專利名稱：薄膜led芯片器件及其制造方法及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及LED技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是ー種薄膜LED芯片器件及其制造方法及應(yīng)用。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的薄膜LED芯片器件，是在傳統(tǒng)的倒裝結(jié)構(gòu)芯片的基礎(chǔ)上，利用準(zhǔn)分子激光 剝離襯底技術(shù)將生長GaN材料的襯底(藍(lán)寶石襯底或SiC襯底)剝離，露出LED薄膜結(jié)構(gòu)。請參閱圖1，傳統(tǒng)的薄膜LED芯片器件具有以下問題倒裝結(jié)構(gòu)芯片中用于結(jié)合GaN外延層薄膜I與倒裝基板3的金屬凸點2之間存在未填充的空隙4，GaN外延層薄膜I部分缺乏有效支撐及熱沉，這樣在進(jìn)行激光剝離エ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)致薄膜LED芯片器件的成品良率低下。請參閱圖2，傳統(tǒng)的薄膜LED芯片器件在激光剝離エ藝吋，需將芯片與襯底5 —顆一顆地進(jìn)行単元分離，這個過程速度慢，耗時長，不易于批量生產(chǎn)的實現(xiàn)；而且，由于在激光剝離エ藝前所進(jìn)行的単元分離，將襯底分割為較小的個體，剝離后的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
針對以上現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，本發(fā)明的目的在于提供ー種薄膜LED芯片器件制造方法。本發(fā)明的另ー目的在于提供ー種薄膜LED芯片器件。本發(fā)明的再一目的在于提供ー種薄膜LED芯片器件的應(yīng)用。本發(fā)明的目的是通過采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的ー種薄膜LED芯片器件制造方法，包括以下步驟a、在襯底上依次生長N型半導(dǎo)體層、活性層、P型半導(dǎo)體層，以此組成GaN基外延
薄膜基層；b、蝕刻凹槽，該蝕刻凹槽沿P型半導(dǎo)體層的表面延伸至N型半導(dǎo)體層，使該N型半導(dǎo)體層外露；C、在P型半導(dǎo)體層的表面附著一與其歐姆接觸的金屬反射層；d、蝕刻劃片凹槽，該劃片凹槽沿金屬反射層的表面延伸至襯底與N型半導(dǎo)體層的結(jié)合面，將整個GaN基外延薄膜基層分割為若干単元；e、沿金屬反射層與GaN基外延薄膜外露的各表面與各側(cè)面沉積ー絕緣的鈍化膜，形成GaN基外延薄膜；f、局部的去除金屬反射層表面的鈍化膜與蝕刻凹槽底面的鈍化膜，露出金屬反射層與N型半導(dǎo)體層；g、在金屬反射層外露的位置沉積ー P極多層金屬粘合層，在N型半導(dǎo)體層外露的位置沉積ー N極多層金屬粘合層；h、在P極多層金屬粘合層電學(xué)連接P極導(dǎo)電支撐厚金屬層及在N極多層金屬粘合層電學(xué)連接N極導(dǎo)電支撐厚金屬層；然后，在GaN基外延薄膜上涂布絕緣材料后熱處理固化形成固定膜；去除劃片凹槽內(nèi)的固定膜，并使該P極導(dǎo)電支撐厚金屬層與該N極導(dǎo)電支撐厚金屬層的一端外露于固定膜，制成帶襯底的整片GaN基外延薄膜器件；或者，在GaN基外延薄膜上涂布絕緣材料，熱處理固化形成固定膜；去除劃片凹槽內(nèi)以及P極多層金屬粘合層和N極多層金屬粘合層上的固定膜；并設(shè)置與P極多層金屬粘合層電學(xué)連接的P極導(dǎo)電支撐厚金屬層及與N極多層金屬粘合層電學(xué)連接的N極導(dǎo)電支撐厚金屬層，該P極導(dǎo)電支撐厚金屬層與該N極導(dǎo)電支撐厚金屬層的一端外露于固定膜，制成帶襯底的整片GaN基外延薄膜器件；i、將上述整片GaN基外延薄膜器件固定在藍(lán)膜上，通過激光燒蝕剝離襯底，襯底 剝離后，經(jīng)劃片凹槽分割的整片GaN基外延薄膜器件分離為多個薄膜LED芯片器件。作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述蝕刻凹槽的深度為O. 5μπι-10μπι，寬度為5 μ m-200 μ m。作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述c步驟還包括ー步驟將所述金屬反射層與GaN基外延薄膜放入N2中退火處理。作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述金屬反射層為Ag材料；或者，為A1、A g、Ni、Au、Cu、Pd、Rh中的金屬所組成的合金材料；該金屬反射層的厚度為20nm-1000nm。