專利名稱：一種提高led芯片制造精度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及LED芯片制造領(lǐng)域，特別是涉及一種提高LED芯片制造精度的方法。
技術(shù)背景
發(fā)光二極管(LED，Light Emitting Diode)具有體積小、效率高和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)， 在交通指示、戶外全色顯示等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。尤其是利用LED可實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體固態(tài) 照明，引起人類照明史的革命，從而逐漸成為目前電子學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)?，F(xiàn)行LED芯片 制造方法，在藍(lán)寶石襯底上采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD, Metal-organic Chemical Vapor Deposition)方法生長(zhǎng)氮化鎵(GaN)外延層之后,再進(jìn)行后序芯片制造。
在GaN外延層生長(zhǎng)過(guò)程中，因所述金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積方法產(chǎn)生氣旋回流而沉 積出位于藍(lán)寶石襯底邊緣的外延層GaN突起，所述外延層GaN突起高度高出正常GaN外延 層表面。現(xiàn)行LED芯片制造中，對(duì)外延層GaN突起不作任何處理而直接進(jìn)行后序芯片制造， 所述外延層GaN突起的存在直接影響后序芯片制造的精度。
第一方面,請(qǐng)參閱圖1a,顯示為現(xiàn)有技術(shù)中邊緣具有外延層GaN突起的LED晶片 與光刻板接觸示意圖。如圖所示，現(xiàn)行LED芯片制造曝光工藝中，采用的是接觸式曝光，SP 首先在GaN外延層12表面勻一層光刻膠(未圖示)，然后利用加熱固化技術(shù)進(jìn)行光刻膠固 化，最后有膠GaN外延層12與曝光光刻板2直接接觸進(jìn)行曝光。當(dāng)有膠GaN外延層12與 曝光光刻板2直接接觸時(shí)，由于LED晶片邊緣有膠外延層GaN突起121高度遠(yuǎn)高于LED晶 片中心有膠正常GaN外延層12表面，直接造成光刻板2與有膠GaN外延層12表面局部存 在縫隙(呈如圖1a中箭頭G所示之處)，曝光時(shí)，曝光光線從縫隙中漫反射則導(dǎo)致LED晶片 邊緣曝光圖形線條較粗，影響曝光后顯影圖形一致性，降低了曝光精度。
第二方面,請(qǐng)參閱圖1b,顯示為現(xiàn)有技術(shù)中邊緣具有外延層GaN突起的LED晶片 與陶瓷襯底板接觸示意圖。如圖所示，現(xiàn)行LED芯片制造藍(lán)寶石背面減薄工藝中，LED晶片 GaN外延層12’與陶瓷襯底板5通過(guò)粘接物質(zhì)蠟(未圖示)粘接，因?yàn)樗{(lán)寶石存在一定韌 性，LED晶片中心GaN外延層12’中心會(huì)與陶瓷襯底板5緊密粘接觸(呈如圖1b中箭頭M 所示之處)，由于LED晶片邊緣外延層GaN突起121’高度的存在，GaN外延層12’表面的邊 緣部分卻不能緊密粘接觸陶瓷襯底板5，導(dǎo)致在LED晶片邊緣處陶瓷襯底板5與GaN外延 層12’表面局部存在縫隙(呈如圖1b中箭頭G’所示之處)，直接造成LED晶片粘壓完成 后，LED晶片工件中心厚度與LED晶片工件邊緣厚度存在較大誤差，誤差值與外延層GaN突 起121’高度一致，進(jìn)而造成藍(lán)寶石背面減薄厚度存在誤差，最終造成LED晶片薄片中心與 邊緣厚度存在誤差，降低了藍(lán)寶石背面減薄精度，影響芯片整體品質(zhì)。
