CN106129232B - 晶圆级led芯片的反射层制备方法及led芯片 - Google Patents
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Abstract
一种晶圆级LED芯片的反射层制备方法，包括以下步骤：S1，制备LED的硅基板，所述LED晶片区内设有硅通孔以及与之配合的电极；S2，在空腔内注射光致抗蚀剂，然后烘焙形成光致抗蚀剂层，所述光致抗蚀剂层覆盖LED晶片区上；S3，制备反射层，制备过程在室温环境下完成；S4，去除光致抗蚀剂层，将设置反射层后的硅基板设在浸泡池中，采用超声波去除光致抗蚀剂层使LED晶片区裸露出来；S5，在LED晶片区内设置LED晶片。本发明通过涂覆光致抗蚀剂层，依据需要在硅基板的顶面形成反射层，然后剥离光致抗蚀剂层。解决了传统工艺不能在倒装芯片中的硅通孔的上方制备反射层的问题，具备色温较低、颜色均匀性高以及功率高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及光电技术领域，尤其涉及晶圆级LED芯片的反射层制备方法及LED芯片。
背景技术
近年来，如何实现LED高功率技术的发展始终是热门话题，传统的封装方法是基于单芯片的封装，这种封装结构生产效率低且昂贵，已难以满足发展需求。因此，晶圆级LED作为更有效、简易的封装过程孕育而生，已获得白光LED产业的广泛关注。晶圆级LED在基底上设置垂直互连的硅通孔，类似于硅基集成电路的封装技术，被证明是很好的选择，具有成本低、导热效率高和集成能力强的优点。
其中，LED芯片中的反射层会对光学效果有显著影响，设置银涂层反射结构的LED芯片具有较低的色温和更均匀的颜色分布。反射层结构在正装LED结构和COB结构应用非常普遍，却不能应用在倒装LED芯片的TSV结构中。由于TSV中在腔内通过光刻技术很难形成分配层结构，因此通过传统方式在倒装LED芯片的顶部空腔制备反射层是不可能实现的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种光学效率高、白光质量高的晶圆级LED芯片的反射层制备方法及LED芯片。
为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术措施：
晶圆级LED芯片的反射层制备方法，包括以下步骤：
S1，制备LED的硅基板，所述硅基板的顶面形成空腔，所述空腔设有LED晶片区，所述LED晶片区内设有硅通孔以及与之配合的电极；
S2，在空腔内注射光致抗蚀剂，然后烘焙形成光致抗蚀剂层，所述光致抗蚀剂层覆盖LED晶片区上；
S3，通过溅射方式，在硅基板的顶面涂布一层反射层，制备过程在室温环境下完成；
S4，提供装有溶剂的浸泡池，将设置反射层后的硅基板设在浸泡池中，采用超声波去除光致抗蚀剂层使LED晶片区裸露出来；
S5，在LED晶片区内设置LED晶片。
本发明还可以通过以下技术措施进一步完善：
作为进一步改进，制备LED的硅基板的步骤包括：
S11，提供硅基板，所述硅基板的顶面形成空腔，在空腔内开设若干个硅通孔；
S12，制备绝缘层，所述硅通孔的内侧壁与硅基板的底面均覆盖有绝缘层；
S13，制备电极，采用铜柱电极，所述电极穿设在硅通孔内，使LED晶片的两极与外界连接。
作为进一步改进，定义硅基板的厚度为D，其中，0.55mm≤D≤0.65mm。
作为进一步改进，制备反射层时，采用溅射设备在移动中进行喷射，所述溅射设备具有若干个喷射口，每次喷射在硅基板的表面形成若干个溅射点。
作为进一步改进，定义注射光致抗蚀剂的注射速度为V，其中，5mm/s≤V≤10mm/s，注射口径为1mm～2mm，注射时间为0.1s～0.15s。
作为进一步改进，制备光致抗蚀剂层时，烘焙的温度为120℃～150℃，烘焙时间为15min～25min。
