CN105023975B - 一种红色倒装晶片的制造方法和红色倒装晶片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种红色倒装晶片的制造方法和红色倒装晶片，所述方法包括：在LED圆片的电极侧涂布光刻胶，进行Mesa光刻，光刻后露出第一电极和第二电极；对LED圆片Mesa光刻一侧的表面进行蒸镀形成Au‑Sn合金层；对Au‑Sn合金层进行剥离，将除第一电极和第二电极两个区域外其他位置的Au‑Sn合金层去除；在未去除的Au‑Sn合金层上键合金属板；对衬底进行激光剥离并进行研磨；在研磨后的表面淀积ITO层并进行光刻和刻蚀，使得N‑ALGaInP外延层通过ITO层与第二电极连通；在ITO层上淀积SiO2钝化层；去除金属板和Au‑Sn合金层；对LED圆片进行退火后切割，得到多个红色倒装晶片。

Description

一种红色倒装晶片的制造方法和红色倒装晶片
技术领域
本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种红色倒装晶片的制造方法和红色倒装晶片。
背景技术
传统的半导体发光晶片的制作工艺需，通常采用有机金属化学气相沉积法(Metal-organic Chemical Vapor Deposition，MOCVD)制备外延片，然后通过后工序形成电极，再进行切割分级，就可以交给下游应用。下游应用前要先做封装(PACKAGE)，然后再将封装后的晶片固定在应用产品的电路载体(如PCB)上去实现相关的电性连接和功能。
封装过程，主要是在合理的支架(FRAME)上使用例如有导电性的银胶等，固定安装晶片的其中的一个电极并实现电性连接，然后再通过超声波焊线机把晶片的另一电极用金线或铝线等焊接并连接到支架的另一独立电性引脚；最后再用透明环氧树脂等材料把晶片、支架的一部分和连接它们的金线或铝线等一起用预先做好的浇注模浇注密封起来。有部分电性支架的引脚是外露的，可以作为与其他电子器件配套使用时进行表面贴装(SMT)连接或双列直插式封装(DIP)等安装在应用产品的电性载体(如PCB)之上使用。
在传统的封装工序里，由于需要有引线焊接，必然会在发光面上留下不透明的金线或铝线等熔焊点，这些熔焊点会遮住部分的光射出，而且会在单独的点光源的光斑里留下枯空的“黑”心点，从而由此方法制得的发光晶片并不是理想的点光源那样的均匀光斑。
与此同时，在半导体发光应用愈发普及的情况下，对半导体发光器件在小间距高密度尺寸下的应用，以及低成本等，都提出了巨大的要求。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种红色倒装晶片的制造方法和红色倒装晶片，所述方法工艺简单，适于大规模生产应用，制备得到的红色倒装晶片，显示效果和一致性好，工艺成本低，能够满足LED显示技术在高密度领域应用的需要。
第一方面，本发明提供了一种红色倒装晶片的制造方法，包括：
在LED圆片的电极侧涂布光刻胶；所述LED圆片包括衬底、依次生长于衬底上的N-ALGaInP外延层和P-ALGaInP外延层、由所述P-ALGaInP外延层引出的第一电极、由所述衬底引出的第二电极和所述第一电极与第二电极之间的隔离层；
对所述光刻胶进行Mesa光刻，光刻后露出所述第一电极和第二电极；
对所述LED圆片Mesa光刻一侧的表面进行蒸镀，形成Au-Sn合金层；
对所述Au-Sn合金层进行剥离，将除第一电极和第二电极两个区域外其他位置的Au-Sn合金层去除；
在未去除的Au-Sn合金层上键合金属板；
对所述衬底进行激光剥离并研磨；
在研磨后的表面淀积氧化铟锡ITO层，并进行光刻和刻蚀，使得所述N-ALGaInP外延层通过所述ITO层与所述第二电极连通；
在所述ITO层上淀积SiO2钝化层；
去除所述金属板；
去除所述Au-Sn合金层；
对所述LED圆片进行退火后切割，得到多个所述红色倒装晶片。
优选的，所述衬底包括SiC衬底、Al2O3衬底或GaAs衬底中的一种。
优选的，在所述对所述LED圆片进行退火后切割之后，所述方法还包括：
对多个所述红色倒装晶片进行测试，用以根据不同测试结果对所述多个红色倒装晶片进行分组。
优选的，所述金属板包括：铜板、钛合金板或锑合金板。
第二方面，本发明实施例提供了一种应用上述第一方面所述的方法制备的红色倒装晶片。
优选的，所述所述红色倒装晶片包括：N-ALGaInP外延层、P-ALGaInP外延层、第一电极、第二电极、氧化铟锡ITO层、隔离层和SiO2钝化层；
