CN106098867B - 提高led芯片返工效率的芯片返工方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种提高LED芯片返工效率的芯片返工方法，依次包括：清洗需要返工的LED芯片，通过湿法化学蚀刻工艺去除清洗后LED芯片的P型电极和N型电极，将电极图形从光罩上转移到LED芯片表面并露出待蒸镀的P型电极区域和N型电极区域，制作P型电极和N型电极。如此方案，与传统LED芯片返工方法相比，可减少加工工序、降低制作成本、节约返工时间、提高返工效率，同时避免了使用强酸对LED芯片的多次腐蚀，可降低LED芯片正向电压。
Description
技术领域
本申请涉及LED芯片制造技术领域，具体地说，涉及一种提高LED芯片返工效率的芯片返工方法。
背景技术
当前全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下，节约能源是我们未来面临的重要的问题，在照明领域，LED(Light Emitting Diode，发光二极管)发光产品的应用正吸引着世人的目光，LED作为一种新型的绿色光源产品，必然是未来发展的趋势，二十一世纪将进入以LED为代表的新型照明光源时代。
目前LED是一种固体照明，体积小、耗电量低使用寿命长高亮度、环保、坚固耐用等优点受到广大消费者认可，国内生产LED的规模也在逐步扩大。
为提高LED照明所占的市场比例，加快替代白炽灯，荧光灯等传统光源，LED器件还需进一步降低制造成本。目前LED芯片的制造过程仍存在一定比例的制程返工，而返工流程将增加LED芯片的制造成本。目前传统LED芯片返工方法参见图4，主要步骤包括：表面清洗→去除金属膜层→去除SiO2钝化层→去除ITO膜层→去除电流阻挡层→表面酸洗→制备电流阻挡层→表面酸洗→制备ITO膜→制备SiO2钝化层→制备金属膜层。可见，传统的返工流程，只要涉及到金属膜层的返工，都需要将LED芯片重新返回第一道工序进行再次加工，这种返工方式的成本很高、效率低。
发明内容
有鉴于此，本申请所要解决的技术问题是提供了一种提高LED芯片返工效率的芯片返工方法，与传统LED芯片返工方法相比，可减少加工工序、降低制作成本、节约返工时间、提高返工效率，同时避免了使用强酸对LED芯片的多次腐蚀，可降低LED芯片正向电压。
为了解决上述技术问题，本申请有如下技术方案：
一种提高LED芯片返工效率的芯片返工方法，其特征在于，依次包括：
清洗需要返工的LED芯片，通过湿法化学蚀刻工艺去除清洗后LED芯片的P型电极和N型电极，将电极图形从光罩上转移到LED芯片表面并露出待蒸镀的P型电极区域和N型电极区域，制作P型电极和N型电极，其中，
所述P型电极和所述N型电极的金属膜系结构为Cr/Pt/Au或Cr/Al/Cr/Pt/Au，
所述通过湿法化学蚀刻工艺去除清洗后LED芯片的P型电极和N型电极，进一步为：
采用金蚀刻液去除Au膜层，其中，金蚀刻液的主要成分包括碘化钾，碘化钾的含量为50g/L-200g/L，
采用铬蚀刻液去除Cr膜层、Al膜层及Pt膜层，其中，铬蚀刻液的主要成分包括硝酸铈铵和硝酸，其中硝酸铈铵的含量为20g/L-300g/L，硝酸的含量为3％-20％，
所述将电极图形从光罩上转移到LED芯片表面，进一步为：
依次经过匀胶、光刻、显影的过程，将电极图形从光罩上转移到LED芯片表面，具体为：
在芯片晶圆表面使用匀胶机均匀的覆盖一层2.5um-4um厚度的负性光刻胶，匀胶转速为1500rpm-4000rpm；
通过紫外光刻机与掩模板在芯片晶圆表面进行曝光，曝光能量为80Mj/cm2,掩模板上部分区域被金属膜层遮挡，另一部分区域为透明区域，紫外光照射到透明区域，透明区域的光刻胶在紫外光激发下发生聚合反应；
将芯片晶圆浸泡在显影液中，透明区域的光刻胶发生聚合反应后不会被显影液分解，遮挡区域的光刻胶被显影液分解，使得电极图形从光罩上转移到LED芯片表面，
所述制作P型电极和N型电极，进一步为：
依次经过扫胶、真空镀膜、剥离的过程，制作P型电极和N型电极。
优选地，其中：
