CN118039754B - 一种倒装mini发光二极管芯片的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种倒装mini发光二极管芯片的制备方法，包括提供一生长所需的衬底，然后在衬底上依次外延生长N型半导体层、有源发光层以及P型半导体层，在P型半导体层表面涂布光刻胶，利用一光罩对光刻胶进行曝光，在光罩四角设有遮光部，遮光部由多组区域组成，区域包括不透光区间与透光区间，在同一区域内的不透光区间的宽度大于透光区间，且不透光区间以及透光区间的宽度朝向光罩的中心依次递减，以使透光区间在曝光过程中发生衍射，进而使得光刻胶的曝光深度从四角位置朝向中心位置逐渐减小，以使隔离槽的斜度与平面区域斜度是一致的，进而避免隔离槽四角凸起，导致倒装mini发光二极管芯片在高湿环境下快速失效或损坏。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种倒装mini发光二极管芯片的制备方法。
背景技术
近年来发光二极管芯片工艺在各大厂商竞争下快速发展，被广泛的应用于通用照明、特种照明、直显显示屏、背光显示屏、车灯等各个领域,倒装发光二极管芯片更是具有耐大电流冲击、可靠性高、光效高等优点；
倒装mini 发光二极管芯片有着更高的颜色对比度、亮度、色域，更高的寿命和更薄的厚度，更是具有耐大电流冲击、可靠性高、光效高等优点，倒装mini 发光二极管芯片因为可以应用于COB工艺，从而使得直显显示屏点间距极大的缩小，进一步的提升了直显显示屏的分辨率，使直显显示屏的户内应用成为可能，是近几年面板行业发展的重点领域，有广阔的前景，但倒装mini发光二极管芯片尺寸越小，制备的显示屏点间距就越小，分辨率就越高，但是随着倒装mini发光二极管芯片尺寸的逐渐缩小，现有的制备倒装mini发光二极管芯片诸多工艺已经到达极限。
现有技术中，现有的倒装mini发光二极管芯片隔离槽的制备工艺，制备的倒装mini发光二极管芯片的隔离槽四角凸起，并不是光滑的圆角过渡，隔离槽的四角凸起便会造成绝缘保护层无法完全包覆隔离槽凸起的位置，进而导致倒装mini发光二极管芯片在高湿环境下快速失效或损坏。
发明内容
基于此，本发明的目的是提供一种倒装mini 发光二极管芯片的制备方法，通过优化倒装mini发光二极管芯片隔离槽的制备工艺，以解决现有倒装mini 发光二极管芯片的隔离槽四角凸起，并不是光滑的圆角过渡，造成绝缘保护层无法完全包覆隔离槽凸起的位置，进而导致倒装mini 发光二极管芯片在高湿环境下快速失效或损坏的问题。
一种倒装mini 发光二极管芯片的制备方法，所述制备方法包括：
步骤一，提供一生长所需的衬底，然后在所述衬底上利用MOCVD工艺依次在所述衬底上外延生长N型半导体层、有源发光层以及P型半导体层；
步骤二，在所述P型半导体层表面涂布正性光刻胶，利用一光罩对所述正性光刻胶进行曝光，在所述光罩四角设有遮光部，所述遮光部由多组区域排列组成，所述区域包括不透光区间与透光区间，在同一所述区域内不透光区间的宽度大于透光区间的宽度，且所述不透光区间以及所述透光区间的宽度朝向所述光罩的中心依次递减，以使所述透光区间在曝光过程中发生衍射，进而使得所述正性光刻胶的曝光深度从四角位置朝向中心位置逐渐减小；
步骤三，在所述P型半导体层表面显影后去除掉曝光过的所述正性光刻胶，以暴露出第一部分P型半导体层，利用加热盘对除胶后剩余的所述正性光刻胶进行烘烤，再通过刻蚀得到隔离槽，最后去除剩余的所述正性光刻胶；
步骤四，在所述隔离槽及所述P型半导体层的表面利用磁控溅射工艺沉积氧化铟锡；
步骤五，在所述氧化铟锡表面依次涂胶、曝光、显影以及去胶，以暴露出部分氧化铟锡，然后通过湿法腐蚀、刻蚀以及去胶后，得到N型半导体层的导电台阶以及电流扩展层。