第三方面，請(qǐng)參閱圖lc，顯示為現(xiàn)有技術(shù)中邊緣具有外延層GaN突起的LED晶片 與轉(zhuǎn)移襯底硅片接觸示意圖。如圖所示，針對(duì)LED芯片中垂直結(jié)構(gòu)GaN基LED芯片而言， 傳統(tǒng)的制造垂直結(jié)構(gòu)GaN基LED芯片的晶片鍵合(wafer bonding)和激光剝離(laser lift-off)兩種關(guān)鍵工藝中，因?yàn)樗{(lán)寶石存在一定韌性，晶片鍵合工藝的轉(zhuǎn)移襯底硅片6與 LED晶片中心GaN外延層12”會(huì)完全接觸(呈如圖1c中箭頭M’所示之處)，由于LED晶片邊緣外延層GaN突起121”高度的存在，GaN外延層12”表面的邊緣部分卻不能直接與轉(zhuǎn)移 襯底硅片6接觸，導(dǎo)致在LED晶片邊緣處轉(zhuǎn)移襯底硅片6與GaN外延層12”表面局部存在 縫隙(呈如圖1c中箭頭G”所示之處)，造成LED晶片邊緣鍵合失效，鍵合失效的部分則無(wú) 法完成后序激光剝離工藝，最終影響垂直結(jié)構(gòu)GaN基LED芯片的制備良率。發(fā)明內(nèi)容
由于接觸式曝光與藍(lán)寶石背面減薄兩道工序是目前藍(lán)寶石襯底LED芯片制造不 可缺少的工序，晶片鍵合和激光剝離是制造垂直結(jié)構(gòu)GaN基LED芯片的關(guān)鍵工藝，鑒于以上 所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種提高LED芯片制造精度的方法，用于解 決現(xiàn)有技術(shù)中GaN外延層邊緣GaN突起造成的現(xiàn)行LED芯片制造時(shí)曝光精度降低、藍(lán)寶石 背面減薄精度降低以及垂直結(jié)構(gòu)GaN基LED芯片制造時(shí)鍵合精度降低的問(wèn)題。
為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種提聞LED芯片制造精度的方 法，該方法至少包括以下步驟:
步驟一、提供一藍(lán)寶石襯底，在所述藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)GaN外延層，伴隨所述GaN 外延層的生長(zhǎng)所述藍(lán)寶石襯底的邊緣形成有外延層GaN突起；
步驟二、在所述GaN外延層表面旋涂流體保護(hù)材料以形成保護(hù)層；
步驟三、對(duì)所述保護(hù)層進(jìn)行堅(jiān)膜處理以形成LED晶片樣品；
步驟四、對(duì)所述LED晶片樣品的邊緣進(jìn)行斜角研磨以去除所述外延層GaN突起，以 制造出整體厚度一致的LED晶片。
可選地，所述步驟二中的流體保護(hù)材料為保護(hù)液或光刻膠，所述光刻膠的粘度為 12cp。
可選地，所述步驟二中旋涂所述流體保護(hù)材料時(shí)，不間斷且順序執(zhí)行步驟:1)旋 涂轉(zhuǎn)速為700r/min時(shí)，旋涂時(shí)間為20s ；2)采用的旋涂轉(zhuǎn)速為3500r/min時(shí)，旋涂時(shí)間為 15s ；3)采用的旋涂轉(zhuǎn)速為5000r/min時(shí)，旋涂時(shí)間為3s。
可選地，所述步驟二中形成的所述保護(hù)層厚度為1_2μπι。
可選地，所述步驟三中，采用加熱烘烤蒸發(fā)技術(shù)對(duì)所述保護(hù)層進(jìn)行堅(jiān)膜處理，烘烤 溫度為85-95°C，烘烤時(shí)間為360s。
可選地，所述步驟四中，采用專用晶體倒角機(jī)對(duì)所述LED晶片樣品的邊緣進(jìn)行斜 角研磨，所述斜角研磨為將所述專用晶體倒角機(jī)的砂輪面與所述LED晶片樣品的上表面成 45度角進(jìn)行研磨,所述LED晶片樣品的邊緣的研磨面幅為145-155 μ m,所述專用晶體倒角 機(jī)的砂輪的粒度為400目。
如上所述，本發(fā)明的一種提高LED芯片制造精度的方法，具有以下有益效果:
對(duì)LED晶片邊緣外延層GaN突起進(jìn)行斜角研磨以實(shí)現(xiàn)整體厚度一致的LED晶片， 在接觸式曝光工藝、藍(lán)寶石背面減薄工藝及垂直結(jié)構(gòu)GaN基LED芯片的晶片鍵合工藝中，使 LED晶片中心和邊緣均與光刻板、陶瓷襯底板及轉(zhuǎn)移襯底硅片實(shí)現(xiàn)無(wú)縫接觸。第一方面，有 效避免接觸式曝光由于接觸不良引起的曝光線條粗細(xì)一致性的問(wèn)題，提高了曝光精度，減 小因曝光線條粗引起的漏電流，提高了芯片制備良率；第二方面，有效避免藍(lán)寶石背面減薄 過(guò)程中LED晶片薄片中心與邊緣厚度不一致，提高藍(lán)寶石背面減薄精度和最終芯片厚度精 度，提升芯片整體品質(zhì)；第三方面，針對(duì)制造垂直結(jié)構(gòu)GaN基LED芯片的晶片鍵合工藝，有效降低LED晶片邊緣處轉(zhuǎn)移襯底硅片與GaN外延層表面局部存在縫隙對(duì)晶片鍵合工藝的影 響，提高制造垂直結(jié)構(gòu)GaN基LED芯片的鍵合精度，以提高垂直結(jié)構(gòu)GaN基LED芯片的制備良率。