作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述鈍化膜為SiO2或者為Si3N4材料，該鈍化膜的厚度為 50nm-5000nm。作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述P極多層金屬粘合層與N極多層金屬粘合層分別包括粘附層、阻擋層及浸潤層。作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述粘附層為Ti、Cr或Al材料；該阻擋層為Ni或Pt材料；該浸潤層為Au材料。作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述固定膜為環(huán)氧樹脂材料或者為具有光刻性能的環(huán)氧樹脂材料或者為具有光刻性能的玻璃材料，該固定膜的厚度為 ο μ m-200 μ m。作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述固定膜為環(huán)氧樹脂材料時，該h步驟包括以下步驟首先，采用圖案化電鍍エ藝或釘頭凸點焊接エ藝在P極多層金屬粘合層與N極多層金屬粘合層上分別生成與該P極多層金屬粘合層電學(xué)連接的P極導(dǎo)電支撐厚金屬層及與該N極多層金屬粘合層電學(xué)連接的N極導(dǎo)電支撐厚金屬層；然后，在GaN基外延薄膜上旋轉(zhuǎn)涂布環(huán)氧樹脂材料，并在50°C至300°C的溫度中對該環(huán)氧樹脂材料進(jìn)行熱處理，使環(huán)氧樹脂材料固化形成固定膜；最后，采用光刻、顯影與干法蝕刻エ藝，去除劃片凹槽內(nèi)充填的環(huán)氧樹脂材料及固定膜表面的部分環(huán)氧樹脂材料，使P極導(dǎo)電支撐厚金屬層與N極導(dǎo)電支撐厚金屬層的一端外露。作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述固定膜為具有光刻性能的環(huán)氧樹脂材料或者為具有光刻性能的玻璃材料吋，該h步驟包括以下步驟首先，在GaN基外延薄膜上旋轉(zhuǎn)涂布具有光刻性能的環(huán)氧樹脂材料或具有光刻性能的玻璃材料；然后，采用曝光與顯影エ藝去除與P極多層金屬粘合層及N極多層金屬粘合層相對應(yīng)的部分涂布材料，形成使該P極多層金屬粘合層及該N極多層金屬粘合層外露的凹槽；并在50°C至300°C的溫度中對該環(huán)氧樹脂材料或玻璃材料進(jìn)行熱處理，使環(huán)氧樹脂材料或玻璃材料固化形成固定膜；最后，去除劃片凹槽內(nèi)充填的環(huán)氧樹脂材料或玻璃材料；同時，采用圖案化電鍍エ藝在凹槽內(nèi)生成與P極多層金屬粘合層電學(xué)連接的P極導(dǎo)電支撐厚金屬層及與N極多層金屬粘合層電學(xué)連接的N極導(dǎo)電支撐厚金屬層，且該P極導(dǎo)電支撐厚金屬層與該N極導(dǎo)電支撐厚金屬層的一端凸出于固定膜。作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述P極導(dǎo)電支撐厚金屬層與該N極導(dǎo)電支撐厚金屬層為Ni、Au、Cu、NiAu合金、NiCo合金中的其中一種或多種的組合,該P極導(dǎo)電支撐厚金屬層與該N極導(dǎo)電支撐厚金屬層的厚度為I μ m-200 μ m。作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述P極導(dǎo)電支撐厚金屬層與該N極導(dǎo)電支撐厚金屬層以Au材料層作為電鍍結(jié)束層。作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述i步驟中激光的波長小于GaN半導(dǎo)體材料的發(fā)光波長。作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述i步驟后還包括一步驟對N型半導(dǎo)體層的表面進(jìn)行粗糙化處理；或者，在N型半導(dǎo)體層的表面沉積ー鈍化層，該鈍化層為SiO2或Si3N4材料，其厚度為O. I μ m-1500 μ m。ー種薄膜LED芯片器件，包括由N型半導(dǎo)體層、活性層、P型半導(dǎo)體層依次組成的GaN基外延薄膜基層；蝕刻凹槽，該蝕刻凹槽沿P型半導(dǎo)體層的表面延伸至N型半導(dǎo)體層；該P型半導(dǎo)體層的表面附著一與其歐姆接觸的金屬反射層；該金屬反射層與GaN基外延薄膜基層的各表面與各側(cè)面沉積有ー絕緣的鈍化膜，形成GaN基外延薄膜；位于金屬反射層表面的鈍化膜與蝕刻凹槽底面的鈍化膜各設(shè)有ー鏤空區(qū)域；P極多層金屬粘合層設(shè)于金屬反射層表面的鈍化膜的鏤空區(qū)域與該金屬反射層電學(xué)連接；N極多層金屬粘合層設(shè)于蝕刻凹槽底面的鈍化膜的鏤空區(qū)域與該N型半導(dǎo)體層電學(xué)連接；該P極多層金屬粘合層與N極多層金屬粘合層上分別設(shè)有電學(xué)連接的P極導(dǎo)電支撐厚金屬層與N極導(dǎo)電支撐厚金屬層；固定膜，其包覆于GaN基外延薄膜上，該P極導(dǎo)電支撐厚金屬層與該N極導(dǎo)電支撐厚金屬層的一端外露于該固定膜。