所述金蚀刻液中碘化钾的含量，进一步为80g/L-100g/L。
优选地，其中：
所述铬蚀刻液中硝酸铈铵的含量，进一步为60g/L-80g/L，
所述铬蚀刻液中硝酸的含量，进一步为10％-15％。
优选地，其中：
所述依次经过扫胶、真空镀膜、剥离的过程，制作P型电极和N型电极，进一步为：
在将芯片晶圆放入扫胶机，扫胶机腔体内通过RF射频将氧气激发成等离子体，氧等离子体对芯片晶圆表面的光刻胶发生分解反应，反应过程去除芯片表面10A-200A的残留光刻胶；
将芯片晶圆转移到真空镀膜设备中，通过高能量电子束将金属源熔化形成气体，金属气体作扩散运动到沉积芯片晶圆表面形成金属膜层；
通过带有粘性的蓝膜对芯片晶圆进行剥离，将有光刻胶区域的金属膜层剥走，将P型电极和N型电极区域的金属膜层留在芯片表面，制成P型电极和N型电极。
与现有技术相比，本申请所述的方法，达到了如下效果：
第一、本发明提高LED芯片返工效率的芯片返工方法，与传统方法相比，缩短LED芯片的返工周期与降低了返工成本。传统返工流程需要将LED芯片表面的金属膜层、SiO2膜层、ITO膜层全部去除，并且要重新制作金属膜层、SiO2膜层、ITO膜层，返工周期约72小时。而本发明方案提出的返工流程只需要将金属膜层去除，并重新制作金属膜层，返工周期约12小时，因此大大缩短了LED芯片的返工周期。另一方面本发明方案提出的返工流程比传统返工流程工序简单，消耗的物料与人力成本明显减少，综合统计，本发明的返工流程可以节省60％的返工成本。
第二、本发明提高LED芯片返工效率的芯片返工方法中，使用的去除P型电极与N型电极金属层的湿法蚀刻溶液不会对LED芯片中钝化层、透明导电层、电流阻挡层造成腐蚀，可以确保钝化层、透明导电层、电流阻挡层可以继续保留于LED芯片结构中。采用金蚀刻液去除Au电极，避免了采用王水(盐酸：硝酸＝3:1)、511溶液或3号液(主要成分H2SO4、H2O2)等强酸性溶液浸泡LED芯片，减少了LED芯片主材料GaN表层被破坏的几率，有效的避免了LED芯片返工后正向电压升高的问题，有利于降低芯片正向电压，进而提升了LED芯片的发光效率，另外，避免了对底部ITO膜层和SiO2膜层的腐蚀，从而无需将ITO膜层和SiO2膜层再次制作，可继续使用原结构中的SiO2膜层与ITO膜层。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明提高LED芯片返工效率的芯片返工方法的流程图；
图2为本发明LED芯片的俯视示意图；
图3为本发明LED芯片A-A剖面示意图；
图4为传统LED芯片返工方法的流程图。
具体实施方式
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性耦接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电性耦接于所述第二装置，或通过其他装置或耦接手段间接地电性耦接至所述第二装置。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
实施例1
参见图1所示为本发明提高LED芯片返工效率的芯片返工方法的流程图，从图中可看出本发明中提高LED芯片返工效率的芯片返工方法，依次包括：
步骤101、清洗需要返工的LED芯片；
步骤102、通过湿法化学蚀刻工艺去除清洗后LED芯片的P型电极和N型电极；
步骤103、将电极图形从光罩上转移到LED芯片表面并露出待蒸镀的P型电极区域和N型电极区域；
步骤104、制作P型电极和N型电极。
所述P型电极和所述N型电极的金属膜系结构为Cr/Pt/Au或Cr/Al/Cr/Pt/Au，
上述步骤102中，所述通过湿法化学蚀刻工艺去除清洗后LED芯片的P型电极和N型电极，进一步为：
采用金蚀刻液去除Au膜层，其中，金蚀刻液的主要成分包括碘化钾，碘化钾的含量为50g/L-200g/L，
采用铬蚀刻液去除Cr膜层、Al膜层及Pt膜层，其中，铬蚀刻液的主要成分包括硝酸铈铵和硝酸，其中硝酸铈铵的含量为20g/L-300g/L，硝酸的含量为3％-20％。
