CN104064654A - 形成芯片的钝化膜的方法、芯片的钝化膜的结构及芯片 - Google Patents

Abstract

一种形成芯片的钝化膜的方法，包括：对芯片的芯片侧壁进行沉积Al₂O₃薄膜处理；对所述芯片的芯片表面和芯片侧壁进行沉积SiN_x薄膜处理；根据Al₂O₃薄膜和沉积SiN_x薄膜，获得该芯片的钝化膜；其中，所述芯片侧壁为将晶圆片进行半切获得芯片时切割所在面。本发明还提供一种芯片的钝化膜的结构及芯片。本发明方案通过对芯片的芯片表面进行沉积SiN_x薄膜处理，从而SiN_x薄膜可以作为芯片的增透膜和钝化膜。通过对所述芯片的芯片侧壁进行沉积Al₂O₃薄膜和SiN_x薄膜处理，从而Al₂O₃薄膜和SiN_x薄膜可以作为芯片的钝化膜。本实施例通过两次沉积钝化膜的方式，既提高芯片出光效率，又提升了其可靠性。

Description

形成芯片的钝化膜的方法、芯片的钝化膜的结构及芯片

技术领域

本发明涉及钝化处理技术领域，特别是涉及一种形成芯片的钝化膜的方法、芯片的钝化膜的结构及芯片。

背景技术

对芯片(比如LED芯片)进行钝化处理，可以避免芯片与外界氛围的直接接触和避免杂质原子对芯片的吸附，有利于缓解外部应力对芯片的损伤，从而减少LED侧壁表面漏电流，有效提高芯片的可靠性，是制作高亮度、大功率、高可靠性LED器件的一个重要环节。LED芯片漏电流普遍认为是由穿过势垒的隧道电流和越过势垒的热电子发射电流组成的，在温度不高的情况下以隧道电流为主，热电子发射电流很小，可以忽略。而电子的隧穿与材料的缺陷是密不可分的。缺陷的引入产生了缺陷能级，使得电子隧穿几率大为增加。生长钝化层后，之所以漏电流下降，是因为钝化层的存在能有效降低芯片的表面态密度，抑制表面态对电子的俘获，从而减轻芯片中的电流坍塌效应，因此对芯片进行钝化处理，可以减轻刻蚀对芯片的影响并降低芯片表面漏电流，提高芯片的可靠性。

目前LED芯片常用的钝化材料是硅的氧化物或氮化物，然而随着技术研究的发展，垂直结构芯片、倒装芯片等新结构芯片逐渐成为下一代LED芯片的发展方向，这类芯片对钝化材料提出了新的要求。LED芯片的结构设计和性能要求以及与制作器件的其他工艺的相容性，传统的钝化材料已不能满足要求。

对于LED芯片来说，更要求有高的光提取效率。目前限制的主要原因是LED芯片的出光面外延层材料与封装材料之间的折射率差较大，导致有源区产生的光在不同的折射率材料界面发生全反射而不能导出芯片。因此在选用钝化材料时，不仅要考虑它对芯片的保护作用，还要考虑对器件材料的增透性能，以使更多的光能从芯片表面透射出来，通过控制钝化层的折射率，降低菲涅耳反射损失和临界角损失。选择合适的薄膜材料和相关的芯片结构是提高LED芯片出光效率和钝化效果的关键问题。

目前的钝化处理技术中，先经预热步骤得到预热晶片，在预热晶片表面沉积SiOx钝化膜，在沉积SiOx钝化膜步骤前对预热晶片依次进行多次等离子体活化步骤和预沉积SiOx钝化膜步骤，依次重复等离子体活化处理步骤和预沉积步骤4～6次，预热步骤为在氮气氛围下进行。该方法提供的方法中多次反复沉积，每次沉积后用等离子体轰击钝化膜，使钝膜中的Si原子充分被氧化，可改善SiOx膜层质量，提高钝化膜的致密性，从而提高钝化的效果。

上述方法中，SiOx的折射率在1.5左右，偏离增透膜的最佳折射率较大，光吸收强，光提取效率低，SiOx作为钝化膜不能很好的改善LED芯片的光输出特性，从而导致芯片在钝化处理后出光效率差。

