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一種基于復(fù)合式低阻緩沖結(jié)構(gòu)的薄膜led芯片器件及其制造方法

文檔序號:7232547閱讀:181來源:國知局
專利名稱:一種基于復(fù)合式低阻緩沖結(jié)構(gòu)的薄膜led芯片器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及發(fā)光二極管芯片,尤其是一種基于復(fù)合式低阻緩沖結(jié)構(gòu)的薄膜 LED芯片器件及其制造方法。
背景技術(shù)
現(xiàn)有的薄膜LED芯片器件(TFFC Thin-film Flip Chip),是在傳統(tǒng)的倒裝 結(jié)構(gòu)芯片(FC Flip-Chip尺寸通常為1mm x 1mm)的基礎(chǔ)上,利用準(zhǔn)分子激光 剝離襯底技術(shù)將生長GaN材料的藍(lán)寶石(S即phire)襯底剝離,露出LED薄膜結(jié) 構(gòu)。(參考文獻(xiàn) 'High performance thin-film flip-chip InGaN-GaN light-emitting diodes, 一 Philips Lumileds Lighting Company)。傳統(tǒng)方 法所存在的問題有(1)如圖l所示,倒裝結(jié)構(gòu)芯片中用于結(jié)合GaN外延層薄 膜與倒裝基板的金屬凸點之間存在未填充的空隙,外延層薄膜部分缺乏有效支 撐及熱沉,這樣在進(jìn)行激光剝離工藝時容易由于瞬間的機(jī)械振動或瞬間的熱效 應(yīng)導(dǎo)致芯片的破裂或結(jié)構(gòu)變化而導(dǎo)致失效,最終導(dǎo)致TFFC類產(chǎn)品的成品良率低 下;(2)傳統(tǒng)的TFFC結(jié)構(gòu)在激光剝離工藝倒裝工藝之前需將芯片在藍(lán)寶石端一 顆一顆地進(jìn)行單元分離,再一顆一顆地倒裝到電極化倒裝基板上,這個過程速 度慢,耗時長不易于批量生產(chǎn)的實現(xiàn);(3)由于在激光剝離工藝前所進(jìn)行的單 元分離,如圖2所示,剝離后的藍(lán)寶石襯底將無法回收再利用,造成資源浪費 并增加生產(chǎn)成本。發(fā)明內(nèi)容為解決上述TFFC類產(chǎn)品在進(jìn)行激光剝離工藝時由于瞬間的機(jī)械振動或瞬間 的熱效應(yīng)導(dǎo)致晶片的破裂或結(jié)構(gòu)變化而導(dǎo)致失效的問題,避免或降低發(fā)光二極 管芯片制造過程中所產(chǎn)生的晶片斷裂、形變幾率,提升產(chǎn)品的良品率,本發(fā)明 旨在提出一種基于復(fù)合式低阻緩沖結(jié)構(gòu)的薄膜LED芯片器件及其制造方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是 一種基于復(fù)合式低阻緩沖結(jié) 構(gòu)的薄膜LED芯片器件,包括——提供一襯底,在襯底上生長出具有N半導(dǎo)體層、活性層和P半導(dǎo)體層的GaN 基外延薄膜;——形成于P半導(dǎo)體層上的歐姆接觸及金屬反射層,其反射金屬膜材料優(yōu)選Ag, 也可是A1、 Ag、 Ni、 Au、 Cu、 Pd和Rh金屬中所形成的一種合金,其厚度 在50 500nm之間;——形成于非電學(xué)連接區(qū)域的鈍化層;——形成于反射金屬膜上的多金屬粘合層-,——形成于N半導(dǎo)體層上的N電極多金屬粘合層;其特征在于-——在多金屬粘合層上形成導(dǎo)電支撐厚金屬層,其材料首選NiCo合金,并以Au金屬層作為該導(dǎo)電支撐厚金屬層的結(jié)束層; ——在導(dǎo)電支撐厚金屬層上形成金屬凸點,用以連接GaN基發(fā)光器件與倒裝電極化基板;——在GaN基發(fā)光器件薄膜與電極化倒裝基板之間設(shè)有絕緣緩沖膜,其厚度為 0. 