TWI409368B - 一種發光元件之製造方法 - Google Patents

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Hong Chang Wong
Ru Shi Liu
Liang Sheng Chi
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Description

一種發光元件之製造方法
本發明揭示一種無電電鍍之鍍浴配方及使用此鍍浴於發光元件形成焊墊(bond pad)之方法。
傳統上，電鍍金經常使用於於電子元件，例如印刷電路板、陶瓷積體電路或IC卡等之表面上以改良化學抗性、氧化抗性與物理性質例如金屬導電性、焊接性質或熱壓黏合性質。
發光元件之焊墊(bond pad)通常藉由打線(wire bonding)或覆晶(flip chip)方式使n型半導體層與p型半導體層與外部線路電連接。形成焊墊之方式一般係將晶片(wafer)安置於轉盤上進行蒸鍍，蒸鍍方向為全向性(omni-directional)，因此無須形成焊墊的部分也會被焊墊材料所覆蓋，而這些材料必須被移除而造成材料的浪費。
若以無電電鍍製程形成焊墊，所使用之無電電鍍鍍浴一般以含氰系之鍍浴最為常用，因此種鍍浴較為安定而易於控制，且可析出具有細密而表面平滑優異特性之鍍膜，因而被廣泛使用。然而，由於氰之毒性很強，對作業環境、廢液處理等方面造成許多問題。而非氰系無電電鍍鍍浴因毒性較低，可於近似中性溶液中使用，但卻存在焊接強度不足、被覆膜密接性劣化與鍍浴穩定性之問題。
一種發光元件之製造方法，包含：提供一基板，形成一半導體疊層於基板上方，所述之半導體疊層包含一第一導電型半導體層、一第二導電型半導體層、與一位於第一導電型半導體層與第二導電型半導體層間之活性層，形成一預覆層於第一導電型半導體層與第二導電型半導體層中至少其一之上方，以及將預覆層之至少一部分置入一電鍍浴中，電鍍浴中包含有金屬離子，金屬離子在無外加電壓下會還原沉積於預覆層之上並形成一金屬層，其中電鍍浴包含安定劑，其材料係為銅鐵靈(cupferron)、MBT(C7 H5 NS2 )或MBI(C7 H5 N2 S)。
本發明揭示一種無電電鍍之鍍浴配方及使用此鍍浴於發光元件形成焊墊(bond pad)之方法。為了使本發明之敘述更加詳盡與完備，請參照下列描述並配合第1圖至第4圖之圖示。
申請人之台灣專利第095128980號申請案揭露一種使用無電電鍍法形成發光元件之焊墊之方法，茲援引此案說明本發明之製作流程。
以下參考第1圖，說明使用無電電鍍法形成焊墊之流程。首先，於步驟101中，形成一發光元件磊晶結構，此發光元件磊晶結構至少包含一基板、一第一導電型半導體層、一第二導電型半導體層與位於第一導電型半導體層與第二導電型半導體層間之活性層。其中上述第一導電型半導體層、活性層與第二導電型半導體層，其材質可以係包含鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)、砷(As)、磷(P)或氮(N)元素之半導體材料，諸如氮化鎵(GaN)系列材料或磷化鋁鎵銦(AlGaInP)系列材料等。
接著，於步驟102中，在發光元件磊晶結構上形成一作為晶種層(seed layer)之金屬層或導體層，以利電鍍浴中之金屬離子還原並沉積金屬於晶種層上。晶種層的材料可選自：鎳、鈀、白金、銀、鈷及其合金等等。
於步驟103中，於發光元件磊晶結構未被晶種層覆蓋之其他表面上覆蓋一層保護層或絕緣層。
於步驟104中，藉由微影法於保護層或絕緣層上形成焊墊圖案。
於步驟105中，至少將上述結構中晶種層之部分或欲形成電鍍層之部分浸入鍍浴中，進行無電電鍍程序，使金屬離子還原為金屬並沉積於晶種層上以形成兩焊墊。
於步驟106中，移除保護層或絕緣層。移除之方式可使用但不限於濕蝕刻及/或乾蝕刻。
其中上述步驟105中之鍍浴包含：金鹽，材料可選自亞硫酸金鹽、氯化金酸鹽等未含氰之可溶性金屬鹽；還原劑，材料可選自抗壞血酸(Ascorbic acid,C6 H8 O6 )；錯合劑，材料可選自乙二胺四乙酸二鈉鹽(EDTA,2Na(C10 H14 N2 Na2 O8 ‧2H2 O)、亞硫酸鹽、硫代硫酸鹽、羥基胺及其鹽類或其衍生物、二甲胺硼氫化物等胺基硼氫化合物、氫氧化硼鈉等硼化氫化合物、葡萄糖等糖類、次亞磷酸鹽類等，可在鍍浴中單獨或混合使用；緩衝劑，材料可選自磷酸鹽、四硼酸鹽、硼酸鹽；改良劑，材料可選自硫代硫酸鈉水溶液(Na2 S2 O3 ‧5H2 O)；安定劑，材料可選自銅鐵靈(cupferron)、MBT(C7 H5 NS2 )、MBI(C7 H5 N2 S)；與酸鹼值調整劑，材料可選自硫酸、鹽酸、磷酸等各種酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀等氫氧化鹽與氨類等等。
上述改良劑可提升金屬鍍層之光澤性與延展性，加速發光元件焊墊之金薄膜表面成長，但添加此藥劑將造成鍍浴之不穩定性，進而衍生析金或殘金問題。無電電鍍系統於氧化還原作用機制下，易造成鍍液不穩定，導致鍍浴分解。藉由添加安定劑可包覆鍍浴溶液中微小金種，使金屬離子保持鉗合狀態，防止鍍浴老化或生成沉澱，使析金或殘金問題大幅改善。
在本發明的實施例中，鍍浴中各成分之濃度可如下表：
如圖二所示，以光學顯微鏡檢視依本發明以無電電鍍法形成之焊墊表面，可發現以本發明方法形成之金薄膜呈金黃色光澤，此外其餘無定義之區域皆無沾金之現象發生。
如圖三與圖四所示，以掃描式電子顯微鏡檢視依本發明以無電電鍍法形成之焊墊之俯視圖與截面圖。由圖三俯視圖可見此金薄膜組成粒徑較大；由圖四截面圖可見此金薄膜與晶種層緊密貼合，觀測金薄膜區域無空隙與裂縫之現象，故可知本發明揭示之無電電鍍法形成之焊墊其被覆膜密接性佳與無孔蝕現象。
本發明所列舉之各實施例僅用以說明本發明，並非用以限制本發明之範圍。任何人對本發明所作之任何顯而易知之修飾或變更皆不脫離本發明之精神與範圍。
根據以上所述之較佳實施例，並配合所附圖式說明，讀者當能對本發明之目的、特徵與優點有更深入之理解。但值得注意的是，為了清楚描述起見，本說明書所附之圖式並未按照比例尺加以繪示。
圖式簡單說明如下：
第一圖係說明本發明之半導體發光裝置之製造流程圖；
第二圖顯示本發明以無電電鍍法形成之焊墊表面光學顯微鏡圖；
第三圖顯示本發明以無電電鍍法形成之焊墊表面掃描式電子顯微鏡俯視圖；
第四圖顯示本發明以無電電鍍法形成之焊墊表面掃描式電子顯微鏡截面圖。

