CN100591181C

CN100591181C - 倒装焊发光二极管芯片的制造方法

Info

Publication number: CN100591181C
Application number: CN200710053027A
Authority: CN
Inventors: 鲍坚仁; 应华兵; 张建宝; 曾灵琪
Original assignee: HC Semitek Corp
Current assignee: Huacan Photoelectric (Suzhou) Co., Ltd.
Priority date: 2007-08-24
Filing date: 2007-08-24
Publication date: 2010-02-17
Anticipated expiration: 2027-08-24
Also published as: CN101119601A

Abstract

一种倒装焊发光二极管芯片的制造方法，其特征在于包括以下步骤：①首先，根据LED芯片工艺制作好LED芯片B，在芯片B的嵌合面蒸镀有Ag金属反光层，既让电流更为均匀，又让光从LED芯片的背面射出；②根据芯片B，制造大小合适的芯片A，在芯片A上通过光刻或电镀或蒸发工艺制作出金属凸点和金属围墙，然后把LED芯片B放入芯片A的围墙内，通过加压和加热，把芯片B和芯片A结合在一起。本发明简化了倒装焊LED芯片的制造工艺，提高了芯片的可靠性，从而提升良率，而且无需使用复杂的设备，因此大大降低了制造成本，有望应用于LED芯片特别是大功率LED芯片的大规模制造。

Description

倒装焊发光二极管芯片的制造方法

技术领域

本发明提供了一种改进的倒装焊发光二极管芯片的制造方法，特别是用于大功率发光二极管的制造。

背景技术

倒装焊发光二极管(LED)芯片通常是指一个LED芯片(例如氮化镓GaN LED)和一个基片(例如Si芯片)结合在一起。倒装焊芯片能够较好地解决LED芯片中两个问题：散热和抗静电，原因在于基片的导热性良好，可以有助于LED芯片的散热，同时基片上制造有抗静电的保护二极管，可以用于提高LED芯片的抗静电能力，从而提高了LED芯片的可靠性。

倒装焊芯片主要用于大功率(功率大于等于1瓦)LED的制造，原因在于大功率LED芯片对于散热和抗静电的要求更高。已经有了不少技术用于制造倒装焊LED芯片，但是现有的倒装焊LED芯片普遍存在着工艺复杂，良率较低，LED芯片和基片结合并不牢靠等问题，并且需要使用复杂而昂贵的倒装焊设备，由于这些原因，倒装焊LED芯片的技术并没有被广泛应用于制造领域。

本发明简化了倒装焊LED芯片的制造工艺，提高了芯片的可靠性，从而提升良率，而且无需使用复杂的设备，因此大大降低了制造成本，有望应用于LED芯片特别是大功率LED芯片的大规模制造。

发明内容

本发明的目的在于提供一种倒装焊发光二极管芯片的制造方法，用简单的制造技术，将基片(称为芯片A)和LED芯片(称为芯片B)两者准确且可靠地焊牢，同时具有提高发光效果和散热效果的优点。

本发明的技术方案是：一种倒装焊发光二极管芯片的制造方法，其特征在于包括以下步骤：

1)首先，根据LED芯片工艺制作好LED芯片B，在芯片B的嵌合面蒸镀有良好的金属反光层，既可以让电流更为均匀，又可以让光从LED芯片的背面射出；

2)根据芯片B，制造大小合适的芯片A，在芯片A上通过光刻或电镀或蒸发工艺制作出金属“凸点”和金属“围墙”，然后把LED芯片B放入芯片A的“围墙”内，通过加压和加热，把芯片B和芯片A可靠地结合在一起。

如上所述的倒装焊发光二极管芯片的制造方法，其特征在于：制作“围墙”和“凸点”的材料为锌、铬、镍、金、银、铜、铝或锡，或者它们的合金。

如上所述的倒装焊发光二极管芯片的制造方法，其特征在于：“围墙”和“凸点”是多层金属构成。多层金属结构有助于制造所需的“围墙”和“凸点”结构，例如它们的高度和表层金属的熔点，这便于调整芯片A和B倒装焊在一起所需的工艺参数。

如上所述的倒装焊发光二极管芯片的制造方法，其特征在于：“围墙”的高度比“凸点”的高度更高，“凸点”的高度为2～40微米，“围墙”的高度为5～100微米。“围墙”比“凸点”更高的高度保证了芯片B能够放入芯片A的“围墙”内，调整“凸点”的高度是为了调整芯片A和B倒装焊在一起所需的工艺参数。

