CN105390595A - 一种单向高色阶一致性白光元件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体生产制造领域，尤其涉及一种单向高色阶一致性白光元件的制造方法，主要包括以下步骤：S1.制作出整片的倒装COW结构；S2.在所述倒装COW结构的衬底表面涂覆荧光胶层，烘烤固化；S3.激光切割并劈裂形成倒装芯片；S4.提供双面胶带和治具，所述治具上设有与倒装芯片相配合的沟道，将所述双面胶带的一面贴合到治具上；S5.将所述倒装芯片的焊盘面与双面胶带的另一面贴合；S6.将高反射率的白胶注入所述治具的沟道，烘烤固化；S7.沿着所述治具的沟道切开，形成单向高色阶一致性白光元件。
Description
技术领域
本发明涉及半导体生产制造领域，尤其涉及一种单向高色阶一致性白光元件的制造方法。
背景技术
随着人类社会的不断发展，能源的消耗越来越大，全球范围的能源短缺已成为了大家的共识。而发光二极管所具有的高耐久性、寿命长、轻巧、低耗电、响应速度快等优点，使其广泛应用于各类光显示、交通信号、照明等光源。
目前，基于倒装芯片发展而来的免封装产品(CSP产品)，其有5个发光面，包括一个蓝宝石面和四个侧面。针对一些特定应用场合，如闪光灯等，我们仅需要获得单面尽可能多的出光，因此，需要通过高反射白胶粘合侧面，使得光反射到蓝宝石面，从而提高了蓝宝石面的单向光通量。
然而现有工艺主要是先通过治具陈列芯片，再压模荧光胶，形成五面均有荧光胶层的白光芯片，烘烤、切割后陈列白光芯片到另一治具上，然后通过压模在荧光胶层上形成白胶层，烘烤后通过研磨抛光的方法把蓝宝石上的白胶剔除掉，再切割形成单面发光的白光芯片。这些工艺方法都非常复杂，消耗的材料很多，而且以芯片颗粒为单元，很难实现芯片上荧光胶层厚度的一致性，致使出光的高色阶一致性很难保证，同时研磨抛光对荧光胶层也有损伤，品质难于控制，工艺复杂，不利于大批量生产。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种工艺简单且能实现空间颜色分布高度一致的单向高色阶一致性白光元件的制造方法。
为实现上述目的，本发明可以通过以下技术方案予以实现：
一种单向高色阶一致性白光元件的制造方法，包括以下步骤：
S1.制作出整片的倒装COW结构；
S2.在所述倒装COW结构的衬底表面涂覆荧光胶层，烘烤固化；
S3.激光切割并劈裂形成倒装芯片；
S4.提供双面胶带和治具，所述治具上设有与倒装芯片四个侧面相配合的沟道，将所述双面胶带的一面贴合到治具上；
S5.将所述倒装芯片的焊盘面与双面胶带的另一面贴合；
S6.将高反射率的白胶注入所述治具的沟道，烘烤固化；
S7.沿着所述治具的沟道切开，形成单向高色阶一致性白光元件。
进一步的，步骤S1包括以下制作流程：
S11.在一蓝宝石衬底上采用金属有机化学气相沉积依次外延生长出缓冲层、n型氮化镓层、有源层、p型限制层和p型氮化镓层；
S12.在p型氮化镓层上蒸镀银合金形成电流扩展层和光反射层；
S13.腐蚀出N-粘结金属层位置，采用电感耦合等离子刻蚀以暴露出n型氮化镓层台面，然后在n型氮化镓层台面上蒸镀枝状金属层；
S14.通过等离子增强化学气相沉积绝缘层；
S15.刻蚀出P-粘结金属层、N-粘结金属层通孔位置，分别蒸镀P-粘结金属层和N-粘结金属层；
S16.对蓝宝石衬底进行研磨、抛光。
进一步的，步骤S2中通过旋涂或者喷涂的方法涂覆荧光胶层，单片倒装COW结构的荧光胶层的厚度波动小于10μm，相邻倒装COW结构的荧光胶层的厚度波动小于20μm。
进一步的，步骤S2中的烘烤温度为120℃，烘烤时间为2.5小时。
进一步的，所述荧光胶层采用硅树脂灌封胶和红色荧光粉加黄绿荧光粉调配而成。
进一步的，步骤S3包括以下步骤：
S31.运用机械切割或腐蚀的方法在所述荧光胶层表面设有激光切割道，所述激光切割道与倒装COW结构的沟道图形相对齐，其宽度大于12μm；
S32.在所述激光切割道上进行激光或隐形激光切割并劈裂形成倒装芯片。
进一步的，步骤S5中利用固晶机将所述倒装芯片陈列排布在双面胶带的另一面上并与其贴合。
进一步的，步骤S6中通过钢网采用丝网印制工艺将高反射率的白胶注入所述治具的沟道。
