一種晶圓級薄膜倒裝led芯片的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種晶圓級薄膜倒裝LED芯片的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]LED作為第三代的固態(tài)照明技術(shù)，正被大家高度關(guān)注。但是隨著技術(shù)的發(fā)展，成熟的現(xiàn)有工藝正面臨著巨大的挑戰(zhàn)。目前最為成熟的是將氮化鎵晶體層生長在藍(lán)寶石絕緣襯底上，所以將正負(fù)電極做在同一側(cè)，光從P面氮化鎵層出射到環(huán)境。在此結(jié)構(gòu)中電流會橫向流過N型氮化鎵層，導(dǎo)致電流擁擠，局部造成發(fā)熱，降低了電光轉(zhuǎn)換效率。同時藍(lán)寶石襯底的導(dǎo)熱性差，直接導(dǎo)致芯片的使用壽命降低。此外，這種結(jié)構(gòu)的P電極和引線也會擋住部分光線進(jìn)入器件封裝。所以，這種正裝LED芯片從器件結(jié)構(gòu)本身對器件功率、出光效率和熱性能等方面均構(gòu)成較大的影響。為了克服正裝芯片的這些不足，美國Lumileds公司發(fā)明了倒裝芯片。氮化鎵基LED芯片倒扣在硅基板上，硅基板上有兩個打線焊盤，封裝時大金線與外界電源連接。倒扣焊接技術(shù)工藝包括運(yùn)用種球機(jī)，選用合適尺寸的金線和適當(dāng)?shù)姆N球溫度，控制Wire-Bond (超聲金絲)球的尺寸，接著利用Die-Bond (倒裝焊接)機(jī)超聲波進(jìn)行焊接。目前的倒裝芯片都是在透明襯底(例如藍(lán)寶石襯底和SiC襯底)上制備的，但是透明襯底對光有一定的吸收，且為五面發(fā)光，對配光要求更高。更為重要的是目前這種制備倒裝芯片的方法不適用于非透明的襯底外延技術(shù)，例如娃襯底，而娃襯底外延技術(shù)已經(jīng)被認(rèn)為是未來降低LED成本的最佳選擇之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種倒裝LED芯片的制備方法，不受外延襯底限制，生產(chǎn)效率高，成本低。
[0004]為了解決本發(fā)明的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種晶圓級薄膜倒裝LED芯片的制備方法，該方法包括在生長襯底上依次生長緩沖層、N型GaN層、多量子阱層、P型GaN層和金屬反射層，在金屬反射層表面部分區(qū)域刻蝕至暴露出N型GaN層形成N電極孔和第一溝槽，在金屬反射層表面的部分區(qū)域和N電極孔的側(cè)壁以及所述第一溝槽形成鈍化層，在N電極孔內(nèi)沉積金屬并將多個N電極孔連接起來形成N電極，在未被鈍化層覆蓋的金屬反射層上形成P電極，形成倒裝晶片結(jié)構(gòu)，該方法還包括在與所述生長襯底大小形狀一致的基板上沉積一層鍵合金屬層，刻蝕或切割所述與晶片P電極和N電極間隔位置相對的鍵合金屬層和基板，形成第二溝槽和第三溝槽，其中所述鍵合金屬層的第二溝槽和第三溝槽都與P電極和N電極之間的間隔位置大小相對應(yīng)，將所述晶片和基板進(jìn)行邦定，在所述基板背面沿著第二溝槽和第三溝槽進(jìn)行切割腐蝕基板形成第四溝槽和第五溝槽，在所述第四溝槽和第五溝槽中灌入絕緣材料，烘烤固化后去除生長襯底和緩沖層，暴露出N型GaN層，沿著第四溝槽對晶片進(jìn)行切割，形成單個LED芯片。
[0005]優(yōu)選地，所述金屬反射層的材料為下列中的一種:Ag、Al、N1、N1-Ag合金、Al-Ni合金、Ag-N1-Al 合金。
[0006]優(yōu)選地，所述絕緣層的材料為下列中的一種或多種:Si02、SiN、Al203。
