CN108735870A - 一种倒装led芯片制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种倒装LED芯片制备方法，包括：S1制备外延片；S2在外延片上制备第一保护层；S3在第一保护层表面制备第一合金层；S4根据预设图像蚀刻第一保护层和第一合金层；S5在蚀刻区域外延片表面依次制备高反射金属层和第二合金层，其中，高反射合金层与第一保护层的厚度相同；S6蚀刻步骤S4中未蚀刻区域，直至露出外延层；S7在第二合金层表面依次制备第二保护层、电极、第三保护层以及焊盘，完成倒装LED芯片的制备。其高反射金属层边缘的“吸光”金属非常窄、甚至没有，大大提高了倒装LED芯片的亮度。
Description
技术领域
本发明属于半导体领域，具体涉及一种倒装LED芯片制备方法。
背景技术
LED(Light Emitting Diode，发光二极管)是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，其能直接将电能转化为光能。作为一种新型的照明光源材料，广泛应用于各个领域。由传统正装LED中存在散热差、透明电极电流分布不均匀、表面电极焊盘和引线挡光等问题，越来越多的厂商、工程师致力于寻求制备LED芯片的新技术，倒装芯片技术应运而生。
目前，倒装技术在LED领域中的不断成熟，应用也随之越来越广泛，如，应用于球栅针列封装(Ball Grid Array，BGA)、芯片尺寸封装(Chip Scale Package，CSP)、COB(Chipon Board)封装、闪光灯、车灯等技术中，有效提高生产效率、降低器件成本以及提高固晶可靠性等。
随着倒装技术的不断发展，市场上对倒装芯片的亮度、光效、可靠性的要求也随之不断提高，现有技术制备出来的倒装LED芯片并不能满足应用厂商的要求。
发明内容
基于上述问题，本发明的目的是提供一倒装LED芯片制备方法，有效解决了现有倒装LED芯片亮度不足的技术问题。
一种倒装LED芯片制备方法，包括：
S1制备外延片；
S2在外延片上制备第一保护层；
S3在所述第一保护层表面制备第一合金层；
S4根据预设图像蚀刻所述第一保护层和第一合金层；
S5在蚀刻区域外延片表面依次制备高反射金属层和第二合金层；
S6蚀刻步骤S4中未蚀刻区域，直至露出外延层；
S7在第二合金层表面依次制备第二保护层、电极、第三保护层以及焊盘，完成倒装LED芯片的制备。
进一步优选地，在步骤S2中，所述第一保护层为SiO2层或SiON层或SiN层，厚度为1000～20000埃。
进一步优选地，在步骤S3和步骤S5中，所述第一合金层/第二合金层为一层或多层金属层/合金层，所述金属为Pt或Ti或Al，所述合金为TiW，厚度为1000～20000埃。
进一步优选地，在步骤S4中包括：
S41采用光刻胶根据预设图像对所述第一保护层和第一合金层进行光刻；
S42蚀刻外延片表面剩余的第一合金层；
S43去除光刻胶。
进一步优选地，在步骤S5中，所述高反射金属层为Ag层或Al层或金属氧化物层。
进一步优选地，在步骤S6中，采用湿法腐蚀的方法，或结合光刻和湿法腐蚀的方法蚀刻步骤S4中未蚀刻区域，直至露出外延层。
在本发明提供的倒装LED芯片制备方法中，有益效果在于：
1.高反射金属层(反射镜金属Ag/Al)及第二合金层(TiW、Pt、Ti等)同时剥离，以此，高反射金属层边缘的“吸光”金属非常窄、甚至没有(反射金属层层等与第二合金层边缘基本齐平)，大大提高了倒装LED芯片的亮度，如35mil(密耳)约提升10％；
2.采用第一保护层(SiO2/SiON/SiN)和第一合金层(Pt/Al/Ti/TiW)作为高反射金属层(Ag、Al等反射镜)的牺牲膜层，便于进行Ag、Al等反射镜的高温合金；此外，合金后还能非常方便的将牺牲膜层去除掉，且不让反射金属受到破坏，提高芯片质量；
3.在高反射金属层表面溅射第二合金层，以此对高反射金属层加以保护，防止高反射金属层中出现扩散漏电问题，同时省去现有工艺中需要单独对第二合金层进行光刻、刻蚀等步骤，从而节约人力物力。
附图说明
图1-图10为本发明中倒装LED芯片制备方法流程示意图。
1-外延层，2-第一保护层，3-第一合金层，4-蚀刻区域，5-高反射金属层，6-第二合金层，7-第二保护层，8-电极，9-第三保护层，10-焊盘。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步的详细说明。
1.在做好Mg激活后的外延片(如图1所示，包括衬底和外延层1)上，用等离子体在一定条件下(如：100-400℃等)生长第一保护层2，作为钝化层和隔离膜，保护/阻挡高反射金属，如图2所示。在实例中，该第一保护层可以采用SiO2、SiON、SiN等材料生长而成，生长的厚度可为1000-20000埃。