进一步的，步骤S6中的烘烤温度为150℃，烘烤时间为3小时。
进一步的，步骤S7中利用机械切割机沿着所述治具的沟道将步骤S6所得成品切开，所述治具上预设有切割方向的划痕。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、通过旋涂等方法实现整片外延片的荧光胶层一次性涂覆，其工艺简单、产能高、成本低，而且整片荧光胶层的品质容易控制，厚度均匀，可靠性高，不需要受封装工艺限制。
2、通过丝网印刷或喷墨打印等工艺实现倒装芯片高反射率白胶的侧面填充，该工艺易实现大批量生产，可重复性高。
总而言之，本发明大大地提高了生产效率，并免除了传统方式的研磨抛光对荧光胶的损伤，提升了单向白光元件的品质，保证了可靠性，工艺简单，极大地降低了生产成本，容易实现产业化并且能够实现空间颜色分布高度一致。
附图说明
图1是本发明的倒装COW结构的截面结构图；
图2是本发明在倒装COW结构的衬底表面涂覆荧光胶层过程的结构示意图；
图3是本发明将高反射率的白胶注入治具沟道的过程的结构示意图；
图4是本发明所制得的单向高色阶一致性白光元件的结构示意图；
图中：100-蓝宝石衬底、110-缓冲层、120-n型氮化镓层、130-有源层、140-p型限制层、150-p型氮化镓层、160-电流扩展层和光反射层、170-枝状金属层、180-绝缘层、191-N-粘结金属层、192-P-粘结金属层、200-荧光胶层、210-双面胶带、220-治具、230-钢网、240-白胶。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步的说明：
本发明所述的单向高色阶一致性白光元件的制造方法，主要包括以下步骤：
S1.制作出整片的倒装COW结构(chiponwafer,未经减薄切割的晶片)，如图1所示，包括以下制作流程：
S11.在一蓝宝石衬底100上采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)依次外延生长出缓冲层110、n型氮化镓层120、有源层130、p型限制层140和p型氮化镓层150，从而得到一片基本的外延片结构；
S12.在p型氮化镓层150上蒸镀银合金形成电流扩展层和光反射层160；
S13.腐蚀出N-粘结金属层191位置，采用电感耦合等离子(ICP)刻蚀以暴露出n型氮化镓层120台面，然后在n型氮化镓层120台面上蒸镀枝状金属层170；
S14.通过等离子增强化学气相(PECVD)沉积绝缘层180；
S15.刻蚀出P-粘结金属层192、N-粘结金属层191通孔位置，分别蒸镀P-粘结金属层192和N-粘结金属层191；
S16.对蓝宝石衬底100进行研磨、抛光，得到所需厚度的倒装COW结构。
S2.通过旋涂或者喷涂的方法在倒装COW结构的蓝宝石衬底100表面涂覆荧光胶层200，其中荧光胶层200采用硅树脂灌封胶和红色荧光粉加黄绿荧光粉调配而成，然后将整片倒装COW结构烘烤固化。为控制荧光胶层200的硬度和粘度，烘烤温度控制在120℃，烘烤时间为2.5小时。单片倒装COW结构的荧光胶层200的厚度波动小于10μm，片与片之间的荧光胶层200的厚度波动小于20μm。
S3.将步骤S2所得的半成品激光切割并劈裂形成倒装芯片，包括以下步骤：
S31.运用机械切割或腐蚀的方法在荧光胶层200表面预留出激光切割道，该激光切割道与倒装COW结构正面外延层上的沟道图形相对齐。其中，机械切割的方法是通过下扫描方法对准倒装COW图形，通过调节切割刀的刃宽等工艺参数，在荧光胶层200形成一定宽度的预留激光切割道，宽度大于12μm。腐蚀的方法需要先在荧光胶层200上涂覆感光胶，然后利用制作了切割道的掩膜版曝光、显影，通过配制的试剂腐蚀荧光胶层，从而预留出激光切割道，宽度大于12μm。
S32.在激光切割道上进行激光或隐形激光切割并劈裂形成倒装芯片。
S4.提供双面胶带210和治具220，治具200上设有与倒装芯片四个侧面相配合的沟道，将双面胶带210的一面贴合到治具220上，双面胶带210要能够承受大于150℃的温度；
S5.利用固晶机将倒装芯片的焊盘面与双面胶带210的另一面贴合；
