專利名稱：一種發光二極管及其制造方法
技術領域：
本發明屬于半導體技術領域，涉及一種發光二極管及其制造方法。
背景技術：
通常普遍的正裝結構的LED芯片制造工藝是先在藍寶石襯底上形成N-GaN層、量 子阱層、及P-GaN層等的堆棧外延結構，然后對所述堆棧外延結構進行刻蝕以形成各溝道， 由此將堆棧結構分離為多個堆棧單體，如圖1所示。各堆棧單體由溝道所分隔開，其中，溝 道的深度可視具體工藝而定，通常不超過N-GaN層底部，然后再在已形成的堆棧外延結構 上制做各電極。當然也可先在堆棧外延結構上制造出透明電極后，再采用光刻和刻蝕技術 刻蝕至N-GaN層，以形成相應的溝道。垂直結構的LED芯片則是對已形成的堆棧外延結構 進行劃分溝道后，將P-GaN層與另一藍寶石襯底鍵合，然后剝離原先的藍寶石襯底，制造兩 端電極。然而，不論是正裝結構或是垂直結構，現有工藝制造出的發光二極管，其發光亮度 難以有較大突破，且在外延生長過程中積累的應力，容易在后續工藝中對發光二極管造成 傷害，因此，有必要對現有發光二極管芯片制造方法作進一步改進。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種發光二極管及其制造方法。為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案。一種發光二極管包括模板；所述模板包括生長襯底和在生長襯底上生長一氮化物 層；所述模板通過光刻及刻蝕工藝，或劃片工藝被分割成多個獨立單元，每個獨立單元的尺 寸和最終芯片的尺寸完全一樣；所述模板經腐蝕后的在各獨立單元的側壁上形成有微觀結 構；所述模板經清洗后的上表面依次生長有N-GaN層，量子阱層，P-GaN層；所述N-GaN層， 量子阱層，和P-GaN層的側壁相對所述模板懸空，且形成有第一出光角度。作為本發明的一種優選方案，所述光刻及刻蝕工藝，或劃片工藝的劃刻深度為從 所述生長襯底的上表面向下小于等于40cm。作為本發明的另一種優選方案，所述模板為AlN或GaN，所述模板的厚度為 0. 5-5um。作為本發明的再一種優選方案，所述模板是通過酸性溶液或堿性溶液腐蝕的；所 述模板的側壁形成有第二出光角度。作為本發明的再一種優選方案，所述發光二極管的漏電良率為82. 50%，所述發光 二極管的均勻波長分布為7nm。作為本發明的再一種優選方案，所述生長襯底為藍寶石襯底或S i襯底或Cu襯底 或SiC襯底或圖形化襯底。作為本發明的再一種優選方案，所述模板，N-GaN層，量子阱層，和P-GaN層構成所 述發光二極管的外延結構。一種發光二極管的制造方法，包括以下步驟
步驟一，清洗生長襯底，然后在生長襯底表面生長一氮化物層，所述生長襯底和氮 化物層統稱為模板；再利用光刻和刻蝕工藝，或劃片工藝將模板分割成多個獨立單元，每個 獨立單元的尺寸和最終芯片的尺寸完全一樣；步驟二，通過酸性溶液或堿性溶液在所述模板表面上腐蝕，同時在所述獨立單元 的側壁形成微觀結構；步驟三，清洗所述模板；步驟四，在步驟三中所述的模板上依次生長N-GaN層，量子阱層，和Ρ-GaN層；所 述模板，N-GaN層，量子阱層，和P-GaN層構成發光二極管的外延結構；并在外延結構生長過 程中，利用外延的橫向技術，使所述N-GaN層，量子阱層，和P-GaN層的側壁相對所述模板懸 空，且形成有第一出光角度。作為本發明的一種優選方案，步驟一中，所述模板的側壁形成有第二出光角度， 所述光刻及刻蝕工藝，或劃片工藝的劃刻深度為從所述生長襯底的上表面向下小于等于 40cm。本發明的有益效果在于它有效地降低了外延結構生長時的位錯密度，增加了發 光二極管側壁的出光效率，同時減少了劃片工藝中激光照射GaN對芯片造成的損傷，提升 了芯片的發光亮度。
