CN109449271B - 一种具有焊料电极的led芯片及其制作方法 - Google Patents
一种具有焊料电极的led芯片及其制作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109449271B CN109449271B CN201811294637.0A CN201811294637A CN109449271B CN 109449271 B CN109449271 B CN 109449271B CN 201811294637 A CN201811294637 A CN 201811294637A CN 109449271 B CN109449271 B CN 109449271B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- metal layer
- layer
- solder
- electrode
- led chip
- 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
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 102
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 237
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 237
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 59
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 38
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims abstract description 24
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 12
- 229910001020 Au alloy Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 claims description 6
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 claims description 5
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 claims description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 3
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 description 16
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 11
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 9
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 9
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 8
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 8
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 6
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 4
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 description 4
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 4
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 4
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 230000034655 secondary growth Effects 0.000 description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 3
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 2
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 2
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
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
- H01L33/36—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 electrodes
- H01L33/38—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 electrodes with a particular shape
- H01L33/382—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 electrodes with a particular shape the electrode extending partially in or entirely through the semiconductor body
-
- 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
- H01L33/36—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 electrodes
- H01L33/40—Materials therefor
- H01L33/405—Reflective materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2933/0008—Processes
- H01L2933/0016—Processes relating to electrodes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种具有焊料电极的LED芯片，包括衬底；设置在衬底上的发光结构，所述发光结构包括依次设置在衬底上的第一半导体层、有源层、第二半导体层、反射层和第一绝缘层；设置在第一绝缘层表面的第一金属层；设置在第一金属层上和隔离槽内的第二绝缘层；设置在第二绝缘层上的第二金属层；贯穿第二金属层和第二绝缘层并分别于第一电极和第二电极连接的焊料金属层；所述第一金属层的润湿性大于第二金属层的润湿性。相应地，本发明还提供了一种具有焊料电极的LED芯片的制作方法。本发明的焊料金属层在第一金属层上进行团聚，进行二次生产，进而增加焊料金属层的厚度。
Description
技术领域
本发明涉及发光二极管技术领域，尤其涉及一种具有焊料电极的LED芯片及其制作方法。
背景技术
LED(Light Emitting Diode，发光二极管)是一种利用载流子复合时释放能量形成发光的半导体器件，LED芯片具有耗电低、色度纯、寿命长、体积小、响应时间快、节能环保等诸多优势。
倒装LED芯片和正装LED芯片相比，具有电流分布均匀、散热好、电压降低、效率高等诸多优点。因此，倒装LED芯片被提出后，迅速受到广泛的关注，并取得了一系列进展。但是，和正装LED芯片相比，倒装LED芯片在进行共晶焊接固晶时需要在基板上焊接芯片的位置点上锡膏，再将倒装LED芯片放置在锡膏上，经过回流焊接后，倒装LED芯片被固定在基板上。
但是，这种点锡膏的方式无法精确的控制锡膏的用量，锡膏用量少了容易导致焊接不良和空洞率上升，从而导致芯片VF高以及老化失效；锡膏量过多则芯片在焊接过程中容易发生位置的漂移，从而影响封装焊接的良率。
现有的倒装LED芯片可以通过在芯片表面光刻图形化后沉积金属的方式获得厚度均匀的焊料层金属，但由于现有的负性光刻胶厚度往往在5μm以内，导致焊料层金属的厚度也只能沉积5μm以内，否则将无法进行后续的图形化工艺。但5μm以内的焊料层金属无法满足共晶焊接的要求，需要进一步提升芯片上焊料层的厚度，才可以保证消除焊接空洞，保证封装的良率和稳定性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种具有焊料电极的LED芯片，增加了焊料金属层的厚度，防止电极与基板之间发生焊接空洞，提高焊接良率和稳定性。
本发明还要解决的技术问题在于，提供一种具有焊料电极的LED芯片的制作方法，突破了光刻胶厚度对于焊料金属层厚度的限制，增加了焊料金属层的厚度，防止电极与基板之间发生焊接空洞，提高焊接良率和稳定性。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种具有焊料电极的LED芯片，包括：
衬底；
设置在衬底上的发光结构，所述发光结构包括依次设置在衬底上的第一半导体层、有源层、第二半导体层、反射层和第一绝缘层；
设置在第一绝缘层表面的第一金属层，所述第一金属层一部延伸至第一半导体层并与第一半导体层连接，以形成第一电极，所述第一金属层一部分延伸至反射层并与反射层连接，以形成第二电极，其中，第一电极和第二电极之间设有至少一条隔离槽；