作为进一步改进，制备反射层的步骤中，制得的反射层厚度为150nm～190nm。
作为进一步改进，制得的反射层厚度为160nm～180nm。
作为进一步改进，在LED晶片区内设置LED晶片的步骤中，包括有若干个LED晶片，所述若干个LED晶片呈阵列排布。
另外，还提供了一种LED芯片，应用上述方法制得的LED芯片，包括硅基板和若干LED晶片，所述若干LED晶片阵列的排布在硅基板顶面，所述硅基板顶面位于LED晶片的***设有反射层，所述反射将LED晶片发出的光向外反射出去。
与现有技术相比较，本发明具有以下优点：
1、通过在制备反射层前在LED晶片区涂覆光致抗蚀剂层，这样硅基板能暴露在反射层制备环境中，依据需要在硅基板的顶面形成反射层，然后剥离光致抗蚀剂层。解决了传统工艺不能在倒装芯片中的硅通孔的上方制备反射层的问题，实现在倒装LED芯片的顶部制备反射层，使倒装LED芯片具备色温较低、颜色均匀性高以及功率高的优点。
2、通过具有多个喷射口的溅射设备，溅射设备在移动中进行喷射，每次喷射在硅基板的表面形成多个溅射点，更好的在硅基板表面形成均匀的、薄的反射层。
附图说明
附图1是本发明晶圆级LED芯片的反射层制备方法中步骤1的示意图；
附图2是本发明晶圆级LED芯片的反射层制备方法中步骤2的示意图；
附图3是本发明晶圆级LED芯片的反射层制备方法中步骤3的示意图；
附图4是本发明晶圆级LED芯片的反射层制备方法中步骤4的示意图；
附图5是本发明晶圆级LED芯片的反射层制备方法中步骤5的示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
请参考图1至图5，晶圆级LED芯片的反射层制备方法，包括以下步骤：
S1，制备LED的硅基板10：所述硅基板10的顶面形成空腔，所述空腔设有LED晶片区；
S2，制备光致抗蚀剂层20：在空腔内注射光致抗蚀剂，然后烘焙形成光致抗蚀剂层20，所述光致抗蚀剂层20覆盖LED晶片区上；
S3，制备反射层30：通过溅射方式，在硅基板10的顶面涂布一层反射层30，制备过程在室温环境下完成；
S4，去除光致抗蚀剂层20：提供浸泡池，所述浸泡池中的溶剂包含丙酮。并将设置反射层后的硅基板10设在浸泡池中，采用超声波去除光致抗蚀剂层20使LED晶片区裸露出来；
S5，在LED晶片区内设置LED晶片50。
其中，步骤1包括：
S11，提供硅基板10，所述硅基板10的顶面形成空腔，在空腔内开设若干个硅通孔。
S12，制备绝缘层11，所述硅通孔的内侧壁与硅基板10的底面均覆盖有绝缘层11。优选的，硅基板10的顶面除去空腔位置也覆盖有绝缘层11，能更好地保护硅基板10顶面制备的电路图形。
S13，制备电极，采用铜柱电极12，所述电极穿设在硅通孔内，使LED晶片50的两极与外界连接。实施例中，每个硅通孔内对应设置一个铜柱电极12，采用通孔与铜柱电极12的结构简化了硅基板10的结构，同时铜柱电极12具有散热效果好、电连接稳定的优点。所述硅基板10的中间位置设有若干个铜柱电极12作为阳极与外界连接，位于阳极的***设有若干个铜柱电极12作为阴极与外界连接。优选的，阳极与最近阴极之间的距离为50um～100um，更为优选为75um。
S14，制备限位槽13，在硅基板10的顶面开设限位槽13，所述限位槽13呈环形设在LED晶片区的***，所述限位槽13可以通过压印工艺或刻蚀工艺形成。优选的，所述限位槽13靠近所述LED芯片的表面为圆弧面或平面。更优选的，限位槽13靠近所述LED芯片的表面为平面。定义硅基板10的厚度为D，其中，0.55mm≤D≤0.65mm，定义限位槽13的的深度d，其中，0.1d≤D≤0.2d。
通过在LED晶片区的***开设限位槽13，制备光致抗蚀剂层20时，将光致抗蚀剂层20限定在限位槽13所围成的区域内，能很好的限定光致抗蚀剂层20的涂覆的范围。而剥离光致抗蚀剂层20也沿限位槽13进行剥离，能控制剥离区域，使LED晶片区仅比LED的排布范围略大一些，反射层对LED晶片50发出光线的具有更佳的反射作用。