1 100um,其材料首選聚酰亞胺(polyimide);——通過金屬凸點連接P/N電極結(jié)合區(qū)和PN絕緣隔離層,用以支撐GaN基發(fā)光器件薄膜的電極化倒裝基板; ——導(dǎo)電支撐厚金屬層、絕緣緩沖膜及金屬凸點共同構(gòu)成復(fù)合式低阻緩沖結(jié)構(gòu)。 本發(fā)明結(jié)構(gòu)中的導(dǎo)電支撐厚金屬層也可是由Ni、 Au、 NiAu合金、Cu、 NiCo合金中的一種或多種組合制成;絕緣緩沖膜材料也可選擇環(huán)氧樹脂、絕緣硅膠、 聚酰亞胺(polyimide)、 二氧化硅、氮化硅、A1203中的一種或多種的組合;金屬 凸點材料為Au或AuSn合金,金屬凸點直徑為20 80um,高度為15 60um。一種基于復(fù)合式低阻緩沖結(jié)構(gòu)的薄膜LED芯片器件的制造方法,其制作工 藝步驟如下第一步在藍(lán)寶石襯底上生長具有N半導(dǎo)體層、活性層和P半導(dǎo)體層結(jié)構(gòu)的GaN基外延膜; ' 第二步對GaN基外延膜進(jìn)行干法蝕刻,使得N型半導(dǎo)體層部分裸露;第三步在P半導(dǎo)體層頂部制備歐姆接觸及金屬反射層,金屬反射層材料首 選Ag,厚度在50 500nm之間,也可以是包括A1、 Ag、 Ni、 Au、 Cu、 Pd 和Rh中的一種合金制成,并通過在N2氣氛中高溫退火達(dá)到歐姆接觸特性 并增強(qiáng)其與p半導(dǎo)體層的附著力;第四步在上述結(jié)構(gòu)表面制備鈍化層,并使P、 N電極電學(xué)連接區(qū)域裸露; 第五步在上述裸露區(qū)域制備多金屬粘合層,包括P電極與N電極區(qū)域,其材料可以是Ti、 Cr、 Ni、 Pt、 Au、 TiW (N)及其任意組合;第六步在上述P/N電極多金屬粘合層上電鍍形成導(dǎo)電支撐厚金屬層,厚度為0.5 100咖,其材料首選NiCo合金,也可由Ni、 Au、 NiAu合金、Cu、 NiCo合金中的一種或其組合制成,并且以Au作為電鍍結(jié)束層; 第七步通過激光燒蝕的方式定義出單元GaN基發(fā)光器件位置,激光波長小于GaN半導(dǎo)體材料的發(fā)光波長,包含266nm和355nm波長的激光,激光 燒蝕深度截止于GaN材料與藍(lán)寶石之間的生長界面,不傷及藍(lán)寶石襯底;第八步在上述結(jié)構(gòu)表面制備絕緣緩沖膜,其厚度為0.1 100mn,其材料首 選聚酰亞胺(polyimide),也可以是環(huán)氧樹脂、絕緣硅膠、聚酰亞胺、二 氧化硅、氮化硅、AU)3中的一種或其多層組合,通過高速旋轉(zhuǎn)涂布與化 學(xué)氣相沉積或熱蒸發(fā)相結(jié)合的方式制備;并且通過光刻方法使用以種植 金屬凸點的部分導(dǎo)電支撐厚金屬層裸露;第九步使用金屬凸點種植設(shè)備(如ASM公司的型號為Eagle60的金屬凸點 種植設(shè)備),在上述部分裸露的導(dǎo)電支撐厚金屬層上種植金屬凸點,金屬 凸點材料為Au或AuSn合金;第十步將上述晶片與電極化倒裝基板進(jìn)行對位晶片鍵合,工藝條件溫度為0 500。C、壓力為0 8000N、時間為0 180分鐘,使金屬凸點產(chǎn) 生熔融狀態(tài)從而與倒裝基板上的電極焊盤形成良好的電學(xué)接觸以及力學(xué)結(jié)合 ;第十一步采用激光剝離方式,優(yōu)選KrF準(zhǔn)分子激光器,整面剝離用以生長 GaN基發(fā)光器件薄膜的藍(lán)寶石襯底,使得N型半導(dǎo)體層裸露;第十二步清潔并蝕刻去除頂部部分裸露的N型半導(dǎo)體層;第十三步在上述裸露N型半導(dǎo)體層表面制備鈍化層,用以實現(xiàn)出光面的電 學(xué)保護(hù);第十四步沿第七步驟中所述芯片定義燒蝕痕跡將整個晶片做單元切斷處理,完成本發(fā)明的器件制作。 