Claims (10)

  1. 一種發光元件之製造方法，包含：提供一基板；形成一半導體疊層於該基板上方，該半導體疊層包含一第一導電型半導體層、一第二導電型半導體層、及一位於該第一導電型半導體層與該第二導電型半導體層間之活性層；形成一預覆層於該第一導電型半導體層與該第二導電型半導體層中至少其一之上方；以及將該預覆層之至少一部分置入一電鍍浴中，該電鍍浴中包含有金屬離子，該金屬離子在無外加電壓下會還原沉積於該預覆層之上並形成一金屬層，其中該電鍍浴包含一安定劑，其材料係為銅鐵靈(cupferron)、MBT(C7 H5 NS2 )或MBI(C7 H5 N2 S)。
  2. 如請求項1所述之方法，更包含形成一絕緣層於一未被該預覆層覆蓋之區域。
  3. 如請求項1所述之方法，其中該安定劑之濃度為1~30 ppm。
  4. 如請求項1所述之方法，其中該電鍍浴尚包含未含氰的可溶性金屬鹽、還原劑、錯合劑、緩衝劑、改良劑及酸鹼值調整劑。
  5. 如請求項4所述之方法，其中該改良劑之材料可為0.71~1.11 M之硫代硫酸鈉。
  6. 如請求項4所述之方法，其中該電鍍浴中之金屬鹽係為亞硫酸金鹽或氯化金酸鹽。
  7. 如請求項4所述之方法，其中該電鍍浴中之還原劑材料係為抗壞血酸(Ascorbic acid,C6 H8 O6 )。
  8. 如請求項4所述之方法，其中該電鍍浴中之錯合劑材料係為乙二胺四乙酸二鈉鹽(EDTA,2Na(C10 H14 N2 Na2 O8 ‧2H2 O)、亞硫酸鹽、硫代硫酸鹽、羥基胺及其鹽類或其衍生物、二甲胺硼氫化物等胺基硼氫化合物、氫氧化硼鈉等硼化氫化合物、葡萄糖等糖類、次亞磷酸鹽類等。
  9. 如請求項4所述之方法，其中該電鍍浴中之緩衝劑，材料係為磷酸鹽、四硼酸鹽、或硼酸鹽。
  10. 如請求項1所述之方法，其中該預覆層之材料係為鎳、鈀、白金、銀、鈷及該等的合金。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1707749A (zh) * 2004-03-26 2005-12-14 株式会社半导体能源研究所 半导体装置及其制造方法、液晶电视和el电视
CN101263612A (zh) * 2005-09-13 2008-09-10 昭和电工株式会社 发光器件
WO2009149243A1 (en) * 2008-06-04 2009-12-10 G Patel A monitoring system based on etching of metals

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