圖1為普通發光二極管的工藝結構示意圖；圖2為本發明的發光二極管管芯結構示意圖；圖3為本發明的工藝流程圖；圖4為本發明的模板俯視圖。主要組件符號說明1、生長襯底； 2、氮化物層；3、N-GaN 層；4、量子阱層；5、P-GaN 層。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步詳細說明。實施例一種發光二極管，如圖2所示，包括模板；所述模板包括生長襯底1和在生長襯 底1上生長一氮化物層2 ；所述模板通過光刻及刻蝕工藝，或劃片工藝被分割成多個獨立單 元，每個獨立單元的尺寸和最終芯片的尺寸完全一樣；所述模板經腐蝕后的在各獨立單元 的側壁上形成有微觀結構；所述模板經清洗后的上表面依次生長有N-GaN層3，量子阱層4， P-GaN層5 ；所述N-GaN層3，量子阱層4，和P-GaN層5的側壁相對所述模板懸空，且形成有 第一出光角度。所述光刻及刻蝕工藝，或劃片工藝的劃刻深度為從所述生長襯底的上表面向下小 于等于40cm。所述模板為AlN或GaN，所述模板的厚度為0. 5-5um。所述模板是通過酸性溶 液或堿性溶液腐蝕的；所述模板的側壁形成有第二出光角度。所述發光二極管的漏電良率為82. 50%，所述發光二極管的均勻波長分布為7nm。所述生長襯底為藍寶石襯底或Si襯 底或Cu襯底或SiC襯底或圖形化襯底。所述模板，N-GaN層，量子阱層，和P-GaN層構成所 述發光二極管的外延結構。一種發光二極管的制造方法，包括以下步驟步驟一，清洗生長襯底，然后在生長襯底表面生長一氮化物層，所述生長襯底和氮 化物層統稱為模板；再利用光刻和刻蝕工藝，或劃片工藝將模板分割成多個獨立單元，每個 獨立單元的尺寸和最終芯片的尺寸完全一樣；步驟二，通過酸性溶液或堿性溶液在所述模板表面上腐蝕，同時在所述獨立單元 的側壁形成微觀結構；步驟三，清洗所述模板；步驟四，在步驟三中所述的模板上依次生長N-GaN層，量子阱層，和P-GaN層；所 述模板，N-GaN層，量子阱層，和P-GaN層構成發光二極管的外延結構；并在外延結構生長過 程中，利用外延的橫向技術，使所述N-GaN層，量子阱層，和P-GaN層的側壁相對所述模板懸 空，且形成有第一出光角度。步驟一中，所述模板的側壁形成有第二出光角度，所述光刻及刻蝕工藝，或劃片工 藝的劃刻深度為從所述生長襯底的上表面向下小于等于40cm。所述發光二極管的漏電良率 為82. 50%，均勻波長分布為7nm。所述發光二極管首先在生長襯底上生長一層模版；接著利用光刻技術、ICP技術 或RIE技術或劃片技術，將所述模板和襯底定義成具有與最終芯片相同大小的網格結構； 再利用溶液對已分割的網格結構模板進行腐蝕，所述腐蝕后的模板在側壁上形成微觀結 構；最后，生長正常的外延結構制作工藝。本發明的工藝步驟為1、生長襯底清洗；2、生長氮化物層在生長襯底表面生長一氮化物層；所述氮化物層的生長方法有 PVD, HVPE, MOCVD等；所述生長襯底和氮化物層統稱為模板；3、利用光刻及刻蝕工藝，或劃片工藝將模板分割成多個獨立單元，每個獨立單元 的尺寸和最終芯片的尺寸完全一樣；所述光刻及刻蝕工藝，或劃片工藝的劃刻深度為從所 述生長襯底的上表面向下小于等于40cm ；4、腐蝕通過酸性溶液或堿性溶液在所述形成獨立單元的模板表面上腐蝕，腐蝕 模板后，模板的表面可能有位錯坑也可能沒有，當出現位錯坑時，外延生長后有助于提高亮 度和減少漏電；同時在所述獨立單元的側壁形成有微觀結構；5、模板清洗；6、生長外延結構在所述的模板上生長發光二極管的外延結構，在二次外延結構 生長過程中，利用外延的橫向技術，使所述外延結構的側壁相對所述模板懸空，且形成有出 光角度；所述外延結構由下到上依次包括N-GaN層，量子阱層，P-GaN層；7、電極制作；8、研磨；9、裂片。本實施例首先在模板上利用光刻及刻蝕工藝，或劃片工藝形成獨立單元，對上述形成獨立單元的發光二級管的模板進行酸性溶液或堿性溶液腐蝕，在模板表面上腐蝕形成 一層位錯坑，同時在模板的獨立單元的側壁形成一定的微觀結構，所述獨立單元的尺寸和 最終芯片的尺寸完全一樣；清洗模板，在所述具有獨立單元的模板上生長發光二級管的外 延結構；本發明在二次外延生長過程中，利用外延的橫向技術，使芯片的側壁相對模板懸 空，形成一定的出光角度，增加了芯片側壁的出光效率，同時減少了劃片工藝中激光照射 GaN對芯片造成的損傷，從而提升了芯片的發光亮度。本發明工藝的結果如表1所示。表 權利要求
