CN113985712A - 一种led芯片的常温去胶方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种LED芯片的常温去胶清洗方法。该方法包括：将待去胶清洗晶片置于常温去胶溶液中超声清洗，然后分别进行常温无水乙醇、常温丙酮清洗，再经常温异丙醇清洗后烘干，即可将芯片表面残留胶清洗干净。清洗后的芯片表面无残留胶、残留异物等表面异常，保证了芯片质量和良率。本发明方法无需加热、易操作，能耗和原材料消耗低，提高生产效率的同时也降低了产品成本。

Description

一种LED芯片的常温去胶方法

技术领域

本发明涉及一种LED芯片的常温去胶方法，属于光电子技术领域。

背景技术

光刻胶又称光致抗蚀剂，由感光树脂、增感剂和溶剂三种主要成分组成的对光敏感的混合液体。光刻胶应该具有比较小的表面张力，使光刻胶具有良好的流动性和覆盖。感光树脂经光照后，在曝光区能很快地发生光固化反应，使得这种材料的物理性能，特别是溶解性、亲合性等发生明显变化。光刻胶广泛用于印刷电路和集成电路的制造以及印刷制版等过程。光刻胶的技术复杂，品种较多，根据其化学反应机理和显影原理，可分负性胶和正性胶两类。光照后形成不可溶物质的是负性胶；反之，对某些溶剂是不可溶的，经光照后变成可溶物质的即为正性胶。利用这种性能，将光刻胶作涂层，就能在晶片表面刻蚀所需的电路图形。

基于感光树脂的化学结构，光刻胶可以分为三种类型。①光聚合型，采用烯类单体，在光作用下生成自由基，自由基再进一步引发单体聚合，最后生成聚合物，具有形成正像的特点。②光分解型，采用含有叠氮醌类化合物的材料，经光照后,会发生光分解反应,由油溶性变为水溶性，可以制成正性胶。③光交联型，采用聚乙烯醇月桂酸酯等作为光敏材料,在光的作用下,其分子中的双键被打开，并使链与链之间发生交联，形成一种不溶性的网状结构，而起到抗蚀作用，这是一种典型的负性光刻胶。

现有技术中常用的去除光刻胶的方法主要是灰化和全湿法清洗。其中，灰化是通过激励源对氧气等气体进行解离，使气体分子电离产生氧等离子体，通过氧等离子气氛中的活性离子与光刻胶反应，氧等离子体的轰击而将光刻胶去除。然而采用灰化方法去除光刻胶时容易使光刻胶的下层材料受到损伤，而且氧等离子与光刻胶的反应需要较高的温度，这就增加了成本。此外，由于灰化往往不能将光刻胶完全去除，仍然需要清洗液进行长时间的清洗，但是实际去胶效果并不好，仍然会有光刻胶残留的现象。

全湿法清洗主要是将双氧水与硫酸溶液混合组成的清洗液喷洒到半导体衬底的光刻胶表面，使之与光刻胶发生反应而将光刻胶除去，用去离子水冲洗去除光刻胶后的半导体衬底表面,参见CN101169596A，去胶药液(双氧水与硫酸)温度在180-240℃。采用全湿法清洗虽然能减少半导体材料的损伤，但是在注入双氧水后硫酸的浓度急剧下降，使得形成的清洗液的寿命缩短，清洗液与光刻胶发生反应后就作为废液直接排掉，需要频繁更换清洗液并进行长时间的清洗，这就大大增加了物质和时间成本。

中国专利文件CN106935685A公开了一种LED芯片的去胶方法。采用KOH溶液(28-32℃)做正胶去胶剂(线性酚醛树脂)，去胶过程对铝电极不造成腐蚀，使铝电极颜色未发生变化。但该专利文件的去胶方法仅适用于铝电极正性光刻胶的去除，且需要加热升温至28-32℃。另外，KOH属于强碱，不利于环境保护。

在LED制作中，由于在进行构图工艺过程中刻蚀未覆盖光刻胶的薄膜或进行离子掺杂会增强光刻胶与半导体衬底表面的粘附性和光刻胶的硬度，现有的去除光刻胶的方法很难将粘附得很顽固的光刻胶去除干净，例如重掺杂离子注入后的光刻胶和长时间干刻后的光刻胶，残留的光刻胶会影响形成的器件或显示装置的性能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种LED芯片的常温去胶清洗方法。