作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述蝕刻凹槽的深度為O. 5μπι-10μπι，寬度為5 μ m-200 μ m。作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述金屬反射層為Ag材料；或者，為Al、A g、Ni、Au、Cu、Pd、Rh中的金屬所組成的合金材料；該金屬反射層的厚度為20nm-1000nm。作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述鈍化膜為SiO2或者為Si3N4材料，該鈍化膜的厚度為 50nm-5000nm。
作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述P極多層金屬粘合層與N極多層金屬粘合層分別包括粘附層、阻擋層及浸潤層。作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述粘附層為Ti、Cr或Al材料；該阻擋層為Ni或Pt材料；該浸潤層為Au材料。作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述固定膜為環(huán)氧樹脂材料或者為具有光刻性能的環(huán)氧樹脂材料或者為具有光刻性能的玻璃材料，該固定膜的厚度為 ο μ m-200 μ m。作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述P極導(dǎo)電支撐厚金屬層與該N極導(dǎo)電支撐厚金屬層為Ni、Au、Cu、NiAu合金、NiCo合金中的其中一種或多種的組合,該P極導(dǎo)電支撐厚金 屬層與該N極導(dǎo)電支撐厚金屬層的厚度為I μ m-200 μ m。作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述P極導(dǎo)電支撐厚金屬層與該N極導(dǎo)電支撐厚金屬層以Au材料層作為電鍍結(jié)束層。作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述N型半導(dǎo)體層的表面為粗糙化的表面；或者，沉積有ー鈍化層，該鈍化層為SiO2或Si3N4材料，其厚度為O. I μ m-1500 μ m。上述薄膜LED芯片器件的應(yīng)用，應(yīng)用于制作薄膜LED芯片，包括以下步驟將薄膜LED芯片器件的P極導(dǎo)電支撐厚金屬層與N極導(dǎo)電支撐厚金屬層分別與電極化倒裝基板的P電極結(jié)合區(qū)與N電極結(jié)合區(qū)對位晶片鍵合。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明中的薄膜LED芯片器件與電極化倒裝基板之間的空隙中填充有絕緣固定膜，既實現(xiàn)了薄膜LED芯片器件與電極化倒裝基板間的電學(xué)連接，又填充了薄膜LED芯片器件與電極化倒裝基板之間的空隙，解決了傳統(tǒng)薄膜LED芯片器件在進(jìn)行激光剝離エ藝時，由于瞬間的機(jī)械振動或瞬間的熱效應(yīng)使晶片破裂或結(jié)構(gòu)變化而導(dǎo)致失效的問題，從而降低后續(xù)激光剝離エ藝中晶片破裂的發(fā)生率與形變幾率，提升產(chǎn)品的良品率，且由于可以對襯底進(jìn)行整面的剝離作業(yè)，剝離后的襯底可被回收再利用，一定程度上降低了生產(chǎn)成本。而且，LED芯片旋轉(zhuǎn)涂布的固定膜通過蝕刻劃片凹槽隔離，不需要激光切割藍(lán)寶石襯底或支架。故，LED芯片可以分離成不同形狀、大?。蝗?，六角形、圓形的LED芯片；六角形的LED芯片具有最佳的光發(fā)射角，進(jìn)ー步提高了 LED芯片的性能?？梢灾圃觳煌螤畹腖ED芯片，這是該技術(shù)的獨特功能；且，LED芯片的制造也采用了更為簡單的エ藝步驟實現(xiàn)。旋轉(zhuǎn)涂布非導(dǎo)電的具有光刻性能的環(huán)氧樹脂或具有光刻性能的玻璃材料作為固定膜，具有高導(dǎo)熱，固化后低收縮カ和低應(yīng)力，良好的粘接強(qiáng)度，良好的間隙填充，耐化學(xué)性，具有高透明而低光吸收的光學(xué)屬性，且填充材料沒有毒性的諸多優(yōu)點，可大大提高LED芯片的性能。