圖1a為現(xiàn)有技術(shù)中邊緣具有外延層GaN突起的LED晶片與光刻板接觸示意圖。
圖1b為現(xiàn)有技術(shù)中邊緣具有外延層GaN突起的LED晶片與陶瓷襯底板接觸示意 圖。
圖1c為現(xiàn)有技術(shù)中邊緣具有外延層GaN突起的LED晶片與轉(zhuǎn)移襯底硅片接觸示 意圖。
圖2a為本發(fā)明中LED晶片截面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2b為本發(fā)明中LED晶片邊緣環(huán)形外延層GaN突起所在范圍的示意圖。
圖3至圖6為本發(fā)明中依據(jù)步驟二至步驟四中呈現(xiàn)的LED晶片截面結(jié)構(gòu)示意圖。
元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明
11,31 藍(lán)寶石襯底
12,32 GaN 外延層
121,321 外延層 GaN 突起
2 曝光光刻板
33 保護(hù)層
331 外延層GaN突起上的保護(hù)層
3 LED晶片樣品
4 角度線
α 斜角研磨角度
d 研磨面幅
5 陶瓷襯底板
6 轉(zhuǎn)移襯底硅片具體實(shí)施方式
以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書 所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的具體實(shí) 施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離 本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
請(qǐng)參閱圖2至圖6。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明 本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù) 目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其 組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
如圖所示，本發(fā)明提供一種提高LED芯片制造精度的方法，該方法至少包括以下 步驟:
如圖2a所示，首先執(zhí)行步驟一，提供一藍(lán)寶石襯底31，利用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD, Metal-organic Chemical Vapor Deposition)方法在所述藍(lán)寶石襯底 31 上生 長(zhǎng)GaN外延層32，所述藍(lán)寶石襯底31邊緣因所述金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積方法產(chǎn)生氣旋回 流而沉積出環(huán)形外延層GaN突起321 (呈如圖2b中環(huán)形陰影所示之區(qū)域)，所述外延層GaN 突起321高度高出正常GaN外延層32表面。接著執(zhí)行步驟二。
如圖3所示，在步驟二中，采用旋涂技術(shù)，在所述GaN外延層32表面旋涂一層流體 保護(hù)材料以形成保護(hù)層33 (其中331為位于外延層GaN突起上的保護(hù)層)，用以保護(hù)所述 GaN外延層32表面避免其在后序制造步驟中受到損傷，在本實(shí)施例中，所述流體保護(hù)材料 為光刻膠，所述光刻膠的粘度為12cp，但并不局限于此，在其他的實(shí)施方式中，所述流體保 護(hù)材料亦可選用保護(hù)液等。
具體的，在本實(shí)施例中，在所述GaN外延層32表面采用所述旋涂技術(shù)對(duì)所述流體 保護(hù)材料旋涂形成所述保護(hù)層33時(shí)，采用逐級(jí)加速，不間斷且順序執(zhí)行下述1)2)3)步驟: I)旋涂轉(zhuǎn)速為700r/min，旋涂時(shí)間為20s ；2)旋涂轉(zhuǎn)速為3500r/min，旋涂時(shí)間為15s ；3) 旋涂轉(zhuǎn)速為5000r/min時(shí)，旋涂時(shí)間為3s，以使形成的所述保護(hù)層33厚度為1_2 μ m，具體 的，形成的所述保護(hù)層33為1.5 μ m最佳。接著執(zhí)行步驟三。
