CN102376863A

CN102376863A - 发光元件的制造方法

Info

Publication number: CN102376863A
Application number: CN2010102491940A
Authority: CN
Inventors: 陈柏源; 翁弘昌; 刘如熹; 纪喨胜
Original assignee: Epistar Corp
Current assignee: Epistar Corp
Priority date: 2010-08-06
Filing date: 2010-08-06
Publication date: 2012-03-14

Abstract

一种发光元件的制造方法，包含：提供基板，形成半导体叠层于基板上方，所述半导体叠层包含第一导电型半导体层、第二导电型半导体层与位于第一导电型半导体层与第二导电型半导体层之间的活性层，形成预覆层于第一导电型半导体层与第二导电型半导体层中至少之一的上方，以及将预覆层的至少一部分置入电镀浴中，电镀浴中包含有金属离子，金属离子在无外加电压下会还原沉积于预覆层之上并形成金属层，其中电镀浴包含稳定剂，其材料为铜铁灵、C₇H₅NS₂或C₇H₅N₂S。

Description

发光元件的制造方法

技术领域

本发明涉及一种无电电镀的镀浴配方及使用此镀浴于发光元件形成焊垫(bond pad)的方法。

背景技术

传统上，电镀金经常使用于电子元件，例如印刷电路板、陶瓷集成电路或IC卡等的表面上以改良抗化学性、抗氧化性与物理性质例如金属导电性、焊接性质或热压粘合性质。

发光元件的焊垫(bond pad)通常通过引线(wire bonding)或倒装(flipchip)方式使n型半导体层与p型半导体层与外部线路电连接。形成焊垫的方式一般是将芯片(wafer)安置于转盘上进行蒸镀，蒸镀方向为全向性(omni-directional)，因此无须形成焊垫的部分也会被焊垫材料所覆盖，而这些材料必须被移除而造成材料的浪费。

若以无电电镀工艺形成焊垫，所使用的无电电镀镀浴一般以含氰系的镀浴最为常用，因此种镀浴较为稳定而易于控制，且可析出具有细密而表面平滑优异特性的镀膜，因而被广泛使用。然而，由于氰的毒性很强，对作业环境、废液处理等方面造成许多问题。而非氰系无电电镀镀浴因毒性较低，可于近似中性溶液中使用，但却存在焊接强度不足、被覆膜密接性劣化与镀浴稳定性的问题。

发明内容

一种发光元件的制造方法，包含：提供基板，形成半导体叠层于基板上方，所述的半导体叠层包含第一导电型半导体层、第二导电型半导体层与位于第一导电型半导体层与第二导电型半导体层之间的活性层，形成预覆层于第一导电型半导体层与第二导电型半导体层中至少之一的上方，以及将预覆层的至少一部分置入电镀浴中，电镀浴中包含有金属离子，金属离子在无外加电压下会还原沉积于预覆层之上并形成金属层，其中电镀浴包含稳定剂，其材料为铜铁灵(cupferron)、MBT(C₇H₅NS₂)或MBI(C₇H₅N₂S)。

附图说明

根据以上所述的优选实施例，并配合附图说明，读者当能对本发明的目的、特征与优点有更深入的理解。但值得注意的是，为了清楚描述起见，本说明书所附的附图并未按照比例尺加以绘示。

附图简单说明如下：

图1说明本发明的半导体发光装置的制造流程图；

图2显示本发明以无电电镀法形成的焊垫表面光学显微镜图；

图3显示本发明以无电电镀法形成的焊垫表面扫描式电子显微镜俯视图；

图4显示本发明以无电电镀法形成的焊垫表面扫描式电子显微镜截面图。

具体实施方式

本发明揭示一种无电电镀的镀浴配方及使用此镀浴于发光元件形成焊垫(bond pad)的方法。为了使本发明的叙述更加详尽与完备，请参照下列描述并配合图1至图4的图示。

申请人的台湾地区专利第095128980号申请案披露一种使用无电电镀法形成发光元件的焊垫的方法，兹援引此案说明本发明的制作流程。

以下参考图1，说明使用无电电镀法形成焊垫的流程。首先，在步骤101中，形成发光元件外延结构，此发光元件外延结构至少包含基板、第一导电型半导体层、第二导电型半导体层与位于第一导电型半导体层与第二导电型半导体层间的活性层。其中上述第一导电型半导体层、活性层与第二导电型半导体层，其材料可以是包含铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)、砷(As)、磷(P)或氮(N)元素的半导体材料，诸如氮化镓(GaN)系列材料或磷化铝镓铟(AlGaInP)系列材料等。

接着，在步骤102中，在发光元件外延结构上形成作为晶种层(seed layer)的金属层或导体层，以利电镀浴中的金属离子还原并沉积金属于晶种层上。晶种层的材料可选自：镍、钯、白金、银、钴及其合金等等。