发明内容

基于此，有必要针对芯片在钝化处理后出光效率差的问题，提供一种形成芯片的钝化膜的方法、芯片的钝化膜的结构及芯片。

一种形成芯片的钝化膜的方法，包括：

对芯片的芯片侧壁进行沉积Al₂O₃薄膜处理；

对所述芯片的芯片表面和芯片侧壁进行沉积SiN_x薄膜处理；

根据Al₂O₃薄膜和沉积SiN_x薄膜，获得该芯片的钝化膜；

其中，所述芯片侧壁为将晶圆片进行半切获得芯片时切割所在面。

上述形成芯片的钝化膜的方法，通过对芯片的芯片表面进行沉积SiN_x薄膜处理，从而SiN_x薄膜可以作为芯片的增透膜和钝化膜。通过对所述芯片的芯片侧壁进行沉积Al₂O₃薄膜和SiN_x薄膜处理，从而Al₂O₃薄膜和SiN_x薄膜可以作为芯片的钝化膜。本实施例通过两次沉积钝化膜的方式，不仅具有钝化膜功能，同时具备增透膜的功能。既提高芯片出光效率，又提升了其可靠性。

一种芯片的钝化膜的结构，包括：

Al₂O₃薄膜，其沉积于芯片的芯片侧壁上；

SiN_x薄膜，其沉积于芯片的芯片表面和芯片侧壁上；

其中，所述芯片侧壁为将晶圆片进行半切获得芯片时切割所在面。

上述钝化膜结构可以运用在芯片上，既提高芯片出光效率，又提升了其可靠性。

一种芯片，所述芯片具有上述所述的钝化膜。

上述芯片具有一种新型结构的钝化膜，既可以提高该芯片出光效率，又提升了其可靠性。

附图说明

图1为本发明形成芯片的钝化膜的方法实施例的流程示意图；

图2为本发明其中一种LED芯片结构示意图；

图3为本发明其中一种LED芯片外表面示意图；

图4为本发明实施例中芯片侧壁沉积Al₂O₃薄膜流程示意图；

图5为沉积Al₂O₃薄膜后的LED芯片结构示意图；

图6为Al₂O₃薄膜表面涂覆光刻胶后的LED芯片结构示意图；

图7为第一次显影后的LED芯片结构示意图；

图8为蚀刻Al₂O₃薄膜后的LED芯片结构示意图；

图9为第一次去除光刻胶后的LED芯片结构示意图；

图10为本发明实施例中芯片表面和芯片侧壁沉积SiN_x薄膜的流程示意图；

图11为沉积SiN_x薄膜后的LED芯片结构示意图；

图12为SiN_x薄膜表面涂覆光刻胶后的LED芯片结构示意图；

图13为第二次显影后的LED芯片结构示意图；

图14为蚀刻SiN_x薄膜后的LED芯片结构示意图；

图15为第二次去除光刻胶后的LED芯片结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示，为本发明形成芯片的钝化膜的方法实施例的流程示意图，包括步骤：

步骤S101：对芯片的芯片侧壁进行沉积Al₂O₃薄膜处理；

步骤S102：对所述芯片的芯片表面和芯片侧壁进行沉积SiN_x薄膜处理；

步骤S103：根据Al₂O₃薄膜和沉积SiN_x薄膜，获得该芯片的钝化膜；

其中，所述芯片侧壁为将晶圆片进行半切获得芯片时切割所在面。

对芯片进行沉积的方式有很多中，可以使用真空设备进行沉积。比如，可以使用PECVD、磁空溅射、蒸镀等方法进行沉积。

本发明的芯片可以是各种类型的半导体芯片，比如芯片可以是LED芯片。LED芯片的结构可以为倒装芯片结构、正装芯片结构或垂直结构等。LED芯片可以通过晶圆片半切后获得，比如，晶圆片上的芯片垂直切一半，所有芯片仍与整个晶圆片连接在一起，这样有利于做大规模生产工艺。半切后的芯片就具备了侧壁，可以做侧壁的钝化膜。