本发明提高LED芯片返工效率的芯片返工方法，与传统方法相比，缩短LED芯片的返工周期与降低了返工成本。传统返工流程需要将LED芯片表面的金属膜层、SiO2膜层、ITO膜层全部去除，并且要重新制作金属膜层、SiO2膜层、ITO膜层，返工周期约72小时。而本发明方案提出的返工流程只需要将金属膜层去除，并重新制作金属膜层，返工周期约12小时，因此大大缩短了LED芯片的返工周期。另一方面本发明方案提出的返工流程比传统返工流程工序简单，消耗的物料与人力成本明显减少，综合统计，本发明的返工流程可以节省60％的返工成本。
此外，本发明提供的上述方法中，采用金蚀刻液去除Au电极，避免了采用王水(盐酸：硝酸＝3:1)、511溶液或3号液(主要成分H2SO4、H2O2)等强酸性溶液浸泡LED芯片，减少了LED芯片主材料GaN表层被破坏的几率，有效的避免了LED芯片返工后正向电压升高的问题，进而提升了LED芯片的发光效率，另外，避免了对底部ITO膜层和SiO2膜层的腐蚀，从而无需将ITO膜层和SiO2膜层再次制作，可继续使用原结构中的SiO2膜层与ITO膜层。
实施例2
以下提供本发明的提高LED芯片返工效率的芯片返工方法的应用实施例，具体包括：
1、清洗需要返工的LED芯片。
该LED芯片一般是芯片制程出现问题导致电性异常或外观异常的LED芯片。该LED芯片的结构参见图2和图3，包括衬底1、形成于PSS蓝宝石衬底顶面上的缓冲GaN层2，形成于缓冲GaN层2上的N型GaN层3，形成于N型GaN层3顶面上的量子阱层4，形成量子阱层4顶面上的P型GaN层5，形成于P型GaN层5上的电流阻挡层6，形成于电流阻挡层6上的透明导电层7，形成于透明导电层7上的P型电极8，形成于N型GaN层3上的N型电极9，覆盖在除P型点击区域与N型电极区域之外的其他芯片表面层的钝化层10。
2、将清洗后的LED芯片通过湿法化学蚀刻工艺去除P型电极与N型电极，其中P型电极和N型电极的金属膜系结构为Cr/Pt/Au或Cr/Al/Cr/Pt/Au，使用金蚀刻液去除Au膜层，使用铬蚀刻液去除Cr、Al、Pt等膜层。
其中，金蚀刻液的主要成分为KI，KI的含量为50g/L-200g/L，铬蚀刻液的主要成分为硝酸铈铵和硝酸，硝酸铈铵的含量为20g/L-300g/L，硝酸的含量为3％-20％。
为将Au膜层以及Cr、Al、Pt等膜层去除得更彻底，采用的金蚀刻液中KI的含量优选为80g/L-100g/L，采用的铬蚀刻液中硝酸铈铵的含量优选为60g/L-80g/L，硝酸的含量优选为10％-15％。
3、依次经过匀胶、光刻、显影等步骤将所需要的电极图形从光罩上转移到LED芯片表面，要求露出待蒸镀的P电极区域和N电极区域。
具体为：
首先在芯片晶圆表面使用匀胶机均匀的覆盖一层2.5um-4um厚度的负性光刻胶，匀胶转速为1500rpm-4000rpm；
然后通过紫外光刻机与掩模板在芯片晶圆表面进行曝光，曝光能量为80Mj/cm2,掩模板上部分区域是被金属膜层遮挡住，另一部分区域为透明区域，紫外光会照射到透明区域，透明区域的光刻胶会在紫外光激发下发生聚合反应；
接下来将芯片晶圆浸泡在显影液中，透明区域的光刻胶会发生聚合反应后不会被显影液分解，而遮挡区域的光刻胶会被显影液分解，从而实现了将电极图形从光罩上转移到LED芯片表面。
4、依次经过扫胶、真空镀膜、剥离等方式制作P型电极、N型电极，其中，P、N型电极的金属膜系结构为Cr/Pt/Au或Cr/Al/Cr/Pt/Au。
具体为：
首先在将芯片晶圆放入扫胶机，扫胶机腔体内通过RF射频将氧气激发成等离子体，氧等离子体对芯片晶圆表面的光刻胶发生分解反应，反应过程会去除芯片表面10A-200A的残留光刻胶，此步骤是为了确保芯片晶圆待蒸镀电极区域光刻胶去除干净，增加P型电极和N型电极与底部GaN外延层的粘附力；
然后将芯片晶圆转移到真空镀膜设备中，通过高能量电子束将金属源熔化形成气体，金属气体作扩散运动到沉积芯片晶圆表面形成金属膜层；