如圖4所示，在步驟三中，采用加熱烘烤蒸發(fā)技術(shù)對(duì)所述保護(hù)層33進(jìn)行堅(jiān)膜處理 以形成LED晶片樣品3，烘烤溫度為85-95°C，具體地，烘烤溫度為90°C，烘烤時(shí)間為360s， 進(jìn)而形成具有一定的抗損能力的經(jīng)堅(jiān)膜處理的保護(hù)層33 (呈如圖4陰影所示之區(qū)域)，在本 實(shí)施例中，對(duì)所述保護(hù)層33進(jìn)行堅(jiān)膜處理采用的是平板烘烤臺(tái)(未圖示)。需要特別說(shuō)明 的是，在步驟三中所述LED晶片樣品3是由所述藍(lán)寶石襯底31、所述GaN外延層32、所述外 延層GaN突起321、所述經(jīng)堅(jiān)膜處理的保護(hù)層33及所述經(jīng)堅(jiān)膜處理的位于外延層GaN突起 上的保護(hù)層331組成。接著執(zhí)行步驟四。
如圖5所示，在步驟四中，對(duì)所述LED晶片樣品3的邊緣進(jìn)行斜角研磨以去除所述 外延層GaN突起321，以制造出整體厚度一致的LED晶片(呈如圖6所示)，在本實(shí)施例中， 采用專用晶體倒角機(jī)(未予以圖示)對(duì)所述LED晶片樣品3的邊緣進(jìn)行斜角研磨，所述斜 角研磨為將所述專用晶體倒角機(jī)的砂輪面(呈如圖5角度線4所示)與所述LED晶片樣品 3的上表面成45度角(如圖5斜角研磨的角度α所示)進(jìn)行研磨，所述LED晶片樣品3的 邊緣的研磨面幅(呈圖6中d所示之范圍)為145-155 μ m,具體地,所述LED晶片樣品3的 邊緣的研磨面幅d為150 μ m，所述專用晶體倒角機(jī)的砂輪的粒度為400目。
綜上所述，本發(fā)明中外延層GaN突起被去除，形成的改進(jìn)的GaN外延層中心部分與 邊緣部分近似在一平面(呈如圖6所示)，制造出整體厚度一致的LED晶片，使LED晶片中 心和邊緣均與光刻板、陶瓷襯底板或轉(zhuǎn)移襯底硅片實(shí)現(xiàn)無(wú)縫接觸，消除現(xiàn)行LED芯片制造 對(duì)外延層GaN突起不作任何處理進(jìn)而造成的后序LED芯片制造精度降低的影響。第一方 面，有效避免接觸式曝光由于接觸不良引起的曝光線條粗細(xì)一致性的問(wèn)題，提高了曝光精 度，進(jìn)而減小因曝光線條粗引起的漏電流，實(shí)際生產(chǎn)中同品名芯片測(cè)試漏電流不良率降低 10% -20%，同時(shí)提高了芯片制備良率，實(shí)際生產(chǎn)中制備良率提高10% -25%;第二方面，有 效避免藍(lán)寶石背面減薄過(guò)程中LED晶片薄片中心與邊緣厚度不一致，提高藍(lán)寶石背面減薄 精度和最終芯片厚度精度，提升芯片整體品質(zhì)；第三方面，針對(duì)制造垂直結(jié)構(gòu)GaN基LED芯 片的晶片鍵合工藝，有效降低LED晶片邊緣處轉(zhuǎn)移襯底硅片與GaN外延層表面局部存在縫 隙對(duì)晶片鍵合工藝的影響，提高制造垂直結(jié)構(gòu)GaN基LED芯片的鍵合精度，提高垂直結(jié)構(gòu)GaN基LED芯片的制備良率；所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè) 利用價(jià)值。
上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟 悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因 此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完 成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種提高LED芯片制造精度的方法，其特征在于，該方法至少包括以下步驟:步驟一，提供一藍(lán)寶石襯底，在所述藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)GaN外延層，伴隨所述GaN外延層的生長(zhǎng)所述藍(lán)寶石襯底的邊緣形成有外延層GaN突起；步驟二，在所述GaN外延層表面旋涂流體保護(hù)材料以形成保護(hù)層；步驟三，對(duì)所述保護(hù)層進(jìn)行堅(jiān)膜處理以形成LED晶片樣品；步驟四，對(duì)所述LED晶片樣品的邊緣進(jìn)行斜角研磨以去除所述外延層GaN突起，以制造 出整體厚度一致的LED晶片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高LED芯片制造精度的方法，其特征在于:所述步驟二中 的流體保護(hù)材料為保護(hù)液或光刻膠。