CN107623061A

CN107623061A - 一种抑制薄膜led芯片光反射金属层球聚的方法

Info

Publication number: CN107623061A
Application number: CN201710849104.3A
Authority: CN
Inventors: 李树强; 陈芳; 施维; 王光绪; 江风益
Original assignee: NANCHANG HUANGLV LIGHTING CO Ltd; Nanchang University
Current assignee: NANCHANG HUANGLV LIGHTING CO Ltd; Nanchang University
Priority date: 2017-09-20
Filing date: 2017-09-20
Publication date: 2018-01-23

Abstract

本发明公开了一种抑制薄膜LED芯片光反射金属层球聚的方法，包括以下步骤：外延材料清洗、生长绝缘介质层、光刻P面电极孔、蒸发P面电极、光刻P面电极、蒸发光反射金属层、蒸发键合金属层、晶片键合、蒸发N面电极、光刻N面电极、电极合金、芯片粗化、芯片测试、芯片切割、芯片分选、产品包装入库，特征是：在光刻N面电极步骤和芯片粗化步骤之间设有电极合金步骤，且放在晶片键合步骤之后。本发明将P面电极合金跟N面电极合金合并为一个电极合金工艺，且放在晶片键合之后，光反射金属层两侧的压力能够有效抑制光反射金属层在电极合金的高温作用下发生球聚现象，提高了光反射金属层的光反射率，同时简化了薄膜LED芯片的制备工序。

Description

一种抑制薄膜LED芯片光反射金属层球聚的方法

技术领域

本发明涉及半导体发光器件领域，尤其是涉及一种抑制薄膜LED芯片光反射金属层球聚的方法。

背景技术

半导体发光二极管(Light-Emitting Diodes, LED)是利用半导体材料中电子和空穴发生辐射复合将电能转化为光能的器件。LED跟白炽灯、荧光灯等传统光源相比，具有长寿命、高效率、节能、环保的优点，被公认为二十一世纪的绿色光源。

为提高LED芯片的出光效率和大电流工作特性，将MOCVD生长的LED外延材料转移到硅、锗、碳化硅、铜等基板上制备所谓的薄膜LED芯片非常有效。

薄膜LED芯片的有效出光面为芯片顶面，而LED发光区产生的光子的传播方向是全方位的。为了将光子约束到有效出光面，薄膜LED芯片在基板和发光层之间会使用光反射金属层。

光反射金属层的光反射率与光反射金属层的表面的平整度密切相关。如何在芯片制备工艺过程中保持光反射金属层的平整度是薄膜LED芯片制备的关键技术之一。

常规的薄膜LED芯片的制备方法为：

外延材料清洗、生长绝缘介质层、光刻P面电极孔、蒸发P面电极、光刻P面电极、蒸发光反射金属层、P面电极合金、蒸发键合金属层、晶片键合、蒸发N面电极、光刻N面电极、N面电极合金、芯片粗化、芯片测试、芯片切割、芯片分选、产品包装入库。

上述常规工艺流程中，P面电极合金和N面电极合金是分开实施的，P面电极合金是在晶片键合之前进行的，在P面电极合金过程中，光反射金属层容易出现球聚现象，导致光反射金属层的反射率降低，从而导致薄膜LED芯片出光量减少，降低了薄膜LED芯片的电光转换效率。

发明内容

本发明目的是提供一种抑制薄膜LED芯片光反射金属层球聚的方法，该方法可以有效抑制光反射金属层在合金过程中发生球聚现象，提高光反射金属层的光反射率，从而提高薄膜LED芯片的电光转换效率。

本发明的目的是这样实现的：

一种抑制薄膜LED芯片光反射金属层球聚的方法，包括以下步骤：

外延材料清洗、生长绝缘介质层、光刻P面电极孔、蒸发P面电极、光刻P面电极、蒸发光反射金属层、蒸发键合金属层、晶片键合、蒸发N面电极、光刻N面电极、电极合金、芯片粗化、芯片测试、芯片切割、芯片分选、产品包装入库，特征是：在光刻N面电极步骤和芯片粗化步骤之间设有电极合金步骤，且放在晶片键合步骤之后。

电极合金采用快速退火炉，温度为350--600度，时间为10--120秒。

电极合金在纯度高于99.999%的氮气、氢气或氮气和氢气混合气体中完成。

本发明是在常规制备薄膜LED芯片的方法的基础上，在光刻N面电极步骤和芯片粗化步骤之间设有电极合金步骤，即：将常规的P面电极合金步骤跟N面电极合金步骤合并为一个电极合金步骤，并且放在晶片键合之后，由于此时光反射金属层夹持在外延材料和键合基板之间，光反射金属层两侧的压力能够有效地抑制光反射金属层在电极合金的高温作用下发生球聚现象，提高光反射金属层的光反射率，从而提高了薄膜LED芯片的电光转换效率，同时P面电极合金跟N面电极合金合并也简化了薄膜LED芯片的制备工序。

