CN103647012B - 一种用于led的晶圆级封装的芯片转移方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于LED的晶圆级封装的芯片制造方法,包括以下步骤:在LED外延片上制作LED单元器件阵列,在该单元器件阵列的部分单元器件上制作金属,作为键合时的金属中间层,构成待键合单元器件阵列;同时,在一基板的正面制作金属图案,该金属图案与待键合单元器件阵列的电极相对应,在该金属图案下面存在导热、导电通道,通过该导电通道,LED单元器件的电极与基板背面的金属焊盘相连;然后通过键合的方式,把待键合单元器件阵列倒装在基板上;最后,采用激光剥离的方式,对上述待键合单元器件依次进行剥离,使得待键合单元器件的外延层与衬底分离,该分离后的外延层与基板形成完整的薄膜LED阵列。本发明所述的芯片转移方法,可用于LED器件的晶圆级封装,提高封装效率和降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种芯片制造方法,尤其是一种用于LED的晶圆级封装的芯片制造方法。
背景技术
发光二极管作为新一代照明光源,其技术发展得到了各国的大力推动。发光二极管的发光亮度、可靠性等性能近年来得到了极大的提升,其应用领域越来越广泛,尤其是在市场潜力巨大的普通照明应用领域,预计不久后将取代传统的白炽灯和日光灯。
LED的传统的封装方式主要是在单组件基底上封装,即首先通过芯片工艺把外延片制作成单颗管芯,然后把单颗管芯封装到各种管壳上完成LED封装。这种组件级的封装方法产量较低,且成本居高不下。针对这种情况,许多研究机构或LED厂家提出了LED晶圆级封装技术。晶圆级封装(WLP,Wafer Level Package)的含义是:直接在晶圆上进行大多数或是全部的封装测试程序,之后再进行切割制成单颗组件。晶圆级封装技术从LED基板封装技术的基础上发展而来,与传统的LED组件级封装技术不同,LED外延片在做完部分芯片工艺之后,芯片转移到别的基板,如Si、A1N圆基板上;然后,在新的基板上完成电极互联、荧光粉涂敷、透镜制作等,并在晶圆上完成相关测试;最后再进行切割,每个单元就是一个完整的LED灯。
现有的晶圆级封装技术,尤其芯片的转移方法是把切割好的完整的单颗LED芯片逐个安装到基板上,然后进行下一步的封装工序。如图1所示,把制作好的完整的单颗LED芯片11通过金属键合或金属球焊等方式安装到基板16上,其中LED芯片11包含了蓝宝石衬底、外延层和金属电极等。基板16上制作有正面金属图案14、导热、导电通道15和背面金属焊盘17等结构。这种芯片制造方法需要多次重复安装单颗管芯,工序繁复,影响生产速度,成本很难降低。另外,当前的技术中,蓝宝石衬底是留在芯片上的,而蓝宝石衬底与氮化镓基外延膜之间存在着高的晶格失配和热失配,导热性能和导电性能较差,严重影响了大功率氮化镓基发光二极管的制作和发展。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明采用晶圆直接键合到转移基板上,并通过选区激光剥离的方式把键合好的LED单元器件阵列的蓝宝石衬底剥离掉,实现LED的晶圆级封装方式的芯片制造。该方法易于实现自动化,有利于提高生产效率,提高产品产量和降低生产成本。
为了实现上述目的,本发明采取如下的技术方案,一种用于LED的晶圆级封装的芯片制造方法,包括如下步骤:
步骤1:在LED外延片上,通过芯片工艺制作LED的单元器件;单元器件之间存在隔离槽,相互隔离;
步骤2:选择单元器件阵列的部分或全部,在其上制作金属层,作为键合时的中间金属层。制作有中间金属层的单元器件阵列构成待键合单元器件阵列;
步骤3:在一基板的正面制作金属图案,该金属图案与待键合单元器件阵列的电极相对应;
步骤4:通过键合的方式,把待键合单元器件阵列倒装在基板上;
步骤5:采用激光剥离的方式,对上述的键合好的单元器件依次进行剥离,使得外延层与衬底分离,该分离后的外延层与基板形成完整的薄膜LED阵列,完成LED芯片转移。
其中,在步骤1中,所述的LED外延片是以蓝宝石为衬底的GaN基外延片;所述的芯片工艺包含光刻、清洗、刻蚀、电极制作、钝化、磨抛等。
在步骤2中,所述的中间金属层是但不限于Au层或者AuSn合金层,厚度为1-3微米;所述的中间金属层只制作在待键合单元器件的p、n电极上。
在步骤3中,所述的基板为一导热性良好的材料,可以但不限于硅基板或陶瓷基板;所述的金属图案与待键合单元器件阵列相对应。金属可以但不限于Au层或者AuSn合金层,厚度为0.1-3微米;所述的金属图案下面存在导热通道,该导热通道贯穿基板,实现基板正面金属图案与背面金属焊盘电连接;所述的导热通道的填充物可以但不限于铜。
在步骤4中,所述的外延片与基板的结合方式为键合方式,待键合单元器件阵列倒装于基板上。
在步骤5中,所述的外延片与基板的分离方式为激光剥离,对键合好的单元器件依次进行剥离,完成芯片转移。
附图说明
图1表示传统的旨在全面剥离的激光剥离技术的示意图;
图2A-2F表示根据本发明一实施例的各个加工步骤的过程示意图;
图3表示根据本发明完成后续封装、切割后得到的LED灯的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照附图,对本发明作进一步的详细说明。
参见图2A-2F,一种用于LED的晶圆级封装的芯片制造方法,包括如下步骤:
