CN104488095B - 封装光电器件的方法及发光二极管芯片 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于封装光电器件的方法，该方法具有如下步骤：‑提供待封装的表面(6)；‑在所述表面(6)上产生反应性氧基团(8)和/或反应性羟基基团，以及‑利用原子层沉积在所述表面(6)上沉积钝化层(9)。此外，提供了一种发光二极管芯片(1)。

Description

封装光电器件的方法及发光二极管芯片
本发明提供了一种用于封装光电器件的方法，以及一种发光二极管芯片。
本发明的一个目的在于提供一种光电器件的改进的封装方法，此外，本发明提供了一种具有改进封装的发光二极管芯片。
这些目的通过具有根据权利要求1的步骤的方法、以及具有权利要求13的特征的发光二极管芯片来实现。所述方法及发光二极管芯片优选的实施方案及变化方案在其各自的从属权利要求中给出。
具体地，用于封装光电器件的方法具有如下步骤：
-提供待封装的表面；
-在所述表面上产生反应性氧基团和/或反应性羟基基团，以及
-利用原子层沉积在所述表面上沉积钝化层。
所述待封装表面上的反应性氧基团和/或反应性羟基基团有利地使得随后使用原子层沉积沉积的钝化层的附着力提高。
为了提供良好的封装性能，钝化层优选对于流体、水分或气体(例如水和空气)气密密封。
术语“原子层沉积”(ALD法)指的是一种特定的化学气相沉积法(CVD法)。通常，在CVD法的过程中，将待涂覆的表面设置在一个空间内。进一步地，在此空间内提供至少一种初始材料，其中该初始材料通过化学反应在该表面上形成刚性层。通常，在该空间内提供至少一种另外的初始材料。该另外的初始材料与其它初始材料化学反应并在表面上形成刚性层。因此CVD法的特征在于在待涂覆表面形成层的至少一种化学反应。通常，将待涂覆的表面加热到给定温度。优选地，将所述表面加热到CVD法的化学反应的反应温度。
在ALD法的过程中，第一初始材料以气体形式供给至设置了待涂覆表面的空间内。然后第一初始材料吸附在所述表面上。在所述表面由吸附的第一初始材料的层涂覆(优选完全涂覆)之后，初始材料的未吸附部分被从该空间中除去。之后，将第二初始材料供给至该空间内。第二初始材料旨在与吸附的第一初始材料化学反应，使得在表面上形成刚性层。
使用本文描述的方法，特别能够非常有效地封装包括下述材料中至少一种的表面：铂、氮化镓、磷化镓、砷化镓、氧化硅。
特别地，能够有效地封装包含至少部分铂的表面，或至少部分由铂形成的表面。由于铂作为贵金属具有很高的化学惰性，所以很难以机械稳定的方式沉积与铂直接接触的钝化层。
此外，用本发明的方法能够封装具有钝化层的表面，其中该表面包括具有不同材料的不同区域。例如，该表面的一部分具有金属性质并包括，例如，铂或由铂形成。该表面的另一部分具有例如半导体性质并包含例如氮化镓、磷化镓或砷化镓，或者由氮化镓、磷化镓或砷化镓形成。此外，该表面的另一部分可具有介电性质并包含例如氧化硅或由氧化硅形成。
优选地，钝化层沉积为与待封装的表面直接接触以提供紧密的封装。同时优选地，待封装的表面完全被所述钝化层涂覆。
优选地，在表面上沉积钝化层之前，从所述表面还除去污染物。例如，来自周围介质的污染物可能出现在该表面上。例如，污染物可能是基于碳酸酯的有机化合物。特别优选地，将污染物从表面去除与在所述表面上产生反应性氧基团和/或反应性羟基基团同时进行。
在待封装表面上的反应性氧基团和/或反应性羟基基团优选由下列方法中的一种产生：用含氧等离子体处理，用臭氧处理。
含氧的等离子体可例如包括下列材料中的一种或者可由下列材料中的一种形成：纯氧，一氧化二氮。
例如，所述用臭氧处理，是用气态臭氧流冲洗待封装的表面。这些方法通常也适合于从表面除去污染物。
钝化层特别优选地包括半导体氧化物或金属氧化物，例如氧化铝或氧化硅。此外，钝化层可由半导体氧化物或金属氧化物(例如氧化铝或氧化硅)组成。
优选地，该钝化层的厚度为15nm至50nm，包括端点。
根据本方法的又一实施方案，另外的介电层沉积在所述钝化层上。优选地，所述介电层布置成与钝化层直接接触。