如图2所示，从结构的角度，制备好的LED芯片可以包括衬底210、LED外延层220、中心电极230。如图3所示，图中示意出中心电极310、芯片表面320和芯片侧壁330的位置关系。这里所指的芯片表面可以理解为未进行半切时，芯片表面中除了中心电极表面外的外表面，当将芯片半切后，则可以将切割面命名为芯片侧壁。中心电极可以是已经蒸镀后的电极。电极可以是Au、AuBe合金、AuGe合金、AuZn合金、AuSb合金、Ag、Al、Cu、In、Ti、Cr、Sn、Pb、Pt、Au-Sn合金和Ni等中的一种或几种组合。

对芯片沉积的过程中，沉积Al₂O₃薄膜和SiN_x薄膜可以没有先后顺序，即步骤S101和步骤S102可以没有先后顺序。可以先对芯片表面和芯片侧壁沉积SiN_x薄膜，再对芯片侧壁沉积Al₂O₃薄膜。也可以先对芯片侧壁沉积Al₂O₃薄膜，再对对芯片表面和芯片侧壁沉积SiN_x薄膜。

为了避免SiN_x薄膜层与Al₂O₃薄膜层之间的剥离，提高钝化膜的稳定性，在本发明另一个实施例中，可以先对所述芯片侧壁进行沉积Al₂O₃薄膜处理；再对所述芯片表面和芯片侧壁Al₂O₃薄膜上进行沉积SiN_x薄膜处理。

在其中一个实施例中，如图4所示，为本发明实施例中芯片侧壁沉积Al₂O₃薄膜流程示意图，对所述芯片侧壁进行沉积Al₂O₃薄膜处理的方法，包括步骤：

步骤S401：对所述芯片进行沉积Al₂O₃薄膜处理，其中，Al₂O₃薄膜覆盖中心电极、芯片表面和芯片侧壁；

可以使用PECVD、磁空溅射、蒸镀等方法对LED芯片进行沉积Al₂O₃薄膜处理，薄膜覆盖中心电极、芯片表面和侧壁。其中，形成的Al₂O₃薄膜的厚度可以大于0.5μm。比如以上述LED芯片为例，如图5所示，为沉积Al₂O₃薄膜后的LED芯片结构示意图，其中，标号500为Al₂O₃薄膜。本实施例采用厚度大于0.5μm的薄膜，具有很好的钝化作用，避免厚度太薄导致的钝化效果不明显。

步骤S402：在所述Al₂O₃薄膜表面涂覆光刻胶，其中，所述光刻胶覆盖中心电极上的Al₂O₃薄膜、芯片表面上的Al₂O₃薄膜和芯片侧壁上的Al₂O₃薄膜；

如图6所示，为Al₂O₃薄膜表面涂覆光刻胶后的LED芯片结构示意图。其中，标号600为光刻胶层。

步骤S403：采用套刻方式分别将中心电极和芯片表面的光刻胶显影去除，并将芯片进行烘干；

比如，如图7所示，为第一次显影后的LED芯片结构示意图。其中，为了更好的保护好芯片侧壁，可以在芯片表面靠近芯片侧壁处，保留长度小于2μm的光刻胶，如图700位置处。

步骤S404：将烘干后的芯片放入Al₂O₃蚀刻液中，去除中心电极和芯片表面的Al₂O₃薄膜；

Al₂O₃蚀刻液是蚀刻Al₂O₃的溶液。可以由浓盐酸：水＝1:2的溶液组成。采用这种配置的溶液具有腐蚀的作用，工艺上比较容易控制。由于有光刻胶保护芯片侧壁的Al₂O₃薄膜，将芯片放入Al₂O₃蚀刻液后，可以保留芯片侧壁上的Al₂O₃薄膜，作为芯片侧壁的钝化膜。比如，如图8所示，为蚀刻Al₂O₃薄膜后的LED芯片结构示意图，包括芯片侧壁上的Al₂O₃薄膜810和芯片侧壁上Al₂O₃薄膜上的光刻胶层820。

