CN108878596B - 一种边缘无损的垂直结构led芯片衬底的转移方法 - Google Patents
一种边缘无损的垂直结构led芯片衬底的转移方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108878596B CN108878596B CN201810531789.1A CN201810531789A CN108878596B CN 108878596 B CN108878596 B CN 108878596B CN 201810531789 A CN201810531789 A CN 201810531789A CN 108878596 B CN108878596 B CN 108878596B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- metal
- bonding
- substrate
- epitaxial wafer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 110
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 58
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 104
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 104
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 59
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 53
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 53
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 62
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 46
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 27
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 18
- 238000007790 scraping Methods 0.000 claims description 12
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 11
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229960000583 acetic acid Drugs 0.000 claims description 9
- 239000012362 glacial acetic acid Substances 0.000 claims description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 9
- 229910004205 SiNX Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims description 7
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 claims description 7
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 7
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 claims description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 6
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 6
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 4
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 4
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 138
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 4
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 3
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 3
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 2
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000001883 metal evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
Abstract
本发明公开了一种边缘无损的垂直结构LED芯片衬底的转移方法，包括沉积金属层步骤、外延片表面处理步骤、转移衬底沉积步骤、键合步骤、减薄步骤、残余硅去除步骤、垂直LED芯片制备步骤。本发明的方法能够通过外延片表面处理步骤、减薄步骤、残余硅去除步骤等手段解决目前衬底转移过程中存在的问题，获得较优的衬底转移工艺。
Description
技术领域
本发明涉及LED制造领域，尤其涉及一种边缘无损的垂直结构LED芯片衬底的转移方法。
背景技术
现阶段蓝宝石基水平结构LED芯片由于其散热差、电极挡光以及存在横向电流拥堵效应等问题无法适用于大功率LED照明领域；相应的垂直结构LED芯片由于其单面出光、垂直电流分布等优良、散热优秀等特性在大功率照明领域逐步代替水平结构LED芯片。衬底转移是垂直结构LED芯片的核心技术，由于生长衬底一般为蓝宝石或者硅，蓝宝石衬底不导电，需要采用激光剥离(LLO)去除，而生长硅衬底一般为本征硅，也不导电，同时由于硅的带隙材料在常温下仅为1.12eV，所以会吸收量子阱发出的蓝光，因此需要将硅衬底去除，将发光外延薄膜转移到另一个具有高导电导热性的转移衬底上。目前的衬底转移方法主要分为两大步骤，其一，转移衬底的制备，常用的方法有键合、电镀，黏附等；其二，生长衬底的去除，常用的方法有干法刻蚀，减薄加机械抛光，激光剥离，湿法腐蚀等。干法刻蚀精度高但是其速度慢，成本高；湿法刻蚀成本低但各向异性强烈，腐蚀效果不可控；电镀金属衬底成本低，但应力大，容易产生翘曲；而键合金属和键合设备成本高。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种边缘无损的垂直结构LED芯片衬底的转移方法，该方法能够通过外延片表面处理步骤、减薄步骤、残余硅去除步骤等手段解决目前衬底转移过程中存在的问题，获得较优的衬底转移工艺。
本发明的目的采用如下技术方案实现：
一种边缘无损的垂直结构LED芯片衬底的转移方法，包括，
沉积金属层步骤：首先获得硅基LED外延片，在硅基LED外延片上沉积金属层，金属层包括反射镜层、反射镜保护层和键合层金属，反射镜层沉积在硅基LED外延片表面，反射镜保护层沉积在反射镜层表面，键合层金属沉积在反射镜保护层表面，得到外延片；
外延片表面处理步骤：将外延片采用精密砂轮进行刮边，然后将刮边处理后的外延片采用高纯氮气进行吹扫；
转移衬底沉积步骤：获取双面抛光后的转移衬底，在转移衬底的一面沉积与沉积金属层步骤中相同的键合层金属，在转移衬底的另一面沉积背金层金属；
键合步骤：将表面处理后的外延片与转移衬底进行键合处理得到芯片，键合面为外延片沉积有键合层金属的一面以及转移衬底沉积有键合层金属的一面；
减薄步骤：在芯片上靠近转移衬底的一侧贴上蓝膜，然后采用金刚石水磨法对芯片进行减薄处理；
残余硅去除步骤：采用湿法溶液处理减薄处理后的芯片，去除芯片表面的残余硅；
垂直LED芯片制备步骤：通过PECVD在芯片上沉积SiO2钝化层，采用标准光刻工艺制备n电极图案，再使用电子束蒸发设备，在外延片的上表面依次沉积n电极层，再去除多余电极金属，得到垂直结构LED芯片。
进一步地，沉积金属层步骤中，反射镜层为Ag基叠层反射镜和/或TiO2/SiNx分布式布拉格反射镜，反射镜层的厚度为200～2000nm。
进一步地，沉积金属层步骤中，反射镜保护层为TiW/Pt叠对层、Cr/Pt/Au基保护层和Ti/Au基中的一种或者任意组合，反射镜保护层的厚度为100～1500nm。
进一步地，沉积金属层步骤中，键合层金属为Au/Sn、Au/Si、Ni/Sn和In/Sn中的一种或者任意组合，键合层金属的厚度为100～5000nm。
进一步地，外延片表面处理步骤中，精密砂轮的转速为100～1000转/分钟。
进一步地，转移衬底沉积步骤中，转移衬底为(100)晶面的高掺导电Si、Cu衬底、Ni衬底或柔性导电基板；其中，柔性导电基板为PET或石墨烯。
