CN102330056A - Led倒装晶元金属膜层及制备方法 - Google Patents

Led倒装晶元金属膜层及制备方法 Download PDF

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CN102330056A CN201110156420A CN201110156420A CN102330056A CN 102330056 A CN102330056 A CN 102330056A CN 201110156420 A CN201110156420 A CN 201110156420A CN 201110156420 A CN201110156420 A CN 201110156420A CN 102330056 A CN102330056 A CN 102330056A
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钱涛
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Abstract

本发明提供了一种LED倒装晶元的金属膜层及制备方法，该LED倒装晶元金属膜层包括依次设于所述LED晶元表面的铬涂层、镍涂层，所述用于增加晶元和镍涂层结合力的铬涂层厚度为
Figure DSA00000515066600011
所述起到助焊作用的镍涂层厚度为

Description

LED倒装晶元金属膜层及制备方法
技术领域
本发明涉及一种LED晶元表面涂层处理方法，尤其涉及一种采用倒装技术的LED晶元的金属膜层及制备方法。
背景技术
LED倒装晶元技术逐渐成为替代传统LED晶元的新技术，如中国专利200410058989.8所揭示，因为采用倒装技术的LED晶元，其发光面与电极焊接面为两个不同的平面，因而不需要打金线，所以制造成本低并且发光效率高。由于省略掉打金线这一道生产工艺，因此在LED晶元的金属涂层工艺上与传统的金属涂层工艺(通常采用Cr+Pt+Au三层金属涂层的工艺)产生了较大的差别。
目前常用的PVD镀膜技术主要分为三类，真空蒸发镀膜、真空溅射镀和真空离子束镀膜。其中，真空溅射镀膜是用高能粒子轰击固体表面时能使固体表面的粒子获得能量并逸出表面，沉积在基板上。真空离子束镀膜是指：在真空环境下(真空度为1*10-1Pa～5*10-1Pa)，被引入的气体在离子束的电磁场共同作用下被离化。被离化的离子在离子束和基片之间的电场作用下被加速，并以高能粒子的形式轰击或沉积在基片上。被引入的气体根据工艺的需要，可能为Ar，N2或C2H2等，从而完成离子刻蚀清洗和离子束沉积等工艺。
发明内容
本发明的目的在于解决上述的技术问题，提供一种有效的、简单的LED倒装晶元的金属膜层及制备方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种LED倒装晶元金属膜层，包括依次设于所述LED晶元表面的铬涂层、镍涂层。
优选的，所述用于增加晶元和镍涂层结合力的铬涂层厚度为
Figure BSA00000515066800021
所述起到助焊作用的镍涂层厚度为
Figure BSA00000515066800022
本发明还揭示了一种LED倒装晶元金属膜层的制备方法，包括以下步骤：
第一，将镀膜真空室抽至1*10-5Pa以上的真空度；
第二，向镀膜真空室中通入高纯氩气，使镀膜真空室的压力保持在1.3*10-1Pa至2.5*10-1Pa之间；
第三，开启离子束电源，开始对待镀膜晶元的表面进行离子清洗工序；离子清洗过程中，施加在离子束上的工作电压为直流1600V～1800V，工作电流在120mA～160mA之间；离子清洗工序的时间为10分钟；
第四，结束离子清洗后，继续在真空室中通入高纯氩气并保持压力在1.5Pa至2.5Pa之间；
第五，开启带有Cr靶的磁控溅射阴极，开始沉积第一层金属Cr层的沉积；沉积时施加在阴极靶上的电源为直流电源，功率的功率密度为7～9W/cm2，金属Cr沉积涂层厚度
Figure BSA00000515066800023
第六，结束第一层金属Cr层的沉积，不改变镀膜真空室内的压力环境，开始第二层金属Ni层的沉积；沉积时施加在阴极靶上的电源为直流电源，功率的功率密度为7～9W/cm2，金属Ni沉积涂层厚度
Figure BSA00000515066800024
优选的，所述高纯氩气为5N以上的纯度。
优选的，所述离子清洗工艺过程及金属膜层沉积工艺过程中，由于采用离子束离子轰击和磁控溅射沉积薄膜，晶元上的温度可始终保持在80℃以下。
本发明的有益效果主要体现在：运用磁控溅射和离子束技术在倒装LED晶元上沉积金属层，其金属材料和膜层厚度配比为全新技术，替代了贵金属铂金Pt和黄金Au，大大降低制造成本；另外由于采用离子束清洗工艺，使金属层与晶元之间的结合力大幅提高，从而使得LED发光模组的良率得以提高。
具体实施方式
有关本发明之前述及其它技术内容、特点与功效，在以下之一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。
本发明优选实施例的倒装LED晶元上沉积金属层，其工艺中运用了2中技术：磁控溅射技术和阳极层离子束技术。在采用磁控溅射技术进行金属涂层之前，采用阳极层离子束技术对LED晶元进行离子轰击清洗，去除晶元表面污染物并激活其表面能量，使得接下来的金属涂层与晶元之间的结合力大大增加，产品的良率得以大幅提高。
本发明中，金属沉积所采用两种材料Cr和Ni。金属薄膜的膜层结构为的Cr层加
Figure BSA00000515066800032
的Ni层；第一层Cr层为中间层，其主要作用为增加晶元和上层Ni的结合力；第二层Ni层为助焊层，其主要作用为实现晶元和线路板之间的焊接。
其工艺过程大致如下：
第一，将镀膜真空室抽至1*10-5Pa以上的真空度；
第二，向镀膜真空室中通入高纯氩气(5N以上的纯度)，使镀膜真空室的压力保持在1.3*10-1Pa至2.5*10-1Pa之间；
第三，开启离子束电源，开始对待镀膜晶元的表面进行离子清洗工序；离子清洗过程中，施加在离子束上的工作电压为直流1600V～1800V，工作电流在120mA～160mA之间；离子清洗工序的时间为10分钟；
第四，结束离子清洗后，继续在真空室中通入高纯氩气并保持压力在1.5Pa至2.5Pa之间；
第五，开启带有Cr靶的磁控溅射阴极，开始沉积第一层金属Cr层的沉积；沉积时施加在阴极靶上的电源为直流电源，功率的功率密度为7～9W/cm2，金属Cr沉积涂层厚度
第六，结束第一层金属Cr层的沉积，不改变镀膜真空室内的压力环境，开始第二层金属Ni层的沉积；沉积时施加在阴极靶上的电源为直流电源，功率的功率密度为7～9W/cm2，金属Ni沉积涂层厚度
Figure BSA00000515066800042
优选的，所述离子清洗工艺过程及金属膜层沉积工艺过程中，由于采用离子束离子轰击和磁控溅射沉积薄膜，晶元上的温度可始终保持在80℃以下。
本发明为运用磁控溅射和离子束技术在倒装LED晶元上沉积金属层，替代了贵金属，大大降低制造成本；另外由于采用离子束清洗工艺，使金属层与晶元之间的结合力大幅提高，从而使得LED发光模组的制备良率得以提高。
尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施方式，但是本领域的普通技术人员将意识到，在不脱离由所附的权利要求书公开的本发明的范围和精神的情况下，各种改进、增加以及取代是可能的。