在本發(fā)明制作工藝方法中用以種植金屬凸點的導(dǎo)電支撐厚金屬層是由圖案化金屬電鍍形成;絕緣緩沖膜具有低溫流動性、高溫固化成型后仍具有彈性的 特性。本發(fā)明的有益效果是在用以連接GaN基發(fā)光器件與電極化倒裝基板的所 有金屬凸點之間填充絕緣緩沖膜,通過晶片整面鍵合的方式將GaN基發(fā)光器件 晶圓片與電極化倒裝基板整面鍵合,使金屬凸點與絕緣緩沖膜共同形成低阻緩 沖結(jié)構(gòu),既實現(xiàn)了 GaN基發(fā)光器件與電極化倒裝基板間的電學(xué)連接,又實現(xiàn)了 緩沖層填充,從而降低后續(xù)激光剝離工藝的晶片曲翹或晶片破裂發(fā)生率,同時 提升產(chǎn)品良品率;相比于傳統(tǒng)TFFC工藝,由于可以對襯底進(jìn)行整面的剝離作業(yè), 因而提高了生產(chǎn)效率,且剝離后的藍(lán)寶石襯底圓片可被回收再利用,因此一定 程度上降低生產(chǎn)成本。


圖1為傳統(tǒng)薄膜LED芯片器件結(jié)構(gòu)示意圖;圖2為傳統(tǒng)薄膜LED芯片器件制作工藝對單元化襯底的剝離示意圖: 圖3a至圖3r為本發(fā)明發(fā)光器件制造過程的截面示意圖; 圖4為依本發(fā)明方法所制造的發(fā)光器件的截面示意圖;圖中:100:襯底IOO,110b:單元GaN基發(fā)光器件,llla、 lllb、 170:周期性凹槽,120:歐姆接觸反射層,130、 210:鈍化層,140a: P極多金屬粘合層沉積位置,140b: N極多金屬粘合層沉積位置,150a: P極多金屬粘合層,150b: N極多金屬粘合層,160a: P極導(dǎo)電支撐厚金屬層:160b: N極導(dǎo)電支撐厚金屬層180:絕緣緩沖膜190a、 190b:金屬凸點種植位置200a: P電極金屬凸點,200b: N電極金屬凸點,300:倒裝基板,310a:倒裝基板P電極結(jié)合區(qū)310b:倒裝基板N電極結(jié)合區(qū)320:倒裝基板PN絕緣隔離層。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。 如圖4所示的一種基于復(fù)合式低阻緩沖結(jié)構(gòu)的薄膜LED芯片器件,其結(jié) 構(gòu)是:提供一藍(lán)寶石襯底100,在襯底上生長出具有N半導(dǎo)體層、活性層和P半 導(dǎo)體層的GaN基外延薄膜110;形成于P半導(dǎo)體層上的歐姆接觸及金屬反射層 120,其反射金屬膜材料優(yōu)選Ag,也可是A1、 Ag、 Ni、 Au、 Cu、 Pd和Rh金屬中 所形成的一種合金,其厚度在50 500nm之間;形成于非電學(xué)連接區(qū)域的鈍化 層130、 210;形成于反射金屬膜上的多金屬粘合層150;形成于N半導(dǎo)體層上 的N電極多金屬粘合層150b;尤其在多金屬粘合層150上形成導(dǎo)電支撐厚金屬 層160,其材料首選NiCo合金,并以Au金屬層作為該導(dǎo)電支撐厚金屬層160的 結(jié)束層;尤其在導(dǎo)電支撐厚金屬層160上形成金屬凸點200,用以連接GaN基發(fā) 光器件與倒裝電極化基板300;在GaN基發(fā)光器件薄膜與電極化倒裝基板300之 間設(shè)有絕緣緩沖膜180,其厚度為0.1 100um,其材料首選聚酰亞胺 (polyimide);通過金屬凸點200連接P/N電極結(jié)合區(qū)和PN絕緣隔離層320,用 以支撐GaN基發(fā)光器件薄膜的電極化倒裝基板;本發(fā)明通過導(dǎo)電支撐厚金屬層 