CN110098299A - 一种led金属电极制作中的电极剥离方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种LED金属电极制作中的电极剥离方法，包括：(1)制作金属层：在生长有外延层的晶片表面制作电极掩膜图形，在电极掩膜图形表面蒸镀金属膜层；(2)剥离电极：将步骤(1)生成的晶片放置在异丙醇溶液中进行超声，异丙醇溶液的加热温度为60‑70℃，超声时间为3‑10min，超声频率为5‑10KHz；(3)干燥并撕掉表面金属：对步骤(2)生成的晶片表面进行干燥，并撕掉表面金属；(4)电极去胶：去除步骤(3)生成的晶片表面残留的光刻胶，并进行干燥。本发明既能够将表面金属很容易的剥离下来，又不不会过度溶解光刻胶而造成的整个金属膜层错位形成剥离印痕。

Description

一种LED金属电极制作中的电极剥离方法

技术领域

本发明涉及一种LED金属电极制作中的电极剥离方法，属于半导体加工技术领域。

背景技术

LED(Light Emitting Diode)，发光二极管，和普通二极管一样，均是由P-N节组成，它能够将电能转换为光能，从而进行发光。与白炽灯和氖灯相比较，发光二极管抗冲击性和抗震性优越，可靠性强，寿命较长，可调节性强，工作电压低，工作电流小，节能环保的诸多优良性能，被称为第四代光源。发光二极管被广泛应用于LED显示屏制作，交通信号灯，汽车用灯，液晶屏背光源，灯饰，照明光源等。

发光二极管，制作流程可以分为两个大部分，一部分是外延部分的外延层的生长；另外一部分是管芯结构的制作。外延层的生长主要是在金属有机化学气相沉积外延片炉(MOCVD)中完成的，现在使用的衬底主要有蓝宝石衬底、碳化硅衬底、硅衬底、砷化镓衬底、氧化锌衬底等。管芯的制作，主要包括外延片表面清洁、透明电极制作、金属电极制作、保护层制作、衬底减薄、管芯切割、测试入库等工步。

LED金属电极的制作，最常用的工艺方法主要有两种。一种是湿法腐蚀制作出金属电极图形，该方法首先在晶片表面制作出整个构成电极的金属膜层，然后在金属膜层表面将电极区域使用光刻胶进行保护，将没有保护区域的金属通过腐蚀性溶液腐蚀掉，从而得到完整的金属电极图形。另一种常用方法，首先使用光刻胶制作出电极掩膜图形，然后在其上制作出整个金属膜层，金属膜层完成后，使用膜剥离方法，剥离制得需要的金属图形，然后使用去胶液或者有机溶剂去掉残留光刻胶，得到表面洁净的晶片。传统的剥离方法，一般使用有机溶剂或者去胶液将金属下层的光刻胶完全或部分溶解掉，这样金属与光刻胶之间粘附性降低(部分光刻胶溶解)或者金属膜层成悬空状态(所有光刻胶全部溶解)，利用粘附膜覆盖在晶片表面，将电极区域外的金属撕掉，完成剥离过程，而得到需要的金属电极图形。然而，在制作过程中，对于使用有机溶剂或者去胶液溶解光刻胶进行剥离时，金属下方光刻胶的溶解程度很难控制，光刻胶溶解的太少，金属膜层与光刻胶/晶片之间的粘附过于牢固，粘性膜很难将电极之外的金属膜层完整的剥离下来，如果使用较大的外力将该部分金属剥离下来，电极侧面会比较粗糙，平整度会很差，电极侧面会吸收较多的光，整个管芯出光效率较低；如果光刻胶溶解的太多，晶片表面的整个金属膜层很容易发生整体移动(金属层移位，如图1所示，显微镜放大倍数为100倍)，因为电极区域会高于发光区，这样整个金属膜层通过较小的压力就会在电极区域上形成规则的金属印痕，并且该种金属印痕一旦形成(金属与金属之间接触会比较牢固)，后续无法在将其去掉，对产品良率影响较大。对于传统的剥离方法，首先使用专门用于去胶的去胶液进行加热浸泡，然后使用有机溶剂去掉表面去胶液，最后使用乙醇或者清水超洗掉表面的有机溶剂和残留去胶液。通过去胶能力较强的去胶液和有机溶剂以及适当的时间和加热温度的配合来完成整个剥离过程，传统方法有较大几率在电极表面存在剥离印痕问题，如图2所示，显微镜放大倍数为100倍，在实际生产中，由于温度或时间的波动，甚至去胶液浓度的影响等都会对剥离效果产生较大的影响，实际上使用传统方法进行剥离，电极表面印痕经常存在，对LED产品良率的整体提升是一个较大的问题。

