CN105762263A - 一种led芯片用键合衬底的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LED芯片用键合衬底的制备方法，包括以下步骤：1)在起始键合衬底上制备牺牲层金属；2)对起始键合衬底上的牺牲层金属利用退火工艺进行表面改性处理，在键合衬底和牺牲层金属间形成过渡层金属；3)腐蚀去除起始键合衬底上剩余牺牲层金属；4)在过渡层金属上制备永久键合金属层，以形成最终的键合衬底。4)在过渡层金属上制备永久键合金属层，以形成最终的键合衬底。本发明提供的一种LED芯片用键合衬底的制备方法，在起始键合衬底表面制备牺牲层金属结构，通过处理形成过渡层金属，起到降低起始键合衬底与外延片间的热膨胀系数差的作用。

Description

一种LED芯片用键合衬底的制备方法

技术领域：

本发明属于半导体器件制造领域，更具体而言，属于发光二极管芯片用键合衬底制造领域，具体涉及一种LED芯片用键合衬底的制备方法。

背景技术：

随着LED照明应用在通用照明领域的市场占有率逐年提升，当前社会对LED芯片性能的要求也随之增加，在大尺寸高亮度LED芯片方面表现的尤其突出。大尺寸高亮度LED芯片制作主要之一的工艺路线是垂直结构芯片技术，而垂直结构芯片工艺成本相对过高是使阻碍其向市场更大规模推广的重要原因之一。目前垂直结构LED主要是将氮化镓薄膜转移到其他导电、导热性能较好的金属衬底或硅基衬底之上，由于工艺上对键合衬底的厚度均匀性和表面粗糙度有较高的技术要求，如转移衬底采用金属衬底其加工较为困难，这样将会导致LED芯片生产成本大幅度的提高。为了控制生产成本，行业中也有众多厂家选择用硅衬底代替金属材料，硅衬底加工工艺已经相当成熟，因此可以改善工艺成本压力。然而不论是硅材料还是金属材料的热膨胀系数与外延片薄膜材料均有较大的差异，键合后容易产生翘曲现象，给芯片键合良率以及后续激光剥离工艺带来很大的技术隐患。为此本发明提供一种新型LED芯片键合衬底的制备方法，在起始键合衬底表面制备牺牲层结构并通过多种处理方式形成过渡层，以降低起始键合衬底材料与外延薄膜间的热膨胀系数差，减少晶圆键合及其后续工艺的风险。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种LED芯片用键合衬底的制备方法，采用该方法可以有效降低起始键合衬底与外延片薄膜之间的热膨胀系数差。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案来实现的：

一种LED芯片用键合衬底的制备方法，包括以下步骤：

1)在起始键合衬底上制备牺牲层金属；

2)对起始键合衬底上的牺牲层金属利用退火工艺进行表面改性处理，在键合衬底和牺牲层金属间形成过渡层金属；

3)腐蚀去除起始键合衬底上剩余的全部牺牲层金属；

4)在过渡层金属上制备永久键合金属层，以形成最终的键合衬底。

本发明进一步的改进在于，起始键合衬底，是导电导热材料再热定型的机械性能良好的基板Si、SiC、AlSi、Cu、CuMo、CuW中的一种。

本发明进一步的改进在于，起始键合衬底上牺牲层金属，其材质是金、银、铝、铟、锡、镍、铬、钛、铂及其合金的一种或几种。

本发明进一步的改进在于，剩余的牺牲层金属腐蚀方法采用干法刻蚀或湿法刻蚀中的一种。

本发明进一步的改进在于，该永久键合金属层的材质是金、银、铝、铟、锡、镍、铬、钛、铂及其合金的一种或几种。

一种LED芯片用键合衬底的制备方法，包括以下步骤：

1)在起始键合衬底上制备牺牲层金属；

2)对起始键合衬底上的牺牲层金属利用高能激光辐照或高能等离子轰击进行表面改性处理，使该牺牲层金属全部形成过渡层金属；

3)在过渡层金属上制备永久键合金属层，以形成最终的键合衬底。

本发明进一步的改进在于，起始键合衬底，是导电导热材料再热定型的机械性能良好的基板Si、SiC、AlSi、Cu、CuMo、CuW中的一种。

本发明进一步的改进在于，起始键合衬底上牺牲层金属，其材质是金、银、铝、铟、锡、镍、铬、钛、铂及其合金的一种或几种。

本发明进一步的改进在于，该永久键合金属层的材质是金、银、铝、铟、锡、镍、铬、钛、铂及其合金的一种或几种。

相对于现有技术，本发明的有益效果如下：

本发明提供一种LED芯片用键合衬底的制备方法，在起始键合衬底表面制备具有一定厚度的牺牲层金属结构，通过处理在界面处形成较薄的一层过渡层金属，然后将剩余的牺牲层金属去除，在其上制备永久键合金属层，最终起到降低起始键合衬底与外延片间的热膨胀系数差的作用。