本发明要解决的技术问题主要包括：无需加热升温，全程在常温下进行去胶清洗；对于顽固的正性光刻胶和负性光刻胶均能有效去除，提高产品良率、提高清洗能力；降低能耗和材料消耗且同时保持环境友好。

术语说明：

常温：具有本领域公知的含义，是指环境温度约在22±4℃，即18-26℃。

待去胶的LED芯片：是指完成干法刻蚀、湿法腐蚀、金属剥离工艺后带胶的砷化镓衬底LED芯片或氮化镓衬底LED芯片。

待去除的光刻胶：是指适用于砷化镓衬底LED芯片和/或氮化镓衬底LED芯片的现有正性光刻胶或负性光刻胶。

去胶溶液：与待去除的光刻胶对应的去胶液，现有市售产品。例如，去除正性光刻胶使用正胶去胶液或者正负胶去胶液。

正负胶去胶液：正性和负性胶通用的去胶液。

本发明的技术方案如下：

一种LED芯片的去胶清洗方法，包括步骤：

提供待去胶的LED芯片；

在常温、超声频率25-40KHz条件下，将待去胶的LED芯片置于去胶溶液中进行超声清洗3-5min；

在常温、超声频率20-30KHz条件下，将上述去胶溶液清洗后的LED芯片分别置于无水乙醇、丙酮中，各超声清洗3-5min；

常温下，将上述无水乙醇、丙酮清洗后的LED芯片置于异丙醇溶液中清洗时间3-5min；

然后，烘干。

根据本发明优选的，所述无水乙醇、丙酮、异丙醇均为分析纯，纯度≥99％。

根据本发明所述去胶溶液可以选用对应于带去除光刻胶对应的任意款市售产品。优选的去胶溶液如星泰克80R正胶去胶液、三达奥克VS1250负胶去胶液、奥首ASTP210正负胶去胶液和北京科华KMP ST系列正负胶去胶液，均可使用。本发明对此不作特别限定。

为了保证清洗效果，根据本发明优选的，每升去胶溶液清洗LED芯片100-120片为宜。根据本发明优选的，待去胶的LED芯片放置于清洗花篮中进行清洗。可以提高清洗效率。利用现有常规清洗花篮，最好一次放置LED芯片15-25片，每次去胶溶液用量2.5-4.5L。在清洗300-500片LED芯片后，更换新的去胶溶液。

下面提供一种优选的实施方式：

一种LED芯片的去胶清洗方法，包括步骤：

(1)将待去胶的LED芯片依次放入清洗花篮的卡塞中，所述LED芯片是砷化镓衬底LED芯片和/或氮化镓衬底LED芯片；

(2)将步骤(1)的清洗花篮置于常温去胶溶液中进行超声清洗，超声清洗条件为：温度18℃-26℃、超声频率30-40KHz，超声清洗时间3-5min；

清洗花篮的卡塞中一次放置15-25片LED芯片，去胶溶液每次用量2.5-4.5L，清洗300-500片LED芯片后，更换新的去胶溶液；

(3)将步骤(2)超声清洗后的LED芯片置于室温无水乙醇中超声清洗；所述无水乙醇纯度≥99％，清洗时间3-5min，超声频率20-30KHz；

(4)将步骤(3)超声清洗后的LED芯片置于室温丙酮中超声清洗；所述丙酮纯度≥99％，清洗时间3-5min，超声频率20-30KHz；

(5)将步骤(4)超声清洗后的LED芯片置于室温异丙醇中清洗；所述异丙醇纯度≥99％，清洗时间3-5min；

(6)将步骤(5)清洗后的LED芯片置于烘箱烘干，烘箱温度90-110℃，烘干时间3-5min。

将上述烘干后的LED芯片取出，即完成去胶清洗作业。清洗后的LED芯片表面无残留胶、残留异物等异常。

进一步优选的，各步骤中的清洗时间为3-4.5min。

进一步优选的，去胶溶液超声清洗步骤中的超声频率为25-35KHz。

进一步优选的，无水乙醇、丙酮超声清洗步骤中的超声频率为20-25KHz。

以上所述的无水乙醇、丙酮、异丙醇等有机溶剂使用后可以重复循环利用。

以上所述清洗花篮及卡槽采用耐酸碱、耐有机溶剂腐蚀的材质，具体尺寸形状没有特别限定，按现有技术即可。

以上所述待去胶的LED芯片上的光刻胶为现有技术。例如，正性光刻胶苏州瑞红RZJ304或星泰克SUN116，负性光刻胶星泰克SUN-lift1303或北京科华KMP E3130A，本发明不做特别限定。