160、絕緣緩沖膜180及金屬凸點200共同構(gòu)成復(fù)合式低阻緩沖結(jié)構(gòu)本發(fā)明結(jié)構(gòu)中的導(dǎo)電支撐厚金屬層160也可是由Ni、 Au、 NiAu合金、Cu、 NiCo合金中的一種或多種組合制成,并以Au金屬層作為該導(dǎo)電支撐厚金屬層的 結(jié)束層;絕緣緩沖膜180材料也可選擇環(huán)氧樹脂、絕緣硅膠、聚酰亞胺 (polyimide)、 二氧化硅、氮化硅、A1203中的一種或多種的組合;金屬凸點200 材料為Au或AuSn合金,金屬凸點200的直徑為20 80um,高度為15 60um。制備本發(fā)明的具有復(fù)合式低阻緩沖結(jié)構(gòu)的薄膜LED芯片器件,其制作工藝 步驟如下第一步如圖3a所示,在藍(lán)寶石襯底100上異質(zhì)外延生長氮化物半導(dǎo)體外 延膜IIO,此外延膜110具有N-GaN層、活性層和P-GaN層。第二步采用干法蝕刻以周期性的間隔依次去除P-GaN層、活性層,直至 露出N-GaN層,周期性的凹槽llla與lllb形成,如圖3b所示,形成的凹槽深 度為0. 5 2 y m,寬度為20 200 y m,在藍(lán)寶石襯底100上形成的每個GaN基 半導(dǎo)體單元器件110a都具有N-GaN層、活性層和P-GaN層。第三步各GaN基半導(dǎo)體單元器件110a的P-GaN層頂部形成歐姆接觸及金 屬反射層120,如圖3c所示,其反射金屬膜材料120首選Ag,厚度是50 500nm, 也可以是包括A1、 Ag、 Ni、 Au、 Cu、 Pd和Rh中的一種合金制成,并通過在N2 氣氛中高溫退火改善金屬膜120與GaN基半導(dǎo)體單元器件110a的歐姆接觸和附 著力。第四步在凹槽llla、 lllb內(nèi)壁和除金屬反射層120外的臺面邊緣沉積鈍 化膜130,如圖3d所示,鈍化膜130為絕緣材料,包含Si02和Si3N4兩種材料, 鈍化膜130厚度為50 500nm。第五步如圖3e所示,通過光刻圖案化工藝以及濕法蝕刻的方式,將部分鈍化膜130去除,完全露出金屬反射層120,以及部分臺面110a,形成P極多 金屬粘合層沉積位置140a和N極多金屬粘合層沉積位置140b。第六步如圖3f所示,在圖le形成的140a和140b位置沉積多金屬粘合 層150a和150b,多金屬膜150a和150b包括粘附層、阻擋層、浸潤層等多層金 屬材料,其中粘附層材料可以是Ti、 Cr、 Al等,阻擋層材料可以是Ni、 Pt、 TiW(N) 等,浸潤層材料優(yōu)選Au。多金屬粘合層150a和150b主要是為后續(xù)電鍍制備導(dǎo) 電支撐厚金屬層提供基底,同時粘合層150a可起到完全保護(hù)反射金屬膜120的 作用,粘合層150b可與N-型半導(dǎo)體凹槽111b實現(xiàn)歐姆接觸。如圖3g所示,在多金屬粘合層150a和150b的對應(yīng)位置,圖案化電鍍導(dǎo)電 支撐厚金屬層160a和160b,其材料首選NiCo合金,也可以是Ni、 Au、 NiAu合 金、Cu、 NiCo合金中的一種或多種組合,并且以Au層作為電鍍結(jié)束層,總厚度 為0. 5 100um。第七步如圖3h所示,通過激光燒蝕的方式沿周期性凹槽111b定義出單 元GaN基發(fā)光器件位置,激光波長小于GaN半導(dǎo)體材料的發(fā)光波長,包含266mn 和355nm波長的激光。激光燒蝕出周期性凹槽170,寬度為2 10um,燒蝕深度 截止于GaN材料與藍(lán)寶石之間的生長界面,且控制不傷及藍(lán)寶石襯底。第八步如圖3i所示,在整個晶片表面均勻涂布絕緣緩沖膜180,其材料 首選聚酰亞胺(polyimide),也可以是環(huán)氧樹脂,絕緣硅膠,聚酰亞胺(polyimide) 的多層組合,通過多次高速旋轉(zhuǎn)涂布來達(dá)到理想的厚度,厚度為0. 