设置在第一金属层上和隔离槽内的第二绝缘层；
设置在第二绝缘层上的第二金属层；
贯穿第二金属层和第二绝缘层并分别于第一电极和第二电极连接的焊料金属层；
所述第一金属层的润湿性大于第二金属层的润湿性。
作为上述方案的改进，所述第一金属层由Ni、Ti和In中的一种或几种制成，其厚度为0.5-3μm。
作为上述方案的改进，所述第二金属层由Cu、CO、Fe和Zn中的一种或几种制成，其厚度为0.5-3μm。
作为上述方案的改进，所述焊料金属层由Au或Au合金制成，其厚度为10-14μm。
相应地，本发明还提供了一种具有焊料电极的LED芯片的制作方法，包括：
在衬底上形成发光结构，所述发光结构包括依次设置在衬底上的第一半导体层、有源层、第二半导体层、反射层和第一绝缘层；
对所述发光结构进行刻蚀，形成刻蚀至第一半导体层的第一孔洞，刻蚀至反射层表面的第二孔洞；
在第一绝缘层上和第一孔洞、第二孔洞内形成第一金属层，所述第一金属层与第一半导体层连接，以形成第一电极，所述第一金属与反射层连接，以形成第二电极，其中，第一电极和第二电极之间设有至少一条隔离槽；
在第一金属层上和隔离槽内形成第二绝缘层；
在第二绝缘层上形成第二金属层，所述第一金属层的润湿性大于第二金属层的润湿性；
对第二金属层和第二绝缘层进行刻蚀，刻蚀至第一电极表面形成第三孔洞，刻蚀至第二电极表面形成第四孔洞；
在第二金属层的表面和第三孔洞、第四孔洞内形成焊料金属层；
采用加热、超声或真空的方式，使焊料金属层通过团聚的方式二次生长到第一电极和第二电极上，以增加焊料金属层的厚度。
作为上述方案的改进，焊料金属层的加热温度为400-700℃，超声频率大于等于20KHz，真空压强小于10-3Pa。
作为上述方案的改进，所述第一金属层由Ni、Ti和In中的一种或几种制成，其厚度为0.5-3μm。
作为上述方案的改进，所述第二金属层由Cu、CO、Fe和Zn中的一种或几种制成，其厚度为0.5-3μm。
作为上述方案的改进，所述焊料金属层由Au或Au合金制成，其厚度为10-14μm。
作为上述方案的改进，所述隔离槽贯穿所述第一金属层，以将第一电极和第二电极隔离开。
实施本发明，具有如下有益效果：
1、本发明提供的一种具有焊料电极的LED芯片，包括衬底；设置在衬底上的发光结构，所述发光结构包括依次设置在衬底上的第一半导体层、有源层、第二半导体层、反射层和第一绝缘层；设置在第一绝缘层表面的第一金属层，所述第一金属层一部延伸至第一半导体层并与第一半导体层连接，以形成第一电极，所述第一金属层一部分延伸至反射层并与反射层连接，以形成第二电极，其中，第一电极和第二电极之间设有至少一条隔离槽；设置在第一金属层上和隔离槽内的第二绝缘层；设置在第二绝缘层上的第二金属层；贯穿第二金属层和第二绝缘层并分别于第一电极和第二电极连接的焊料金属层；所述第一金属层的润湿性大于第二金属层的润湿性。具体的，湿润性大的金属在高温、超声或真空状态下不容易发生收缩；而湿润性小的金属在高温、超声或真空状态下容易发生收缩，并产生金属迁移，其中，湿润性小的金属在迁移的时候遇到湿润性大的金属则会在湿润性大的金属上发生团聚，进行二次生长，增加其金属层的厚度。本发明将焊料金属层设置在润湿性大的第一金属层上，同时，焊料金属层的侧壁设有润湿性小的第二金属层，从而使得焊料金属层在第一金属层上进行团聚，进行二次生产，进而增加焊料金属层的厚度。
进一步地，本发明焊料金属层的厚度为10-20μm，可以防止芯片和基板因不平整而产生焊接空洞，提高芯片和封装器件的可靠性。
本发明的制作方法，通过第一金属层、第二金属层和焊料金属层相互配合，同时利用各层金属的特性，突破传统方法的光刻胶厚度的限制，使得第二金属层上的焊料金属层的厚度能高达到10μm以上，从而解决焊接空洞的问题，进而提高芯片和封装器件的可靠性。
附图说明
图1是本发明具有焊料电极的LED芯片的结构示意图；
图2是本发明具有焊料电极的LED芯片的制作流程图；
图3a是本发明发光结构的示意图；
图3b是本发明发光结构形成第一孔洞和第二孔洞后的示意图；
图3c是本发明发光结构形成第一金属层后的示意图；
图3d是本发明发光结构形成第二绝缘层后的示意图；
图3e是本发明发光结构形成第二金属层后的示意图；
图3f是本发明发光结构形成第四孔洞和第五孔洞后的示意图；
图3g是本发明发光结构形成焊料金属层后的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
参见图1，本发明提供的一种具有焊料电极的LED芯片，包括衬底10，设置在衬底10上的发光结构20，所述发光结构20包括依次设置在衬底10上的第一半导体层21、有源层22、第二半导体层23、反射层24和第一绝缘层25；设置在第一绝缘层25表面的第一金属层30，所述第一金属层30一部延伸至第一半导体层21并与第一半导体层21连接，以形成第一电极，所述第一金属层30一部分延伸至反射层24并与反射层连接，以形成第二电极，其中，第一电极和第二电极之间设有至少一条隔离槽31；设置在第一金属层30上和隔离槽31内的第二绝缘层40；设置在第二绝缘层40上的第二金属层50；贯穿第二金属层50和第二绝缘层40并分别于第一电极和第二电极连接的焊料金属层60；所述第一金属层30的润湿性大于第二金属层50的润湿性。