中国专利文献CN1397986A提出了一种金属剥离方法，该方法是用光刻胶做掩膜，在常规曝光以后，用氯苯浸泡几分钟，在显影之前做坚膜处理，再略加过显影，使光刻胶图形呈倒角悬垂。再根据需要进行衬底腐蚀。在此基础上沉积金属膜，用丙酮浸泡去掉光刻胶和多余的金属，完成金属剥离，此项发明使腐蚀衬底和金属剥离完全实现自对准和实现等平面工艺，具有工艺简化，成本较低，提高质量的优点。但是，在本发明中使用丙酮浸泡法去掉多余金属完成剥离过程，丙酮对大多数光刻胶具有很强的溶解性，溶解程度很难控制，这样如果溶解能力过大(浸泡丙酮时间过长或者温度较高)，就会很容易造成整张金属膜移位，造成金属剥离压痕。

中国专利文献CN 101231948A公开了一种进行电极剥离的方法，利用氮化硅与二氧化硅在缓冲二氧化硅腐蚀液(BOE)中腐蚀选择比高的特点，形成钻蚀(undercut)结构，可以进行金属的溅射剥离，进行电极的制作。本专利同样需要酸性腐蚀液(BOE)进行腐蚀操作，具有较大危险隐患。

因此，针对现有发光二极管金属电极制作过程中剥离工艺存在的弊端，有必要研究一种，制作过程简便，能够有效剥离而又能够完全不产生金属剥离印痕的剥离工艺方法。

发明内容

针对现有发光二极管管芯制程的金属电极制作过程中剥离工艺存在的剥离印痕问题，本发明提供了一种LED金属电极制作中的电极剥离方法；

术语解释：

1、金属层移位：本发明中金属层移位指的是位于光刻胶上方的整个金属膜层因为光刻胶部分或全部溶解，整片金属层移动的现象，该种现象极易造成剥离印痕。

2、剥离印痕：金属层移位使金属层压到电极表面和发光区上后形成的金属痕迹，尤其在电极表面容易形成。

本发明的技术方案为：

一种LED金属电极制作中的电极剥离方法，包括：

(1)制作金属层：在生长有外延层的晶片表面制作电极掩膜图形，在所述电极掩膜图形表面蒸镀金属膜层；

(2)剥离电极：将步骤(1)生成的晶片放置在异丙醇溶液中进行超声，异丙醇溶液的加热温度为60-70℃，超声时间为3-10min，超声频率为5-10KHz；

(3)干燥并撕掉表面金属：对步骤(2)生成的晶片表面进行干燥，并撕掉表面金属；

(4)电极去胶：去除步骤(3)生成的晶片表面残留的光刻胶，并进行干燥。

根据相似相溶原理，不同物质之间具有不同的相容程度，大多数有机溶剂或者专用去胶液对光刻胶溶胶能力太强，较难控制，而本发明通过研究发现异丙醇对现有大多数光刻胶溶解能力通过合适的温度与时间能够较易控制，实验发现，使用异丙醇在5-10KHz频率的超声环境中，并加热异丙醇到60-70℃，经3-10min的加热处理，晶片表面光刻胶溶解程度恰好合适。既能够将表面金属很容易的剥离下来，又不不会过度溶解光刻胶而造成的整个金属膜层错位形成剥离印痕。

根据本发明优选的，所述步骤(2)中，异丙醇溶液的加热温度为65℃，超声时间为5min，超声频率为7KHz。

根据本发明优选的，所述异丙醇溶液的相对密度为0.784-0.786，异丙醇溶液中异丙醇质量百分比不低于99.7％。含量99.7％以上的异丙醇溶胶能力适当，含量过低溶胶能力不足。