圖I為傳統(tǒng)的薄膜LED芯片器件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為傳統(tǒng)的薄膜LED芯片器件剝離襯底時的示意圖。圖3為本發(fā)明中單個薄膜LED芯片器件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明中薄膜LED芯片器件制造方法的第一實施例的エ藝流程示意圖。圖5為本發(fā)明中薄膜LED芯片器件制造方法的第二實施例的エ藝流程示意圖。圖6為本發(fā)明中薄膜LED芯片器件與電極化倒裝基板結(jié)合的示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖與具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)ー步說明請參閱圖3，該薄膜LED芯片器件，包括由N型半導(dǎo)體層11、活性層12、P型半導(dǎo)體層13依次組成的GaN基外延薄膜基層
10。為提高制成的薄膜LED芯片器件的外量子效率，該N型半導(dǎo)體層11的表面為粗糙化的表面22 ;或者，在N型半導(dǎo)體層11的表面 沉積有一鈍化層(圖未示)，該鈍化層為SiO2或Si3N4 材料，其厚度為 O. I μ m-1500 μ m。蝕刻凹槽14，該蝕刻凹槽14沿P型半導(dǎo)體層13的表面延伸至N型半導(dǎo)體層11。該P型半導(dǎo)體層13的表面附著一與其歐姆接觸的金屬反射層15。該金屬反射層15與GaN基外延薄膜基層10的各表面與各側(cè)面沉積有ー絕緣的鈍化膜16，形成GaN基外延薄膜。位于金屬反射層15表面的鈍化膜16與蝕刻凹槽14底面的鈍化膜16各設(shè)有ー鏤空區(qū)域32、33(請參閱圖4)。P極多層金屬粘合層17設(shè)于金屬反射層15表面的鈍化膜16的鏤空區(qū)域32與該金屬反射層15電學(xué)連接；N極多層金屬粘合層18設(shè)于蝕刻凹槽14底面的鈍化膜16的鏤空區(qū)域33與該N型半導(dǎo)體層11電學(xué)連接。該P極多層金屬粘合層17與N極多層金屬粘合層18上分別設(shè)有電學(xué)連接的P極導(dǎo)電支撐厚金屬層19與N極導(dǎo)電支撐厚金屬層20。固定膜21，其包覆于GaN基外延薄膜上，該P極導(dǎo)電支撐厚金屬層19與該N極導(dǎo)電支撐厚金屬層20的一端外露于該固定膜21。請參閱圖4，為薄膜LED芯片器件制造方法的第一實施例，其絕緣固定膜采用普通環(huán)氧樹脂，包括以下步驟步驟101 :在襯底23 (如藍(lán)寶石襯底或SiC襯底)上依次生長N型半導(dǎo)體層11、活性層12、P型半導(dǎo)體層13，以此組成GaN基外延薄膜基層10。步驟102 :采用干法蝕刻的エ藝在GaN基外延薄膜基層10上蝕刻凹槽14，該蝕刻凹槽14沿P型半導(dǎo)體層13的表面延伸至N型半導(dǎo)體層11，使該N型半導(dǎo)體層11外露。所述蝕刻凹槽14的深度為O. 5 μ m-10 μ m,寬度為5 μ m-200 μ m。步驟103 :在P型半導(dǎo)體層13的表面附著一與其歐姆接觸的金屬反射層15。該金屬反射層15首選Ag材料；或者,也可為Al、Ag、Ni、Au、Cu、Pd、Rh中的金屬所組成的合金材料；該金屬反射層15的厚度為20nm-1000nm。同時,為加強(qiáng)金屬反射層15與P型半導(dǎo)體層13表面的歐姆接觸與附著力，可將該金屬反射層15與GaN基外延薄膜基層10 (包括襯底23)放入N2中進(jìn)行退火處理。步驟104 :蝕刻劃片凹槽24，該劃片凹槽24沿金屬反射層15的表面延伸至襯底23與N型半導(dǎo)體層11的結(jié)合面，將GaN基外延薄膜基層10分割為若干単元。步驟105 :沿金屬反射層15與GaN基外延薄膜基層10外露的各表面與各側(cè)面沉積ー絕緣的鈍化膜16，形成GaN基外延薄膜。該鈍化膜16采用為SiO2或者為Si3N4材料，該鈍化膜16的厚度為50nm-5000nm。步驟106 :通過光刻圖案化工藝和濕法蝕刻エ藝局部的去除金屬反射層15表面的鈍化膜16與蝕刻凹槽14底面的鈍化膜16，分別形成鏤空區(qū)域32、33露出金屬反射層15與N型半導(dǎo)體層11。步驟107 :在金屬反射層15外露的鏤空區(qū)域32沉積ー P極多層金屬粘合層17，在N型半導(dǎo)體層11外露的鏤空區(qū)域33沉積ー N極多層金屬粘合層18。該P極多層金屬粘合層17與N極多層金屬粘合層18分別包括粘附層、阻擋層及浸潤層。該粘附層為Ti、Cr或Al材料；該阻擋層為Ni或Pt材料；該浸潤層為Au材料。