润湿性是材料表面的重要特性之一，通过静态接触角来表征，影响润湿性的因素主要是材料表面的化学组成和微观结构，主要通过表面修饰和表面微造型来改变材料表面润湿性。具体的，所述润湿性大的金属在高温、超声或真空状态下不容易发生收缩；而润湿性小的金属在高温、超声或真空状态下容易发生收缩，并产生金属迁移，其中，润湿性大的金属在迁移的时候遇到润湿性小金属，则会在润湿性小的金属上发生团聚，进行二次生长，增加其金属层的厚度。
优选的，所述第一金属层30由Ni、Ti和In中的一种或几种制成，其厚度为0.5-3μm。以上金属为润湿性大的金属，其中，第一金属层30的区域为湿润区域。
所述第二金属层50由Cu、CO、Fe和Zn中的一种或几种制成，其厚度为0.5-3μm。以上金属为润湿性小的金属或不具有润湿性的金属，其中，第二金属层50的区域为不湿润区域。
所述焊料金属层60由Au或Au合金制成。由于焊料金属层60是用于将芯片焊接在基板上的，因此焊接金属层60的材质一般由Au或Au合金制成，而Au或Au合金属于不具有润湿性或润湿性小的金属，本发明将焊料金属层60设置在润湿性大的第一金属层30上，同时，焊料金属层60的侧壁设有润湿性小的第二金属层50，从而使得焊料金属层60能有在第一金属层30上进行团聚，进行二次生产，进而增加焊料金属层60的厚度。
优选的，所述焊料金属层60的厚度为10-20μm。由于芯片表面存在高低不平的图形，同时基板表面也会存在一定的翘曲和表面不平整，当焊料金属层的厚度小于10μm，芯片和基板因不平整而容易产生焊接空洞，从而影响芯片和封装器件的可靠性。
衬底10的材料可以为蓝宝石、碳化硅或硅，也可以为其他半导体材料，本实施例中的衬底优选为蓝宝石衬底。
发光结构20设于衬底10的表面。具体的，本申请实施例提供的第一半导体层21和第二半导体层23均为氮化镓基半导体层，有源层22为氮化镓基有源层；此外，本申请实施例提供的第一半导体层21、第二半导体层23和有源层22的材质还可以为其他材质，对此本申请不做具体限制。其中，第一半导体层21可以为N型半导体层，则第二半导体层23为P型半导体层。
需要说明的是，在本申请的其他实施例中，所述衬底10与所述发光结构20之间设有缓存冲层(图中未示出)。
所述反射层24为金属反射层，优选的，所述反射层24为Ag/Ni/Ni叠层。
需要说明的是，所述第二半导体层23和反射层24之间还设有一层欧姆接触层(图中未示出)。
本发明通过第一绝缘层25和第二绝缘层40的相互配合，将第一电极和第二电极隔绝起来，避免芯片发生短路、漏电。优选的，所述第一绝缘层25延伸至第一电极的侧壁上。其中，所述第一绝缘层25和第二绝缘层40均由绝缘材料制成，优选的，所述第一绝缘层25和第二绝缘层40由SiO2和/或SiN制成。
需要说明的是，所述隔离槽31贯穿所述第一金属层30，以将第一电极和第二电极隔离开。
参见图2，图2是本发明一种具有焊料电极的LED芯片的制作流程图，本发明还提供了一种具有焊料电极的LED芯片的制作方法，包括以下步骤：
S101、在衬底上形成发光结构，所述发光结构包括依次设置在衬底上的第一半导体层、有源层、第二半导体层、反射层和第一绝缘层。
参见图3a，衬底10的材料可以为蓝宝石、碳化硅或硅，也可以为其他半导体材料，本实施例中的衬底优选为蓝宝石衬底。
具体的，采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)的方法，在衬底10上依次生长第一半导体层21、有源层22和第二半导体层23，以形成外延层。
为了提高后续的刻蚀工艺的良率，所述外延层的厚度为4-10μm。当外延层的厚度低于4μm，LED芯片的亮度会降低，在后续刻蚀时，LED芯片容易出现裂片的情况。但外延层的厚度大于10μm，LED芯片的亮度会降低，增加刻蚀的难度和时间。
本申请实施例提供的第一半导体层21和第二半导体层23均为氮化镓基半导体层，有源层22为氮化镓基有源层；此外，本申请实施例提供的第一半导体层21、第二半导体层23和有源层22的材质还可以为其他材质，对此本申请不做具体限制。其中，第一半导体层21可以为N型半导体层，则第二半导体层23为P型半导体层。
采用电子束蒸发(E-beam)或者磁控溅射(sputter)的方法在第二半导体层23上沉积金属形成反射层24。所述反射层24为金属反射层，优选的，所述反射层24为Ag/Ni/Ni叠层。
需要说明的是，在形成第二半导体层23之后，形成反射层24之前，还包括以下步骤：
在第二半导体层23上形成欧姆接触层(图中未示出)；
在氮气的环境下高温退火，形成欧姆接触。
采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)的方法在反射层上沉积形成第一绝缘层。其中，所述第一绝缘层25由绝缘材料制成，优选的，所述第一绝缘层25由SiO2和/或SiN制成。