S6.通过钢网230采用丝网印制工艺或喷墨打印工艺将高反射率的白胶240注入治具220的沟道，高反射率白胶240需进行硬度和粘度的选配，调置丝网印刷工艺，使白胶240刚好流至治具220沟道处，并与倒装芯片四个侧面粘合，将注有高反射率白胶240的治具220整片放入烤箱，烘烤温度为150℃，烘烤时间为3小时。钢网230需根据治具220的形状进行设计开模，使得钢网230开口处于治具220预留沟道中线处。钢网230所采用的材料包括：金属、合金、石英、塑料等。钢网230上注入开口形状包括：条形、圆形、方形、自由曲面形状，保证白胶240从开口处均匀注入，其宽度在几μm至几千μm之间。钢网230与倒装芯片之间的高度可根据白胶240填充的要求进行调节。
S7.利用机械切割机沿着治具220的沟道中心线将步骤S6所得成品切开，其中治具上预设有沟道中心线，使切割易对准不切偏，最终形成单向高色阶一致性白光元件。
对于本领域的技术人员来说，可根据以上技术方案以及构思，做出其他各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变和变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种单向高色阶一致性白光元件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.制作出整片的倒装COW结构；
S2.在所述倒装COW结构的衬底表面涂覆荧光胶层，烘烤固化；
S3.激光切割并劈裂形成倒装芯片；
S4.提供双面胶带和治具，所述治具上设有与倒装芯片四个侧面相配合的沟道，将所述双面胶带的一面贴合到治具上；
S5.将所述倒装芯片的焊盘面与双面胶带的另一面贴合；
S6.将高反射率的白胶注入所述治具的沟道，烘烤固化；
S7.沿着所述治具的沟道切开，形成单向高色阶一致性白光元件。
2.根据权利要求1所述的单向高色阶一致性白光元件的制造方法，其特征在于，步骤S1包括以下制作流程：
S11.在一蓝宝石衬底上采用金属有机化学气相沉积依次外延生长出缓冲层、n型氮化镓层、有源层、p型限制层和p型氮化镓层；
S12.在p型氮化镓层上蒸镀银合金形成电流扩展层和光反射层；
S13.腐蚀出N-粘结金属层位置，采用电感耦合等离子刻蚀以暴露出n型氮化镓层台面，然后在n型氮化镓层台面上蒸镀枝状金属层；
S14.通过等离子增强化学气相沉积绝缘层；
S15.刻蚀出P-粘结金属层、N-粘结金属层通孔位置，分别蒸镀P-粘结金属层和N-粘结金属层；
S16.对蓝宝石衬底进行研磨、抛光。
3.根据权利要求1所述的单向高色阶一致性白光元件的制造方法，其特征在于：步骤S2中通过旋涂或者喷涂的方法涂覆荧光胶层，单片倒装COW结构的荧光胶层的厚度波动小于10μm，相邻倒装COW结构的荧光胶层的厚度波动小于20μm。
4.根据权利要求1或3所述的单向高色阶一致性白光元件的制造方法，其特征在于：步骤S2中的烘烤温度为120℃，烘烤时间为2.5小时。
5.根据权利要求3所述的单向高色阶一致性白光元件的制造方法，其特征在于：所述荧光胶层采用硅树脂灌封胶和红色荧光粉加黄绿荧光粉调配而成。
6.据权利要求1所述的单向高色阶一致性白光元件的制造方法，其特征在于，步骤S3包括以下步骤：
S31.运用机械切割或腐蚀的方法在所述荧光胶层表面设有激光切割道，所述激光切割道与倒装COW结构的沟道图形相对齐，其宽度大于12μm；
S32.在所述激光切割道上进行激光或隐形激光切割并劈裂形成倒装芯片。
7.根据权利要求1所述的单向高色阶一致性白光元件的制造方法，其特征在于：步骤S5中利用固晶机将所述倒装芯片陈列排布在双面胶带的另一面上并与其贴合。
8.根据权利要求1所述的单向高色阶一致性白光元件的制造方法，其特征在于：步骤S6中通过钢网采用丝网印制工艺将高反射率的白胶注入所述治具的沟道。
9.根据权利要求1或8所述的单向高色阶一致性白光元件的制造方法，其特征在于：步骤S6中的烘烤温度为150℃，烘烤时间为3小时。
10.根据权利要求1所述的单向高色阶一致性白光元件的制造方法，其特征在于：步骤S7中利用机械切割机沿着所述治具的沟道将步骤S6所得成品切开，所述治具上预设有切割方向的划痕。
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