进一步的，在所述步骤二中，所述不透光区间以及所述透光区间的宽度朝向所述光罩的中心依次递减0.1um-0.5um。
进一步的，在所述步骤三中，所述通过蚀刻得到隔离槽的步骤包括：
利用电感耦合等离子体刻蚀工艺去除所述第一部分P型半导体层以及所述第一部分P型半导体层下方的所述有源发光层以及所述N型半导体层直至暴露出所述衬底，从而形成所述隔离槽。
进一步的，在所述步骤五中，所述通过湿法腐蚀、蚀刻以及去胶后，得到N型半导体层的导电台阶以及电流扩展层的步骤包括：
利用湿法腐蚀去除所述部分氧化铟锡，以暴露出所述部分氧化铟锡下方的第二部分P型半导体层，再利用电感耦合等离子体刻蚀工艺去除所述第二部分P型半导体层以及所述第二部分P型半导体层下方的所述有源发光层直至暴露出N型半导体，将暴露出的部分N型半导体层作为N型半导体层的导电台阶，所述P型半导体层上剩余的氧化铟锡作为电流扩展层。
进一步的，所述倒装mini 发光二极管芯片的制备方法还包括：
步骤六，在所述隔离槽、所述导电台阶以及所述电流扩展层表面利用磁控溅射工艺依次蒸镀多组SiO2和Ti3O5，从而形成布拉格反射层，所述布拉格反射层用于将芯片的光反射从衬底面发出。
进一步的，所述倒装mini 发光二极管芯片的制备方法还包括：
步骤七，在所述布拉格反射层表面依次涂胶、曝光、显影以及去胶，以暴露出部分布拉格反射层，然后利用电感耦合等离子刻蚀工艺去除所述部分布拉格反射层，从而形成布拉格反射层通孔。
进一步的，所述倒装mini 发光二极管芯片的制备方法还包括：
步骤八，在所述布拉格反射层以及所述布拉格反射层通孔表面涂布负性光刻胶，然后曝光、显影以及去除掉曝光过的所述负性光刻胶。
进一步的，所述倒装mini 发光二极管芯片的制备方法还包括：
步骤九，在所述布拉格反射层及所述布拉格反射层通孔表面利用电子束蒸镀工艺依次蒸镀Al/Ti/Ni/Au金属作为焊盘层。
进一步的，在所述步骤九中，所述焊盘层分为P型焊盘层和N型焊盘层，所述P型焊盘层通过所述P型焊盘层下方的所述布拉格反射层通孔与所述电流扩展层形成电性连接，所述N型焊盘层通过所述N型焊盘层下方的布拉格反射层通孔与所述导电台阶形成电性连接。
本发明还提供一种倒装mini发光二极管芯片，该倒装mini发光二极管芯片采用如上所述的倒装mini发光二极管芯片的制备方法制备而成。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过在光罩四角设置遮光部，以使通过该光罩曝光，以及完成显影、烘烤以及电感耦合等离子体刻蚀工艺后，隔离槽四角与平面区域的斜度一致，且四角为光滑的圆角过渡，进而避免四角凸起造成绝缘保护层无法完全包覆凸起的位置，导致倒装mini 发光二极管芯片在高湿环境下快速失效或损坏；具体的，通过在光罩四角设置遮光部，在遮光部排列设置多组区域，在区域内设置不透光区间与透光区间，在同一区域内不透光区间的宽度大于透光区间的宽度，且不透光区间以及透光区间的宽度朝向光罩的中心依次递减，以使曝光过程中光在透光区间的透光处发生衍射，从而使得正性光刻胶的曝光深度从四角位置朝向中心位置逐渐减小，进而使得完成显影以及烘烤后，剩余的正性光刻胶四角区域与平面区域达到斜度一致的效果，在完成电感耦合等离子体刻蚀工艺后，使得隔离槽的四角斜度与直线区域斜度是一致的，且四角为光滑的圆角过渡，进而避免因隔离槽的四角凸起造成绝缘保护层无法完全包覆隔离槽凸起的位置，导致倒装mini 发光二极管芯片在高湿环境下快速失效或损坏。
附图说明
图1为本发明实施例中倒装mini 发光二极管芯片的制备方法流程图；
图2为本发明实施例中光罩的整体结构示意图；
图3为本发明实施例中遮光部的整体结构示意图；
图4为本发明实施例中倒装mini 发光二极管芯片的剖面示意图；
主要元件符号说明：
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1至图4，本发明实施例中倒装mini 发光二极管芯片的制备方法，包括：