于步骤103中，在发光元件外延结构未被晶种层覆盖的其他表面上覆盖一层保护层或绝缘层。

于步骤104中，通过光刻法于保护层或绝缘层上形成焊垫图案。

于步骤105中，至少将上述结构中晶种层的部分或欲形成电镀层的部分浸入镀浴中，进行无电电镀程序，使金属离子还原为金属并沉积于晶种层上以形成两焊垫。

于步骤106中，移除保护层或绝缘层。移除的方式可使用但不限于湿蚀刻及/或干蚀刻。

其中上述步骤105中的镀浴包含：金盐，材料可选自亚硫酸金盐、氯化金酸盐等未含氰的可溶性金属盐；还原剂，材料可选自抗坏血酸(Ascorbicacid，C₆H₈O₆)；错合剂，材料可选自乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA，2Na(C₁₀H₁₄N₂Na₂O₈.2H₂O)、亚硫酸盐、硫代硫酸盐、羟基胺及其盐类或其衍生物、二甲胺硼氢化物等胺基硼氢化合物、氢氧化硼钠等硼化氢化合物、葡萄糖等糖类、次亚磷酸盐类等，可在镀浴中单独或混合使用；缓冲剂，材料可选自磷酸盐、四硼酸盐、硼酸盐；改良剂，材料可选自硫代硫酸钠水溶液(Na₂S₂O₃.5H₂O)；稳定剂，材料可选自铜铁灵(cupferron)、MBT(C₇H₅NS₂)、MBI(C₇H₅N₂S)；酸碱值调整剂，材料可选自硫酸、盐酸、磷酸等各种酸、氢氧化钠、氢氧化钾等氢氧化盐与氨类等等。

上述改良剂可提升金属镀层的光泽性与延展性，加速发光元件焊垫的金薄膜表面成长，但添加此药剂将造成镀浴的不稳定性，进而衍生析金或残金问题。无电电镀系统于氧化还原作用机制下，易造成镀液不稳定，导致镀浴分解。通过添加稳定剂可包覆镀浴溶液中微小金种，使金属离子保持钳合状态，防止镀浴老化或生成沉淀，使析金或残金问题大幅改善。

在本发明的实施例中，镀浴中各成分的浓度可如下表：

化学药剂	镀浴组成浓度
		亚硫酸金钠	0.01M
乙二胺四乙酸二钠盐	0.026～0.03M
		抗坏血酸	0.05～0.10M
氢氧化钾	0.2～0.24M
		磷酸二氢钾	0.34～0.44M
硫代硫酸钠	0.71～1.11M
		铜铁灵	1～30ppm

如图2所示，以光学显微镜检视依本发明以无电电镀法形成的焊垫表面，可发现以本发明方法形成的金薄膜呈金黄色光泽，此外其余无定义的区域皆无沾金的现象发生。

如图3与图4所示，以扫描式电子显微镜检视依本发明以无电电镀法形成的焊垫的俯视图与截面图。由图3俯视图可见此金薄膜组成粒径较大；由图4截面图可见此金薄膜与晶种层紧密贴合，观测金薄膜区域无空隙与裂缝的现象，故可知本发明揭示的无电电镀法形成的焊垫其被覆膜密接性佳与无孔蚀现象。

本发明所列举的各实施例仅用以说明本发明，并非用以限制本发明的范围。任何人对本发明所作的任何显而易知的修饰或变更皆不脱离本发明的精神与范围。

Claims

1.一种发光元件的制造方法，包含：

提供基板；

形成半导体叠层于该基板上方，该半导体叠层包含第一导电型半导体层、第二导电型半导体层及位于该第一导电型半导体层与该第二导电型半导体层之间的活性层；

形成预覆层于该第一导电型半导体层与该第二导电型半导体层中至少之一的上方；以及

将该预覆层的至少一部分置入电镀浴中，该电镀浴中包含有金属离子，该金属离子在无外加电压下会还原沉积于该预覆层之上并形成金属层，其中该电镀浴包含稳定剂，其材料为铜铁灵、MBT或MBI。

2.如权利要求1所述的方法，还包含形成绝缘层于未被该预覆层覆盖的区域。

3.如权利要求1所述的方法，其中该稳定剂的浓度为1～30ppm。

4.如权利要求1所述的方法，其中该电镀浴还包含未含氰的可溶性金属盐、还原剂、错合剂、缓冲剂、改良剂及酸碱值调整剂。

5.如权利要求4所述的方法，其中该改良剂的材料可为0.71～1.11M的硫代硫酸钠。

6.如权利要求4所述的方法，其中该电镀浴中的金属盐为亚硫酸金盐或氯化金酸盐。

7.如权利要求4所述的方法，其中该电镀浴中的还原剂的材料为抗坏血酸。

8.如权利要求4所述的方法，其中该电镀浴中的错合剂的材料为乙二胺四乙酸二钠盐、亚硫酸盐、硫代硫酸盐、羟基胺及其盐类或其衍生物、二甲胺硼氢化物等胺基硼氢化合物、氢氧化硼钠等硼化氢化合物、葡萄糖等糖类、次亚磷酸盐类等。

9.如权利要求4所述的方法，其中该电镀浴中的缓冲剂的材料为磷酸盐、四硼酸盐、或硼酸盐。

10.如权利要求1所述的方法，其中该预覆层的材料为镍、钯、白金、银、钴及这些的合金。