根据本发明优选的，所述步骤(1)中，在生长有外延层的晶片表面使用负性光刻胶制作电极掩膜图形，所述负性光刻胶的厚度为20000—40000埃，所述负性光刻胶的倒角为30—75°，所述金属膜层的厚度为所述负性光刻胶厚度的1/2—2/3。

上述负性光刻胶厚度、倒角及金属膜层厚度的选择，与异丙醇的加热温度和时间配合能够较好的实现剥离。负性光刻胶无钻蚀，蒸镀金属膜层过程中最高温度不影响负性光刻胶形状。负性光刻胶厚度最大厚度差值控制在10％以内。

根据本发明优选的，所述步骤(3)、(4)中，使用加热氮气或者旋干机进行干燥。

根据本发明优选的，所述步骤(3)、(4)中，所述加热氮气的温度为40-80℃，施加氮气的时间为2-10min。

根据本发明优选的，所述步骤(4)中，步骤(3)生成的晶片使用去胶液或者有机溶剂进行加热浸泡，加热温度为60-90℃，去除表面残留光刻胶。

根据本发明优选的，所述步骤(3)中，使用粘性膜撕掉表面金属。

根据本发明优选的，所述步骤(1)中，使用电子束蒸发台或溅射台在所述电极掩膜图形表面蒸镀金属膜层。

本发明的有益效果为：

1、本发明中，选用异丙醇溶液进行光刻胶恰当程度的溶解是关键，研究发现，大多数去胶液溶胶能力太强极度不容易控制，而除异丙醇之外的其它有机溶剂溶胶能力不足，整个金属膜层较难剥离。本发明中，使用异丙醇在5-10KHz频率的超声环境中，并加热异丙醇到60-70℃，经过3-10min的加热处理，晶片表面光刻胶溶解程度恰好合适。既能够将表面金属很容易的剥离下来，又不不会过度溶解光刻胶而造成的整个金属膜层错位形成剥离印痕。本发明中使用异丙醇，配合超声方法以及恰当的参数配合解决了晶片表面剥离印痕的问题。

2、本发明中使用的剥离方法，避免传统工艺方法中的使用去胶液溶胶和有机溶解去除多余去胶液等繁琐步骤，整个剥离过程只需要使用一种溶液进行加热，且该溶液安全性较高，对人体影响较小。

3.本发明工艺方法简单，整个过程易操作、实现简便、制程时间较短，大大提升了金属剥离效率，且使用的原材料成本较低，大大降低了整个制程生产成本，能够完全解决晶片表面剥离印痕问题，适用于大规模量化生产，通用于所有晶片的剥离工艺。

附图说明

图1为本发明中金属层移位显微实物图；

图2为本发明中剥离印痕显微实物图；

图3为实施例1中制作完成负性光刻胶图形的示意图；

图4为实施例1中制作完成金属膜层的示意图；

图5为实施例1中完成剥离并去胶后的示意图；

图6为实施例1中完成剥离去胶后的显微实物图；

1、生长有外延层和ITO电流扩展层的晶片，2、负性光刻胶，3、金属膜层。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例对本发明作进一步限定，但不限于此。

实施例1

一种LED金属电极制作中的电极剥离方法，包括：

(1)制作金属层：在生长有外延层和ITO电流扩展层的晶片1表面，使用负性光刻胶2制作电极掩膜图形，负性光刻胶2的厚度为20000埃，负性光刻胶2的倒角为60°，如图3所示，使用电子束蒸发台或溅射台在电极掩膜图形表面蒸镀金属膜层2 10000埃；如图4所示；

(2)剥离电极：将步骤(1)生成的晶片放置在异丙醇溶液中进行超声，异丙醇溶液的加热温度为65℃，超声时间为5min，超声频率为7KHz；异丙醇溶液的相对密度为0.786，异丙醇溶液中异丙醇含量不低于99.7％；