进一步地，转移衬底沉积步骤中，背金层金属为Cr/Au基金属、Ti/Pt基金属和TiW基金属中的一种或者任意组合，背金层金属的厚度为100～500nm。
进一步地，键合步骤中，键合处理的温度为100～400摄氏度，键合处理的压力为2000～6000mbar，键合处理的时间为20～40min。
进一步地，减薄步骤中，芯片减薄后的厚度为原厚度的1/6-1/3，减薄处理的速率为1～3μm/min。
进一步地，残余硅去除步骤中，湿法溶液为氢氟酸、强氧化剂、冰醋酸按(1～10)：1：1的配比混合的腐蚀液；湿法溶液处理的时间为3～10min。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
(1)本发明的边缘无损的垂直结构LED芯片衬底的转移方法，该方法能够通过外延片表面处理步骤、减薄步骤、残余硅去除步骤等手段解决目前衬底转移过程中存在的问题，获得较优的衬底转移工艺；
(2)本发明的外延片表面处理步骤，在键合前采用精密砂轮刮边的方法，去除因外延片边缘裂纹在金属蒸镀过程中产生的突起，解决了因突起在键和处理过程破片的问题；
(3)本发明的转移衬底沉积步骤，采用e-beam法在转移衬底背面沉积一层背金层金属以保护转移衬底在湿法刻蚀液中不被酸液腐蚀；
(4)本发明的减薄步骤，在减薄过程中，采用蓝膜包裹背金层，在减薄过程中，可以防止背金层被划伤，引起电阻升高和背金层失效；同时，蓝膜可以包裹芯片边缘侧壁，在湿法腐蚀的过程中可以防止腐蚀液的侧向浸入；
(5)本发明的残余硅去除步骤，采用金刚石水磨法减薄配合湿法腐蚀的方法，结合了湿法腐蚀速率快，残余应力小和干法减薄的精确性高的优点，避免了纯湿法去硅在溶液中浸泡过久而导致腐蚀液从边缘内渗引起芯片失效和外观不良的问题；
(6)本发明的残余硅去除步骤，在湿法腐蚀的过程中，采用鼓氮加垂直震荡的方式，去除静止时分布在硅衬底表面的气泡，加快湿法腐蚀的速率，大幅提升湿法腐蚀的效率。
附图说明
图1为本发明的沉积金属层步骤中硅基外延片的结构示意图；
图2为本发明的外延片表面处理步骤的示意图；
图3为本发明的键合步骤得到的芯片的结构示意图；
图4为本发明的减薄步骤得到的芯片的结构示意图；
图5为本发明的残余硅去除步骤示意图；
图6为本发明的残余硅去除步骤得到的芯片的结构示意图。
图中：1、硅基LED外延片；101、外延层；102、湿法去除残余硅层；103、干法去除残余硅层；2、反射镜层；3、反射镜保护层；4、键合层金属；5、转移衬底；6、背金层金属；7、外延片；8、沉积后的转移衬底；a、突起；b、残余硅。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
一种边缘无损的垂直结构LED芯片衬底的转移方法，包括，
沉积金属层步骤：首先获得硅基LED外延片，在硅基LED外延片上沉积金属层，金属层包括反射镜层、反射镜保护层和键合层金属，反射镜层沉积在硅基LED外延片表面，反射镜保护层沉积在反射镜层表面，键合层金属沉积在反射镜保护层表面，得到外延片；
外延片表面处理步骤：将外延片采用精密砂轮进行刮边，然后将刮边处理后的外延片采用高纯氮气进行吹扫；
转移衬底沉积步骤：获取双面抛光后的转移衬底，在转移衬底的一面沉积与沉积金属层步骤中相同的键合层金属，在转移衬底的另一面沉积背金层金属；
键合步骤：将表面处理后的外延片与转移衬底进行键合处理得到芯片，键合面为外延片沉积有键合层金属的一面以及转移衬底沉积有键合层金属的一面；
减薄步骤：在芯片上靠近转移衬底的一侧贴上蓝膜，然后采用金刚石水磨法对芯片进行减薄处理；
残余硅去除步骤：采用湿法溶液处理减薄处理后的芯片，去除芯片表面的残余硅；
垂直LED芯片制备步骤：通过PECVD在芯片上沉积SiO2钝化层，采用标准光刻工艺制备n电极图案，再使用电子束蒸发设备，在外延片的上表面依次沉积n电极层，再去除多余电极金属，得到垂直结构LED芯片。
作为进一步地实施方式，沉积金属层步骤中，反射镜层为Ag基叠层反射镜和/或TiO2/SiNx分布式布拉格反射镜，反射镜层的厚度为200～2000nm。
作为进一步地实施方式，沉积金属层步骤中，反射镜保护层为TiW/Pt叠对层、Cr/Pt/Au基保护层和Ti/Au基中的一种或者任意组合，反射镜保护层的厚度为100～1500nm。
作为进一步地实施方式，沉积金属层步骤中，键合层金属为Au/Sn、Au/Si、Ni/Sn和In/Sn中的一种或者任意组合，键合层金属的厚度为100～5000nm。
作为进一步地实施方式，外延片表面处理步骤中，精密砂轮的转速为100～1000转/分钟。
作为进一步地实施方式，转移衬底沉积步骤中，转移衬底为(100)晶面的高掺导电Si、Cu衬底、Ni衬底或柔性导电基板；其中，柔性导电基板为PET或石墨烯。