如图2A、2B所示,采用的LED外延片是经由金属有机物化学气相沉积(MOCVD)方法得到的,在蓝宝石衬底21上,外延生长氮化镓基外延膜220,氮化镓基外延膜220包含但不限于n型氮化物、有源层、p型氮化物。通过芯片工艺,主要包括清洗、光刻、刻蚀、电极制作、钝化、磨抛等,把外延膜220制作成分离的LED单元器件22。其中,通过ICP刻蚀台面,使n型GaN材料露出来;通过E-Beam制作p、n电极,并垫高n电极,使得p、n电极高度一致。p电极包含反射镜,其金属体系可以但不限于Ni/Ag/Pt/Au;n电极金属体系可以但不限于Cr/Pt/Ag/Au;
如图2C所示,在选定的LED单元器件上例如通过溅射等工艺制作中间金属层23,该中间金属层23是用来键合用的,可以但不限于Au或Au-Sn合金。该中间金属层23同时制作在LED单元器件22的p、n电极上。当中间金属层选为Au时,包含电极层的Au的总厚度为1-3微米。
如图2D所示,基板26具有良好的导热性,可以但不限于Si基板和陶瓷基板。基板26的正面通过E-Beam或溅射的方法制作上金属图案24,该金属图案采用Au或Au-Sn合金,厚度为0.1-3微米。金属图案24与LED单元器件的p、n电极(或中间金属层23)对应。金属图案24下面通过电镀或化学沉积等工艺制作有导热通道25,其填充物可以但不限于Cu,导热通道25的数量至少是两个,直径在10-200微米范围内。基板26的背面制作有金属焊盘27,经由通道25与金属图案24实现电连通。
如图2E所示,把整片LED外延片倒装在基板正面,且中间金属层23和基板上金属图案24准确对准,通过键合设备以共晶焊或回流焊的方式把两者牢固的结合在一起。
如图2E、2F所示,通过激光剥离的方式,对选择剥离的LED单元器件进行激光剥离工艺,采用248nm左右的气体激光器,对键合好的芯片逐一进行剥离,实现部分LED单元器件的转移。图2F是蓝宝石衬底被剥离后的示意图。
图3为一颗LED灯,它是在图2F的基础上,继续完成涂敷荧光粉31、制作透镜32以及切割等工序后得到的LED灯30。
相对于逐颗芯片倒装到基板上实现芯片制造的现有技术相比,本发明使LED封装易于实现自动化,有利于提高生产效率,提高产品产量和降低生产成本。
以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种用于LED的晶圆级封装的芯片制造方法,包括如下步骤:
步骤1:在LED外延片上,通过芯片工艺制作LED的单元器件;单元器件之间存在隔离槽,相互隔离;
步骤2:选择单元器件阵列的部分,在其上制作金属层,作为键合时的中间金属层;制作有中间金属层的单元器件阵列构成待键合单元器件阵列,所述的中间金属层是Au层或者AuSn合金层,厚度为1-3微米;
步骤3:在一基板的正面制作金属图案,该金属图案与待键合单元器件阵列的电极相对应;
步骤4:通过键合的方式,把待键合单元器件阵列倒装在基板上;
步骤5:采用激光剥离的方式,对选择剥离的LED单元器件依次进行剥离,使得外延层与衬底分离,该分离后的外延层与基板形成完整的薄膜LED阵列,完成LED芯片转移。
2.如权利要求1所述的用于LED的晶圆级封装的芯片制造方法,其特征在于:步骤1中所述的LED外延片是以蓝宝石为衬底的GaN基外延片。
3.如权利要求1所述的用于LED的晶圆级封装的芯片制造方法,其特征在于:步骤1中所述的芯片工艺包括光刻、清洗、刻蚀、电极制作、钝化、磨抛。
4.如权利要求1所述的用于LED的晶圆级封装的芯片制造方法,其特征在于:步骤2中所述的中间金属层只制作在待键合单元器件的p、n电极上。
5.如权利要求1所述的用于LED的晶圆级封装的芯片制造方法,其特征在于:步骤3中所述的基板为一导热性良好的材料。
6.如权利要求5所述的用于LED的晶圆级封装的芯片制造方法,其特征在于:步骤3中所述的基板为硅基板或陶瓷基板。
7.如权利要求1所述的用于LED的晶圆级封装的芯片制造方法,其特征在于:在步骤3中所述的基板中制作有导电通孔,使基板正面和底面的相对金属图形互联。
8.如权利要求1所述的用于LED的晶圆级封装的芯片制造方法,其特征在于:步骤3中所述的金属图案与待键合单元器件阵列相对应,所述金属图案的金属是Au层或者AuSn合金层,厚度为0.1-3微米。
9.如权利要求1所述的用于LED的晶圆级封装的芯片制造方法,其特征在于:步骤3中所述的金属图案下面存在导热通道,该导热通道贯穿基板,实现基板正面金属图案与背面金属焊盘电连接。
10.如权利要求9所述的用于LED的晶圆级封装的芯片制造方法,其特征在于:步骤3中所述的导热通道的填充物是铜或其他材料。
11.如权利要求1-10任一所述的用于LED的晶圆级封装的芯片制造方法制造得到的晶圆级封装芯片。
12.一种LED灯的制造方法,先通过如权利要求1-11任一所述的方法制造用于LED的晶圆级封装的芯片,再继续完成涂敷荧光粉、制作透镜以及切割工序后得到LED灯。
13.如权利要求12所述的LED灯的制造方法制造得到的LED灯。
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WO2016183844A1 (en) * | 2015-05-21 | 2016-11-24 | Goertek.Inc | Transferring method, manufacturing method, device and electronic apparatus of micro-led |
WO2017008251A1 (en) * | 2015-07-14 | 2017-01-19 | Goertek. Inc | Assembling method, manufacturing method, device and electronic apparatus of flip-die |