該P極多層金屬粘合層17與N極多層金屬粘合層18主要是為后續(xù)電鍍制備導(dǎo)電支撐厚金屬層提供基座。同時，該P極多層金屬粘合層17可起到保護(hù)金屬反射層15的作用；該N極多層金屬粘合層18可與N型半導(dǎo)體層11實現(xiàn)歐姆接觸。在本實施例中，該N極多層金屬粘合層18從蝕刻凹槽14的底部延伸至與該P極多層金屬粘合層17相水平的位置，以便于生成后續(xù)エ序中的N極導(dǎo)電支撐厚金屬層20。但在實際生產(chǎn)過程中，該N極多層金屬粘合層18也可局限于蝕刻凹槽14的底部，后續(xù)エ序中的N極導(dǎo)電支撐厚金屬層20直接從蝕刻凹槽14內(nèi)延伸出。步驟108 :采用圖案化電鍍エ藝或釘頭凸點焊接(Stud Bump)エ藝在P極多層金屬粘合層17與N極多層金屬粘合層18上分別生成與該P極多層金屬粘合層17電學(xué)連接的P極導(dǎo)電支撐厚金屬層19及與該N極多層金屬粘合層18電學(xué)連接的N極導(dǎo)電支撐厚金屬層20。該P極導(dǎo)電支撐厚金屬層19與該N極導(dǎo)電支撐厚金屬層20首選NiCo合金材料，也可以是Ni、Au、Cu、NiAu合金、NiCo合金中的其中一種或多種的組合,并且以Au材料層作為電鍍結(jié)束層。該P極導(dǎo)電支撐厚金屬層19與該N極導(dǎo)電支撐厚金屬層20的厚度為I μ m-200 μ m。步驟109 :在GaN基外延薄膜上旋轉(zhuǎn)涂布環(huán)氧樹脂材料，通過多次高速旋轉(zhuǎn)涂布來達(dá)到理想的厚度，并在50°C至300°C的溫度中對該環(huán)氧樹脂材料進(jìn)行熱處理，使環(huán)氧樹脂材料固化形成固定膜21。較優(yōu)的，該固定膜21的厚度為10 μ m-200 μ m。步驟110 :采用光刻、顯影與干法蝕刻エ藝去除劃片凹槽24內(nèi)充填的環(huán)氧樹脂材料及固定膜21表面的部分環(huán)氧樹脂材料，使P極導(dǎo)電支撐厚金屬層19與N極導(dǎo)電支撐厚金屬層20的一端外露，制成帶襯底的整片GaN基外延薄膜器件。步驟111 :將上述整片GaN基外延薄膜器件固定在藍(lán)膜25上，通過激光燒蝕剝離襯底23，襯底23剝離后，經(jīng)劃片凹槽24的分割，整片GaN基外延薄膜器件分離為多個薄膜LED芯片器件。在進(jìn)行激光燒蝕剝離襯底23時，激光波長應(yīng)小于GaN半導(dǎo)體材料的發(fā)光波長，具體的包括193nm、248nm、266nm、355nm波長的激光。激光燒蝕截止于N型半導(dǎo)體層11與襯底23的結(jié)合面，以此整面剝離襯底23，并且控制不損傷襯底23。步驟112 :為提高薄膜LED芯片器件的外量子效率，在剝離襯底23后，還可進(jìn)行ー步驟，對N型半導(dǎo)體層11的表面進(jìn)行粗糙化處理，形成一粗糙化的表面22 ;或者，在該N型半導(dǎo)體層11的表面沉積ー鈍化層(圖未示)，該鈍化層為SiO2或Si3N4材料，其厚度為
O.I μ m-1500μ m。請參閱圖5，為薄膜LED芯片器件制造方法的第二實施例的，其絕緣固定膜采用具有光刻性能的環(huán)氧樹脂材料，如SU_8、Photosensitive Benzocyclobutene (光敏苯并環(huán)丁烯)等；或者，為具有光刻性能的玻璃材料，如感光溶膠-凝膠玻璃。本實施例以采用具有光刻性能的環(huán)氧樹脂材料為較佳實施例予以說明。采用具有光刻性能的環(huán)氧樹脂材料時，其前序?qū)嵤┎襟E與第一實施例的101步驟-107步驟相同，不同之處在于，包括步驟208 :在GaN基外延薄膜上旋轉(zhuǎn)涂布具有光刻性能的環(huán)氧樹脂材料，通過多次高速旋轉(zhuǎn)涂布來達(dá)到理想的厚度。較優(yōu)的，該固定膜21的厚度為10 μ m-200 μ m。步驟209 :采用曝光與顯影エ藝去除與P極多層金屬粘合層17及N極多層金屬粘合層18相對應(yīng)的部分涂布材料，形成使該P極多層金屬粘合層17及該N極多層金屬粘合層18外露的凹槽26 ;并在50至300°C的溫度中進(jìn)行熱處理，使該具有光刻性能的環(huán)氧樹脂材料固化形成固定膜21。步驟210 :去除劃片凹槽24內(nèi)充填的固定膜材料；同吋，采用圖案化電鍍エ藝在凹槽26內(nèi)形成與P極多層金屬粘合層17電學(xué)連接的P極導(dǎo)電支撐厚金屬層29及與N極多 層金屬粘合層18電學(xué)連接的N極導(dǎo)電支撐厚金屬層20，且該P極導(dǎo)電支撐厚金屬層19與該N極導(dǎo)電支撐厚金屬層20的一端凸出于固定膜21，制成帶襯底的整片GaN基外延薄膜器件。該P極導(dǎo)電支撐厚金屬層19與該N極導(dǎo)電支撐厚金屬層20首選NiCo合金材料，也可以是Ni、Au、Cu、NiAu合金、NiCo合金中的其中一種或多種的組合,并且以Au材料層作為電鍍結(jié)束層。該P極導(dǎo)電支撐厚金屬層19與該N極導(dǎo)電支撐厚金屬層20的厚度為I μ m-200 μ m。此步驟后，后續(xù)實施步驟與第一實施例的111步驟、112相同，在此就不再進(jìn)行贅述。同時，采用具有光刻性能的玻璃材料時，其實施步驟與采用具有光刻性能的環(huán)氧樹脂材料的實施步驟相同，因此，在此也不再進(jìn)行贅述。