任意切割式高压LED器件的制作方法技术

一种任意切割高压LED器件的制作方法，包括以下步骤：步骤1：在衬底上形成半导体外延结构，该半导体外延结构包括衬底、N型化合物半导体层、有源层和P型化合物半导体层；步骤2：对所述半导体外延结构表面图形化形成多个重复的发光芯片单元，蚀刻所述半导体外延结构至衬底表面形成隔离槽，所述隔离槽将所述每个发光芯片子单元隔离；步骤3：在每个发光芯片子单元的侧壁形成绝缘介质层；步骤4：蒸镀金属，并图形化形成p和n电极以及互连线，互连线将发光芯片子单元电互连；步骤5：在发光芯片子单元之间形成划片沟槽；沿着划片沟槽将衬底和半导体外延结构分割成多个芯片单元，每个芯片单元包含不同数量的发光芯片子单元，所述芯片单元内的发光芯片子单元之间通过互连线串联。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体
，具体而言，是一种任意切割式高压LED器件的制作方法。
技术介绍
由于石油能源危机的到来，发展更高效率更省电的电子与照明设备越来越受到重视，在此趋势之下具有省电、环保(不含汞)无污染、寿命长、亮度高、反应快、体积小、高发光效率等优点的发光二极管(Light-Emitting Diode, LED)组件渐渐在照明产业中露出头角，应用范围遍及于日常生活中，例如仪器面板上的指示灯。HV LED是在原DC LED芯片上分立出一定数量的微晶粒，然后将微晶粒通过金属电极互连，将这些微晶粒串联来提高整颗芯片的工作电压，故称之为高压(HV)LED。目前的DCLED产品在应用中存在一些弊端，如需要与变压器等原件一并使用，且寿命只有2万小时左右，而实际LED芯片的寿命却长达510万小时。与之相对，HV LED则无需额外的变压器，只需简短的驱动电路，不仅驱动成本降低，也避免了电路转换过程中能量的损失，因而成为当前具有市场前景的LED产品。目前的HVLED芯片都采用多个子单元串联形成一个芯片单元的形式互连，形成电压为50V-100V的高压LED芯片，每个芯片单元的尺寸规格和电压规格是相同的。因此，如果在电路设计时需要不同电压规格和尺寸规格的芯片，则需要设计不同的版图，导致制版过程乃至整个芯片制造过程成本大幅度提高，这也是HV LED芯片价格仍高居不下的主要原因之一，这严重阻碍了降低高压LED芯片的广泛应用。
技术实现思路
本专利技术提供一种任意切割式高压LED器件的制作方法，高压LED芯片中的高压是广义上的高压，即由多节LED组成的倍数于单节LED驱动电压的LED芯片统称为高压LED。本专利技术提供了一种任意切割高压LED器件的制作方法，包括以下步骤:在衬底上形成半导体外延结构，该半导体外延结构包括N型化合物半导体层、有源层和P型化合物半导体层；对所述半导体外延结构表面图形化形成多个重复的发光芯片单元，蚀刻所述半导体外延结构至衬底表面形成隔离槽，所述隔离槽将所述每个发光芯片子单元隔离；在每个发光芯片子单元的侧壁形成绝缘介质层；蒸镀金属并图形化形成P和η电极以及互连线，互连线将发光芯片子单元电互连；在发光芯片子单元之间形成划片沟槽；其特征在于，沿着划片沟槽将衬底和半导体外延结构分割成多个芯片单元，每个芯片单元包含不同数量的发光芯片子单元，所述芯片单元内的发光芯片子单元之间通过互连线串联。其中，衬底为蓝宝石、硅、碳化硅或氮化镓，该衬底为图形化衬底或平面衬底；其中绝缘介质层的材料15为二氧化硅、光刻胶、旋涂玻璃、氮氧化硅或氮化硅； 其中化合物半导体材料层为氮化镓或砷化镓等II1-V族化合物半导体材料；其中，所述每个芯片单元包含4、8、12或16个发光芯片子单元；其中每个芯片单元可以是长方形、正方形或菱形，也可以是其他形状；根据本专利技术的另一实施例，在分割芯片单元之前在整个外延结构表面或衬底一侧先形成荧光粉层；该荧光粉层为陶瓷荧光粉或荧光粉与胶的混合物，可以通过键合、粘接、涂覆等方式连接在外延结构P型化合物半导体层一侧，或者连接在衬底一侧。本专利技术提供的高压LED阵列制作方法可通过改变高压LED微晶粒排列、电极互联方法以及管芯切割沟槽的设计，再对外延片采用不同尺寸和不同单元数的切割分离，能够得到不同尺寸和不同驱动电压规格的高压LED芯片。采用本专利技术所述的制作方法，可节省版图设计和制造成本，简化高压LED芯片的制作工艺，大大降低高压LED的制造成本，有利于高压LED的广泛推广应用。