S102、对所述发光结构进行刻蚀，形成刻蚀至第一半导体层的第一孔洞，刻蚀至反射层表面的第二孔洞。
参见图3b，采用电感耦合等离子(ICP)方法或者湿法腐蚀方法对发光结构进行刻蚀，形成刻蚀至第一半导体层21的第一孔洞26，刻蚀至反射层24表面的第二孔洞27。
需要说明的是，在本发明的其他实施例中，所述第一绝缘层25还可以延伸到第一孔洞26的侧壁上。
S103、在第一绝缘层上和第一孔洞、第二孔洞内形成第一金属层，所述第一金属层与第一半导体层连接，以形成第一电极，所述第一金属与反射层连接，以形成第二电极，其中，第一电极和第二电极之间设有至少一条隔离槽，所述第一金属层由具有润湿性的金属制成。
参见图3c，采用电子束蒸发(E-beam)或者磁控溅射(sputter)的方法在第一绝缘层25上和第一孔洞26、第二孔洞27内形成第一金属层30。其中，所述第一金属层30与第一半导体层21连接，以形成第一电极，所述第一金属30与反射层24连接，以形成第二电极。
具体的，第一电极和第二电极之间设有至少一条隔离槽31，所述隔离槽31将第一金属层30分成至少两部分，第一电极和第二电极被隔离槽31隔离开。
润湿性是材料表面的重要特性之一，通过静态接触角来表征，影响润湿性的因素主要是材料表面的化学组成和微观结构，主要通过表面修饰和表面微造型来改变材料表面润湿性。具体的，所述润湿性大的金属在高温、超声或真空状态下不容易发生收缩；而润湿性小的金属在高温、超声或真空状态下容易发生收缩，并产生金属迁移，其中，润湿性大的金属在迁移的时候遇到润湿性小金属，则会在润湿性小的金属上发生团聚，进行二次生长，增加其金属层的厚度。
优选的，所述第一金属层30由Ni、Ti和In中的一种或几种制成，其厚度为0.5-3μm。以上金属为润湿性大的金属，其中，第一金属层30的区域为湿润区域。
需要说明的是，在形成第一金属层30后，还包括以下步骤：
对所述第一金属层30进行刻蚀，形成至少一条贯穿所述第一金属层30的隔离槽31，所述隔离槽31将第一电极和第二电极隔离开。
S104、在第一金属层上和隔离槽内形成第二绝缘层。
参见图3d，采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)的方法在第一金属层30上和隔离槽31内沉积形成第二绝缘层40。其中，所述第二绝缘层40由绝缘材料制成，优选的，所述第二绝缘层40由SiO2和/或SiN制成。
本发明通过第一绝缘层25和第二绝缘层40的相互配合，将第一电极和第二电极隔绝起来，避免芯片发生短路、漏电。
S105、在第二绝缘层上形成第二金属层，所述第二金属层由不具有润湿性的金属制成。
参见图3e，采用电子束蒸发(E-beam)或者磁控溅射(sputter)的方法在第二绝缘层40上形成第二金属层50，所述第二金属层50由不具有润湿性的金属制成。
具体的，所述不具有润湿性的金属在高温、超声或真空状态下容易发生收缩，并产生金属迁移，其中，不具有润湿性的金属在迁移的时候遇到具有润湿性的金属，则会在具有润湿性的金属上发生团聚，进行二次生长，增加其金属层的厚度。
优选的，所述第二金属层50由Cu、CO、Fe和Zn中的一种或几种制成，其厚度为0.5-3μm。以上金属为润湿性小的金属或不具有润湿性的金属，其中，第二金属层50的区域为不湿润区域。
S106、对第二金属层和第二绝缘层进行刻蚀，刻蚀至第一电极表面形成第三孔洞，刻蚀至第二电极表面形成第四孔洞。
参见图3f，采用电感耦合等离子(ICP)方法或者湿法腐蚀方法对对第二金属层50和第二绝缘层40进行刻蚀，刻蚀至第一电极表面形成第三孔洞51，刻蚀至第二电极表面形成第四孔洞52。
S107、在第二金属层的表面和第三孔洞、第四孔洞内形成焊料金属层。
参见图3g，采用电子束蒸发(E-beam)或者磁控溅射(sputter)的方法在第二金属层50的表面和第三孔洞51、第四孔洞52内形成焊料金属层60。
所述焊料金属层60由Au或Au合金制成。由于焊料金属层60是用于将芯片焊接在基板上的，因此焊接金属层60的材质一般由Au或Au合金制成，而Au或Au合金属于不具有润湿性或润湿性小的金属，本发明将焊料金属层60设置在润湿性大的第一金属层30上，同时，焊料金属层60的侧壁设有润湿性小的第二金属层50，从而使得焊料金属层60能有在第一金属层30上进行团聚，进行二次生产，进而增加焊料金属层60的厚度。
需要说明的是，受限于光刻胶的限制，在第二金属层50上的焊料金属层60的厚度为5-7μm。
S108、采用加热、超声或真空的方式，使焊料金属层通过团聚的方式二次生长到第一电极和第二电极上，以增加焊料金属层的厚度。
参见图1，采用加热、超声或真空的方式，使焊料金属层60通过团聚的方式二次生长到第一电极和第二电极上，以增加焊料金属层60的厚度。
具体的，焊料金属层的加热温度为400-700℃，超声频率大于等于20KHz，真空压强小于10-3Pa。