本发明的方法的特点是要在常温下实现在去胶溶液顽固光刻胶的高效去除，还要兼顾环境保护及降低消耗，因此，与常温操作协同作用的的超声频率和超声清洗时间特别重要。砷化镓衬底和氮化镓衬底LED芯片在超声频率低的常温下，去胶液、有机试剂不能有效的发挥其去胶清洗作用，导致去胶清洗能力不足；超声频率过高时穿透力强，容易损伤外延层、衬底，晶片和芯片易碎，腐蚀芯表面金属；超声时间低于3分钟去胶试剂不能很好的发挥其去胶能力，高于5分钟会对芯片造成一定损伤。

本发明的有益效果：

1.本发明的方法只需借助常温去胶溶液、常温无水乙醇溶液、常温丙酮溶液、常温异丙醇溶液、烘箱烘干即可实现芯片去胶清洗，无需加热的去胶液，不使用强酸、强碱、等离子清洗等去胶方法，对LED基板材料损伤小，环境友好，能耗低。

2.本发明的方法适用于LED芯片上的正性和负性光刻胶的去除，通过去胶液、有机溶剂和物理超声达到最佳的去除效果，有机溶剂可以重复利用多次，保护了环境保护同时又降低了材料的消耗。

3.本发明方法清洗后的芯片表面无残留胶、残留异物等表面异常，且清洗步骤简单、试剂用量少、有利于提高去胶清洗效率和降低产品成本。

4.本发明取代了传统的加热升温去胶液、强酸、强碱、等离子清洗等去胶方法，减少了挥发，保护环境的同时又降低了材料的消耗。符合我国绿色半导体工业发展的方向。

附图说明

图1是本发明实施例1去胶后的LED芯片表面照片。

图2是本发明实施例2去胶后的LED芯片表面照片。

图3是本发明实施例3去胶后的LED芯片表面照片。

图4为对比例1加热去胶液和加热有机试剂传统去胶方法清洗后的芯片表面状况照片，芯片表面有明显残留异物，电极有损伤。

图5是对比例2常温不超声的去胶清洗方法去胶后的LED芯片表面照片。

图6是对比例3常规去胶清洗方法加热碱性去胶液去胶后的LED芯片表面照片。

具体实施方式

下面结合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芯片的去胶清洗工艺，步骤如下：

(1)将GaAs衬底LED晶片表面涂有苏州瑞红RZJ304正性光刻胶，经曝光、显影、ICP刻蚀后待去胶清洗，按顺序将所述LED晶片依次放入清洗花篮的卡塞中，置于常温的星泰克80R去胶溶液(4L)中进行超声清洗，超声频率为35KHz，清洗时间3min；

一次放置24片LED芯片，清洗480片LED芯片后，更换新的去胶溶液；

(2)将去胶溶液超声清洗后的LED芯片置于纯度99.3％的常温无水乙醇溶液清洗时间3min，超声频率25KHz；

(3)将无水乙醇超声清洗后的LED芯片置于纯度为99.5％的常温丙酮溶液清洗时间3min，超声频率30KHz；

(4)将超声丙酮清洗后的LED芯片置于纯度为99.7％的常温异丙醇溶液清洗时间3min；

(5)将清洗后的LED芯片进行烘箱烘干，烘干温度110℃，烘干时间3min；按顺序将芯片取下即完成去胶清洗作业。

清洗后的芯片在100倍显微镜下观察无残留胶、无残留异物，无电极损伤，如图1所示。

实施例2、一种LED芯片的去胶清洗工艺，包括步骤：

(1)GaAs衬底LED晶片表面涂有星泰克SUN116正性光刻胶，经曝光、显影、湿法腐蚀后待去胶清洗，将LED芯片按顺序依次放入清洗花篮的卡塞中，置于常温的北京科华KMPST601去胶溶液(3L)中进行超声清洗，超声频率为30KHz，清洗时间4min；