請參閱圖6，為薄膜LED芯片器件與電極化倒裝基板結(jié)合的示意圖。在制造薄膜LED芯片時，將薄膜LED芯片器件的P極導(dǎo)電支撐厚金屬層19與N極導(dǎo)電支撐厚金屬層20分別與電極化倒裝基板27的P電極結(jié)合區(qū)28與N電極結(jié)合區(qū)29對位晶片鍵合，使導(dǎo)電支撐厚金屬層產(chǎn)生熔融狀態(tài)從而與電極倒裝基板27上的電極焊盤形成良好的電學(xué)接觸以及力學(xué)結(jié)合，即通過導(dǎo)電支撐厚金屬層19與N極導(dǎo)電支撐厚金屬層20分別連接電極化倒裝基板27上的P電極結(jié)合區(qū)28與N電極結(jié)合區(qū)29，也就是通過導(dǎo)電支撐厚金屬層19與N極導(dǎo)電支撐厚金屬層20連接P、N電極結(jié)合區(qū)28、29和PN絕緣隔離層30。該電極化倒裝基板27已事先制備完成，包含對應(yīng)薄膜LED芯片器件的電路分布以及相應(yīng)的P、N焊盤。電極化倒裝基板27有多種實施方式，例如，基板材料可以采用金屬材料或非金屬材料。絕緣的固定膜21包裹于所有金屬結(jié)構(gòu)側(cè)壁，填充于薄膜LED芯片器件與電極化倒裝基板27之間，保證了薄膜LED芯片器件與電極化倒裝基板27間的絕緣連接。同時，通過填充的絕緣固定膜21，降低了后續(xù)激光剝離エ藝中晶片破裂的發(fā)生率，以提高產(chǎn)品良品率，且由于可以對襯底23進(jìn)行整面的剝離作業(yè)，剝離后的襯底23可被回收再利用，一定程度上降低了生產(chǎn)成本。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非用來限定本發(fā)明的實施范圍；凡是依本發(fā)明所作的等效變化與修改，都被本發(fā)明權(quán)利要求書的范圍所覆蓋。
權(quán)利要求
1.ー種薄膜LED芯片器件制造方法，其特征在于，包括以下步驟 a、在襯底上依次生長N型半導(dǎo)體層、活性層、P型半導(dǎo)體層，以此組成GaN基外延薄膜基層; b、蝕刻凹槽，該蝕刻凹槽沿P型半導(dǎo)體層的表面延伸至N型半導(dǎo)體層，使該N型半導(dǎo)體層外露； C、在P型半導(dǎo)體層的表面附著一與其歐姆接觸的金屬反射層； d、蝕刻劃片凹槽，該劃片凹槽沿金屬反射層的表面延伸至襯底與N型半導(dǎo)體層的結(jié)合面，將整個GaN基外延薄膜基層分割為若干単元； e、沿金屬反射層與GaN基外延薄膜外露的各表面與各側(cè)面沉積ー絕緣的鈍化膜，形成GaN基外延薄膜； f、局部的去除金屬反射層表面的鈍化膜與蝕刻凹槽底面的鈍化膜，露出金屬反射層與N型半導(dǎo)體層； g、在金屬反射層外露的位置沉積ーP極多層金屬粘合層，在N型半導(dǎo)體層外露的位置沉積ー N極多層金屬粘合層； h、在P極多層金屬粘合層電學(xué)連接P極導(dǎo)電支撐厚金屬層及在N極多層金屬粘合層電學(xué)連接N極導(dǎo)電支撐厚金屬層；然后，在GaN基外延薄膜上涂布絕緣材料后熱處理固化形成固定膜；去除劃片凹槽內(nèi)的固定膜，并使該P極導(dǎo)電支撐厚金屬層與該N極導(dǎo)電支撐厚金屬層的一端外露于固定膜，制成帶襯底的整片GaN基外延薄膜器件；或者， 在GaN基外延薄膜上涂布絕緣材料，熱處理固化形成固定膜；去除劃片凹槽內(nèi)以及P極多層金屬粘合層和N極多層金屬粘合層上的固定膜；并設(shè)置與P極多層金屬粘合層電學(xué)連接的P極導(dǎo)電支撐厚金屬層及與N極多層金屬粘合層電學(xué)連接的N極導(dǎo)電支撐厚金屬層，該P極導(dǎo)電支撐厚金屬層與該N極導(dǎo)電支撐厚金屬層的一端外露于固定膜，制成帶襯底的整片GaN基外延薄膜器件； i、將上述整片GaN基外延薄膜器件固定在藍(lán)膜上，通過激光燒蝕剝離襯底，襯底剝離后，經(jīng)劃片凹槽分割的整片GaN基外延薄膜器件分離為多個薄膜LED芯片器件。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄膜LED芯片器件制造方法，其特征在于所述蝕刻凹槽的深度為 O. 5 μ m-10 μ m,寬度為 5 μ m_200 