作为进一步地实施方式，转移衬底沉积步骤中，背金层金属为Cr/Au基金属、Ti/Pt基金属和TiW基金属中的一种或者任意组合，背金层金属的厚度为100～500nm。
作为进一步地实施方式，键合步骤中，键合处理的温度为100～400摄氏度，键合处理的压力为2000～6000mbar，键合处理的时间为20～40min。
作为进一步地实施方式，减薄步骤中，芯片减薄后的厚度为原厚度的1/6-1/3，减薄处理的速率为1～3μm/min。
作为进一步地实施方式，残余硅去除步骤中，湿法溶液为氢氟酸、强氧化剂、冰醋酸按(1～10)：1：1的配比混合的腐蚀液；其中，强氧化剂为浓硝酸、浓硫酸或双氧水；湿法溶液处理的时间为3～10min。
以下是本发明具体的实施例，在下述实施例中所采用的原材料、设备等除特殊限定外均可以通过购买方式获得。
实施例1：
参照图1-6，一种边缘无损的垂直结构LED芯片衬底的转移方法，包括，
沉积金属层步骤：首先获得硅基LED外延片1，在硅基LED外延片1上沉积金属层，金属层包括反射镜层2、反射镜保护层3和键合层金属4，反射镜层2采用E-beam沉积在硅基LED外延片1表面(非硅衬底面)，反射镜保护层3沉积在反射镜层2表面，键合层金属4沉积在反射镜保护层3表面，得到外延片7；硅基LED外延片1包括外延层101、湿法去除残余硅层102和干法去除残余硅层103；
反射镜层2为Ag基叠层反射镜，其结构为Pd/Ag/W/Au，厚度为2/200/800/200nm；反射镜保护层3为TiW/Pt叠对层，其叠对周期为5个，反射镜保护层3一个叠对周期的厚度为300/200nm；键合层金属4为In/Sn，键合层金属4的厚度为300/3500nm；
外延片7表面处理步骤：将外延片7采用精密砂轮进行刮边，由于外延片7的2mm边缘在外延生长的过程中存在裂纹，从而在后续金属沉积过程中存在突起a，容易在键合过程中形成孔洞或者破片报废，精密砂轮的转速为1000转/分钟，然后将刮边处理后的外延片7采用高纯氮气进行吹扫，确保表面没有突起碎屑；
转移衬底5沉积步骤：获取双面抛光后的转移衬底5，在转移衬底5的一面沉积与沉积金属层步骤中相同的键合层金属4，在转移衬底5的另一面沉积背金层金属6，得到沉积后的转移衬底8；转移衬底5为Cu衬底；背金层金属6为Cr/Pt/Au，所述背金层的厚度为30/200/200nm；背金层金属6用来保护转移衬底5；
键合步骤：将表面处理后的外延片7与转移衬底5进行键合处理得到芯片，键合面为外延片7沉积有键合层金属4的一面以及转移衬底5沉积有键合层金属4的一面；键合处理的温度为200摄氏度，键合处理的压力为3000mbar，键合处理的时间为30min；
减薄步骤：在芯片上靠近转移衬底5的一侧贴上蓝膜，以免使得转移衬底5产生机械损伤，增加电阻，提高电压阈值，然后采用金刚石水磨法对芯片进行减薄处理，芯片减薄后的厚度为原厚度的1/6，减薄处理的速率为3μm/min；
残余硅b去除步骤：采用湿法溶液处理减薄处理后的芯片，去除芯片表面的残余硅b，湿法溶液处理的方式为鼓氮加垂直震荡，可将表面的残余硅b完全去除，且湿法溶液不会从边缘向内渗透，芯片的边缘外延层101及转移衬底5保存完整；湿法溶液为氢氟酸、强氧化剂、冰醋酸按3：1：1的配比混合的腐蚀液；湿法溶液处理的时间为3～10min；
垂直LED芯片制备步骤：通过PECVD在芯片上沉积SiO2钝化层，采用匀胶、光刻、显影标准光刻工艺制备n电极图案，再使用电子束蒸发设备，在外延片7的上表面依次沉积n电极层，再采用蓝膜粘贴和剥离的方式去除多余电极金属，得到垂直结构LED芯片。
实施例2：
一种边缘无损的垂直结构LED芯片衬底的转移方法，包括，
沉积金属层步骤：首先获得硅基LED外延片，在硅基LED外延片上沉积金属层，金属层包括反射镜层、反射镜保护层和键合层金属，反射镜层沉积在硅基LED外延片表面，反射镜保护层沉积在反射镜层表面，键合层金属沉积在反射镜保护层表面，得到外延片；反射镜层为TiO2/SiNx分布式布拉格反射镜，布拉格反射镜的结构组成为TiO2和SiNx以ABAB的方式进行交替排列成周期性结构薄膜，采用DBR电子束蒸发台进行制备，以TiO2和SiNx为一个周期，共17个周期，每一层TiO2的厚度为120nm，SiNx的每一层厚度为70nm，蒸镀温度为150度，腔体真空度为6×10-7Pa；反射镜保护层为Cr/Pt/Au/Pt/Ni/Ti，反射镜保护层的厚度为30/200/200/150/25/200nm；键合层金属为Ni/Sn，键合层金属的厚度为350/2000nm；
外延片表面处理步骤：将外延片采用精密砂轮进行刮边，精密砂轮的转速为900转/分钟，然后将刮边处理后的外延片采用高纯氮气进行吹扫；