1.一種發光二極管，其特征在于所述發光二極管包括模板；所述模板包括生長襯底 和在生長襯底上生長一氮化物層；所述模板通過光刻及刻蝕工藝，或劃片工藝被分割成多 個獨立單元，每個獨立單元的尺寸和最終芯片的尺寸完全一樣；所述模板經腐蝕后的在各 獨立單元的側壁上形成有微觀結構；所述模板經清洗后的上表面依次生長有N-GaN層，量 子阱層，P-GaN層；所述N-GaN層，量子阱層，和P-GaN層的側壁相對所述模板懸空，且形成 有第一出光角度。
2.根據權利要求1所述的發光二極管，其特征在于所述光刻及刻蝕工藝，或劃片工藝 的劃刻深度為從所述生長襯底的上表面向下小于等于40cm。
3.根據權利要求1所述的發光二極管，其特征在于所述模板為AlN或GaN，所述模板 的厚度為0. 5-5um。
4.根據權利要求1所述的發光二極管，其特征在于所述模板是通過酸性溶液或堿性 溶液腐蝕的；所述模板的側壁形成有第二出光角度。
5.根據權利要求4所述的發光二極管，其特征在于所述發光二極管的漏電良率為 82. 50%，所述發光二極管的均勻波長分布為7nm。
6.根據權利要求1所述的發光二極管，其特征在于所述生長襯底為藍寶石襯底或Si 襯底或Cu襯底或SiC襯底或圖形化襯底。
7.根據權利要求1所述的發光二極管，其特征在于所述模板，N-GaN層，量子阱層，和 P-GaN層構成所述發光二極管的外延結構。
8.權利要求1所述的發光二極管的制造方法，其特征在于，包括以下步驟步驟一，清洗生長襯底，然后在生長襯底表面生長一氮化物層，所述生長襯底和氮化物 層統稱為模板；再利用光刻和刻蝕工藝，或劃片工藝將模板分割成多個獨立單元，每個獨立 單元的尺寸和最終芯片的尺寸完全一樣；步驟二，通過酸性溶液或堿性溶液在所述模板表面上腐蝕，同時在所述獨立單元的側 壁形成微觀結構；步驟三，清洗所述模板；步驟四，在步驟三中所述的模板上依次生長N-GaN層，量子阱層，和P-GaN層；所述模 板，N-GaN層，量子阱層，和P-GaN層構成發光二極管的外延結構；并在外延結構生長過程 中，利用外延的橫向技術，使所述N-GaN層，量子阱層，和P-GaN層的側壁相對所述模板懸 空，且形成有第一出光角度。
9.權利要求8所述的發光二極管的制造方法，其特征在于步驟一中，所述模板的側壁 形成有第二出光角度，所述光刻及刻蝕工藝，或劃片工藝的劃刻深度為從所述生長襯底的 上表面向下小于等于40cm。
全文摘要
本發明公開了一種發光二極管及其制造方法，該發光二極管包括生長模板；所述生長模板包括生長襯底和在生長襯底上生長一薄層氮化物；所述模板通過光刻及刻蝕工藝，或劃片工藝被分割成多個獨立單元，每個獨立單元的尺寸和最終芯片的尺寸完全一樣；所述模板經腐蝕后的在各獨立單元的側壁上形成有微觀結構；所述模板經清洗后的上表面依次生長有N-GaN層，量子阱層，P-GaN層；所述N-GaN層，量子阱層，和P-GaN層的側壁相對所述模板懸空，且形成有第一出光角度。本發明有效地降低了外延結構生長時的位錯密度，增加了發光二極管側壁的出光效率，同時減少了劃片工藝中激光照射GaN對芯片造成的損傷，提升了芯片的發光亮度。
文檔編號H01L33/00GK102054851SQ20091019829
公開日2011年5月11日 申請日期2009年11月4日 優先權日2009年11月4日
發明者劉文弟, 張楠, 潘堯波, 郝茂盛 申請人:上海藍光科技有限公司