(3)干燥并撕掉表面金属：使用加热氮气对步骤(2)生成的晶片表面进行干燥，并使用粘性膜撕掉表面金属；加热氮气的温度为70℃，施加氮气的时间为10min。

(4)电极去胶：使用去胶液浸泡，去胶液加热60℃，去除步骤(3)生成的晶片表面残留的光刻胶，如图5所示，并使用加热氮气进行干燥。

通过上述实施例制作完成的电极图形，进行显微镜下镜检发现，效果图如图6所示，电极表面光滑，无任何剥离印痕出现，通过本发明中介绍的方法制作完成的电极表面光滑，良率较高。

实施例2

根据实施例1所述的一种LED金属电极制作中的电极剥离方法，其区别在于，异丙醇溶液的加热温度为65℃，超声时间为3min。

实施例3

根据实施例1所述的一种LED金属电极制作中的电极剥离方法，其区别在于，异丙醇溶液的加热温度为60℃，超声时间为10min。

实施例4

根据实施例1所述的一种LED金属电极制作中的电极剥离方法，其区别在于，异丙醇溶液的加热温度为70℃，超声时间为3min。

实施例5

根据实施例1所述的一种LED金属电极制作中的电极剥离方法，其区别在于，金属膜层2的厚度为10000埃。

实施例6

根据实施例1所述的一种LED金属电极制作中的电极剥离方法，其区别在于，负性光刻胶2的厚度为40000埃，金属膜层2的厚度为20000埃。

实施例7

根据实施例1所述的一种LED金属电极制作中的电极剥离方法，其区别在于，负性光刻胶2的厚度为40000埃，金属膜层2的厚度为26000埃。

Claims (10)

1.一种LED金属电极制作中的电极剥离方法，其特征在于，包括：

(1)制作金属层：在生长有外延层的晶片表面制作电极掩膜图形，在所述电极掩膜图形表面蒸镀金属膜层；

(2)剥离电极：将步骤(1)生成的晶片放置在异丙醇溶液中进行超声，异丙醇溶液的加热温度为60-70℃，超声时间为3-10min，超声频率为5-10KHz；

(3)干燥并撕掉表面金属：对步骤(2)生成的晶片表面进行干燥，并撕掉表面金属；

(4)电极去胶：去除步骤(3)生成的晶片表面残留的光刻胶，并进行干燥。

2.根据权利要求1所述的一种LED金属电极制作中的电极剥离方法，其特征在于，所述步骤(2)中，异丙醇溶液的加热温度为65℃，超声时间为5min，超声频率为7KHz。

3.根据权利要求1所述的一种LED金属电极制作中的电极剥离方法，其特征在于，所述异丙醇溶液的相对密度为0.784-0.786，异丙醇溶液中异丙醇质量百分比不低于99.7％。

4.根据权利要求1所述的一种LED金属电极制作中的电极剥离方法，其特征在于，所述步骤(1)中，在生长有外延层的晶片表面使用负性光刻胶制作电极掩膜图形，所述负性光刻胶的厚度为20000—40000埃，所述负性光刻胶的倒角为30—75°。

5.根据权利要求4所述的一种LED金属电极制作中的电极剥离方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述金属膜层的厚度为所述负性光刻胶厚度的1/2—2/3。

6.根据权利要求1所述的一种LED金属电极制作中的电极剥离方法，其特征在于，所述步骤(3)、(4)中，使用加热氮气或者旋干机进行干燥。

7.根据权利要求6所述的一种LED金属电极制作中的电极剥离方法，其特征在于，所述步骤(3)、(4)中，所述加热氮气的温度为40-80℃，施加氮气的时间为2-10min。

8.根据权利要求1所述的一种LED金属电极制作中的电极剥离方法，其特征在于，所述步骤(4)中，步骤(3)生成的晶片使用去胶液或者有机溶剂进行加热浸泡，加热温度为60-90℃，去除表面残留光刻胶。

9.根据权利要求1所述的一种LED金属电极制作中的电极剥离方法，其特征在于，所述步骤(3)中，使用粘性膜撕掉表面金属。

10.根据权利要求1-9任一所述的一种LED金属电极制作中的电极剥离方法，其特征在于，所述步骤(1)中，使用电子束蒸发台或溅射台在所述电极掩膜图形表面蒸镀金属膜层。