转移衬底沉积步骤：获取双面抛光后的转移衬底，在转移衬底的一面沉积与沉积金属层步骤中相同的键合层金属，在转移衬底的另一面沉积背金层金属；转移衬底为(100)晶面的高掺导电Si；背金层金属为Ti/Pt/Au/Pt所述背金层的厚度为100/200/200/300nm；
键合步骤：将表面处理后的外延片与转移衬底进行键合处理得到芯片，键合面为外延片沉积有键合层金属的一面以及转移衬底沉积有键合层金属的一面；键合处理的温度为180摄氏度，键合处理的压力为4000mbar，键合处理的时间为40min；
减薄步骤：在芯片上靠近转移衬底的一侧贴上蓝膜，然后采用金刚石水磨法对芯片进行减薄处理，芯片减薄后的厚度为原厚度的1/4，减薄处理的速率为2μm/min；
残余硅去除步骤：采用湿法溶液处理减薄处理后的芯片，去除芯片表面的残余硅，湿法溶液处理的方式为鼓氮加垂直震荡；湿法溶液为氢氟酸、强氧化剂、冰醋酸按2.5：1：1的配比混合的腐蚀液；湿法溶液处理的时间为3～10min；
垂直LED芯片制备步骤：通过PECVD在芯片上沉积SiO2钝化层，采用标准光刻工艺制备n电极图案，再使用电子束蒸发设备，在外延片的上表面依次沉积n电极层，再去除多余电极金属，得到垂直结构LED芯片。
实施例3：
一种边缘无损的垂直结构LED芯片衬底的转移方法，包括，
沉积金属层步骤：首先获得硅基LED外延片，在硅基LED外延片上沉积金属层，金属层包括反射镜层、反射镜保护层和键合层金属，反射镜层采用E-beam沉积在硅基LED外延片表面，反射镜保护层沉积在反射镜层表面，键合层金属沉积在反射镜保护层表面，得到外延片；反射镜层为Ag基叠层反射镜，其结构为Pd/Ag/W/Au，厚度为2/200/800/200nm；反射镜保护层为TiW/Pt叠对层，其叠对周期为5个，反射镜保护层一个叠对周期的厚度为300/200nm；键合层金属为In/Sn，键合层金属的厚度为300/3500nm；
外延片表面处理步骤：将外延片采用精密砂轮进行刮边，精密砂轮的转速为200转/分钟，然后将刮边处理后的外延片采用高纯氮气进行吹扫；
转移衬底沉积步骤：获取双面抛光后的转移衬底，在转移衬底的一面沉积与沉积金属层步骤中相同的键合层金属，在转移衬底的另一面沉积背金层金属；转移衬底为Ni衬底；背金层金属为Cr/Pt/Au，所述背金层的厚度为30/200/200nm；
键合步骤：将表面处理后的外延片与转移衬底进行键合处理得到芯片，键合面为外延片沉积有键合层金属的一面以及转移衬底沉积有键合层金属的一面；键合处理的温度为300摄氏度，键合处理的压力为6000mbar，键合处理的时间为20min；
减薄步骤：在芯片上靠近转移衬底的一侧贴上蓝膜，然后采用金刚石水磨法对芯片进行减薄处理，芯片减薄后的厚度为原厚度的1/3，减薄处理的速率为1μm/min；
残余硅去除步骤：采用湿法溶液处理减薄处理后的芯片，去除芯片表面的残余硅，湿法溶液处理的方式为鼓氮加垂直震荡；湿法溶液为氢氟酸、强氧化剂、冰醋酸按6：1：1的配比混合的腐蚀液；湿法溶液处理的时间为3～10min；
垂直LED芯片制备步骤：通过PECVD在芯片上沉积SiO2钝化层，采用标准光刻工艺制备n电极图案，再使用电子束蒸发设备，在外延片的上表面依次沉积n电极层，再去除多余电极金属，得到垂直结构LED芯片。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (7)
1.一种边缘无损的垂直结构LED芯片衬底的转移方法，其特征在于包括，
沉积金属层步骤：首先获得硅基LED外延片，在硅基LED外延片上沉积金属层，金属层包括反射镜层、反射镜保护层和键合层金属，反射镜层沉积在硅基LED外延片表面，反射镜保护层沉积在反射镜层表面，键合层金属沉积在反射镜保护层表面，得到外延片；反射镜层为Ag基叠层反射镜或TiO2/SiNx分布式布拉格反射镜，反射镜层的厚度为200~2000nm；其中，Ag基叠层反射镜的结构为Pd/Ag/W/Au；键合层金属为Au/Sn、Au/Si、Ni/Sn和In/Sn中的一种或者任意组合，键合层金属的厚度为100~5000nm；
外延片表面处理步骤：将外延片采用精密砂轮进行刮边，然后将刮边处理后的外延片采用高纯氮气进行吹扫；
转移衬底沉积步骤：获取双面抛光后的转移衬底，在转移衬底的一面沉积与沉积金属层步骤中相同的键合层金属，在转移衬底的另一面沉积背金层金属；转移衬底为（100）晶面的高掺导电Si、Cu衬底、Ni衬底或柔性导电基板；其中，柔性导电基板为PET或石墨烯；
键合步骤：将表面处理后的外延片与转移衬底进行键合处理得到芯片，键合面为外延片沉积有键合层金属的一面以及转移衬底沉积有键合层金属的一面；
减薄步骤：在芯片上靠近转移衬底的一侧贴上蓝膜，然后采用金刚石水磨法对芯片进行减薄处理；