[0007]優(yōu)選地，所述鍵合金屬層材料為下列中的一種或多種Au、Sn、Au-Sn合金、Ag_Sn合金、N1-Sn合金、Al-Ge合金。
[0008]優(yōu)選地，所述基板的材料為下列中的一種:娃、鍺、⑶-W合金、Mo、Cr。
[0009]優(yōu)選地，所述絕緣材料為下列中的一種或多種:硅膠、環(huán)氧樹脂、塑料。
[0010]優(yōu)選地，所述制備方法還包括對N型GaN層進(jìn)行表面粗化處理。
[0011]優(yōu)選地，所述制備方法還包括在N型GaN層表面放置熒光薄片，形成白光LED。
[0012]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明給出了一種晶圓級薄膜倒裝LED芯片的制備方法，該制備方法采用襯底轉(zhuǎn)移技術(shù)，避免了由于生長襯底不透光導(dǎo)致影響LED倒裝芯片的出光問題，生產(chǎn)效率高、成本低。采用本發(fā)明的方法制備的倒裝LED芯片光效高，免打線而且很容易做成白光，給降低LED照明成本提供了一種解決方案。
【附圖說明】
[0013]圖1至圖10為本發(fā)明一個實(shí)施例的制備過程的示意圖。
[0014]圖中標(biāo)識說明:
1為硅生長襯底，2為緩沖層，3為N型GaN層，4為多量子阱層，5為P型GaN層，6為金屬反射層，7為N電極孔,8為第一溝槽,9為鈍化層，10為N電極金屬層，11為N電極,12為P電極，13為硅基板，14為鍵合金屬層，15為第二溝槽，16為第三溝槽，17為第四溝槽，18為第五溝槽，19為硅膠。
【具體實(shí)施方式】
[0015]如圖1至圖10所示，本發(fā)明提供一種晶圓級薄膜倒裝LED芯片的制備方法。
[0016]如圖1所示，在硅生長襯底1上制備InGaAIN多層結(jié)構(gòu)，從下至上依次為緩沖層2，N型GaN層3，多量子阱層4，P型GaN層5。使用蒸鍍工藝在P型GaN層5表面沉積一層金屬反射層6。如圖2A所示，在金屬反射層6表面部分區(qū)域使用ICP干法刻蝕至暴露出N型GaN層3形成N電極孔7和溝槽8，圖2A為圖2B沿AB線的剖面示意圖。如圖3所示，在反射金屬層表面部分區(qū)域沉積一層鈍化層9，所述鈍化層9的材料為二氧化硅，所述鈍化層9覆蓋了 N電極孔7的側(cè)壁并填充所述第一溝槽8。如圖4所示，在N電極孔7內(nèi)沉積N電極金屬至與晶片表面齊平，形成N電極金屬層10。如圖5所不，在鈍化層9表面蒸鍛AuSn合金形成N電極11,所述N電極11連接所有N電極金屬層10,在未被鈍化層9覆蓋的金屬反射層6上沉積AuSn合金作為P電極12。如圖6所不，制備一大小和形狀與娃生長襯底1一致的娃基板13,娃基板上13上沉積有一層與芯片P電極和N電極位置相符的AuSn,形成鍵合金屬層14，刻蝕或切割所述與晶片P電極和N電極間隔位置相對的鍵合金屬層和基板，形成第二溝槽15和第三溝槽16，其中所述第二溝槽15和第三溝槽16與P電極和N電極之間的間隔位置大小相對應(yīng)。如圖7所示，將所述晶片和基板13進(jìn)行邦定，在所述基板13背面沿著第二溝槽15和第三溝槽16進(jìn)行切割腐蝕基板13形成第四溝槽17和第五溝槽18，如圖8所示。如圖9所示，在所述第四溝槽17和第五溝槽18中灌入硅膠19，烘烤固化后去除生長襯底1和緩沖層2，暴露出N型GaN層3，沿著第四溝槽17對晶片進(jìn)行切割，形成單個LED芯片，如圖10所示。