本发明还可以通过在起始键合衬底表面制备厚度较薄的金属结构，通过处理使其全部形成过渡层金属，直接在其上制备永久键合金属层，起到降低起始键合衬底与外延片间的热膨胀系数差的作用。

附图说明：

图a1至a4是本发明具体实施例1键合衬底制备工艺示意图；

图b1至b3是本发明具体实施例2键合衬底制备工艺示意图。

图中：101为起始键合衬底，102为牺牲层金属，103为过渡层金属，104为永久键合金属层。

具体实施方式：

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1：

图a1至a4为本发明键合衬底制备的工艺流程。

如图a1，在起始键合衬底101(硅基衬底)表面制备牺牲层金属102，该牺牲层金属102是由0.5微米钛和1微米金组成的复合结构。对整体进行300℃氮气退火处理后，如图a2会在起始键合衬底衬底101表面和牺牲层金属102间形成过渡层金属103，该过渡层金属103可以实现衬底-金属层-LED外延层之间的热膨胀系数渐变的效果。采用湿法腐蚀工艺去除剩余的牺牲层金属102，如图a3。在过渡层金属103表面制备1微米金和2微米铟，形成永久金属键合层104，如图a4，即完成键合衬底的制备工艺全过程。

实施例2：

图b1至b3为本发明键合衬底制备的工艺流程。

如图b1，在起始键合衬底101(钨铜基衬底)表面制备牺牲层金属102，该牺牲层金属102是由金、银、铝、铟、锡、镍、铬、钛、铂及其合金的一种或几种组成，这里选取0.1微米铝。对该牺牲层金属102层采用功率密度超过400mJ/cm²的激光进行烧蚀表面处理后，形成金属过渡层103。在金属过渡层103上制备永久金属键合层104，其材质是由金、银、铝、铟、锡、镍、铬、钛、铂及其合金的一种或几种组成，这里选取0.5微米的金和1微米金锡合金，如图b3。完成键合衬底的制备工艺全过程。

在起始键合衬底上采用以上牺牲层金属工艺，可以有效缓解起始衬底材料和外延材料间的热膨胀系数存在较大差距问题，可以改善键合工艺良率，同时可以利用硅基衬底替代高价值金属衬底，实现芯片工艺成本降低的目的。

Claims (9)

1.一种LED芯片用键合衬底的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在起始键合衬底(101)上制备牺牲层金属(102)；

2)对起始键合衬底上的牺牲层金属(102)利用退火工艺进行表面改性处理，在键合衬底和牺牲层金属间形成过渡层金属(103)；

3)腐蚀去除起始键合衬底上剩余的全部牺牲层金属(102)；

4)在过渡层金属(103)上制备永久键合金属层(104)，以形成最终的键合衬底。

2.根据权利要求书1所述的一种LED芯片用键合衬底的制备方法，其特征在于，起始键合衬底(101)，是导电导热材料再热定型的机械性能良好的基板Si、SiC、AlSi、Cu、CuMo、CuW中的一种。

3.根据权利要求书1所述的一种LED芯片用键合衬底的制备方法，其特征在于，起始键合衬底上牺牲层金属(102)，其材质是金、银、铝、铟、锡、镍、铬、钛、铂及其合金的一种或几种。

4.根据权利要求书1所述的一种LED芯片用键合衬底的制备方法，其特征在于，剩余的牺牲层金属(102)腐蚀方法采用干法刻蚀或湿法刻蚀中的一种。

5.根据权利要求书1所述的一种LED芯片用键合衬底的制备方法，其特征在于，该永久键合金属层(104)的材质是金、银、铝、铟、锡、镍、铬、钛、铂及其合金的一种或几种。

6.一种LED芯片用键合衬底的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在起始键合衬底(101)上制备牺牲层金属(102)；

2)对起始键合衬底上的牺牲层金属(102)利用高能激光辐照或高能等离子轰击进行表面改性处理，使该牺牲层金属全部形成过渡层金属(103)；

3)在过渡层金属(103)上制备永久键合金属层(104)，以形成最终的键合衬底。

7.根据权利要求书6所述的一种LED芯片用键合衬底的制备方法，其特征在于，

起始键合衬底(101)，是导电导热材料再热定型的机械性能良好的基板Si、SiC、AlSi、Cu、CuMo、CuW中的一种。

8.根据权利要求书6所述的一种LED芯片用键合衬底的制备方法，其特征在于，起始键合衬底上牺牲层金属(102)，其材质是金、银、铝、铟、锡、镍、铬、钛、铂及其合金的一种或几种。

9.根据权利要求书6所述的一种LED芯片用键合衬底的制备方法，其特征在于，该永久键合金属层(104)的材质是金、银、铝、铟、锡、镍、铬、钛、铂及其合金的一种或几种。