1 10Oum, 并通過熱處理,溫度在0 300。C之間,使絕緣緩沖膜180固化。如圖3j所示,通過光刻工藝以及濕法蝕刻的方法,將部分緣緩沖膜180去 除,使位于導(dǎo)電支撐厚金屬上的金屬凸點種植位置190a和190b完全裸露,其 中190a對應(yīng)P電極位置,190b對應(yīng)N電極位置。第九步如圖3k所示,在上述190a和190b位置種植金屬凸點200a和200b, 其中200a對應(yīng)P電極位置,200b對應(yīng)N電極位置;此步驟結(jié)束后,對應(yīng)與圖 3k的單元GaN基發(fā)光器件平面.圖如圖3K-M所示,其中周期性凹槽170為步驟 七中所述的周期性激光燒蝕凹槽。第十步如圖31和圖3m所示,將GaN基發(fā)光器件晶圓片與電極化倒裝基板300 進(jìn)行對位晶片鍵合,工藝條件溫度為在0 500'C,壓力為O 8000N,時間 0 180分鐘,使金屬凸點200產(chǎn)生熔融狀態(tài)從而與倒裝基板上的電極焊盤形成 良好的電學(xué)接觸以及力學(xué)結(jié)合,即通過金屬凸點200a、 200b分別連接電極化倒 裝基板300上的倒裝基板P電極結(jié)合區(qū)310a和倒裝基板N電極結(jié)合區(qū)310b,也 就是通過金屬凸點200連接P/N電極結(jié)合區(qū)和PN絕緣隔離層320,用以支撐GaN 基發(fā)光器件薄膜的電極化倒裝基板300;該電極化倒裝基板300己事先制備完成, 包含對應(yīng)于GaN基發(fā)光器件圖形的電路分布以及相應(yīng)的P、 N焊盤。第十一步如圖3n所示,采用準(zhǔn)分子激光剝離的方式將藍(lán)寶石襯底100整 面剝離,得到裸露出N半導(dǎo)體層的單元GaN基發(fā)光器件llOa,如圖3o所示。第十二步對裸露出N半導(dǎo)體層的單元GaN基發(fā)光器件110a進(jìn)行清潔,并 通過蝕刻將露出的頂部部分去除,形成N半導(dǎo)體層平整的GaN基發(fā)光器件110b 如圖3p所示。第十三步GaN基發(fā)光器件110b的N半導(dǎo)體層平面上沉積鈍化層210,其 材料為二氧化硅或氮化硅,厚度為O. 1 5nm,如圖3q所示。第十四步最后,沿步驟七中所述周期性激光燒蝕凹槽170經(jīng)過如劃片處 理或切斷處理的過程分離開各氮化物半導(dǎo)體單元器件110b,如圖3r所示,至此, 完成根據(jù)本發(fā)明制造的激光剝離GaN基發(fā)光器件如圖4所示。本發(fā)明絕緣緩沖膜包裹于所有金屬結(jié)構(gòu)側(cè)壁(包括金屬凸點200及導(dǎo)電支 撐后金屬層160側(cè)壁),填充于所有非電學(xué)連接區(qū)域,保證器件與電極化倒裝基 板之間非電學(xué)連接區(qū)域的絕對電阻斷;同時通過在連接GaN基發(fā)光器件與電極 化倒裝基板300的所有金屬凸點200之間填充絕緣緩沖膜180,填充厚度略低于 或與金屬凸點高度齊平,再通過晶片整面鍵合的方式將GaN基發(fā)光器件晶圓片 與電極化倒裝基板整面直接鍵合(有別于傳統(tǒng)TFFC工藝的單個芯片倒裝,需一 顆一顆地往倒裝基板上放置),使導(dǎo)電支撐厚金屬層160、金屬凸點200與絕緣 緩沖膜180共同形成本發(fā)明的復(fù)合式低阻緩沖結(jié)構(gòu),既實現(xiàn)了 GaN基發(fā)光器件 與電極化倒裝基板間的電學(xué)連接,又實現(xiàn)了緩沖層填充,從而降低后續(xù)激光剝 離工藝的晶片破裂發(fā)生率,以提高產(chǎn)品良品率,且由于可以對藍(lán)寶石襯底進(jìn)行整 面的剝離作業(yè)剝離后的藍(lán)寶石襯底圓片(有別于傳統(tǒng)的TFFC結(jié)構(gòu)在激光剝離工 藝倒裝工藝之前需將芯片在藍(lán)寶石端一顆一顆地進(jìn)行單元分離),可被回收再利 用, 一定程度上降低生產(chǎn)成本。