Claims (6)

1.一种LED倒装晶元金属膜层，其特征在于：包括依次设于所述LED晶元表面的铬涂层、镍涂层。
2.根据权利要求1所述的LED倒装晶元金属膜层，其特征在于：所述用于增加晶元和镍涂层结合力的铬涂层厚度为
Figure FSA00000515066700011
3.根据权利要求1所述的LED倒装晶元金属膜层，其特征在于：所述起到助焊作用的镍涂层厚度为
Figure FSA00000515066700012
4.一种如权利要求1至3所述的任意一种LED倒装晶元金属膜层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一，将镀膜真空室抽至1*10-5Pa以上的真空度；
第二，向镀膜真空室中通入高纯氩气，使镀膜真空室的压力保持在1.3*10-1Pa至2.5*10-1Pa之间；
第三，开启离子束电源，开始对待镀膜晶元的表面进行离子清洗工序；离子清洗过程中，施加在离子束上的工作电压为直流1600V～1800V，工作电流在120mA～160mA之间；离子清洗工序的时间为10分钟；
第四，结束离子清洗后，继续在真空室中通入高纯氩气并保持压力在1.5Pa至2.5Pa之间；
第五，开启带有Cr靶的磁控溅射阴极，开始沉积第一层金属Cr层的沉积；沉积时施加在阴极靶上的电源为直流电源，功率的功率密度为7～9W/cm2，金属Cr沉积涂层厚度
Figure FSA00000515066700013
第六，结束第一层金属Cr层的沉积，不改变镀膜真空室内的压力环境，开始第二层金属Ni层的沉积；沉积时施加在阴极靶上的电源为直流电源，功率的功率密度为7～9W/cm2，金属Ni沉积涂层厚度
5.根据权利要求4所述的LED倒装晶元金属膜层的制备方法，其特征在于：所述高纯氩气为5N以上的纯度。
6.根据权利要求4所述的LED倒装晶元金属膜层的制备方法，其特征在于：所述离子清洗工艺过程及金属膜层沉积工艺过程中，晶元上的温度始终保持在80℃以下。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070108458A1 (en) * 2003-12-10 2007-05-17 Showa Denko K.K. Gallium nitride-based compound semiconductor light-emitting device and negative electrode thereof
CN101211878A (zh) * 2006-12-28 2008-07-02 国际商业机器公司 互连结构及其形成方法

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