槽30侧壁的外延层，不易对外延层造成损伤。

需要说明的是，隔离槽30的宽度为10-30µm，激光穿透道50的边缘距隔离槽30的边缘范围为3-10µm，也就是钝化层26和防护层40包覆外延层的范围在3-10µm，从而让钝化层26和激光保护层起到保护外延的作用。

另外，由于LED晶圆是通过激光沿着隔离槽30对底层的衬底10进行切割，为了对激光进行引导以减少激光的反射光，在隔离槽30的底部，防护层40与钝化层26通过蚀刻形成激光穿透道50，在进行激光切割时，激光能够穿过该激光穿透道50直接作用于底层的衬底10，从而实现对衬底10的切割，减少了激光的反射光，由于衬底10为反射材料制成，在对衬底10进行切割时，无法避免产生部分的反射激光，这部分反射激光将被反射至隔离槽30侧面的防护层40上，该防护层40对反射激光进一步反射，则在对衬底10进行激光切割时，通过防护层40与钝化层26的保护，激光不易对芯片单元20的外延层造成损伤，从而保证了外延层的外延质量。

在此需要说明的是，本实施例当中所示芯片单元20中的外延层，包括：依次层叠于衬底10上的N型半导体层21、量子阱层22与P型半导体层23。本实施例当中所示芯片单元20中的芯片层，包括：透明导电层24、第一电极层、第二电极层、钝化层26以及防护层40。

在本实施例当中，防护层40为DBR结构，其由第一材料与第二材料交叠形成，第一材料为Si0

如表1所示，表1为防护层40中各层的参数表。

表1

采用本实施例当中所示的降低激光切割损伤的LED晶圆制作LED芯片，在进行激光切割时，激光将沿着芯片单元20之间隔离槽30底部的激光穿透道50对底层的衬底10进行切割，经衬底10反射的反射激光将被反射至隔离槽30侧壁的防护层40上，防护层40将进一步将反射激光反射，通过防护层40与钝化层26的保护，激光不易对芯片单元20的外延层造成损伤，降低了激光切割损伤，有效保证了外延层的外延质量。

请参阅图3，在本实施例当中，用于制作该降低激光切割损伤的LED晶圆的制备方法，包括步骤S1-步骤S4：

步骤S1，提供衬底，并在所述衬底上制作多个芯片单元；其中，任意相邻所述芯片单元之间具有隔离槽。

其中，在衬底10上制作多个芯片单元20，即在衬底10之上进行多次垒晶以得到多个芯片单元20的外延层，以及在每一外延层上制作芯片层，从而与衬底10组合得到待切割的LED晶圆。

步骤S2，在所述芯片单元的表面及所述隔离槽内制作钝化层。

步骤S3，在所述钝化层上制作防护层，所述防护层覆盖于所述钝化层之上，并暴露出所述芯片单元中芯片层的金属电极。

需要说明的是，在钝化层26上制作防护层40，防护层40覆盖于钝化层26之上时是暴露出芯片单元20中芯片层的金属电极的，具体是暴露出第一电极层的N型第一电极251与P型第一电极252，从而在防护层40上形成暴露出N型第一电极251与P型第一电极252的通孔，以分别用于与第二电极层的N型第二电极271与P型第二电极272进行连接。

而制作防护层40的目的在于对芯片单元20进行防护，避免在进行激光切割时反射激光对芯片单元20的外延层造成损伤，以此降低激光切割损失。

步骤S4，在所述隔离槽的底部，对所述防护层进行蚀刻以去除至少部分的防护层材料，露出所述衬底的表面，以在所述隔离槽的底部形成用于引导激光运动的激光穿透道。

而形成激光穿透道50的目的在于，通过预先制作开口，使激光直接作用于底层的衬底10，则激光不会与防护层40或钝化层26接触产生反射激光，激光沿着激光穿透道50对衬底10进行切割时无法避免产生的反射激光将被防护层40进一步反射，不会对芯片单元20的外延层造成损伤，降低了激光切割损伤。

与现有技术相比，采用本发明所示的降低激光切割损伤的LED晶圆、制备方法及LED芯片，有益效果在于：

通过在衬底上排布设置多个包括外延层与芯片层的芯片单元，使相邻芯片单元之间具有隔离槽，并在芯片单元的表面制作覆盖外延层与芯片层的钝化层，以及在隔离槽内钝化层的表面制作出防护层，用于与钝化层进行组合以对激光切割衬底时产生的反射激光进行阻隔，并且隔离槽底部设置的激光穿透道能够引导激光直接作用于底层的衬底，不会附加产生反射激光，则通过激光对衬底进行切割时产生的反射激光能够被防护层与钝化层阻隔，起到了对外延层与芯片层的防护，降低了LED晶圆的激光切割损伤，有效保证了LED芯片中外延层的外延质量。

实施例二

请参阅图2，本发明的第二实施例同样提供了一种降低激光切割损伤的LED晶圆，同样是基于该LED晶圆进行切割以得到多个单独的LED芯片，本实施例当中所示的LED晶圆与第一实施例当中所示的LED晶圆的结构基本相似，不同之处在于：

在本实施例当中，所示防护层40包括层叠于钝化层26上的激光反射子层41与反射保护子层42。

其中，用于制成激光反射子层41的材料为Ag金属，激光反射子层41的厚度为1000Å。用于制成反射保护子层42的材料为绝缘材料，具体为SiO

也就是说，本实施例当中防护层40并非第一实施例当中由两种反射材料交叠制成，而是由两个子层通过层叠制成，每一子层通过选用特定的材料实现不同的功能。

与现有技术相比，采用本发明所示的降低激光切割损伤的LED晶圆、制备方法及LED芯片，有益效果在于：

通过在衬底上排布设置多个包括外延层与芯片层的芯片单元，使相邻芯片单元之间具有隔离槽，并在芯片单元的表面制作覆盖外延层与芯片层的钝化层，以及在隔离槽内钝化层的表面制作出防护层，防护层包括激光反射子层与激光防护子层，用于与钝化层进行组合以对激光切割衬底时产生的反射激光进行阻隔，并且隔离槽底部设置的激光穿透道能够引导激光直接作用于底层的衬底，不会附加产生反射激光，则通过激光对衬底进行切割时产生的反射激光能够被防护层与钝化层阻隔，起到了对外延层与芯片层的防护，降低了LED晶圆的激光切割损伤，有效保证了LED芯片中外延层的外延质量。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体与详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形与改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。