權(quán)利要求
1.一種基于復(fù)合式低阻緩沖結(jié)構(gòu)的薄膜LED芯片器件,包括——提供一襯底,在襯底上生長出具有N半導(dǎo)體層、活性層和P半導(dǎo)體層的GaN基外延薄膜;——形成于P半導(dǎo)體層上的歐姆接觸及金屬反射層,其反射金屬膜材料優(yōu)選Ag,也可是Al、Ag、Ni、Au、Cu、Pd和Rh金屬中所形成的一種合金,其厚度在50~500nm之間;——形成于非電學(xué)連接區(qū)域的鈍化層;——形成于反射金屬膜上的多金屬粘合層;——形成于N半導(dǎo)體層上的N電極多金屬粘合層;其特征在于——在多金屬粘合層上形成導(dǎo)電支撐厚金屬層,其材料首選NiCo合金,并以Au金屬層作為該導(dǎo)電支撐厚金屬層的結(jié)束層;——在導(dǎo)電支撐厚金屬層上形成金屬凸點,用以連接GaN基發(fā)光器件與倒裝電極化基板;——在GaN基發(fā)光器件薄膜與電極化倒裝基板之間設(shè)有絕緣緩沖膜,其厚度為0.1~100um,其材料首選聚酰亞胺(polyimide);——通過金屬凸點連接P/N電極結(jié)合區(qū)和PN絕緣隔離層,用以支撐GaN基發(fā)光器件薄膜的電極化倒裝基板;——導(dǎo)電支撐厚金屬層、絕緣緩沖膜及金屬凸點共同構(gòu)成復(fù)合式低阻緩沖結(jié)構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于復(fù)合式低阻緩沖結(jié)構(gòu)的薄膜LED芯片器件, 其特征在于導(dǎo)電支撐厚金屬層也可是由Ni、 Au、 NiAu合金、Cu、 NiCo合金 中的一種或多種組合制成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于復(fù)合式低阻緩沖結(jié)構(gòu)的薄膜LED芯片器件,其特征在于絕緣緩沖膜材料也可選擇環(huán)氧樹脂、絕緣硅膠、聚酰亞胺(polyimide)、 二氧化硅、氮化硅、A1203中的一種或多種的組合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于復(fù)合式低阻緩沖結(jié)構(gòu)的薄膜LED芯片器件, 其特征在于金屬凸點材料為Au或AuSn合金,金屬凸點直徑為20 80um, 高度為15 60um。
5. —種基于復(fù)合式低阻緩沖結(jié)構(gòu)的薄膜LED芯片器件的制造方法,其制作工藝 步驟如下第一步在藍(lán)寶石襯底上生長具有N半導(dǎo)體層、活性層和P半導(dǎo)體層結(jié)構(gòu)的 GaN基外延膜;第二步對GaN基外延膜進(jìn)行干法蝕刻,使得N型半導(dǎo)體層部分裸露;第三步在P半導(dǎo)體層頂部制備歐姆接觸及金屬反射層,金屬反射層材料首選Ag,厚度在50 500nm之間,也可以是包括A1、 Ag、 Ni、 Au、 Cu、 Pd 和Rh中的一種合金制成,并通過在N2氣氛中高溫退火達(dá)到歐姆接觸特性 并增強(qiáng)其與P半導(dǎo)體層的附著力; 第四步在上述結(jié)構(gòu)表面制備鈍化層,并使P、 N電極電學(xué)連接區(qū)域裸露;第五步在上述裸露區(qū)域制備多金屬粘合層,包括P電極與N電極區(qū)域,其 材料可以是Ti、 Cr、 Ni、 Pt、 Au、 TiW (N)及其任意組合;第六步在上述P/N電極多金屬粘合層上電鍍形成導(dǎo)電支撐厚金屬層,厚度為O. 5 100um,其材料首選NiCo合金,也可由Ni、 Au、 NiAu合金、Cu、 NiCo合金中的一種或其組合制成,并且以Au作為電鍍結(jié)束層;第七步通過激光燒蝕的方式定義出單元GaN基發(fā)光器件位置,激光波長小 