最后再通过带有粘性的蓝膜对芯片晶圆进行剥离，将有光刻胶胶区域的金属膜层剥走，而把P型电极和N型电极区域的金属膜层留在芯片表面，从而完成金属电极的制备。
至此，LED芯片还原到了返工前的形貌，完成了返工制程。
实施例3
以下提供一种常规提高LED芯片返工效率的芯片返工方法作为本发明的对比实施例。
采用传统的芯片返工方法制作样品1，采用本发明的返工方法制作样品2。
传统返工方法的主要步骤包括：表面清洗→去除金属膜层→去除SiO2钝化层→去除ITO膜层→去除电流阻挡层→表面酸洗→制备电流阻挡层→表面酸洗→制备ITO膜→制备SiO2钝化层→制备金属膜层，具体为：
1、清洗需要返工的LED芯片。
2、将清洗后的LED芯片通过湿法化学蚀刻工艺去除P型电极与N型电极，其中P型电极和N型电极的金属膜系结构为Cr/Pt/Au或Cr/Al/Cr/Pt/Au，使用金蚀刻液去除Au膜层，使用铬蚀刻液去除Cr、Al、Pt等膜层。
其中，金蚀刻液为王水(盐酸：硝酸＝3:1)，铬蚀刻液的主要成分为硝酸铈铵和硝酸，硝酸铈铵的含量为80g/L，硝酸的含量为10％。
3、将去除金属层后的LED芯片通过湿法化学蚀刻工艺去除SiO2钝化层10，蚀刻液为BOE溶液，其中，BOE溶液的主要成分是HF与N H4F，混合比例为1:9。
4、将去除钝化层的LED芯片通过湿法化学蚀刻工艺去除ITO透明导电层7，蚀刻液为ITO溶液，其中，ITO溶液的主要成分为王水(盐酸：硝酸＝3:1)。
5、将去除ITO透明导电层后的LED芯片通过湿法化学蚀刻工艺去除电流阻挡层6，蚀刻液为BOE溶液，其中，BOE溶液的主要成分是HF与NH4F，混合比例为1:9。
6、将去除电流阻挡层的LED芯片，放入3号液中进行表面清洗，将LED芯片的有机物与无机物颗粒清洗干净，表面工艺温度为100℃，其中3号液主要成分H2SO4、H2O2，配置比例为3:1。
7、通过等离子体化学气相沉积、光刻、湿法腐蚀等方式制作ITO透明导电膜层。
8、将去除电流阻挡层的LED芯片，放入511液中进行表面清洗，将LED芯片的有机物与无机物颗粒清洗干净，表面工艺温度为90℃，其中511液主要成分H2SO4、H2O2、H2O，配置比例为5:1:1。
9、通过真空镀膜、光刻、湿法腐蚀等方式制作ITO透明导电膜层。
10、通过等离子体化学气相沉积、光刻、湿法腐蚀等方式制作ITO透明导电膜层。
11、通过扫胶、真空镀膜、剥离等方式制作P型电极、N型电极，其中，P、N型电极的金属膜系结构为Cr/Pt/Au或Cr/Al/Cr/Pt/Au。
至此，LED芯片还原到了返工前的形貌，完成了返工制程。
将该对比实施例所给出的常规的芯片返工方法与本发明的方法相比，对比实施例的方法中需要将LED芯片表面的金属膜层、SiO2膜层、ITO膜层全部去除，并且要重新制作金属膜层、SiO2膜层和ITO膜层，程序繁琐，需12步才能完成，且返工周期冗长，约需72小时。而采用本发明的返工方法，只需将金属膜层去除再重新制作金属膜层即可，程序简洁，仅需4步，而且返工周期大大缩短，仅需12个小时。因此，采用本发明的方法大大缩短了LED芯片的返工周期，明显提高了芯片的返工效率。
此外，对比实施例的方法中采用王水(盐酸：硝酸＝3:1)、511溶液或3号液(主要成分H2SO4、H2O2)等强酸性溶液浸泡LED芯片，增大了LED芯片主材料GaN表层被破坏的几率，很容易造成LED芯片返工后正向电压升高。而本发明使用的去除P型电极与N型电极金属层的湿法蚀刻溶液不会对LED芯片中钝化层10、透明导电层7、电流阻挡层6造成腐蚀，可以确保钝化层10、透明导电层7、电流阻挡层6可以继续保留于LED芯片结构中。因此，大大减少了LED芯片主材料GaN表层被破坏的几率，有效的避免了LED芯片返工后正向电压升高的问题，有利于降低芯片正向电压，进而提升了LED芯片的发光效率。
通过以上各实施例可知，本申请存在的有益效果是：