其中，所述N-ALGaInP外延层与所述P-ALGaInP外延层形成所述红色倒装晶片的P-N结，所述第一电极连接于所述P-ALGaInP外延层，所述第二电极通过所述ITO层与所述N-ALGaInP外延层连通，通过所述隔离层将所述第一电极与所述第二电极相隔离，所述SiO2钝化层位于所述ITO层之上，用以对所述红色倒装晶片的表面形成保护。
本发明提供的红色倒装晶片的制造方法，所述方法工艺简单，适于大规模生产应用，制备得到的红色倒装晶片，显示效果和一致性好，工艺成本低，能够满足LED显示技术在高密度领域应用的需要。
附图说明
图1为本发明实施例提供的红色倒装晶片的制造方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的红色倒装晶片的制备过程示意图之一；
图3为本发明实施例提供的红色倒装晶片的制备过程示意图之二；
图4为本发明实施例提供的红色倒装晶片的制备过程示意图之三；
图5为本发明实施例提供的红色倒装晶片的制备过程示意图之四；
图6为本发明实施例提供的红色倒装晶片的制备过程示意图之五；
图7为本发明实施例提供的红色倒装晶片的制备过程示意图之六；
图8为本发明实施例提供的红色倒装晶片的制备过程示意图之七；
图9为本发明实施例提供的红色倒装晶片的制备过程示意图之八；
图10为本发明实施例提供的红色倒装晶片的制备过程示意图之九；
图11为本发明实施例提供的红色倒装晶片的制备过程示意图之十；
图12为本发明实施例提供的红色倒装晶片的示意图。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
具体实施方式
本发明的红色倒装晶片的制造方法，主要用于LED显示屏，超小间距LED显示屏，超高密度LED显示屏，LED正发光电视，LED正发光监视器，LED视频墙，LED指示，LED特殊照明等领域的红色倒装晶片的制造。
本发明的制造方法，是基于已经制备的LED圆片进行的后工序，具体为通过MOCVD制作的外延片，并在PN结一侧制作好联通P型外延层和N型外延层的两个电极的基础上延伸后工序。
为了更好地实现本发明，在MOCVD工艺中，所沉积的P型外延层和N型外延层要比常规的制备工艺中稍厚一点，电极厚度也要比常规工艺中制作的电极要稍厚一点，因为本发明制造方法的后续制程里需要多次的碾磨会消耗掉一些厚度。
图1为本发明实施例提供的红色倒装晶片的制造方法流程图。图2-图11为本发明实施例的红色倒装晶片的制备过程示意图，在本实施例中，以具有GaAs衬底和垂直结构的LED圆片为例进行了说明，但并不意于限定本发明的保护范围。
下面以图1并结合图2-图11对本发明的制造方法进行说明。
如图1所示，本发明实施例提供的红色倒装晶片的制造方法流程图包括如下步骤：
步骤101，在LED圆片的电极侧涂布光刻胶；
具体的，LED圆片如图2所示，包括GaAs衬底、依次生长于GaAs衬底上的N-ALGaInP外延层和P-ALGaInP外延层、由所述P-ALGaInP外延层引出的第一电极PAD1、由所述衬底引出的第二电极PAD2和所述第一电极PAD1与第二电极PAD2之间的隔离层(SiO2)。LED圆片的电极侧涂布光刻胶(PR)。
步骤102，对所述光刻胶进行Mesa光刻，光刻后露出所述第一电极和第二电极；
具体的，如图3所示，通过Mesa光刻，在LED圆片上的电极侧做出台阶图形，在光刻后去除光刻胶的区域内露出第一电极PAD1和第二电极PAD2。这些电极在后续的形成红色倒装晶片上用于传导外部的电信号，从而驱动红色倒装的LED晶片显示。
步骤103，对所述LED圆片Mesa光刻一侧的表面进行蒸镀，形成Au-Sn合金层；
具体的，如图4所示。Au-Sn合金层可以通过蒸镀工艺形成，当然也可以通过其他常用的工艺来实现。
步骤104，利用光刻胶对所述Au-Sn合金层进行剥离，将除第一电极和第二电极两个区域外其他位置的Au-Sn合金层去除；
具体的，除第一电极PAD1和第二电极PAD2区域之外，其余区域的Au-Sn合金层均形成于光刻胶层之上，因此，通过光刻胶剥离，可以去除这些区域的Au-SN合金层。去除后，第一电极PAD1和第二电极PAD2两个区域上蒸镀的Au-Sn合金层被保留下来，如图5所示。
步骤105，在未去除的Au-Sn合金层上键合金属板；
具体的，金属板可以为铜板、钛合金板、锑合金板等，采用键合工艺(waferbonding)，通过Au-Sn合金层，使用功函数匹配良好的金属板与圆片电极侧实现共晶键合。如图6所示。
步骤106，对所述衬底进行激光剥离并研磨；
具体的，采用激光剥离(laser lift off)工艺，将LED圆片的衬底进行激光剥离。在一个具体的例子中，使用紫外KrF脉冲准分子激光(258nm,5eV)照射圆片，使磊晶生长的外延层ALGaInP与GaAs衬底分离。剥离衬底后，N-ALGaInP外延层的表面会不平整，因此还需要对衬底剥离后露出的N-ALGaInP外延层的表面进行研磨，以得到平整的出光表面，如图7所示。