于GaN半導(dǎo)體材料的發(fā)光波長,包含266nm和355nni波長的激光,激光燒蝕深度截止于GaN材料與藍(lán)寶石之間的生長界面,不傷及藍(lán)寶石襯底;第八步在上述結(jié)構(gòu)表面制備絕緣緩沖膜,其厚度為0.1 100um,其材料首 選聚酰亞胺(polyimide),也可以是環(huán)氧樹脂、絕緣硅膠、聚酰亞胺、二 氧化硅、氮化硅、Al203中的一種或其多層組合,通過高速旋轉(zhuǎn)涂布與化 學(xué)氣相沉積或熱蒸發(fā)相結(jié)合的方式制備;并且通過光刻方法使用以種植 金屬凸點的部分導(dǎo)電支撐厚金屬層裸露;第九步使用金屬凸點種植設(shè)備(如ASM公司的型號為Eagle60的金屬凸點 種植設(shè)備),在上述部分裸露的導(dǎo)電支撐厚金屬層上種植金屬凸點,金屬 凸點材料為Au或AuSn合金;第十步將上述晶片與電極化倒裝基板進(jìn)1于對位晶片鍵合,工藝條件溫度為0 500。C、壓力為0 8000N、時間為0 180分鐘,使金屬凸點產(chǎn) 生熔融狀態(tài)從而與倒裝基板上的電極焊盤形成良好的電學(xué)接觸以及力學(xué)妙 ;第十一步采用激光剝離方式,優(yōu)選KrF準(zhǔn)分子激光器,整面剝離用以生長 GaN基發(fā)光器件薄膜的藍(lán)寶石襯底,使得N型半導(dǎo)體層裸露;第十二步清潔并蝕刻去除頂部部分裸露的N型半導(dǎo)體層;第十三步在上述裸露N型半導(dǎo)體層表面制備鈍化層,用以實現(xiàn)出光面的電 學(xué)保護(hù);第十四步沿第七步驟中所述芯片定義燒蝕痕跡將整個晶片做單元切斷處理,完成本發(fā)明的器件制作。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于復(fù)合式低阻緩沖結(jié)構(gòu)的薄膜LED芯片器件的制造方法,其特征在于用以種植金屬凸點的導(dǎo)電支撐厚金屬層是由圖案化金屬電鍍形成。
7.稂據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于復(fù)合式低阻緩沖結(jié)構(gòu)的薄膜LED芯片器件的 制造方法,其特征在于絕緣緩沖膜具有低溫流動性、高溫固化成型后仍具 有彈性的特性。
全文摘要
一種基于復(fù)合式低阻緩沖結(jié)構(gòu)的薄膜LED芯片器件及其制造方法,絕緣緩沖膜包裹于所有金屬結(jié)構(gòu)側(cè)壁,填充于所有非電學(xué)連接區(qū)域,通過在連接GaN基發(fā)光器件與電極化倒裝基板的所有金屬凸點之間填充絕緣緩沖膜,填充厚度略低于或與金屬凸點高度齊平,再通過晶片整面鍵合的方式將GaN基發(fā)光器件晶圓片與電極化倒裝基板整面直接鍵合,使導(dǎo)電支撐厚金屬層金屬凸點與絕緣緩沖膜共同形成本發(fā)明的復(fù)合式低阻緩沖結(jié)構(gòu),既實現(xiàn)了GaN基發(fā)光器件與電極化倒裝基板間的電學(xué)連接,又實現(xiàn)了緩沖層填充,從而降低后續(xù)激光剝離工藝的晶片破裂發(fā)生率,以提高產(chǎn)品良品率,且由于可以對藍(lán)寶石襯底進(jìn)行整面的剝離作業(yè)剝離后的藍(lán)寶石襯底圓片,可被回收再利用,降低生產(chǎn)成本。
文檔編號H01L33/00GK101241963SQ20071011584
公開日2008年8月13日 申請日期2007年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月12日
發(fā)明者吳志強(qiáng), 林雪嬌, 洪靈愿, 潘群峰, 陳文欣 申請人:廈門三安電子有限公司
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