步骤一，提供一生长所需的衬底100，然后在所述衬底100上利用MOCVD工艺依次在所述衬底100上外延生长N型半导体层111、有源发光层112以及P型半导体层113；
可以理解的，MOCVD工艺有着适用范围广泛、生长易于控制以及外延层大面积均匀性良好等优点。
步骤二，在所述P型半导体层113表面涂布正性光刻胶，利用一光罩120对所述正性光刻胶进行曝光，在所述光罩120的四角设有遮光部121，所述遮光部121由多组区域122排列组成，所述区域122包括不透光区间124与透光区间123，在同一所述区域122内不透光区间124的宽度大于透光区间123的宽度，且所述不透光区间124以及所述透光区间123的宽度朝向所述光罩120的中心依次递减，以使所述透光区间123在曝光过程中发生衍射。
可以理解的，通过在所述光罩120四角设置所述遮光部121，在所述遮光部排列设置多组所述区域122，在所述区域122内设置所述不透光区间124与所述透光区间123，在同一所述区域122内不透光区间124的宽度大于透光区间123的宽度，且所述不透光区间124以及所述透光区间123的宽度朝向所述光罩120的中心依次递减，以使曝光过程中光在所述透光区间123的透光处发生衍射，从而使得正性光刻胶的曝光深度从四角位置朝向中心位置逐渐减小。
请参阅图2及图3，所述遮光部121由五组所述区域122排列组成,远离所述光罩120中心设置的为第一组区域，靠近所述光罩120中心设置的为第五组区域。
进一步的，所述不透光区间124以及所述透光区间123的宽度朝向所述光罩120的中心依次递减0.1um-0.5um。
可以理解的，所述不透光区间124的宽度依次减小的值越大时，所述正性光刻胶的曝光深度逐渐增大，所述透光区间123的宽度依次减小值越小时，所述正性光刻胶的曝光深度逐渐增大。
在本实施例中，所述第一组区域中不透光区间的宽度为3.5um,透光区间的宽度为1.8um，且所述不透光区间124的宽度从第一组至第五组依次减小0.4um，所述透光区间123的宽度从第一组至第五组依次减小0.2um。
步骤三，在所述P型半导体层113表面显影后去除掉曝光过的所述正性光刻胶，以暴露出第一部分P型半导体层113，利用加热盘对除胶后剩余的所述正性光刻胶进行烘烤，再通过刻蚀得到隔离槽，最后去除剩余的所述正性光刻胶；
可以理解的，通过在所述P型半导体层113表面显影后去除掉曝光过的所述正性光刻胶，利用加热盘对除胶后剩余的所述正性光刻胶进行烘烤，以使剩余的正性光刻胶四角区域与平面区域达到斜度一致的效果，在完成刻蚀工艺完成后，使得隔离槽的四角斜度与直线区域斜度是一致的，且四角为光滑的圆角过渡，进而避免因隔离槽的四角凸起造成绝缘保护层无法完全包覆隔离槽凸起的位置，导致倒装mini发光二极管芯片在高湿环境下快速失效或损坏。
需要说明的，在本实施例中，利用电感耦合等离子体刻蚀工艺去除所述第一部分P型半导体层113以及所述第一部分P型半导体层113下方的所述有源发光层112以及所述N型半导体层111直至暴露出所述衬底100，从而形成所述隔离槽。
可以理解的，电感耦合等离子体刻蚀具有可加工的材料种类多、刻蚀速度快、可制得高深宽比的结构以及各向同异性控制精确等优点。
步骤四，在所述隔离槽及所述P型半导体层113的表面利用磁控溅射工艺沉积氧化铟锡；
步骤五，在所述氧化铟锡表面依次涂胶、曝光、显影以及去胶，以暴露出部分氧化铟锡，然后通过湿法腐蚀、刻蚀以及去胶后，得到N型半导体层111的导电台阶114以及电流扩展层130。
需要说明的，在本实施例中，利用湿法腐蚀去除所述部分氧化铟锡，以暴露出所述部分氧化铟锡下方的第二部分P型半导体层113，再利用电感耦合等离子体刻蚀工艺去除所述第二部分P型半导体层113以及所述第二部分P型半导体层113下方的所述有源发光层112直至暴露出N型半导体层111，将暴露出的部分N型半导体层111作为N型半导体层111的导电台阶114，所述P型半导体层113上剩余的氧化铟锡作为电流扩展层130。