第一、本发明提高LED芯片返工效率的芯片返工方法，与传统方法相比，缩短LED芯片的返工周期与降低了返工成本。传统返工流程需要将LED芯片表面的金属膜层、SiO2膜层、ITO膜层全部去除，并且要重新制作金属膜层、SiO2膜层、ITO膜层，返工周期约72小时。而本发明方案提出的返工流程只需要将金属膜层去除，并重新制作金属膜层，返工周期约12小时，因此大大缩短了LED芯片的返工周期。另一方面本发明方案提出的返工流程比传统返工流程工序简单，消耗的物料与人力成本明显减少，综合统计，本发明的返工流程可以节省60％的返工成本。
第二、本发明提高LED芯片返工效率的芯片返工方法中，采用金蚀刻液去除Au电极，避免了采用王水(盐酸：硝酸＝3:1)、511溶液或3号液(主要成分H2SO4、H2O2)等强酸性溶液浸泡LED芯片，减少了LED芯片主材料GaN表层被破坏的几率，有效的避免了LED芯片返工后正向电压升高的问题，有利于降低芯片的正向电压，进而提升了LED芯片的发光效率，另外，避免了对底部ITO膜层和SiO2膜层的腐蚀，从而无需将ITO膜层和SiO2膜层再次制作，可继续使用原结构中的SiO2膜层与ITO膜层。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。
Claims (4)
1.一种提高LED芯片返工效率的芯片返工方法，其特征在于，依次包括：
清洗需要返工的LED芯片，通过湿法化学蚀刻工艺去除清洗后LED芯片的P型电极和N型电极，将电极图形从光罩上转移到LED芯片表面并露出待蒸镀的P型电极区域和N型电极区域，制作P型电极和N型电极，其中，
所述P型电极和所述N型电极的金属膜系结构为Cr/Pt/Au或Cr/Al/Cr/Pt/Au，
所述通过湿法化学蚀刻工艺去除清洗后LED芯片的P型电极和N型电极，进一步为：
采用金蚀刻液去除Au膜层，其中，金蚀刻液的主要成分包括碘化钾，碘化钾的含量为50g/L-200g/L，
采用铬蚀刻液去除Cr/Al/Cr/Pt/Au结构中的Cr膜层、Al膜层及Pt膜层或Cr/Pt/Au结构中的Cr膜层及Pt膜层，其中，铬蚀刻液的主要成分包括硝酸铈铵和硝酸，其中硝酸铈铵的含量为20g/L-300g/L，硝酸的含量为3％-20％，
保留LED芯片结构中的SiO2膜层和ITO膜层；
所述将电极图形从光罩上转移到LED芯片表面，进一步为：
依次经过匀胶、光刻、显影的过程，将电极图形从光罩上转移到LED芯片表面，具体为：
在芯片晶圆表面使用匀胶机均匀的覆盖一层2.5um-4um厚度的负性光刻胶，匀胶转速为1500rpm-4000rpm；
通过紫外光刻机与掩模板在芯片晶圆表面进行曝光，曝光能量为80Mj/cm2,掩模板上部分区域被金属膜层遮挡，另一部分区域为透明区域，紫外光照射到透明区域，透明区域的光刻胶在紫外光激发下发生聚合反应；
将芯片晶圆浸泡在显影液中，透明区域的光刻胶发生聚合反应后不会被显影液分解，遮挡区域的光刻胶被显影液分解，使得电极图形从光罩上转移到LED芯片表面，
所述制作P型电极和N型电极，进一步为：
依次经过扫胶、真空镀膜、剥离的过程，制作P型电极和N型电极。
2.根据权利要求1所述提高LED芯片返工效率的芯片返工方法，其特征在于，
所述金蚀刻液中碘化钾的含量，进一步为80g/L-100g/L。
3.根据权利要求1所述提高LED芯片返工效率的芯片返工方法，其特征在于，
所述铬蚀刻液中硝酸铈铵的含量，进一步为60g/L-80g/L，
所述铬蚀刻液中硝酸的含量，进一步为10％-15％。
4.根据权利要求1所述提高LED芯片返工效率的芯片返工方法，其特征在于，
所述依次经过扫胶、真空镀膜、剥离的过程，制作P型电极和N型电极，进一步为：
在将芯片晶圆放入扫胶机，扫胶机腔体内通过RF射频将氧气激发成等离子体，氧等离子体对芯片晶圆表面的光刻胶发生分解反应，反应过程去除芯片表面10A-200A的残留光刻胶；
将芯片晶圆转移到真空镀膜设备中，通过高能量电子束将金属源熔化形成气体，金属气体作扩散运动到沉积芯片晶圆表面形成金属膜层；
通过带粘性的蓝膜对芯片晶圆进行剥离，将有光刻胶区域的金属膜层剥走，将P型电极和N型电极区域的金属膜层留在芯片表面，制成P型电极和N型电极。
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