[0017]以上所述，僅為本發(fā)明中的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變換或替換都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種晶圓級薄膜倒裝LED芯片的制備方法，包括 在生長襯底上依次生長緩沖層、N型GaN層、多量子阱層、P型GaN層和金屬反射層； 在金屬反射層表面部分區(qū)域刻蝕至暴露出N型GaN層形成N電極孔和第一溝槽； 在金屬反射層表面的部分區(qū)域和N電極孔的側(cè)壁以及所述第一溝槽形成鈍化層； 在N電極孔內(nèi)沉積金屬并將多個N電極孔連接起來形成N電極； 在未被鈍化層覆蓋的金屬反射層上形成P電極，形成倒裝晶片結(jié)構(gòu)； 其特征在于，在與所述生長襯底大小形狀一致的基板上沉積一層鍵合金屬層，刻蝕或切割所述與晶片P電極和N電極間隔位置相對的鍵合金屬層和基板，形成第二溝槽和第三溝槽，其中所述第二溝槽和第三溝槽都與P電極和N電極之間的間隔位置大小相對應(yīng)；將所述晶片和基板進(jìn)行邦定，在所述基板背面沿著第二溝槽和第三溝槽進(jìn)行切割腐蝕基板形成第四溝槽和第五溝槽，其中所述第四和第五溝槽的深度至第二溝槽和第三溝槽；在所述第四溝槽和第五溝槽中灌入絕緣材料，烘烤固化后去除生長襯底和緩沖層，暴露出N型GaN層； 沿著第四溝槽對晶片進(jìn)行切割，形成單個LED芯片。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶圓級薄膜倒裝LED芯片的制備方法，其特征在于所述金屬反射層的材料為下列中的一種:Ag、Al、N1、N1-Ag合金、Al_Ni合金、Ag_Ni_Al合金。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶圓級薄膜倒裝LED芯片的制備方法，其特征在于所述絕緣層的材料為下列中的一種或多種:Si02、SiN、Al203。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶圓級薄膜倒裝LED芯片的制備方法，其特征在于所述鍵合金屬層材料為下列中的一種或多種Au、Sn、Au-Sn合金、Ag_Sn合金、Ni_Sn合金、Al_Ge口 ο5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶圓級薄膜倒裝LED芯片的制備方法，其特征在于所述基板的材料為下列中的一種:娃、鍺、CU-W合金、Mo、Cr。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶圓級薄膜倒裝LED芯片的制備方法，其特征在所述絕緣材料為下列中的一種或多種:硅膠、環(huán)氧樹脂、塑料。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶圓級薄膜倒裝LED芯片的制備方法，其特征在于所述制備方法還包括對N型GaN層進(jìn)行表面粗化處理。8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的一種晶圓級薄膜倒裝LED芯片的制備方法，其特征在于所述制備方法還包括在N型GaN層表面放置突光薄片，形成白光LED。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種晶圓級薄膜倒裝LED芯片的制備方法，該制備方法采用襯底轉(zhuǎn)移技術(shù)，避免了由于生長襯底不透光導(dǎo)致影響LED倒裝芯片的出光問題，生產(chǎn)效率高、成本低。采用本發(fā)明的方法制備的倒裝LED芯片光效高，免打線而且很容易做成白光，給降低LED照明成本提供了一種解決方案。
【IPC分類】H01L33/00
【公開號】CN105280759
【申請?zhí)枴緾N201410358139
【發(fā)明人】汪福進(jìn), 梁伏波, 趙漢民, 封 波, 黃濤
【申請人】晶能光電（常州）有限公司
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2014年7月25日