进一步的，所述倒装mini 发光二极管芯片的制备方法还包括：
步骤六，在所述隔离槽、所述导电台阶114以及所述电流扩展层130表面利用磁控溅射工艺依次蒸镀多组SiO2和Ti3O5，从而形成布拉格反射层140，所述布拉格反射层140用于将芯片的光反射从所述衬底100面发出。
可以理解的，通过磁控溅射工艺依次蒸镀多组SiO2和Ti3O5作为所述布拉格反射层140，进而提高了反射率，减轻了角度依赖性。
进一步的，所述倒装mini 发光二极管芯片的制备方法还包括：
步骤七，在所述布拉格反射层140表面依次涂胶、曝光、显影以及去胶，以暴露出部分布拉格反射层140，然后利用电感耦合等离子刻蚀工艺去除所述部分布拉格反射层140，从而形成布拉格反射层通孔。
可以理解的，通过利用电感耦合等离子刻蚀工艺去除所述部分布拉格反射层140，从而形成布拉格反射层通孔，进而增加了中心光强，使得所述倒装mini 发光二极管芯片的中心与边缘发光均匀。
进一步的，所述倒装mini 发光二极管芯片的制备方法还包括：
步骤八，在所述布拉格反射层140以及所述布拉格反射层通孔表面涂布负性光刻胶，然后曝光、显影以及去除掉曝光过的所述负性光刻胶。
进一步的，所述倒装mini 发光二极管芯片的制备方法还包括：
步骤九，在所述布拉格反射层140以及所述布拉格反射层通孔表面利用电子束蒸镀工艺依次蒸镀Al/Ti/Ni/Au金属作为焊盘层。
需要说明的，在所述步骤九中，所述焊盘层分为P型焊盘层151和N型焊盘层152，所述P型焊盘层151通过所述P型焊盘层151下方的布拉格反射层通孔与所述电流扩展层130形成电性连接，所述N型焊盘层152通过所述N型焊盘层下方的布拉格反射层通孔与所述导电台阶114形成电性连接。
请参阅图4，所示为通过本发明实施例中倒装mini 发光二极管芯片的制备方法，制备出的倒装mini发光二极管芯片的剖面示意图。
综上，本发明上述实施例当中的倒装mini发光二极管芯片的制备方法，通过在光罩四角设置遮光部，以使通过该光罩曝光，以及完成显影、烘烤以及电感耦合等离子体刻蚀工艺后，隔离槽四角与平面区域的斜度一致，且四角为光滑的圆角过渡，进而避免四角凸起造成绝缘保护层无法完全包覆凸起的位置，导致倒装mini 发光二极管芯片在高湿环境下快速失效或损坏；具体的，通过在光罩四角设置遮光部，在遮光部排列设置多组区域，在区域内设置不透光区间与透光区间，在同一区域内不透光区间的宽度大于透光区间的宽度，且不透光区间以及透光区间的宽度朝向光罩的中心依次递减，以使曝光过程中光在透光区间的透光处发生衍射，从而使得正性光刻胶的曝光深度从四角位置朝向中心位置逐渐减小，进而使得完成显影以及烘烤后，剩余的正性光刻胶四角区域与平面区域达到斜度一致的效果，在完成电感耦合等离子体刻蚀工艺后，使得隔离槽的四角斜度与直线区域斜度是一致的，且四角为光滑的圆角过渡，进而避免因隔离槽的四角凸起造成绝缘保护层无法完全包覆隔离槽凸起的位置，导致倒装mini 发光二极管芯片在高湿环境下快速失效或损坏。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种倒装mini发光二极管芯片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
步骤一，提供一生长所需的衬底，然后在所述衬底上利用MOCVD工艺依次在所述衬底上外延生长N型半导体层、有源发光层以及P型半导体层；