EP3248226B1 (en) * | 2015-11-04 | 2020-02-26 | Goertek Inc. | Micro-led transferring method and manufacturing method of micro-led device |
US20180025931A1 (en) * | 2016-07-22 | 2018-01-25 | Applied Materials, Inc. | Processed wafer as top plate of a workpiece carrier in semiconductor and mechanical processing |
CN106299040B (zh) * | 2016-08-18 | 2019-01-11 | 厦门市三安光电科技有限公司 | 一种薄膜倒装发光组件的制作方法及其薄膜倒装发光组件 |
CN107256911B (zh) * | 2017-05-31 | 2019-07-23 | 中国科学院半导体研究所 | 芯片尺寸级深紫外发光二极管共晶封装方法 |
WO2018227453A1 (en) * | 2017-06-15 | 2018-12-20 | Goertek Inc. | Method for transferring micro-light emitting diodes, micro-light emitting diode device and electronic device |
CN109841549B (zh) * | 2017-11-28 | 2020-11-13 | 中国科学院金属研究所 | 一种无损转移自支撑低维材料的方法 |
CN109378296B (zh) * | 2018-10-11 | 2020-12-01 | 深圳市修颐投资发展合伙企业(有限合伙) | 电子零件与基板互连方法 |
CN111564393B (zh) * | 2020-05-21 | 2022-10-18 | 厦门乾照半导体科技有限公司 | 一种led芯片的转移方法 |
CN113345812A (zh) * | 2021-06-03 | 2021-09-03 | 广东新锐流铭光电有限公司 | 一种led晶圆级无芯片衬底的封装工艺 |
CN113284991A (zh) * | 2021-07-09 | 2021-08-20 | 苏州芯聚半导体有限公司 | 微led芯片及其封装方法、电子装置 |
CN113991004A (zh) * | 2021-10-26 | 2022-01-28 | 东莞市中麒光电技术有限公司 | Led基板制作方法、led基板、led器件制作方法及led器件 |
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CN116314492A (zh) * | 2023-05-25 | 2023-06-23 | 江西兆驰半导体有限公司 | 一种全彩化Micro LED器件及其制备方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1491436A (zh) * | 2001-02-08 | 2004-04-21 | �Ҵ���˾ | 芯片转移方法及装置 |
CN102881799A (zh) * | 2011-07-11 | 2013-01-16 | 郭文平 | 一种高压led芯片及制作方法 |
CN102931322A (zh) * | 2012-11-16 | 2013-02-13 | 聚灿光电科技(苏州)有限公司 | 大功率cob封装led结构及其晶圆级制造工艺 |
CN103413886A (zh) * | 2013-08-28 | 2013-11-27 | 中国科学院半导体研究所 | 具有可调输出光色的发光二极管模组的制备方法 |
Family Cites Families (1)
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US20050280155A1 (en) * | 2004-06-21 | 2005-12-22 | Sang-Yun Lee | Semiconductor bonding and layer transfer method |
-
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1491436A (zh) * | 2001-02-08 | 2004-04-21 | �Ҵ���˾ | 芯片转移方法及装置 |
CN102881799A (zh) * | 2011-07-11 | 2013-01-16 | 郭文平 | 一种高压led芯片及制作方法 |
CN102931322A (zh) * | 2012-11-16 | 2013-02-13 | 聚灿光电科技(苏州)有限公司 | 大功率cob封装led结构及其晶圆级制造工艺 |
CN103413886A (zh) * | 2013-08-28 | 2013-11-27 | 中国科学院半导体研究所 | 具有可调输出光色的发光二极管模组的制备方法 |
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Publication number | Publication date |
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