附图说明为使审查员能进一步了解本专利技术的结构、特征及其目的，以下结合附图及较佳具体实施例的详细说明如后，其中:图1为本专利技术高压LED基本制作流程；图2为本专利技术高压LED版图的俯视图；图3为本专利技术闻压LED允许激光切割的跑道的不意图；图4为本专利技术高压LED分别采用切割方式1、2、3或4后，得到的12V、24V、36V和48V闻压LED芯片不意图； 具体实施例方式请参阅图1，本专利技术一种任意切割高压LED器件的制作方法，包括以下步骤:步骤1:取外延结构I，该外延结构包括衬底10、N型氮化镓层11、有源层12和P型氮化镓层13，所述衬底10的材料为蓝宝石、硅、碳化硅或氮化镓，该衬底10为图形化衬底；步骤2:运用光刻办法，通过匀胶、前烘、曝光、坚膜、显影，在外延结构I的P型氮化镓层13上制作掩膜；采用新型高压LED版图结构，见图1 ;运用刻蚀的方法，将没有掩膜保护的外延结构I选择性刻蚀，刻蚀深度至N型氮化镓层11的表面，刻蚀掉的材料包括P型氮化镓层13、有源层12和一部分N型氮化镓层11，在N型氮化镓层11上形成N型台阶结构100，所述刻蚀方法为感应耦合等离子体刻蚀；步骤3:在外延层上沉积SiO2，其中沉积SiO2的方法为等离子体增强化学气相沉积(PECVD)，离子束沉积或电子束沉积(EB)，SiO2的厚度为0-5000nm ;采用光刻的方法，通过匀胶、前烘、曝光、坚膜、显影，在暴露的外延结构I的N型氮化镓层11的表面制作掩膜，将未被光刻胶盖住的SiO2腐蚀干净；刻蚀暴露的部分N型氮化镓层11，刻蚀深度至衬底10的表面，形成隔离深槽101，所述的掩膜为厚胶或二氧化硅与普通胶的双重掩膜；厚胶掩膜的厚度为8-20um，所述深槽101的深度为外延结构I上面的N型氮化镓层11、有源层12和P型氮化镓层13的厚度之和，深槽101的宽度在10-50um之间；步骤4:在刻蚀后的外延结构I的表面沉积绝缘介质层20，所述绝缘介质层20为二氧化硅、氮化硅或聚酰亚胺材料中的一种或任意多种组合，厚度为0.5μ -10μπ ，所述绝缘介质层20是采用等离子体增强化学气相沉积、溅射或旋涂烘焙的方法制备；步骤5:运用光刻办法，通过匀胶、前烘、曝光、坚膜、显影，制作掩膜，腐蚀掉深槽侧壁以外的绝缘介质层20 ;其中腐蚀SiO2层20的溶液有HF或Β0Ε，并去除作为掩膜的光刻胶;步骤6:采用光刻办法，在外延结构I上，再次运用光刻办法，制作光刻胶掩膜；步骤7:电子束蒸镀金属，成分依次是Cr/Pt/Au，通过lift-off工艺将电极位置以外的金属层剥离掉，形成金属电极；步骤8:见图2，运用激光划片工艺，分别选择1、2、3、4四种划片跑道进行划裂，最后会分别得到12V、24V、36V或48V四种不同的高压LED芯片，见图4 ;实施例1请参阅图1至图4所示，本专利技术提供一种任意切割高压LED器件的设计与制作方法:步骤1:取外延结构I，该外延结构包括衬底10、N型氮化镓层11、有源层12和P型氮化镓层13。步骤2:采用新型高压LED版图结构，见图2 ;利用光刻的方法制作掩膜，选择性ICP刻蚀外延结构至N型氮化镓层，刻蚀深度为1.2 μ m，形成N型台面；步骤3:采用P ECVD办法生长厚度为2um的SiO2,运用光刻办法制作掩膜，腐蚀二氧化硅，采用ICP深刻蚀方法，将深槽隔离的部分外延区域刻蚀至绝缘的蓝宝石衬底，形成隔离深槽，深槽高度7um;步骤4:采用PECVD办法，在外延结构上沉积厚度为500nm的SiO2 ；步骤5:运用光刻办法制作掩膜，腐蚀掉深槽侧壁以外的SiO2 ；步骤6:采用光刻办法，在外延结构上，再次运用光刻办法，制作光刻胶掩膜；步骤7:电子束蒸镀金属:，成分依次是Cr/Pt本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种任意切割高压LED器件的制作方法，包括以下步骤：步骤1：在衬底上形成半导体外延结构，该半导体外延结构包括衬底、N型化合物半导体层、有源层和P型化合物半导体层；步骤2：对所述半导体外延结构表面图形化形成多个重复的发光芯片单元，蚀刻所述半导体外延结构至衬底表面形成隔离槽，所述隔离槽将所述每个发光芯片子单元隔离；步骤3：在每个发光芯片子单元的侧壁形成绝缘介质层；步骤4：蒸镀金属，并图形化形成p和n电极以及互连线，互连线将发光芯片子单元电互连；步骤5：在发光芯片子单元之间形成划片沟槽；沿着划片沟槽将衬底和半导体外延结构分割成多个芯片单元，每个芯片单元包含不同数量的发光芯片子单元，所述芯片单元内的发光芯片子单元之间通过互连线串联。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：詹腾，王国宏，郭金霞，李璟，伊晓燕，刘志强，王军喜，李晋闽，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：