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄膜LED芯片器件制造方法，其特征在于所述c步驟還包括ー步驟將所述金屬反射層與GaN基外延薄膜放入N2中退火處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的薄膜LED芯片器件制造方法，其特征在于所述金屬反射層為Ag材料；或者，為Al、Ag、Ni、Au、Cu、Pd、Rh中的金屬所組成的合金材料；該金屬反射層的厚度為20nm-1000nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄膜LED芯片器件制造方法，其特征在于所述鈍化膜為SiO2或者為Si3N4材料，該鈍化膜的厚度為50nm-5000nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄膜LED芯片器件制造方法，其特征在于所述P極多層金屬粘合層與N極多層金屬粘合層分別包括粘附層、阻擋層及浸潤層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的薄膜LED芯片器件制造方法，其特征在于所述粘附層為Ti、Cr或Al材料；該阻擋層為Ni或Pt材料；該浸潤層為Au材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄膜LED芯片器件制造方法，其特征在于所述固定膜為環(huán)氧樹脂材料或者為具有光刻性能的環(huán)氧樹脂材料或者為具有光刻性能的玻璃材料，該固定膜的厚度為10μπι-200μπι。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的薄膜LED芯片器件制造方法，其特征在于所述固定膜為環(huán)氧樹脂材料吋，該h步驟包括以下步驟 首先，采用圖案化電鍍エ藝或釘頭凸點焊接エ藝在P極多層金屬粘合層與N極多層金屬粘合層上分別生成與該P極多層金屬粘合層電學(xué)連接的P極導(dǎo)電支撐厚金屬層及與該N極多層金屬粘合層電學(xué)連接的N極導(dǎo)電支撐厚金屬層； 然后，在GaN基外延薄膜上旋轉(zhuǎn)涂布環(huán)氧樹脂材料，并在50°C至300°C的溫度中對該環(huán)氧樹脂材料進(jìn)行熱處理，使環(huán)氧樹脂材料固化形成固定膜； 最后，采用光刻、顯影與干法蝕刻エ藝，去除劃片凹槽內(nèi)充填的環(huán)氧樹脂材料及固定膜表面的部分環(huán)氧樹脂材料，使P極導(dǎo)電支撐厚金屬層與N極導(dǎo)電支撐厚金屬層的一端外露。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的薄膜LED芯片器件制造方法，其特征在于所述固定膜為具有光刻性能的環(huán)氧樹脂材料或者為具有光刻性能的玻璃材料吋，該h步驟包括以下步驟 首先，在GaN基外延薄膜上旋轉(zhuǎn)涂布具有光刻性能的環(huán)氧樹脂材料或具有光刻性能的玻璃材料； 然后，采用曝光與顯影エ藝去除與P極多層金屬粘合層及N極多層金屬粘合層相對應(yīng)的部分涂布材料，形成使該P極多層金屬粘合層及該N極多層金屬粘合層外露的凹槽；并在50°C至300°C的溫度中對該環(huán)氧樹脂材料或玻璃材料進(jìn)行熱處理，使環(huán)氧樹脂材料或玻璃材料固化形成固定膜； 最后，去除劃片凹槽內(nèi)充填的環(huán)氧樹脂材料或玻璃材料；同吋，采用圖案化電鍍エ藝在凹槽內(nèi)生成與P極多層金屬粘合層電學(xué)連接的P極導(dǎo)電支撐厚金屬層及與N極多層金屬粘合層電學(xué)連接的N極導(dǎo)電支撐厚金屬層，且該P極導(dǎo)電支撐厚金屬層與該N極導(dǎo)電支撐厚金屬層的一端凸出于固定膜。
11.根據(jù)權(quán)利要求I或9或10所述的薄膜LED芯片器件制造方法，其特征在于所述P極導(dǎo)電支撐厚金屬層與該N極導(dǎo)電支撐厚金屬層為Ni、Au、Cu、NiAu合金、NiCo合金中的其中一種或多種的組合，該P極導(dǎo)電支撐厚金屬層與該N極導(dǎo)電支撐厚金屬層的厚度為I μ m-200 μ m。
12.根據(jù)權(quán)利要求I或9或10所述的薄膜LED芯片器件制造方法，其特征在于所述P極導(dǎo)電支撐厚金屬層與該N極導(dǎo)電支撐厚金屬層以Au材料層作為電鍍結(jié)束層。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄膜LED芯片器件制造方法，其特征在于所述i步驟中激光的波長小于GaN半導(dǎo)體材料的發(fā)光波長。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄膜LED芯片器件制造方法，其特征在于所述i步驟后還包括ー步驟對N型半導(dǎo)體層的表面進(jìn)行粗糙化處理；或者，在N型半導(dǎo)體層的表面沉積ー鈍化層，該鈍化層為SiO2或Si3N4材料，其厚度為O. I μ m-1500 μ m。