2.在生长好第一保护层2的外延片上，溅射、蒸发一层或多层金属/金属合金，作为第一合金层3，如图3所示。之后，对溅射、蒸发的金属/金属合金进行一定条件下(如：O2、N2环境下，100-400℃)的退火处理。在实例中，该第一合金层3可以采用Pt、TiW、Ti、Al等材料，总厚度可为1000-20000埃。
3.将上一步退火处理好的外延片，用正胶/负胶做好所需图形的光刻，得到如图4中的蚀刻区域4。具体，采用光刻胶根据预设图像对所述第一保护层和第一合金层进行光刻之后，进一步将做好光刻的外延片所露出的金属/金属合金层/钝化膜层等使用干法/湿法，刻蚀、腐蚀干净，最后将光刻胶去除。
4.将刻蚀、腐蚀完成的外延片，使用化学溶液、去离子水等清洗干净，并进行干燥处理。之后，在蚀刻区域4中外延片表面溅射、蒸发Ag、Al等高反射金属/金属氧化物，作为高反射金属层5(反射金属层5比第一保护层2稍微薄一些)，并进行退火、合金处理，具体，该高反射金属层的厚度与第一保护层的厚度相同。
5.将退火、合金处理好的外延片进行清洗、干燥之后，进一步溅射、蒸发一层或多层金属/金属合金，作为第二合金层6，并进行退火、合金处理，如图5所示。在实例中，该第二合金层6同样可以采用Pt、TiW、Ti、Al等材料。
6.如图6所示，将退火、合金完的外延片，采用直接浸泡腐蚀液的方式去除Ag、Al等反射层金属及覆盖在上面的保护层金属以外的其他金属/金属合金，如，采用HCl和KOH溶液进行浸泡腐蚀，其中，HCl:H2O之间的浓度比为1:1-1:7，质量为1-100g的KOH:H2O1000-5000ml。又如，结合光刻和湿法腐蚀的方法蚀刻上述未蚀刻区域，具体，光刻完成之后，先泡NH3*H2O、H2O2等混合溶液，再使用前述HCl、KOH溶液浸泡。
7.在上述未蚀刻区域将上述剥离出来的芯片做N面GaN光刻、刻蚀、去胶，如图6所示。
8.将上一步做完N-GaN工艺的芯片，在一定温度，一定压力下，在表面采用一层或多层、以交替叠加方式生长第二保护层7，之后进行光刻、刻蚀、去胶等步骤，如图7所示，具体，该第二保护层7可以采用SiO2、SiON、SiN等材料生长而成。
9.将上一步做好的芯片，做反射电极光刻，蒸发电极8(如：Cr、Al、Pt、Ti、Ni、Au等一种或多种金属、金属合金等)，再剥离出电极、最后去胶，如图8所示.
10.将上一步做完的芯片，在一定温度，一定压力下，再一次在表面采用一层或多层、以交替叠加方式生长SiN、SiON、SiO2等，作为第三保护层9，接着做光刻、刻蚀、最后去胶等，如图9所示。
11.最后将上一步做好的芯片做电极、焊盘10、金属合金的光刻，接着做剥离、最后去胶，完成倒装LED芯片的制备，如图10所示。
以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变换或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种倒装LED芯片制备方法，其特征在于，所述倒装LED芯片制备方法中包括：
S1制备外延片；
S2在外延片上制备第一保护层；
S3在所述第一保护层表面制备第一合金层；
S4根据预设图像蚀刻所述第一保护层和第一合金层；
S5在蚀刻区域外延片表面依次制备高反射金属层和第二合金层；
S6蚀刻步骤S4中未蚀刻区域，直至露出外延层；
S7在第二合金层表面依次制备第二保护层、电极、第三保护层以及焊盘，完成倒装LED芯片的制备。
2.如权利要求1所述的倒装LED芯片制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述第一保护层为SiO2层或SiON层或SiN层，厚度为1000～20000埃。
3.如权利要求1所述的倒装LED芯片制备方法，其特征在于，在步骤S3和步骤S5中，所述第一合金层/第二合金层为一层或多层金属层/合金层，所述金属为Pt或Ti或Al，所述合金为TiW，厚度为1000～20000埃。
4.如权利要求1或2或3所述的倒装LED芯片制备方法，其特征在于，在步骤S4中包括：
S41采用光刻胶根据预设图像对所述第一保护层和第一合金层进行光刻；
S42蚀刻外延片表面剩余的第一合金层；
S43去除光刻胶。
5.如权利要求1所述的倒装LED芯片制备方法，其特征在于，在步骤S5中，所述高反射金属层为Ag层或Al层或金属氧化物层。
6.如权利要求1或2或3或5所述的倒装LED芯片制备方法，其特征在于，在步骤S6中，采用湿法腐蚀的方法，或结合光刻和湿法腐蚀的方法蚀刻步骤S4中未蚀刻区域，直至露出外延层。
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