步骤107，在研磨后的表面淀积ITO层，并进行光刻和刻蚀，使得所述N-ALGaInP外延层通过所述ITO层与所述第二电极PAD2连通；
具体的，ITO层在光刻和刻蚀后作为电流扩散层，用于在晶片工作时N-ALGaInP外延层与第二电极PAD2之间的电连接。图8为ITO层淀积后的示意图。图9为ITO层光刻和刻蚀后形成的N-ALGaInP外延层与第二电极PAD2之间的连接结构。
步骤108，在所述ITO层上淀积SiO2钝化层；
具体的，淀积的方法优选采用等离子增强化学汽相沉积的方式(Plasma EnhancedChemical Vapor Deposition，PECVD)。通过SiO2钝化沉积层来保护晶片表面。如图10所示。
步骤109，去除所述金属板及所述Au-Sn合金层；
具体的，移除键合金属板；清除电极上的Au-Sn合金层。如图11所示。
步骤110，对所述LED圆片进行退火后切割，得到多个所述红色倒装晶片。
具体的，通过进行高温热处理，能够模拟客户使用环境对晶片进行一次筛选，已确定并挑选出能够满足客户条件的晶片。
除此之外，还需要对多个所述红色倒装晶片进行测试，用以根据不同测试结果对所述多个红色倒装晶片进行分组。
最后进行清洁干燥处理，即可包装出货。
本发明实施例提供的红色倒装晶片的制造方法，工艺简单，适于大规模生产应用，能够一次性的制备得到很多个红色倒装晶片，通过采用ITO层实现与电极之间的连接，避免了传统工艺中引线焊接造成的出光效果不好的问题，同时也兼顾了制造成本和高密度小尺寸的需求。
相应的，本发明实施例还提供了一种利用上述方法所制备的红色倒装晶片。如图12所示，所述显示模组包括：N-ALGaInP外延层、P-ALGaInP外延层、第一电极PAD1、第二电极PAD2、氧化铟锡(ITO)层、隔离层和SiO2钝化层；
其中，所述N-ALGaInP外延层与所述P-ALGaInP外延层形成所述红色倒装晶片的P-N结，所述第一电极PAD1连接于所述P-ALGaInP外延层，所述第二电极PAD2通过所述ITO层与所述N-ALGaInP外延层连通，通过所述隔离层将所述第一电极PAD1与所述第二电极PAD2相隔离，所述SiO2钝化层位于所述ITO层之上，用以对所述红色倒装晶片的表面形成保护。
本发明制备的红色倒装晶片，由高发光效率的铝镓铟磷四元素(AlGaInP)材料和GaAs衬底(或碳化硅衬底(SiC)或蓝宝石衬底(Al2O3)或不仅限于此的其他衬底)制成，为高亮度顶部出光的倒模倒装结构，具有低驱动电压，高光效等特性。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种红色倒装晶片的制造方法，其特征在于，所述方法包括：
在LED圆片的电极侧涂布光刻胶；所述LED圆片包括衬底、依次生长于衬底上的N-ALGaInP外延层和P-ALGaInP外延层、由所述P-ALGaInP外延层引出的第一电极、由所述衬底引出的第二电极和所述第一电极与第二电极之间的隔离层；
对所述光刻胶进行Mesa光刻，光刻后露出所述第一电极和第二电极；
对所述LED圆片Mesa光刻一侧的表面进行蒸镀，形成Au-Sn合金层；
利用光刻胶对所述Au-Sn合金层进行剥离，将除第一电极和第二电极两个区域外其他位置的Au-Sn合金层去除；
在未去除的Au-Sn合金层上键合金属板；
对所述衬底进行激光剥离并研磨；
在研磨后的表面淀积氧化铟锡ITO层，并进行光刻和刻蚀，使得所述N-ALGaInP外延层通过所述ITO层与所述第二电极连通；
在所述ITO层上淀积SiO2钝化层；
去除所述金属板及所述Au-Sn合金层；
对所述LED圆片进行退火后切割，得到多个所述红色倒装晶片。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述衬底包括SiC衬底、Al2O3衬底或GaAs衬底中的一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述对所述LED圆片进行退火后切割之后，所述方法还包括：
对多个所述红色倒装晶片进行测试，用以根据不同测试结果对所述多个红色倒装晶片进行分组。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属板包括：铜板、钛合金板或锑合金板。
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