残余硅去除步骤：采用湿法溶液处理减薄处理后的芯片，去除芯片表面的残余硅；湿法溶液处理的方式为鼓氮加垂直震荡；
垂直LED芯片制备步骤：通过PECVD在芯片上沉积SiO2钝化层，采用标准光刻工艺制备n电极图案，再使用电子束蒸发设备，在外延片的上表面依次沉积n电极层，再去除多余电极金属，得到垂直结构LED芯片。
2.如权利要求1所述的边缘无损的垂直结构LED芯片衬底的转移方法，其特征在于，沉积金属层步骤中，反射镜保护层为TiW/Pt叠对层、Cr/Pt/Au基保护层和Ti/Au基中的一种或者任意组合，反射镜保护层的厚度为100~1500nm。
3.如权利要求1所述的边缘无损的垂直结构LED芯片衬底的转移方法，其特征在于，外延片表面处理步骤中，精密砂轮的转速为100~1000转/分钟。
4.如权利要求1所述的边缘无损的垂直结构LED芯片衬底的转移方法，其特征在于，转移衬底沉积步骤中，背金层金属为Cr/Au基金属、Ti/Pt基金属和TiW基金属中的一种或者任意组合，背金层金属的厚度为100~500nm。
5.如权利要求1所述的边缘无损的垂直结构LED芯片衬底的转移方法，其特征在于，键合步骤中，键合处理的温度为100~400摄氏度，键合处理的压力为2000~6000mbar，键合处理的时间为20~40min。
6.如权利要求1所述的边缘无损的垂直结构LED芯片衬底的转移方法，其特征在于，减薄步骤中，芯片减薄后的厚度为原厚度的1/6-1/3，减薄处理的速率为1~3μm/min。
7.如权利要求1所述的边缘无损的垂直结构LED芯片衬底的转移方法，其特征在于，残余硅去除步骤中，湿法溶液为氢氟酸、强氧化剂、冰醋酸按（1~10）：1：1的配比混合的腐蚀液；湿法溶液处理的时间为3~10min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810531789.1A CN108878596B (zh) | 2018-05-29 | 2018-05-29 | 一种边缘无损的垂直结构led芯片衬底的转移方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810531789.1A CN108878596B (zh) | 2018-05-29 | 2018-05-29 | 一种边缘无损的垂直结构led芯片衬底的转移方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108878596A CN108878596A (zh) | 2018-11-23 |
| CN108878596B true CN108878596B (zh) | 2020-12-15 |
Family
ID=64335559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810531789.1A Active CN108878596B (zh) | 2018-05-29 | 2018-05-29 | 一种边缘无损的垂直结构led芯片衬底的转移方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108878596B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111099555B (zh) * | 2019-12-17 | 2023-06-16 | 北京航天控制仪器研究所 | 一种适用于圆片级真空封装的玻璃腔体制造方法 |
| CN111498797A (zh) * | 2020-03-31 | 2020-08-07 | 北京航天控制仪器研究所 | 一种圆片级玻璃腔体的制造方法 |
| CN111599907A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-08-28 | 河源市天和第三代半导体产业技术研究院 | 一种Si基垂直LED芯片及其制备方法 |
| CN112599623B (zh) * | 2021-03-03 | 2021-07-06 | 中山德华芯片技术有限公司 | 一种柔性二极管芯片及其制作方法 |
| CN114551652A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-05-27 | 华灿光电（浙江）有限公司 | 红黄光发光二极管外延片的制备方法 |
| CN114122227A (zh) * | 2022-01-26 | 2022-03-01 | 山东省科学院激光研究所 | 一种倒装柔性GaN基LED及其制备方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5142523B2 (ja) * | 2003-06-04 | 2013-02-13 | チェオル ユー，ミュング | 縦型構造複合半導体装置 |