步骤S405：将去除中心电极和芯片表面的Al₂O₃薄膜的芯片进行清洗，并将芯片侧壁上的光刻胶去除。

比如，如图9所示，为第一次去除光刻胶后的LED芯片结构示意图。

进一步的，如图10所示，为本发明实施例中芯片表面和芯片侧壁沉积SiN_x薄膜的流程示意图。对所述芯片表面和芯片侧壁Al₂O₃薄膜上进行沉积SiN_x薄膜处理的方法，包括步骤：

步骤S1001：对去除光刻胶的芯片进行沉积SiN_x薄膜处理，其中，所述SiN_x薄膜覆盖中心电极、芯片表面和芯片侧壁上的Al₂O₃薄膜；

可以使用PECVD、磁空溅射、蒸镀等方法对LED芯片进行沉积SiN_x薄膜处理。比如，如图11所示，为沉积SiN_x薄膜后的LED芯片结构示意图，包括芯片上的SiN_x薄膜111和芯片侧壁上的Al₂O₃薄膜112。

在其中一个实施例中，形成的SiN_x薄膜的折射率范围为1.7～2.4。可以根据芯片的表面物质，选择不同折射率的氮化硅作为增透膜。所述SiN_x中的x的范围可以为1～4。

在其中一个实施例中，所述形成的SiN_x薄膜的光学厚度为四分之一芯片发射波长的奇数倍，可以达到最佳的增透效果。

步骤S1002：在SiN_x薄膜表面涂覆光刻胶，其中，该光刻胶覆盖中心电极上的SiN_x薄膜、芯片表面上的SiN_x薄膜和芯片侧壁上的SiN_x薄膜；

例如，如图12所示，为SiN_x薄膜表面涂覆光刻胶后的LED芯片结构示意图，包括光刻胶层120、SiN_x薄膜111和Al₂O₃薄膜112。

步骤S1003：采用套刻方式将中心电极处的光刻胶显影去除，并将芯片进行烘干；

例如，如图13所示，为第二次显影后的LED芯片结构示意图。

步骤S1004：将烘干后的芯片放入SiN_x蚀刻液中，去除中心电极上的SiN_x薄膜；

例如，如图14所示，为蚀刻SiN_x薄膜后的LED芯片结构示意图。

SiN_x蚀刻液为蚀刻SiN_x的溶液。在其中一个实施例中，SiN_x蚀刻液可以为磷酸溶液。其中，磷酸溶液具有腐蚀的作用，工艺上比较容易控制。

步骤S1005：将芯片表面和芯片侧壁上的光刻胶去除。

去除中心电极处的SiN_x薄膜，其他位置的SiN_x薄膜被光刻胶保护而保留下来。将其他位置的光刻胶去除，芯片表面的SiN_x薄膜被保留下来作为LED芯片的增透膜和钝化膜，侧壁的SiN_x薄膜和Al₂O₃薄膜均被保留下来，作为LED芯片侧壁的钝化膜。例如图15所示，为第二次去除光刻胶后的LED芯片结构示意图。

上述形成芯片的钝化膜的方法，通过两次沉积钝化膜的方式，设计并制造了一种LED芯片表面为SiN_x薄膜的增透膜、侧壁为SiN_x薄膜和Al₂O₃薄膜的双层膜的钝化膜的结构，这种LED芯片结构既提高LED芯片出光效率，又提升了其可靠性。并且SiN_x薄膜的光学厚度为四分之一LED发射波长的奇数倍，能够达到最佳增透效果。

本发明还提供一种芯片的钝化膜的结构，包括：

Al₂O₃薄膜，其沉积于芯片的芯片侧壁上；

SiN_x薄膜，其沉积于芯片的芯片表面和芯片侧壁上；

其中，所述芯片侧壁为将晶圆片进行半切获得芯片时切割所在面。

上述钝化膜结构可以运用在芯片上，既提高芯片出光效率，又提升了其可靠性。

本发明还提供一种芯片，所述芯片具有上述所述的钝化膜。

上述芯片具有一种新型结构的钝化膜，既可以提高该芯片出光效率，又提升了其可靠性。

以上实施方式中的各种技术特征可以任意进行组合，只要特征之间的组合不存在冲突或矛盾，但是限于篇幅，未进行一一描述，因此上述实施方式中的各种技术特征的任意进行组合也属于本说明书公开的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种形成芯片的钝化膜的方法，其特征在于，包括：