另外的介电层例如利用下列方法中的一种沉积：原子层沉积、化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积、物理气相沉积、溅射。
在物理气相沉积(PVD法)过程中，将待涂覆表面设置在一个空间内。在该空间内进一步提供初始材料，该初始材料直接在表面上凝聚并在该表面上形成刚性层。特别地，下列方法被称为PVD法：热蒸镀、溅射。
等离子体增强化学气相沉积(PECVD法)与ALD法一样，是一种具体的CVD法。PECVD工艺的特征在于在设置待涂覆表面的空间内释放等离子体。
优选地，钝化层用作相对于所述另外的介电层的粘合增强层。换言之，该钝化层优选对另外的介电层具有良好的附着力。
例如，该介电层具有钝化、隔离和/或光学功能。
该另外的介电层包括例如下列材料中的一种：氧化硅、氮化硅。
另外的介电层的厚度优选为100nm至500nm，包括端点。
例如，待封装的表面是光电器件(例如发光二极管芯片)的一部分。
发光二极管芯片通常包括有源的光产生区。该光产生区包括，例如，pn结、双异质结构、单量子阱或多量子阱。此外，这些量子结构可以不仅是三维的，也可以是二维或者一维的。有源区通常是外延多层堆叠体的一部分，该外延多层堆叠体外延生长在生长基底上。
例如，有源区基于氮化物半导体化合物材料。表述有源区“基于氮化物半导体化合物材料”的意思是复数个外延生长层，特别是有源区包括至少一个包含材料AlnGamIn1-n-mN(其中0≤n≤1,0≤m≤1且n+m≤1)的层，或由该材料组成。例如，有源区可包括氮化镓或可由氮化镓组成。
或者，有源区基于磷化物半导体化合物材料。表述有源区“基于磷化物半导体化合物材料”的意思是复数个外延生长层，特别是有源区包括至少一个包含材料AlnGamIn1-n-mP(其中0≤n≤1,0≤m≤1且n+m≤1)的层，或由该材料组成。例如，有源区可包括磷化镓或可由磷化镓组成。
此外，有源区也可以基于砷化物半导体化合物材料。表述有源区“基于砷化物半导体化合物材料”的意思是复数个外延生长层，特别是有源区包括至少一个包含材料AlnGamIn1-n-mAs(其中0≤n≤1,0≤m≤1且n+m≤1)的层，或由该材料组成。例如，有源区可包括砷化镓或可由砷化镓组成。
根据本方法的又一实施方案，发光二极管芯片可为薄膜发光二极管芯片。薄膜二极管芯片没有外延多层堆叠体的生长基底或该生长基底被减薄使其不足以稳定外延生长的多层堆叠体。为了使芯片具有机械稳定性，薄膜二极管芯片还包括不同于生长基底的载体。
例如，载体通过下列方法中的一种固定于具有有源区的外延生长多层堆叠体：胶接、粘接、焊接。
特别优选地，在载体和外延多层堆叠体之间布置反射层。反射层将向载体方向发射的、有源区的辐射重新导向至发光二极管芯片的发射辐射的的前面。
反射层可由多个层构成。例如，反射层可为布拉格镜。此外，反射层可包括介电层和/或金属层。
特别地，铂表面可以为反射层的部分。铂表面还可以为发光二极管芯片电接触的部分。
本发明的进一步优选的实施方案和发展将在以下结合附图进行描述。
借助示意图1至5描述本发明的一个实施方案。
在附图中，相同或类似的元件、以及相同功能的元件用相同的附图标记指示。附图以及附图中示出的元件的比例不被视为按比例示出。而是，为了更清楚的表示，可以将单个元件(特别是层)的尺寸放大显示。
根据图1至5的实施方案的方法，在第一步骤中设置薄膜发光二极管芯片1。图1示出了所提供的薄膜发光二极管芯片1的示意性截面图。薄膜发光二极管芯片1包括具有发射辐射的有源区3的外延生长多层堆叠体2，该外延生长多层堆叠体2基于氮化镓、磷化镓或砷化镓。外延生长多层堆叠体2布置在使多层堆叠体2机械稳定的载体4上。载体4不同于生长基底，所述生长基底用于多层堆叠体2的外延生长。
在所述多层堆叠体2和载体4之间设置反射层5。反射层5不必为单层。此外，反射层5可包括多个可能为金属的或介电的单层。目前的反射金属层5的表面包含铂。