如上所述的倒装焊发光二极管芯片的制造方法，其特征在于：芯片B(LED芯片)的尺寸为200微米到2英寸，形状是正方形，长方形，三角形，菱形，六边形或圆形。

如上所述的倒装焊发光二极管芯片的制造方法，其特征在于：芯片A和芯片B两个结合在一起的压强范围为10～1000大气压，温度为150～500℃。调整压强范围和温度是为了芯片A和B牢靠地焊在一起，提高产品的可靠性。

本发明的主要优点是：由于金属的导热性很好，围墙由金属制造，这有利于芯片的散热，另外由于金属具有良好的光反射性，所以金属“围墙”还有聚光作用。通过简单的“围墙”设置，方便地解决倒装焊芯片中A、B两个晶片的对位问题，并且这种对位不需要昂贵的设备来实现，必要时可以进行简单的人工操作来完成。这样制造的倒装焊芯片可靠而且便宜，成本至少可以降低20％。

附图说明

图1是本发明实施例的芯片B刻蚀后镀上P电极反射金属的剖面示意图；

图2是芯片B镀上N电极的剖面示意图；

图3是芯片B淀积上钝化保护层的剖面示意图；

图4是芯片A掺杂扩散后的剖面示意图；

图5是芯片A电镀前“围墙”和“凸点”金属剖面示意图；

图6是芯片A“围墙”和“凸点”电镀后金属加厚剖面示意图；

图7是芯片A和芯片B对准后，加压粘合的剖面示意图。

其中，1、GaN LED芯片；2、P电极反射金属；3、N电极；4、钝化层；5、硅基板；6、硅表面氧化；7、掺杂扩散；8、电镀前“凸点”处的金属；9、SiO₂；10、电镀前“围墙”；11、电镀后“凸点”；12、电镀后“围墙”。

具体实施方式：

实施例1：

步骤一，以GaN LED芯片的制造为例，从GaN外延片开始以下工艺步骤：

1.先对GaN进行刻蚀，然后蒸镀金属Ag，制作P电极和反光层；(图1)

2.蒸镀金属Ti和Zn，制作N电极，进行刻蚀，把P电极和N电极分离；(图2)

3.蒸镀二氧化硅，制作钝化层；(图3)

步骤二：基片工艺，以硅基板为例，进行以下工艺步骤：

1.硅氧化，光刻，SiO₂刻蚀，离子注入或扩散；(图4)

2.蒸镀金属，光刻，制作电极，沉积SiO₂，光刻，刻蚀SiO₂，露出部分金属，用于制作金属电极的“凸点”和“围墙”；(图5)所述的“围墙”对于对位而言可以是连续的，也可以是断续的，其对位效果相似，但本实施例中是连续的，这是为了提高聚光和散热效果。

3.通过Zn电镀工艺，在金属电极处镀上较厚的金属“凸点”，厚度为15um，通过电镀工艺，在金属“围墙”处镀上更厚的金属，即加高“围墙”，高度为50um。(图6)

步骤三：把前面两步得到的LED芯片和基片对准和粘牢：

1.把LED芯片放入基片的金属“围墙”内；

2.在一定压力(压强为100大气压)和温度400℃下，把LED芯片和基片粘牢；(图7)

Claims

1、一种倒装焊发光二极管芯片的制造方法，其特征在于包括以下步骤：

①首先，根据LED芯片工艺制作好LED芯片B，在芯片B的嵌合面蒸镀有Ag金属反光层，既让电流均匀，又让光从LED芯片的背面射出；

②根据芯片B，制造大小合适的芯片A，在芯片A上通过光刻或电镀或蒸发工艺制作出金属凸点和金属围墙，然后把LED芯片B放入芯片A的围墙内，通过加压和加热，把芯片B和芯片A可靠地结合在一起。

2、如权利要求1所述的倒装焊发光二极管芯片的制造方法，其特征在于：制作围墙和凸点的材料为锌、铬、镍、金、银、铜、铝或锡，或者它们的合金。

3、如权利要求2所述的倒装焊发光二极管芯片的制造方法，其特征在于：围墙和凸点是多层金属构成。

4、如权利要求2所述的倒装焊发光二极管芯片的制造方法，其特征在于：围墙的高度比凸点的高度高，凸点的高度为2～40微米，围墙的高度为5～100微米。

5、如权利要求1或2或3或4所述的倒装焊发光二极管芯片的制造方法，其特征在于：芯片B的尺寸为200微米到2英寸，形状是正方形、长方形、三角形、菱形、六边形或圆形。

6、如权利要求5所述的倒装焊发光二极管芯片的制造方法，其特征在于：芯片A和芯片B两个结合在一起的压强范围为10～1000大气压，温度为150～500℃。

7、权利要求5所述的倒装焊发光二极管芯片的制造方法，其特征在于：所述的围墙是连续的或者是断续的。