一次放置15片LED芯片，清洗330片LED芯片后，更换新的去胶溶液；

(2)将步骤(1)超声清洗后的LED芯片置于纯度99.5％的常温无水乙醇溶液清洗时间4min，超声频率25KHz；

(3)将步骤(2)超声清洗后的LED芯片置于纯度为99.7％的常温丙酮溶液清洗时间4min，超声频率25KHz；

(4)将步骤(3)超声清洗后的LED芯片置于纯度为99.9％的常温异丙醇溶液清洗时间4min；

(5)将步骤(4)清洗后的LED芯片进行烘箱烘干，烘干温度110℃，烘干时间4min。

将烘干后的LED芯片取出，清洗后的芯片在100倍显微镜下观察表面无残留胶、残留异物，无电极损伤，如图2所示。

实施例3、一种LED芯片的去胶清洗工艺，步骤如下：

(1)GaN衬底LED晶片表面涂有星泰克SUN-lift1303负性光刻胶，经曝光、显影、蒸镀金属、剥离后待去胶清洗，将待去胶清洗的芯片按顺序依次放入清洗花篮的卡塞中，置于常温的三达奥克VS1250负胶去胶溶液(3L)中进行超声清洗，超声频率为30KHz，清洗时间4.5min；

一次放置25片LED芯片，清洗300片LED芯片后，更换新的去胶溶液；

(2)将步骤(1)超声清洗后的LED芯片置于纯度99.5％的常温无水乙醇溶液清洗时间5min，超声频率20KHz；

(3)将步骤(2)清洗后的LED芯片置于纯度为99.7％的常温丙酮溶液清洗时间4.5min，超声频率20KHz；

(4)将步骤(3)清洗后的LED芯片置于纯度为99.9％的常温异丙醇溶液清洗时间4.5min；

(5)将清洗后的LED芯片进行烘箱烘干，烘干温度90℃，烘干时间5min。

将烘干后的LED芯片取出，清洗后的芯片在100倍显微镜下观察表面无残留胶、残留异物，无电极损伤，如图3所示。

对比例1：传统加热去胶方法

待去胶清洗的LED芯片、去胶溶液与实施例1相同。

1.将所述LED芯片按顺序依次放入清洗花篮的卡塞中，放入加热80℃的去胶溶液(2L)中进行清洗，清洗时间30min；一次放置20片LED芯片，清洗100-120片后，更换新的去胶溶液；

2.将步骤1清洗后的LED芯片置于加热70℃无水乙醇溶液清洗；无水乙醇溶液为分析纯纯度99.3％，清洗时间15min；

3.将步骤2清洗后的LED芯片置于加热56℃丙酮溶液中清洗；丙酮溶液为分析纯纯度99.5％，清洗时间15min；

4.将步骤3清洗后的LED芯片置于加热52℃异丙醇溶液中清洗；异丙醇溶液为分析纯纯度99.7％，清洗时间10min；

5.将步骤4清洗后的LED芯片进行烘箱烘干；烘箱温度110℃，烘干时间7分钟。

将烘干后的LED芯片取出，即完成去胶清洗作业。清洗后的芯片在100倍显微镜下观察表面有残留异物，如图4所示，芯片表面有明显残留物和电极有损伤。

对比例2：

将GaAs衬底LED晶片表面涂有AZ1500正性光刻胶，经曝光、显影、ICP刻蚀后待去胶清洗，按作业晶片顺序依次放入清洗卡塞中；

1.将装有待去胶清洗LED晶片的清洗卡塞放入常温的北京科华KMP ST601去胶溶液中进行清洗，清洗时间5min；

2.将步骤1清洗后的LED晶片卡塞置于纯度99.3％的常温无水乙醇溶液清洗时间3min，超声频率25KHz；

3.将步骤2清洗后的LED晶片卡塞置于纯度为99.5％的常温丙酮溶液清洗时间3min，超声频率25KHz；

4.将步骤3清洗后的LED晶片卡塞置于纯度为99.7％的常温异丙醇溶液清洗时间3min；

5.将步骤4清洗后的LED晶片卡塞进行烘箱烘干，烘干温度98℃，烘干时间3min；

将步骤5烘箱烘干后的卡塞取出，按顺序将芯片取下即完成去胶清洗作业。清洗后的芯片表面如图5所示(100倍显微镜)，有发光区残留胶和电极边缘残留胶。

对比例3：

1.GaAs衬底LED晶片表面涂有星泰克SUN116正性光刻胶，经曝光、显影、湿法腐蚀后待去胶清洗，将待去胶LED芯片按顺序依次放入清洗花篮的卡塞中，置于第一杯加热50℃、质量浓度5％的NaOH碱性去胶溶液(3L)中进行去胶清洗，清洗时间15min，一次放置25片LED芯片；