对芯片的芯片侧壁进行沉积Al₂O₃薄膜处理；

对所述芯片的芯片表面和芯片侧壁进行沉积SiN_x薄膜处理；

根据Al₂O₃薄膜和沉积SiN_x薄膜，获得该芯片的钝化膜；

其中，所述芯片侧壁为将晶圆片进行半切获得芯片时切割所在面。

2.根据权利要求1所述的形成芯片的钝化膜的方法，其特征在于，

先对所述芯片侧壁进行沉积Al₂O₃薄膜处理；

再对所述芯片表面和芯片侧壁Al₂O₃薄膜上进行沉积SiN_x薄膜处理。

3.根据权利要求2所述的形成芯片的钝化膜的方法，其特征在于，对所述芯片侧壁进行沉积Al₂O₃薄膜处理的方法，包括步骤：

对所述芯片进行沉积Al₂O₃薄膜处理，其中，Al₂O₃薄膜覆盖中心电极、芯片表面和芯片侧壁；

在所述Al₂O₃薄膜表面涂覆光刻胶，其中，所述光刻胶覆盖中心电极上的Al₂O₃薄膜、芯片表面上的Al₂O₃薄膜和芯片侧壁上的Al₂O₃薄膜；

采用套刻方式分别将中心电极和芯片表面的光刻胶显影去除，并将芯片进行烘干；

将烘干后的芯片放入Al₂O₃蚀刻液中，去除中心电极和芯片表面的Al₂O₃薄膜；

将去除中心电极和芯片表面的Al₂O₃薄膜的芯片进行清洗，并将芯片侧壁上的光刻胶去除。

4.根据权利要求2所述的形成芯片的钝化膜的方法，其特征在于，对所述芯片表面和芯片侧壁Al₂O₃薄膜上进行沉积SiN_x薄膜处理的方法，包括步骤：

对去除光刻胶的芯片进行沉积SiN_x薄膜处理，其中，所述SiN_x薄膜覆盖中心电极、芯片表面和芯片侧壁上的Al₂O₃薄膜；

在SiN_x薄膜表面涂覆光刻胶，其中，该光刻胶覆盖中心电极上的SiN_x薄膜、芯片表面上的SiN_x薄膜和芯片侧壁上的SiN_x薄膜；

采用套刻方式将中心电极处的光刻胶显影去除，并将芯片进行烘干；

将烘干后的芯片放入SiN_x蚀刻液中，去除中心电极上的SiN_x薄膜；

将芯片表面和芯片侧壁上的光刻胶去除。

5.根据权利要求4所述的形成芯片的钝化膜的方法，其特征在于，所述Al₂O₃蚀刻液由浓盐酸：水＝1:2的溶液组成，

和/或

SiN_x蚀刻液为磷酸溶液。

6.根据权利要求4所述的形成芯片的钝化膜的方法，其特征在于，所述形成的SiN_x薄膜的折射率范围为1.7～2.4。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的形成芯片的钝化膜的方法，其特征在于，所述形成的Al₂O₃薄膜的厚度大于0.5μm，

和/或

所述形成的SiN_x薄膜的光学厚度为四分之一芯片发射波长的奇数倍。

8.根据权利要求1至6任意一项所述的形成芯片的钝化膜的方法，其特征在于，所述芯片为LED芯片，LED芯片的结构为倒装芯片结构、正装芯片结构或垂直结构。

9.一种芯片的钝化膜的结构，其特征在于，包括：

Al₂O₃薄膜，其沉积于芯片的芯片侧壁上；

SiN_x薄膜，其沉积于芯片的芯片表面和芯片侧壁上；

其中，所述芯片侧壁为将晶圆片进行半切获得芯片时切割所在面。

10.一种芯片，其特征在于，所述芯片具有权利要求9所述的钝化膜。