15.—種薄膜LED芯片器件,其特征在于,包括 由N型半導(dǎo)體層、活性層、P型半導(dǎo)體層依次組成的GaN基外延薄膜基層； 蝕刻凹槽，該蝕刻凹槽沿P型半導(dǎo)體層的表面延伸至N型半導(dǎo)體層； 該P型半導(dǎo)體層的表面附著一與其歐姆接觸的金屬反射層； 該金屬反射層與GaN基外延薄膜基層的各表面與各側(cè)面沉積有ー絕緣的鈍化膜，形成GaN基外延薄膜； 位于金屬反射層表面的鈍化膜與蝕刻凹槽底面的鈍化膜各設(shè)有ー鏤空區(qū)域； P極多層金屬粘合層設(shè)于金屬反射層表面的鈍化膜的鏤空區(qū)域與該金屬反射層電學(xué)連接；N極多層金屬粘合層設(shè)于蝕刻凹槽底面的鈍化膜的鏤空區(qū)域與該N型半導(dǎo)體層電學(xué)連接; 該P極多層金屬粘合層與N極多層金屬粘合層上分別設(shè)有電學(xué)連接的P極導(dǎo)電支撐厚金屬層與N極導(dǎo)電支撐厚金屬層； 固定膜，其包覆于GaN基外延薄膜上，該P極導(dǎo)電支撐厚金屬層與該N極導(dǎo)電支撐厚金屬層的一端外露于該固定膜。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的薄膜LED芯片器件，其特征在于所述蝕刻凹槽的深度為O. 5 μ m-10 μ m,寬度為 5 μ m-200 μ m。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的薄膜LED芯片器件，其特征在于所述金屬反射層為Ag材料；或者，為Al、Ag、Ni、Au、Cu、Pd、Rh中的金屬所組成的合金材料；該金屬反射層的厚度為20nm_1000nm。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的薄膜LED芯片器件，其特征在于所述鈍化膜為SiO2或者為Si3N4材料，該鈍化膜的厚度為50nm-5000nm。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的薄膜LED芯片器件，其特征在于所述P極多層金屬粘合層與N極多層金屬粘合層分別包括粘附層、阻擋層及浸潤層。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的薄膜LED芯片器件，其特征在于所述粘附層為Ti、Cr或Al材料；該阻擋層為Ni或Pt材料；該浸潤層為Au材料。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的薄膜LED芯片器件，其特征在于所述固定膜為環(huán)氧樹脂材料或者為具有光刻性能的環(huán)氧樹脂材料或者為具有光刻性能的玻璃材料，該固定膜的厚度為 10 μ m-200 μ m。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的薄膜LED芯片器件，其特征在于所述P極導(dǎo)電支撐厚金屬層與該N極導(dǎo)電支撐厚金屬層為Ni、Au、Cu、NiAu合金、NiCo合金中的其中ー種或多種的組合，該P極導(dǎo)電支撐厚金屬層與該N極導(dǎo)電支撐厚金屬層的厚度為I μ m-200 μ m。
23.根據(jù)權(quán)利要求15所述的薄膜LED芯片器件，其特征在于所述P極導(dǎo)電支撐厚金屬層與該N極導(dǎo)電支撐厚金屬層以Au材料層作為電鍍結(jié)束層。
24.根據(jù)權(quán)利要求15所述的薄膜LED芯片器件，其特征在于所述N型半導(dǎo)體層的表面為粗糙化的表面；或者，沉積有一鈍化層，該鈍化層為SiO2或Si3N4材料，其厚度為O.I μ m-1500μ m。
25.根據(jù)權(quán)利要求15-24中任一項所述的薄膜LED芯片器件的應(yīng)用，其特征在于應(yīng)用于制作薄膜LED芯片，包括以下步驟將薄膜LED芯片器件的P極導(dǎo)電支撐厚金屬層與N極導(dǎo)電支撐厚金屬層分別與電極化倒裝基板的P電極結(jié)合區(qū)與N電極結(jié)合區(qū)對位晶片鍵合。
全文摘要
本發(fā)明提供一種薄膜LED芯片器件包括設(shè)有蝕刻凹槽的GaN基外延薄膜基層；該GaN基外延薄膜基層的P型半導(dǎo)體層的表面附著金屬反射層；該金屬反射層與GaN基外延薄膜基層上沉積有鈍化膜，形成GaN基外延薄膜；位于金屬反射層表面的鈍化膜與蝕刻凹槽底面的鈍化膜各設(shè)有鏤空區(qū)域；P極多層金屬粘合層與N極多層金屬粘合層各設(shè)于相應(yīng)的鏤空區(qū)域；該P極多層金屬粘合層與N極多層金屬粘合層上分別設(shè)有P極導(dǎo)電支撐厚金屬層與N極導(dǎo)電支撐厚金屬層；固定膜，其包覆于GaN基外延薄膜上。本發(fā)明還提供薄膜LED芯片器件的制造方法及應(yīng)用。本發(fā)明降低后續(xù)激光剝離工藝中晶片破裂的發(fā)生率與形變幾率，提升產(chǎn)品的良品率。
文檔編號H01L33/00GK102683517SQ20121010395
公開日2012年9月19日 申請日期2012年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月11日
發(fā)明者林惠雄, 王冬雷 申請人:大連德豪光電科技有限公司