CN101488553B - 硅胶保护的发光二极管芯片及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硅胶保护的发光二极管芯片及其制造方法。本发明使在生产过程中可以避免或减少出现粘片、堵塞吸嘴等现象，从而提高生产效率。本发明采用的该硅胶保护的发光二极管芯片包括衬底以及在衬底上形成的多层半导体结构，在多层半导体结构的表面上形成有硅胶层，在所述硅胶层表面还形成有用于防止硅胶层与其它工件黏附的薄膜。本发明提出的方法包括：在硅衬底上形成多层半导体结构；在所述多层半导体结构的表面上形成覆盖的硅胶层；在所述硅胶层的表面上形成有一层用于防止硅胶层与其它工件黏附的薄膜。本发明可以使得芯片在划片、翻膜、分选以及封装等过程中的黏附问题得到了有效的解决。

Description

硅胶保护的发光二极管芯片及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种发光二极管芯片及其制造方法。

背景技术

采用衬底剥离的方法制备GaN基垂直结构发光二极管是目前最常用的方法。这种方法需要将一块基板与外延片键合在一起，然后去除外延生长所用的衬底。在键合面上经常会出现缝隙、气泡等缺陷，再加上GaN外延层本身又薄又脆，因此对后续的芯片制造，包括划片、分选、翻膜、封装等工序带来很多困难，经常出现芯片裂或者碎的情况，严重影响芯片制造的良品率。而且由于GaN本身的材料特性，即使不采用剥离技术制备的芯片也在分选、封装的过程种出现裂纹或者碎片的情况，同样也影响了芯片制造的良品率。更为严重的是，又很多有裂纹的芯片无法有效的将其分选出来，这些有裂纹的芯片在使用的过程种往往出现漏电、死灯的情况，严重影响了器件的可靠性。

在本申请人提出的PCT/CN2008/001496的专利申请中提供一种发光二极管结构，这种结构的特点是具有一层硅胶保护层。采用的硅胶具有透光性好、具有较好的强度。而且有一定的弹性。因此在芯片划片、分选、翻膜以及封装的过程中，对芯片有很好的保护作用。而且在封装的过程中，由于硅胶的弹性，很好的避免了GaN与环氧树脂之间的应力，而且其散热以及抗电击穿性能均优越于环氧树脂。总之，这种结构可以保护芯片避免在芯片制造以及封装过程中外界因素的破坏，大大的提高了芯片的良品率和可靠性。此种结构同样适用与同测电极的芯片。

这种结构虽然对于芯片具有保护作用，但用以上方法所制造的芯片，表面具有一层硅胶，而硅胶具有较大的粘性，因此在划片、翻膜、分选以及封装等过程中出现硅胶与其它工件黏附的现象。硅胶与其余工件黏附在一起后，在分离的过程中会造成硅胶的破损，给芯片的外观造成严重影响，另外黏附的现象给分选和封装也会造成影响，出现分选过程中芯片粘在吸嘴上无法取下的现象，严重影响了分选的效率。在自动封装过程也存在同样的问题。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题为提供一种硅胶保护的发光二极管芯片，使在生产过程中可以避免或减少出现粘片、堵塞吸嘴等现象，从而提高生产效率。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供制造上述硅胶保护的发光二极管芯片的方法，使在LED芯片的生产过程中可以避免或减少出现粘片、堵塞吸嘴等现象，从而提高生产效率。

为了解决本发明的第一个技术问题，本发明采用的该硅胶保护的发光二极管芯片，包括衬底以及在衬底上形成的多层半导体结构，在多层半导体结构的表面上形成有硅胶层，在所述硅胶层表面还形成有通过等离子体对于硅胶层进行处理而得到的、用于防止硅胶层与其它工件黏附的薄膜。本发明的所述用于防止硅胶层与其它工件黏附的薄膜是由一层或多层材料构成。所述用于防止硅胶层与其它工件黏附的薄膜最好为透明、绝缘、折射率为1.2～2.0的薄膜。

本发明的优选方案为：所述用于防止硅胶层与其它工件黏附的薄膜包括SiO₂或SiN_x材料。

本发明的优选方案为：所述用于防止硅胶层与其它工件黏附的薄膜厚度在0.01微米到100微米。

为了解决本发明的第二个技术问题，本发明提出一种制备硅胶保护发光二极管芯片的方法，包括：在硅衬底上形成多层半导体结构；在所述多层半导体结构的表面上形成覆盖的硅胶层；通过等离子体对于硅胶层进行处理，在所述硅胶层的表面上形成有一层用于防止硅胶层与其它工件黏附的薄膜。

本发明所述的制备硅胶保护发光二极管芯片的方法的改进方案为：所述用于防止硅胶层与其它工件黏附的薄膜是通过等离子体对于硅胶层进行处理而得到。

本发明所述的制备硅胶保护发光二极管芯片的方法的优选方案为：所述用于防止硅胶层与其它工件黏附的薄膜采用NH₃等离子气体进行处理，处理时间为1-20分钟，温度为室温到280℃，压力为200MTorr-2000MTorr。

本发明所述的制备硅胶保护发光二极管芯片的方法的优选方案为：所述用于防止硅胶层与其它工件黏附的薄膜形成方法包括以下方法的任一种：溅射、蒸发、电镀、化学镀、涂层、喷射或印刷。