2.将步骤1清洗后的LED芯片置于第二杯加热50℃、5％NaOH碱性去胶溶液(3L)中进行去胶清洗，清洗时间10min，

3.将步骤2清洗后的LED芯片置于加热52℃的乙醇溶液中清洗；乙醇溶液为分析纯纯度≥99.9％，清洗时间10min；

4.将步骤3清洗后的LED芯片进行烘箱烘干，烘干温度98℃，烘干时间5min。

将烘干后的LED芯片取出，在100倍显微镜下观察表面有腐蚀，如图6所示，芯片表面明显有残留胶和电极损伤，电极表面金属被去胶液腐蚀。

实验例：

清洗效果观察：在100倍显微镜下观察晶片表面是否有残留胶点。在视野范围内没有残留胶点且电极未损伤(单颗电极黑点小于5颗)，去胶效果为100％；在视野范围内有残留胶点1-3个且电极未损伤(单颗电极黑点小于5颗)，去胶效果为90-95％；超过3个(不含3个)的或电极有损伤(单颗电极黑点大于5颗)去胶效果不合格。

清洗能力(片/升)评价：分别取实施例、对比例的去胶溶液1L，依次将待清洗的LED晶片置于其中进行去胶清洗，直至去胶溶液开始出现浑浊，检测放入的LED芯片的数量。

实施例1-3与对比例1-2清洗效果对比：

Claims (7)

1.一种LED芯片的去胶清洗方法，包括步骤：

提供待去胶的LED芯片；

在常温、超声频率25-40KHz条件下，将待去胶的LED芯片置于去胶溶液中进行超声清洗3-5min；

在常温、超声频率20-30KHz条件下，将上述去胶溶液清洗后的LED芯片分别置于无水乙醇、丙酮中，各超声清洗3-5min；

常温下，将上述无水乙醇、丙酮清洗后的LED芯片置于异丙醇溶液中清洗时间3-5min；

然后，烘干。

2.如权利要求1所述的LED芯片的去胶清洗方法，其特征在于所述无水乙醇、丙酮、异丙醇均为分析纯，纯度≥99％。

3.如权利要求1所述的LED芯片的去胶清洗方法，其特征在于每升去胶溶液清洗LED芯片100-120片。

4.如权利要求1所述的LED芯片的去胶清洗方法，其特征在于包括步骤：

(1)将待去胶的LED芯片依次放入清洗花篮的卡塞中，所述LED芯片是砷化镓衬底LED芯片和/或氮化镓衬底LED芯片；

(2)将步骤(1)的清洗花篮置于常温去胶溶液中进行超声清洗，超声清洗条件为：温度18℃-26℃、超声频率30-40KHz，超声清洗时间3-5min；

清洗花篮的卡塞中一次放置15-25片LED芯片，去胶溶液每次用量2.5-4.5L，清洗300-500片LED芯片后，更换新的去胶溶液；

(3)将步骤(2)超声清洗后的LED芯片置于室温无水乙醇中超声清洗；所述无水乙醇纯度≥99％，清洗时间3-5min，超声频率20-30KHz；

(4)将步骤(3)超声清洗后的LED芯片置于室温丙酮中超声清洗；所述丙酮纯度≥99％，清洗时间3-5min，超声频率20-30KHz；

(5)将步骤(4)超声清洗后的LED芯片置于室温异丙醇中清洗；所述异丙醇纯度≥99％，清洗时间3-5min；

(6)将步骤(5)清洗后的LED芯片置于烘箱烘干，烘箱温度90-110℃，烘干时间3-5min。

5.如权利要求1所述的LED芯片的去胶清洗方法，其特征在于各步骤中的清洗时间为3-4.5min。

6.如权利要求1所述的LED芯片的去胶清洗方法，其特征在于去胶溶液超声清洗步骤中的超声频率为25-35KHz。

7.如权利要求1所述的LED芯片的去胶清洗方法，其特征在于无水乙醇、丙酮超声清洗步骤中的超声频率为20-25KHz。

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