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的提高LED芯片制造精度的方法，其特征在于:所述光刻膠的 粘度為12cp。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高LED芯片制造精度的方法，其特征在于:所述步驟二中 旋涂所述流體保護(hù)材料時(shí)，不間斷且順序執(zhí)行以下步驟:1)旋涂轉(zhuǎn)速為700r/min時(shí)，旋涂時(shí)間為20s；2)旋涂轉(zhuǎn)速為3500r/min時(shí)，旋涂時(shí)間為15s；3)旋涂轉(zhuǎn)速為5000r/min時(shí)，旋涂時(shí)間為3s。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高LED芯片制造精度的方法，其特征在于:于所述步驟二 中形成的保護(hù)層厚度為1-2 μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高LED芯片制造精度的方法，其特征在于:所述步驟三 中，采用加熱烘烤蒸發(fā)技術(shù)對(duì)所述保護(hù)層進(jìn)行堅(jiān)膜處理，烘烤溫度為85-95°C，烘烤時(shí)間為 360so
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高LED芯片制造精度的方法，其特征在于:所述步驟四中， 采用專用晶體倒角機(jī)對(duì)所述LED晶片樣品的邊緣進(jìn)行斜角研磨。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的提高LED芯片制造精度的方法，其特征在于:所述斜角研磨 為將所述專用晶體倒角機(jī)的砂輪面與所述LED晶片樣品的上表面成45度角進(jìn)行研磨。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的提高LED芯片制造精度的方法，其特征在于:所述LED晶片 樣品的邊緣的研磨面幅為145-155 μ m。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的提高LED芯片制造精度的方法，其特征在于:所述專用晶體 倒角機(jī)的砂輪的粒度為400目。
全文摘要
本發(fā)明提供一種提高LED芯片制造精度的方法，該方法在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)GaN外延層后，對(duì)LED晶片邊緣伴隨生長(zhǎng)產(chǎn)生的外延層GaN突起進(jìn)行斜角研磨以實(shí)現(xiàn)整體厚度一致的LED晶片，在接觸式曝光工藝、藍(lán)寶石背面減薄工藝及制造垂直結(jié)構(gòu)GaN基LED芯片的晶片鍵合工藝中，使LED晶片中心和邊緣均與光刻板、陶瓷襯底板、轉(zhuǎn)移襯底硅片實(shí)現(xiàn)無(wú)縫接觸。有效避免接觸式曝光由于接觸不良引起的曝光線條粗細(xì)一致性的問(wèn)題，提高了曝光精度；有效避免藍(lán)寶石背面減薄過(guò)程中LED晶片薄片中心與邊緣厚度不一致，提高藍(lán)寶石背面減薄精度和最終芯片厚度精度；提高制造垂直結(jié)構(gòu)GaN基LED芯片的鍵合精度，以提高垂直結(jié)構(gòu)GaN基LED芯片的制備良率。
文檔編號(hào)H01L33/00GK103137794SQ20111038662
公開日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月29日
發(fā)明者汪洋, 郝茂盛 申請(qǐng)人:上海藍(lán)光科技有限公司