本发明的焊料金属层60在团聚完之后，位于第二金属层50表面的焊料金属层60均迁移第一电极和第二电极上，从而增加焊料金属层60的厚度，本发明的制作方法，通过第一金属层、第二金属层和焊料金属层相互配合，同时利用各层金属的特性，突破传统方法的光刻胶厚度的限制，使得第二金属层50上的焊料金属层60的厚度能高达到10μm以上，从而解决焊接空洞的问题，进而提高芯片和封装器件的可靠性。
优选的，所述焊料金属层60的厚度为10-20μm。由于芯片表面存在高低不平的图形，同时基板表面也会存在一定的翘曲和表面不平整，当焊料金属层的厚度小于10μm，芯片和基板因不平整而容易产生焊接空洞，从而影响芯片和封装器件的可靠性。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种具有焊料电极的LED芯片，其特征在于，包括：
衬底，衬底的材料为蓝宝石、碳化硅或硅；
设置在衬底上的发光结构，所述发光结构包括依次设置在衬底上的第一半导体层、有源层、第二半导体层、反射层和第一绝缘层；
设置在第一绝缘层表面的第一金属层，所述第一金属层一部延伸至第一半导体层并与第一半导体层连接，以形成第一电极，所述第一金属层一部分延伸至反射层并与反射层连接，以形成第二电极，其中，第一电极和第二电极之间设有至少一条隔离槽；
设置在第一金属层上和隔离槽内的第二绝缘层；
设置在第二绝缘层上的第二金属层；
贯穿第二金属层和第二绝缘层并分别于第一电极和第二电极连接的焊料金属层；
所述第一金属层的润湿性大于第二金属层的润湿性；
将焊料金属层设置在润湿性大的第一金属层上，焊料金属层的侧壁设有润湿性小的第二金属层，从而使得焊料金属层在第一金属层上进行团聚，进行二次生产，进而增加焊料金属层的厚度。
2.如权利要求1所述的具有焊料电极的LED芯片，其特征在于，所述第一金属层由Ni、Ti和In中的一种或几种制成，其厚度为0.5-3μm。
3.如权利要求2所述的具有焊料电极的LED芯片，其特征在于，所述第二金属层由Cu、CO、Fe和Zn中的一种或几种制成，其厚度为0.5-3μm。
4.如权利要求3所述的具有焊料电极的LED芯片，其特征在于，所述焊料金属层由Au或Au合金制成，其厚度为10-14μm。
5.一种具有焊料电极的LED芯片的制作方法，其特征在于，包括：
在衬底上形成发光结构，所述发光结构包括依次设置在衬底上的第一半导体层、有源层、第二半导体层、反射层和第一绝缘层；
对所述发光结构进行刻蚀，形成刻蚀至第一半导体层的第一孔洞，刻蚀至反射层表面的第二孔洞；
在第一绝缘层上和第一孔洞、第二孔洞内形成第一金属层，所述第一金属层与第一半导体层连接，以形成第一电极，所述第一金属与反射层连接，以形成第二电极，其中，第一电极和第二电极之间设有至少一条隔离槽；
在第一金属层上和隔离槽内形成第二绝缘层；
在第二绝缘层上形成第二金属层，所述第一金属层的润湿性大于第二金属层的润湿性；
对第二金属层和第二绝缘层进行刻蚀，刻蚀至第一电极表面形成第三孔洞，刻蚀至第二电极表面形成第四孔洞；
在第二金属层的表面和第三孔洞、第四孔洞内形成焊料金属层；
采用加热、超声或真空的方式，使焊料金属层通过团聚的方式二次生长到第一电极和第二电极上，以增加焊料金属层的厚度；
将焊料金属层设置在润湿性大的第一金属层上，焊料金属层的侧壁设有润湿性小的第二金属层，从而使得焊料金属层在第一金属层上进行团聚，进行二次生产，进而增加焊料金属层的厚度。
6.如权利要求5所述的具有焊料电极的LED芯片的制作方法，其特征在于，焊料金属层的加热温度为400-700℃，超声频率大于等于20KHz，真空压强小于10-3Pa。
7.如权利要求5所述的具有焊料电极的LED芯片的制作方法，其特征在于，所述第一金属层由Ni、Ti和In中的一种或几种制成，其厚度为0.5-3μm。
8.如权利要求7所述的具有焊料电极的LED芯片的制作方法，其特征在于，所述第二金属层由Cu、CO、Fe和Zn中的一种或几种制成，其厚度为0.5-3μm。
9.如权利要求8所述的具有焊料电极的LED芯片的制作方法，其特征在于，所述焊料金属层由Au或Au合金制成，其厚度为10-14μm。
10.如权利要求5所述的具有焊料电极的LED芯片的制作方法，其特征在于，所述隔离槽贯穿所述第一金属层，以将第一电极和第二电极隔离开。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811294637.0A CN109449271B (zh) | 2018-11-01 | 2018-11-01 | 一种具有焊料电极的led芯片及其制作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811294637.0A CN109449271B (zh) | 2018-11-01 | 2018-11-01 | 一种具有焊料电极的led芯片及其制作方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109449271A CN109449271A (zh) | 2019-03-08 |