附图说明

图1为典型薄膜LED芯片结构示意图。

附图中标记说明：

图1中：101：基板底面金属层，102：N面电极，103：P型层，104：发光区，105：N型层，106：欧姆接触层，110：键合基板，111：键合金属层，112：光反射金属层，113：绝缘介质层，114：P面电极。

具体实施方式

下面结合附图，以AlGaInP薄膜LED芯片制备为实施例对本发明进行详细说明。

实施例1：

首先利用常规的MOCVD制备AlGaInP LED外延材料，，然后利用常规的LED芯片制备工艺制作图1所示的薄膜LED芯片，具体步骤如下:

具体步骤如下：

（1）AlGaInP LED外延材料清洗：利用硫酸、双氧水和水配制的腐蚀液去除AlGaInP LED外延材料表面的杂质和氧化层，然后用去离子水冲洗10分钟，甩干机甩干；

（2）生长绝缘介质层：将AlGaInP LED外延材料的P型层表面利用PECVD生长1000~3000A二氧化硅或氮氧化硅绝缘介质层；

（3）光刻P面电极孔：利用光刻和腐蚀工艺方法在二氧化硅或氮氧化硅绝缘介质层上制作P面电极孔；

（4）蒸发P面电极：利用电子束蒸发台蒸镀NiAg或AuBe P面电极；

（5）、光刻P面电极：利用光刻和腐蚀工艺将薄膜LED芯片不需要P面电极金属的区域去除金属层；

（6）蒸发光反射金属层：利用电子束蒸发台蒸镀Ag或者Au金属层作为光反射金属层；

（7）蒸发键合金属层：在外延材料和键合基板表面蒸镀具有扩散阻挡、粘附功能的Ti、Pt、Au、W、In等多层键合金属；

（8）晶片键合：将外延材料和键合基板放到晶片键合机内通过加温、加压将晶片键合到一起；

（9）蒸发N面电极：利用电子束蒸发台蒸镀AuGeNiAu多层金属作为N面电极；

（10）光刻N面电极：利用光刻和腐蚀工艺将薄膜LED芯片不需要N面电极金属的区域去除金属层；

（11）电极合金：利用快速退火炉进行合金，电极合金的温度控制在350度，时间为10秒，合金气氛为纯度高于99.999%的氮气；

（12）芯片粗化：利用光刻胶对N面电极进行保护后将材料放入粗化腐蚀液中进行腐蚀，获得粗化表面；

（13）芯片测试：利用点测机对芯片的光学、电学性能进行点测；

（14）芯片切割：首先利用腐蚀工艺制备切割道，进行芯片点测后利用激光切割机或者砂轮锯片机将薄膜LED芯片分开；

（15）、芯片分选、产品包装入库：利用分拣机根据点测机点测数据对薄膜LED芯片的电光学指标进行分档入库。

实施例2：

实施例2的步骤与实施例1的步骤基本相同，不同之处在于：

（11）、电极合金：利用快速退火炉进行合金，电极合金的温度控制在600度，时间为120秒，合金气氛为纯度高于99.999%的氢气。

实施例3的步骤与实施例1的步骤基本相同，不同之处在于：

（11）、电极合金：利用快速退火炉进行合金，电极合金的温度控制在500度，时间为80秒，合金气氛为纯度高于99.999%的氮气和氢气混合气体。

实施例4：

实施例4的步骤与实施例1的步骤基本相同，不同之处在于：

（11）、电极合金：利用快速退火炉进行合金，电极合金的温度控制在400度，时间为30秒，合金气氛为纯度高于99.999%的氢气。

实施例5：

实施例5的步骤与实施例1的步骤基本相同，不同之处在于：

（11）、电极合金：利用快速退火炉进行合金，电极合金的温度控制在450度，时间为60秒，合金气氛为纯度高于99.999%的氮气和氢气混合气体。

Claims

1.一种抑制薄膜LED芯片光反射金属层球聚的方法，外延材料清洗、生长绝缘介质层、光刻P面电极孔、蒸发P面电极、光刻P面电极、蒸发光反射金属层、蒸发键合金属层、晶片键合、蒸发N面电极、光刻N面电极、电极合金、芯片粗化、芯片测试、芯片切割、芯片分选、产品包装入库，其特征在于：在光刻N面电极步骤和芯片粗化步骤之间设有电极合金步骤，且放在晶片键合步骤之后。

2.根据权利要求1所述的抑制薄膜LED芯片光反射金属层球聚的方法，其特征在于：电极合金采用快速退火炉，温度为350--600度，时间为10--120秒。

3.根据权利要求1或2所述的抑制薄膜LED芯片光反射金属层球聚的方法，其特征在于：电极合金在纯度高于99.999%的氮气、氢气或氮气和氢气混合气体中完成。