本发明所述的制备硅胶保护发光二极管芯片的方法的优选方案为：所述等离子体为NH₃、N₂或O₂的气体。

本发明的有益效果如下：

相比现有技术，本发明形成在硅胶层表面上的用于防止硅胶层与其它工件黏附的薄膜可以很大程度的降低硅胶的黏性，使得芯片在划片、翻膜、分选以及封装等过程中的黏附问题得到了有效的解决。

附图说明

图1水平结构的发光二极管芯片形成有硅胶层和用于防止硅胶层与其它工件黏附的薄膜的剖面结构示意图。

图2垂直结构的发光二极管芯片形成有硅胶层和用于防止硅胶层与其它工件黏附的薄膜的剖面结构示意图。

具体实施方式

本发明提供一种硅胶保护的发光二极管芯片及其制造方法。

实施例一：

参看图1所示，芯片结构为水平结构。衬底8为生长衬底。在衬底8上的多层半导体结构，由下至上依次为N型层4、发光层3和P型层1，在N型层4上有N电极7，在P型层上有P电极2，在多层半导体结构的表面形成有硅胶层5。P电极4和N电极2露出硅胶层的外面，以供焊接电极引线。在硅胶层5的表面形成有用于防止硅胶层与其它工件黏附的薄膜6。

本实施例的制作过程如下：

首先通过MOCVD生长和芯片工艺在生长衬底上形成多层半导体结构，制成进一步加工的初级芯片。然后在芯片上以500r/min速度涂胶10秒，用热板110℃烘烤120s，光刻板掩膜，以1000mJ/cm²紫外光进行曝光，紫外曝光后在150℃下烘烤180s，用NRD(负性显影液)显影120s，在负胶漂洗液中漂洗120s，在150℃的温度下固化120min后获得平均厚度为5-10微米的硅胶保护层。然后涂掩膜胶，将掩膜胶进行光刻，使需要刻蚀的硅胶暴露出来，进行ICP刻蚀，去除掩膜胶，最终即可获得图1所示的芯片结构。以上采用的是DOW

5351系列可光刻硅胶。

在完成硅胶的制造后，将芯片放入等离子体增强型化学气相淀积设备PECVD中，通入NH₃气，并用NH₃等离子气体进行处理，处理时间可以控制在2-10分钟，温度可以控制在室温到280℃之间，压力在200MTorr-2000MTorr之间。通过以上的处理，硅胶表面形成一层很薄的SiNx膜，从而降低了硅胶的黏性，使得芯片在划片、翻膜、分选以及封装等过程中的黏附问题得到了有效的解决。

实施例二：

参看图2所示，芯片结构为垂直结构。衬底8为转移衬底，该结构为经过倒装焊的结构。其结构又下至上依次为P电极2、衬底8、过度层9、P型层1、发光层3、N型层4和N电极7。在多层半导体结构的表面形成有硅胶层5。N电极7露出硅胶层的外面，以供焊接电极引线。在硅胶层5的表面形成有用于防止硅胶层与其它工件黏附的薄膜6。

本实施例的制作过程如下：

首先通过MOCVD生长和芯片工艺形成如图2所示的初级芯片，然后在初级芯片上以3000r/min速度涂胶30秒，用热板110℃烘烤120s，光刻板掩膜，以1000mJ/cm²紫外光进行曝光，紫外曝光后在150℃下烘烤180s，用NRD(负性显影液)显影120s，在负胶漂洗液漂洗120s，在150℃的温度下固化120min后获得平均厚度为5-10μm的硅胶保护膜。以上采用的是DOW CORNING 5351系列可光刻硅胶。

在完成硅胶的制造后，用磁控溅射的方法在硅胶表面沉积一层SiO₂防粘薄膜，然后涂掩膜胶，将掩膜胶进行光刻，使需要刻蚀的硅胶暴露出来，进行RIE刻蚀，去除掩膜胶，最终即可获得图2所示的芯片结构。通过以上的处理，硅胶表面形成一层很薄的SiO₂膜，从而降低了硅胶的黏性，使得芯片在划片、翻膜、分选以及封装等过程中的黏附问题得到了有效的解决。

Claims (5)

1.一种硅胶保护的发光二极管芯片，包括衬底以及在衬底上形成的多层半导体结构，其特征在于：在多层半导体结构的表面上形成有可光刻硅胶层，在所述硅胶层表面还形成有通过等离子体对于硅胶层进行处理而得到的、用于防止硅胶层与其它工件黏附的薄膜。

2.如权利要求1所述的硅胶保护的发光二极管芯片，其特征在于：所述用于防止硅胶层与其它工件黏附的薄膜包括SiO₂或SiN_x材料。

3.一种制备硅胶保护发光二极管芯片的方法，包括：

在硅衬底上形成多层半导体结构；

其特征在于所述方法还包括：

在所述多层半导体结构的表面上形成覆盖的可光刻硅胶层；

通过等离子体对于硅胶层进行处理，在所述硅胶层的表面上形成有一层用于防止硅胶层与其它工件黏附的薄膜。

4.如权利要求3所述的制备硅胶保护发光二极管芯片的方法，其特征在于：所述用于防止硅胶层与其它工件黏附的薄膜采用NH₃等离子气体进行处理，处理时间为1-20分钟，温度为室温到280℃，压力为200MTorr-2000MTorr。

5.如权利要求3所述的制备硅胶保护发光二极管芯片的方法，其特征在于：所述等离子体为NH₃、N₂或O₂的气体。

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