| CN109449271B true CN109449271B (zh) | 2024-04-16 |
Family
ID=65549843
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811294637.0A Active CN109449271B (zh) | 2018-11-01 | 2018-11-01 | 一种具有焊料电极的led芯片及其制作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109449271B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110491977A (zh) * | 2019-08-19 | 2019-11-22 | 佛山市国星半导体技术有限公司 | 一种led芯片及其制作方法 |
| CN110993760A (zh) * | 2019-12-29 | 2020-04-10 | 江苏新广联科技股份有限公司 | 具有温度监控的大功率倒装led芯片及制备方法 |
| CN111564537B (zh) * | 2020-05-13 | 2021-06-29 | 厦门乾照光电股份有限公司 | 一种微型发光元件及其制备方法 |
| CN112968104B (zh) * | 2020-11-05 | 2022-04-19 | 重庆康佳光电技术研究院有限公司 | 发光芯片的制作方法 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62229973A (ja) * | 1986-03-31 | 1987-10-08 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
| US5376584A (en) * | 1992-12-31 | 1994-12-27 | International Business Machines Corporation | Process of making pad structure for solder ball limiting metallurgy having reduced edge stress |
| JPH11135533A (ja) * | 1997-08-25 | 1999-05-21 | Showa Denko Kk | 電極構造、該電極を備えたシリコン半導体素子、その製造方法及び該素子を実装した回路基板並びにその製造方法 |
| JP2005072212A (ja) * | 2003-08-22 | 2005-03-17 | Fujikura Ltd | 電子部品とその製造方法及び電子装置 |
| CN1747162A (zh) * | 2004-09-08 | 2006-03-15 | 株式会社电装 | 具有锡基焊料层的半导体器件及其制造方法 |
| CN105633064A (zh) * | 2014-11-06 | 2016-06-01 | 比亚迪股份有限公司 | 半导体组件及其制备方法 |
| CN107097015A (zh) * | 2017-06-07 | 2017-08-29 | 廊坊邦壮电子材料有限公司 | 一种锡银合金焊料及其制备工艺 |
| CN108336207A (zh) * | 2018-01-05 | 2018-07-27 | 佛山市国星半导体技术有限公司 | 一种高可靠性led芯片及其制作方法 |
| CN207925512U (zh) * | 2018-01-05 | 2018-09-28 | 佛山市国星半导体技术有限公司 | 一种高可靠性led芯片 |
| CN209016084U (zh) * | 2018-11-01 | 2019-06-21 | 佛山市国星半导体技术有限公司 | 一种具有焊料电极的led芯片 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016177333A1 (zh) * | 2015-05-05 | 2016-11-10 | 湘能华磊光电股份有限公司 | Iii族半导体发光器件倒装结构的制作方法 |
-
2018
- 2018-11-01 CN CN201811294637.0A patent/CN109449271B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62229973A (ja) * | 1986-03-31 | 1987-10-08 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