步骤二，在所述P型半导体层表面涂布正性光刻胶，利用一光罩对所述正性光刻胶进行曝光，在所述光罩四角设有遮光部，所述遮光部由多组区域排列组成，所述区域包括不透光区间与透光区间，在同一所述区域内不透光区间的宽度大于透光区间的宽度，且所述不透光区间以及所述透光区间的宽度朝向所述光罩的中心依次递减，以使所述透光区间在曝光过程中发生衍射，进而使得所述正性光刻胶的曝光深度从四角位置朝向中心位置逐渐减小；
步骤三，在所述P型半导体层表面显影后去除掉曝光过的所述正性光刻胶，以暴露出第一部分P型半导体层，利用加热盘对除胶后剩余的所述正性光刻胶进行烘烤，再通过刻蚀得到隔离槽，最后去除剩余的所述正性光刻胶；
步骤四，在所述隔离槽以及所述P型半导体层的表面利用磁控溅射工艺沉积氧化铟锡；
步骤五，在所述氧化铟锡表面依次涂胶、曝光、显影以及去胶，以暴露出部分氧化铟锡，然后通过湿法腐蚀、刻蚀以及去胶后，得到N型半导体层的导电台阶以及电流扩展层。
2.根据权利要求1所述的一种倒装mini发光二极管芯片的制备方法，其特征在于，在所述步骤二中，所述不透光区间以及所述透光区间的宽度朝向所述光罩的中心依次递减0.1um-0.5um。
3.根据权利要求1所述的一种倒装mini发光二极管芯片的制备方法，其特征在于，在所述步骤三中，所述通过蚀刻得到隔离槽的步骤包括：
利用电感耦合等离子体刻蚀工艺去除所述第一部分P型半导体层以及所述第一部分P型半导体层下方的所述有源发光层以及所述N型半导体层直至暴露出所述衬底，从而形成所述隔离槽。
4.根据权利要求1所述的一种倒装mini发光二极管芯片的制备方法，其特征在于，在所述步骤五中，所述通过湿法腐蚀、蚀刻以及去胶后，得到N型半导体层的导电台阶以及电流扩展层的步骤包括：
利用湿法腐蚀去除所述部分氧化铟锡，以暴露出所述部分氧化铟锡下方的第二部分P型半导体层，再利用电感耦合等离子体刻蚀工艺去除所述第二部分P型半导体层以及所述第二部分P型半导体层下方的所述有源发光层直至暴露出N型半导体，将暴露出的部分N型半导体层作为N型半导体层的导电台阶，所述P型半导体层上剩余的氧化铟锡作为电流扩展层。
5.根据权利要求1所述的一种倒装mini发光二极管芯片的制备方法，其特征在于，所述倒装mini 发光二极管芯片的制备方法还包括：
步骤六，在所述隔离槽、所述导电台阶以及所述电流扩展层表面利用磁控溅射工艺依次蒸镀多组SiO2和Ti3O5，从而形成布拉格反射层，所述布拉格反射层用于将芯片的光反射从衬底面发出。
6.根据权利要求5所述的一种倒装mini发光二极管芯片的制备方法，其特征在于，所述倒装mini 发光二极管芯片的制备方法还包括：
步骤七，在所述布拉格反射层表面依次涂胶、曝光、显影以及去胶，以暴露出部分布拉格反射层，然后利用电感耦合等离子刻蚀工艺去除所述部分布拉格反射层，从而形成布拉格反射层通孔。
7.根据权利要求6所述的一种倒装mini发光二极管芯片的制备方法，其特征在于，所述倒装mini发光二极管芯片的制备方法还包括：
步骤八，在所述布拉格反射层以及所述布拉格反射层通孔表面涂布负性光刻胶，然后曝光、显影以及去除掉曝光过的所述负性光刻胶。
8.根据权利要求7所述的一种倒装mini发光二极管芯片的制备方法，其特征在于，所述倒装mini发光二极管芯片的制备方法还包括：
步骤九，在所述布拉格反射层以及所述布拉格反射层通孔表面利用电子束蒸镀工艺依次蒸镀Al/Ti/Ni/Au金属作为焊盘层。
9.根据权利要求8所述的一种倒装mini发光二极管芯片的制备方法，其特征在于，在所述步骤九中，所述焊盘层分为P型焊盘层和N型焊盘层，所述P型焊盘层通过所述P型焊盘层下方的所述布拉格反射层通孔与所述电流扩展层形成电性连接，所述N型焊盘层通过所述N型焊盘层下方的布拉格反射层通孔与所述导电台阶形成电性连接。
10.一种倒装mini发光二极管芯片，其特征在于，由权利要求1-9任一项所述的倒装mini发光二极管芯片的制备方法制备而成。
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