待封装的表面6为金属反射层5的铂表面，以及此外的多层堆叠体2的侧面和发光前面。因此，待封装的表面6包括具有不同材料的不同区域。待封装的表面6的、由多层堆叠体2的表面形成的部分基于氮化镓、磷化镓或砷化镓，而表面6的由金属反射层5的表面形成的部分包含铂。此外，待封装的表面6还可能包括具有介电性能的部分。这样的部分可以例如由薄膜发光二极管芯片1上的介电层形成。
在下一步中，如图2所示意性示出的，用含氧等离子体7处理图1的薄膜发光二极管芯片1。可选地或附加地，薄膜发光二极管芯片1可用臭氧处理，例如，用气态臭氧流冲洗。
用含氧等离子体7对薄膜发光二极管芯片1的处理进行优选15秒至60秒，包括端点。
利用含氧等离子体的处理和/或利用气态臭氧流冲洗，在待封装的薄膜发光二极管芯片1的表面上，特别是在表面6上，产生反应性氧基团8(图3)。
在下一步，如图4所示意性示出的，使用ALD工艺沉积与待封装表面6直接接触的钝化层9。
钝化层9包括例如半导体氧化物或金属氧化物例如氧化铝或氧化硅。所述钝化层9的厚度优选为15nm至50nm，包括端点。
在下一步，如图5所示意性示出的，沉积直接接触钝化层9的另外的介电层10。另外的介电层10包括例如氧化硅或氮化硅。
介电层10可用下列方法中的一种沉积：ALD法、CVD法、PECVD法、PVD法或溅射。
本发明不局限于实施方案所描述的内容。相反，本发明包括每个新的特征以及特征的每个组合，特别是权利要求特征的每个组合，即使该特征或特征的组合本身未在权利要求或具体实施方案中明确给出。

Claims (13)

1.一种用于封装光电器件的方法，具有如下步骤：
-提供待封装的表面(6)，所述表面包含铂表面，并且所述铂表面为薄膜发光二极管芯片的反射层的一部分，所述薄膜发光二极管芯片包括外延生长的多层堆叠体和载体，其中所述反射层布置在所述载体和所述外延生长的多层堆叠体之间，
-在所述表面(6)上产生反应性氧基团(8)和/或反应性羟基基团，以及
-利用原子层沉积在所述表面(6)上沉积钝化层(9)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述表面(6)上的所述反应性氧基团(8)和/或反应性羟基基团由下列方法中的一种产生：用含氧等离子体处理、用臭氧处理。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述钝化层(9)包括金属氧化物或半导体氧化物。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述钝化层(9)包括下列材料中的一种：氧化铝、氧化硅。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述钝化层(9)的厚度为15nm至50nm，包括端点。
6.根据权利要求1所述的方法，其中在所述钝化层(9)上沉积另外的介电层(10)。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述另外的介电层(10)利用下列方法中的一种沉积：原子层沉积、化学气相沉积、物理气相沉积、溅射。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述另外的介电层(10)利用等离子体增强化学气相沉积的方法沉积。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其中所述钝化层(9)用作对于所述另外的介电层(10)的粘合增强层。
10.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其中所述另外的介电层(10)具有钝化、隔离和/或光学功能。
11.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其中所述另外的介电层(10)包括下列材料中的一种：氧化硅、氮化硅。
12.一种发光二极管芯片(1)，其使用权利要求1至11中任一项所述的方法制造。
13.根据权利要求12所述的发光二极管芯片(1)，其为薄膜发光二极管芯片。
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