| CN101275287A (zh) * | 2008-01-02 | 2008-10-01 | 株洲南车时代电气股份有限公司 | 大面积硅片的旋转腐蚀系统和方法 |
| CN102082069A (zh) * | 2009-11-27 | 2011-06-01 | 北大方正集团有限公司 | 一种晶圆背面处理方法 |
| CN104538337B (zh) * | 2015-01-26 | 2017-09-08 | 杭州士兰明芯科技有限公司 | 外延片磨边设备 |
| CN105489717A (zh) * | 2016-01-11 | 2016-04-13 | 西安交通大学 | 一种垂直结构led芯片的制备工艺 |
| CN105514229B (zh) * | 2016-01-26 | 2018-01-02 | 河源市众拓光电科技有限公司 | 一种晶圆级led垂直芯片的制作方法 |
| CN106098869A (zh) * | 2016-07-12 | 2016-11-09 | 河源市众拓光电科技有限公司 | 一种垂直结构led的衬底剥离方法 |
| CN106816509B (zh) * | 2017-04-07 | 2018-12-21 | 厦门乾照光电股份有限公司 | 复合衬底及其制备方法、发光二极管芯片的制备方法 |
-
2018
- 2018-05-29 CN CN201810531789.1A patent/CN108878596B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108878596A (zh) | 2018-11-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108878596B (zh) | 一种边缘无损的垂直结构led芯片衬底的转移方法 | |
| US10644200B2 (en) | Vertical topology light emitting device | |
| TWI233216B (en) | Semiconductor element and method for producing the same | |
| CN102255013B (zh) | 一种通过湿法剥离GaN基外延层和蓝宝石衬底来制备垂直结构发光二极管的方法 | |
| WO2021012826A1 (zh) | 一种半导体薄膜剥离及转移衬底的方法 | |
| KR20150003359A (ko) | ＧａＮ계 반도체 디바이스의 제조방법 | |
| WO2012160604A1 (ja) | 発光素子チップ及びその製造方法 | |
| WO2012155535A1 (zh) | 氮化镓基薄膜芯片的生产制造方法 | |
| WO2010020066A1 (en) | Method for fabricating semiconductor light-emitting device with double-sided passivation | |
| JP4639520B2 (ja) | 窒化物半導体チップの製造方法 | |
| KR20050013047A (ko) | 발광 다이오드 및 그 제조 방법 | |
| CN106449901B (zh) | 一种发光二极管的制作方法 | |
| US7696068B2 (en) | Method for manufacturing vertical light-emitting diode | |
| US10937927B2 (en) | Group III nitride light-emitting element and method for producing the light-emitting element | |
| JP3708342B2 (ja) | 発光ダイオード素子の製造方法 | |
| CN102790139B (zh) | 基于蓝宝石剥离的薄膜GaN芯片的制造方法 | |
| TW202322419A (zh) | 垂直式發光二極體及其製造方法 | |
| CN102790139A (zh) | 基于蓝宝石剥离的薄膜GaN芯片的制造方法 | |
| TW201205856A (en) | Method for manufacturing LED |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |