一種可實現(xiàn)高效封裝的GaN基LED芯片制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種GaN基LED芯片的制備方法，屬于LED芯片制備技術領域。
【背景技術】
[0002]LED芯片作為半導體照明的核心元器件，面對日益嚴峻的市場形勢，在如何提高芯片光功率、提升封裝效率、降低封裝成本等方面對LED芯片的制作方法提出了更高的要求。眾所周知，在LED芯片的生產(chǎn)加工完成后，需要對芯片進行封裝成LED燈珠。當前LED市場上呈現(xiàn)的芯片是將完整的外延片圓片進行管芯工藝制作完成后劃裂成一個個獨立的小單元，每個單元為一顆LED芯片，每顆芯片上有一個正極、一個負極，封裝時需要將每個LED芯片單元都固放在一個LED支架上，再使用專門的焊線設備將其串并連接起來組成所需要的燈珠。
[0003]在進行封裝批量生產(chǎn)時這種單顆獨立的芯片單元容易造成以下弊端:①單顆芯片光功率較低、需要多顆芯片單元進行串并聯(lián)才能達到所需的亮度或功率；②多顆LED芯片單元都要放到LED支架上會造成效率大大降低；③封裝過程中對每顆芯片進行固晶，不但造成原材料的浪費，還容易出現(xiàn)晶片歪斜、固晶位置的偏差等問題；④在使用焊線設備進行串并連接時，因單顆芯片是獨立的，需要焊接的次數(shù)勢必會增多，同時由于固晶的位置偏差等容易造成焊點不牢等現(xiàn)象，從而導致不良品增多；⑤如果對其進行串聯(lián)，則只要有一顆芯片單元焊接不良就有可能造成與之相連的整串燈珠都不工作，對其故障檢測時也增大了排查難度；⑥這種將單顆LED芯片串并聯(lián)封裝出的燈珠成品可靠性也不能保證。通過以上種種缺點，難免會給封裝企業(yè)造成工作效率低下、成本增加、不良率高等不良影響。
[0004]中國專利文獻CN200910263933公開的《多芯片集成LED的電聯(lián)接方法》提出了一種由mxn顆LED芯片以矩形方式排列在基板上組成多芯片集成LED，第一列LED芯片的所有正極連接基板正極，最后一列LED芯片的所有負極連接基板負極，所有LED芯片之間采用網(wǎng)狀連接方式以導線連接，該發(fā)明可以保證基板上任意一顆LED芯片發(fā)生短路或斷路故障時，不亮的LED芯片數(shù)量最少，且損壞的LED芯片不會影響其他LED芯片的正常發(fā)光，從而提尚可靠性。
[0005]但是上述方法的生產(chǎn)工藝復雜，生產(chǎn)效率不高，導致其成本價格比較高，另外，該方法還存在現(xiàn)行封裝工藝共有的點膠異常、芯片擺歪、芯片塌陷等問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]針對現(xiàn)有單顆LED芯片在封裝生產(chǎn)加工過程中所存在的生產(chǎn)效率低、不良率高、可靠性差等不足，本發(fā)明提供一種光功率強、封裝效率高、成品率高、可靠性好、封裝成本低的實現(xiàn)高效封裝的GaN基LED芯片制備方法。
[0007]本發(fā)明的可實現(xiàn)高效封裝的GaN基LED芯片制備方法，包括以下步驟:
[0008](I)制備外延片；
[0009]在襯底上生長外延層，形成外延片；外延層由下至上依次為GaN層、N型GaN層、量子阱有源區(qū)和P型GaN層；在外延片表面蒸鍍一層ITO (氧化銦錫)透明導電層；
[0010]ITO透明導電層的厚度為2000-2500埃。
[0011](2)制作P電極和N電極；
[0012]利用光刻膠做掩膜，在外延片表面制作P電極圖形和N電極圖形；用濕法腐蝕去除電極圖形之外的光刻膠掩膜，對ITO透明導電層進行退火形成P電極的歐姆接觸層；在~電極圖形上刻蝕去除P型GaN層和量子阱有源區(qū)，使N型GaN層露出，形成N電極，保留P電極和N電極上的光刻膠掩膜，暫不去除；
[0013](3)對外延片進行切割，形成單顆芯片單元，切割至襯底處，使相鄰芯片單元之間形成隔離槽；
[0014](4)通過金屬有機物化學氣相沉積法(PECVD)在帶有隔離槽的外延片表面沉積S12,以作為芯片單元表面的保護層、芯片單元側壁的鈍化層以及隔離槽內(nèi)的填充物，利用濕法腐蝕去除芯片電極表面的光刻膠掩膜；
[0015](5)在芯片單元表面蒸鍍金屬層，對芯片單元進行金屬化連接，去除不需要連接的部分金屬，使每列上相鄰芯片單元的電極進行串聯(lián)，每行上相鄰芯片單元的電極進行并連;
[0016]蒸鍍的金屬層為厚度10000-15000埃的Au、Cr和Ni混合金屬。
[0017](6)根據(jù)封裝要求(電壓、功率、亮度等)切割出所需的LED芯片。
[0018]切割出的LED芯片為縱向切割得到串聯(lián)芯片，橫向切割得到并聯(lián)芯片。
[0019]本發(fā)明從LED芯片工藝制程上預先進行串并連接，然后再進行封裝制程；可根據(jù)客戶對電壓、功率、亮度等的需求而切割出相應的芯片，直接進行封裝，無需再將單顆芯片進行點膠、固晶、焊線，最后再串并聯(lián)接；本發(fā)明從外延、芯片至LED燈珠的整體成本降低60%以上，解決了封裝效率低、成本高、產(chǎn)出率低、故障率高等問題，同時保證了產(chǎn)品的可靠性、解決了現(xiàn)行封裝工藝的點膠、芯片擺歪、芯片塌陷等問題。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有封裝過程操作方便、封裝效率高、成本低、產(chǎn)品性能穩(wěn)定、發(fā)光效率高、可靠性好等特點。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明中涉及的可尚效封裝的GaN基LED芯片的結構不意圖。
[0021]圖2是圖1的俯視圖。
[0022]圖3是縱向切割得到的串聯(lián)芯片的示意圖。
[0023]圖4是橫向切割得到的并聯(lián)芯片的示意圖。
[0024]圖中:1.P電極；2.N電極；3.金屬化導電層；4.鈍化層；5.填充物；6.襯底；7.芯片單兀；8.隔尚槽；9.隔尚槽中的金屬層；10.并聯(lián)LED芯片；11.串聯(lián)LED芯片。
【具體實施方式】
[0025]本發(fā)明的可實現(xiàn)高效封裝的GaN基LED芯片制備方法，包括以下步驟:
[0026](I)制備外延片
[0027]如圖1所示，在襯底6上生長外延層，形成外延片圓片；外延層由下往上依次為GaN層、N型GaN層、量子阱有源區(qū)和P型GaN層；為了有效地激活P型GaN層中摻雜雜質(zhì)的活性，在外延片表面利用金屬蒸發(fā)臺蒸鍍一層厚度為2000-2500埃的ITO透明導電層。
[0028](2)制作P電極和N電極
[0029]利用光刻膠做掩膜，在外延片表面制作P電極圖形和N電極圖形；用濕法腐蝕去除電極圖形之外的光刻膠掩膜，對ITO進行退火形成P電極的歐姆接觸層；在N電極圖形上利用ICP刻蝕工藝去除P型GaN層和量子阱有源區(qū)，刻蝕深度為11000-13500埃，使N型GaN層露出形成N電極2，此時保留P、N電極上的光刻膠掩膜，暫不去除。
[0030](3)如圖2所示，對外延片進行切割，切割至襯底6處，形成單顆芯片單元，相鄰芯片單元之間形成隔離槽8，形成帶有隔離槽8的外延片。
[0031](4)在步驟(3)制成的帶有隔離槽8的外延片表面通過金屬有機物化學氣相沉積法(PECVD)沉積S12,以此作為芯片單元表面的保護層、芯片單元側壁的鈍化層4、隔離槽8內(nèi)的填充物5，利用濕法腐蝕去除芯片電極表面的光刻膠掩膜。
[0032](5)對芯片單元7進行金屬化連接，連接方式如圖2所示；在芯片單元7表面蒸鍍一層厚度為10000-15000埃的Au/Cr/Ni混合金屬，成為將所有電極進行串并聯(lián)接的金屬化導電層3。利用光刻工藝使每列或每行上相鄰芯片單元7的P電極和N電極進行連接，同時保留每行或每列芯片間隔離槽中的金屬層9，去除其它不需要連接的部分金屬。使每列上相鄰芯片單元的電極進行串聯(lián)，每行上相鄰芯片單元的電極進行并連。
[0033](6)在步驟(5)的基礎上縱向切割得到串聯(lián)芯片10，如圖3所示；橫向切割得到并聯(lián)芯片11，如圖4所示。
【主權項】
1.一種可實現(xiàn)高效封裝的GaN基LED芯片制備方法，其特征是，包括以下步驟: (1)制備外延片； 在襯底上生長外延層，形成外延片；外延層由下至上依次為GaN層、N型GaN層、量子阱有源區(qū)和P型GaN層；在外延片表面蒸鍍一層ITO透明導電層； (2)制作P電極和N電極； 利用光刻膠做掩膜，在外延片表面制作P電極圖形和N電極圖形；用濕法腐蝕去除電極圖形之外的光刻膠掩膜，對ITO進行退火形成P電極的歐姆接觸層；利用光刻膠做掩膜，制備P、n電極圖形在N電極圖形上刻蝕去除P型GaN層和量子阱有源區(qū)，使N型GaN層露出，形成N電極，保留P電極和N電極上的光刻膠掩膜，暫不去除； (3)對外延片進行切割，形成單顆芯片單元，切割至襯底處，使相鄰芯片單元之間形成隔咼槽； (4)通過金屬有機物化學氣相沉積法在帶有隔離槽的外延片表面沉積S12,以作為芯片單元表面的保護層、芯片單元側壁的鈍化層以及隔離槽內(nèi)的填充物，利用濕法腐蝕去除芯片電極表面的光刻膠掩膜； (5)在芯片單元表面蒸鍍金屬層，對芯片單元進行金屬化連接，去除不需要連接的部分金屬，使每列上相鄰芯片單元的電極進行串聯(lián)，每行上相鄰芯片單元的電極進行并連； (6)根據(jù)封裝要求切割出所需的LED芯片。2.根據(jù)權利要求1所述的可實現(xiàn)高效封裝的GaN基LED芯片制備方法，其特征是，所述步驟(I)中ITO透明導電層的厚度為2000-2500埃。3.根據(jù)權利要求1所述可實現(xiàn)高效封裝的GaN基LED芯片制備方法，其特征是，所述步驟(5)中蒸鍍的金屬層為厚度10000-15000埃的Au/Cr/Ni混合金屬。4.根據(jù)權利要求1所述可實現(xiàn)高效封裝的GaN基LED芯片制備方法，其特征是，所述步驟(6)中切割出的LED芯片為縱向切割得到串聯(lián)芯片，橫向切割得到并聯(lián)芯片。
【專利摘要】一種可實現(xiàn)高效封裝的GaN基LED芯片制備方法，包括以下步驟：（1）制備外延片，在外延片表面蒸鍍一層ITO透明導電層；(2)制作P電極和N電極；保留P電極和N電極上的光刻膠掩膜，暫不去除；(3)對外延片進行切割，形成單顆芯片單元，切割至襯底處，使相鄰芯片單元之間形成隔離槽；(4)在帶有隔離槽的外延片表面沉積SiO2，利用濕法腐蝕去除芯片電極表面的光刻膠掩膜；(5)對芯片單元進行金屬化連接；(6)根據(jù)封裝要求切割出所需的LED芯片。本發(fā)明從LED芯片工藝制程上預先進行串并連接，然后再進行封裝制程；可根據(jù)需求切割出相應的芯片，直接進行封裝，具有封裝過程操作方便、封裝效率高、成本低、產(chǎn)品性能穩(wěn)定、發(fā)光效率高、可靠性好等特點。
【IPC分類】H01L25/075, H01L33/52, H01L21/56, H01L21/60
【公開號】CN105161605
【申請?zhí)枴緾N201510428655
【發(fā)明人】曹志芳, 夏偉, 閆寶華, 徐現(xiàn)剛
【申請人】山東浪潮華光光電子股份有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年7月21日