| US5376584A (en) * | 1992-12-31 | 1994-12-27 | International Business Machines Corporation | Process of making pad structure for solder ball limiting metallurgy having reduced edge stress |
| JPH11135533A (ja) * | 1997-08-25 | 1999-05-21 | Showa Denko Kk | 電極構造、該電極を備えたシリコン半導体素子、その製造方法及び該素子を実装した回路基板並びにその製造方法 |
| JP2005072212A (ja) * | 2003-08-22 | 2005-03-17 | Fujikura Ltd | 電子部品とその製造方法及び電子装置 |
| CN1747162A (zh) * | 2004-09-08 | 2006-03-15 | 株式会社电装 | 具有锡基焊料层的半导体器件及其制造方法 |
| CN105633064A (zh) * | 2014-11-06 | 2016-06-01 | 比亚迪股份有限公司 | 半导体组件及其制备方法 |
| CN107097015A (zh) * | 2017-06-07 | 2017-08-29 | 廊坊邦壮电子材料有限公司 | 一种锡银合金焊料及其制备工艺 |
| CN108336207A (zh) * | 2018-01-05 | 2018-07-27 | 佛山市国星半导体技术有限公司 | 一种高可靠性led芯片及其制作方法 |
| CN207925512U (zh) * | 2018-01-05 | 2018-09-28 | 佛山市国星半导体技术有限公司 | 一种高可靠性led芯片 |
| CN209016084U (zh) * | 2018-11-01 | 2019-06-21 | 佛山市国星半导体技术有限公司 | 一种具有焊料电极的led芯片 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109449271A (zh) | 2019-03-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109449271B (zh) | 一种具有焊料电极的led芯片及其制作方法 | |
| CN104319333B (zh) | 一种具有高反射电极的led芯片及其制备方法 | |
| CN109087981B (zh) | 一种防漏电led芯片及其制作方法 | |
| US10490701B2 (en) | Light emitting diode chip | |
| CN107658372A (zh) | 深刻蚀切割道倒装led芯片及制备方法、led显示装置 | |
| JP2013034010A (ja) | 縦型発光素子 | |
| CN108493311A (zh) | 一种深紫外led外延芯片封装结构及制备方法 | |
| CN105489727B (zh) | 倒装led芯片的键合电极结构及制作方法 | |
| TW201312792A (zh) | 發光二極體結構及其製造方法 | |
| CN110289281B (zh) | 一种倒装GaN基HEMT-LED集成器件及其制备方法 | |
| CN108470812B (zh) | 一种薄膜倒装led芯片及其制作方法 | |
| CN107731975A (zh) | 一种纳米管led及其制作方法 | |
| CN105336829B (zh) | 倒装发光二极管结构及其制作方法 | |
| CN108336207B (zh) | 一种高可靠性led芯片及其制作方法 | |
| CN104659167A (zh) | 一种高可靠性GaN基LED芯片及其制备方法 | |
| CN1331245C (zh) | 铟镓铝氮发光器件 | |
| KR101239852B1 (ko) | ＧａＮ계 화합물 반도체 발광 소자 | |
| KR20060035424A (ko) | ＧａＮ계 화합물 반도체 발광 소자 및 그 제조 방법 | |
| CN207925512U (zh) | 一种高可靠性led芯片 | |
| CN100353576C (zh) | 倒装氮化镓基发光二极管芯片的制作方法 | |
| CN204118110U (zh) | 一种具有高反射电极的led芯片 | |
| CN209016084U (zh) | 一种具有焊料电极的led芯片 | |
| CN106784174B (zh) | 一种led芯片及其制作方法 | |
| CN112768582B (zh) | 包含高反射n-GaN欧姆接触的倒装LED芯片及其制作方法 | |
| CN209016083U (zh) | 一种具有平衡电极的led芯片 |
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 |