步骤2中，包括以下步骤：
S21，采用等离子清洗方式，清洗硅基板10的顶面。清洗后，在铜柱电极12露出硅基板10顶面的部分涂覆抗氧化焊锡点14，用于后续LED晶片50的贴焊，也避免铜柱电极12的顶面被氧化，去除杂质为后续电路与反射层的制作做准备。
S22，制备光致抗蚀剂层20，定义注射光致抗蚀剂的注射速度为V，其中，5mm/s≤V≤10mm/s，注射口径为1mm～2mm，注射时间为0.1s～0.15s。这样每次注射的光致抗蚀剂约为2.45mm3，在LED晶片区内形成向上凸起的弧形结构。烘焙的温度为120℃～150℃，烘焙时间为15min～25min。优选的，烘焙温度为130℃，烘焙时间为20min。减少光致抗蚀剂层20产生裂纹、缝隙、气泡等缺陷，影响后续工艺的制备。
制备光致抗蚀剂层20时，将光致抗蚀剂层20限定在限位槽13所围成的区域内，能很好的限定光致抗蚀剂层20的涂覆的范围。而剥离光致抗蚀剂层20也沿限位槽13进行剥离，能控制剥离区域，使LED晶片区仅比LED的排布范围略大一些，反射层对LED晶片50发出光线的具有更佳的反射作用。
S23，在LED晶片区内蚀刻电路。可见，制备光致抗蚀剂层20不仅为后续反射层的制备做准备，也实现了在硅基板10顶面蚀刻电路。
步骤3中，制得的反射层30厚度为150nm～190nm，所述反射层30为银反射层。且制备过程中所采用的溅射设备40具有多个口径相等的喷射口41，溅射设备40在移动中进行喷射，每次喷射在硅基板10的表面形成多个溅射点，更好的在硅基板10表面形成均匀的、薄的反射层。
步骤5中，包括有若干个LED晶片50，所述若干个LED晶片50呈阵列排布。LED晶片50的排布分为两部分，第一部分设在LED晶片区的中间位置。第二部分则设在第一部分的外侧，可以环形阵列的环设在第一部分的***，也可以是位于第一部分两侧的长条形阵列结构。将LED晶片50分为两部分阵列排布，既满足了高功率需求，也避免了LED晶片50集中设置，在局部产生过大的热量影响LED晶片50的寿命。其中，LED晶片50指至少包括第一封装层的单晶片或者多晶片组合体的结构，即已带导电引脚或其他导电结构的贴片结构。
LED晶片50排布完成后，使LED晶片区仅比LED的排布范围略大一些，反射层对LED晶片50发出光线的具有更佳的反射作用。
请参考图4和图5，LED芯片，应用上述方法制得的LED芯片，包括硅基板10和若干LED晶片50，所述若干LED晶片50阵列的排布在硅基板10顶面，所述硅基板10顶面位于LED晶片50的***设有反射层，所述反射将LED晶片50发出的光向外反射出去。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (8)
1.晶圆级LED芯片的反射层制备方法，包括以下步骤：
S1，制备LED的硅基板，所述硅基板的顶面形成空腔，所述空腔设有LED晶片区，所述LED晶片区内设有硅通孔以及与之配合的铜柱电极，所述电极穿设在所述硅通孔内，使LED晶片的两极与外界连接，且铜柱具有露出所述硅基板顶面的部分；
S2，在空腔内注射光致抗蚀剂，然后烘焙形成光致抗蚀剂层，所述光致抗蚀剂层覆盖LED晶片区上，其中，定义注射光致抗蚀剂的注射速度为V，其中，5mm/s≤V≤10mm/s，注射口径为1mm～2mm，注射时间为0.1s～0.15s，在所述LED晶片区内形成向上凸起的弧形结构；
S3，通过溅射方式，在硅基板的顶面涂布一层反射层，制备过程在室温环境下完成；
S4，提供装有溶剂的浸泡池，将设置反射层后的硅基板设在浸泡池中，采用超声波去除光致抗蚀剂层使LED晶片区裸露出来；
S5，在LED晶片区内设置LED晶片。
2.根据权利要求1所述的晶圆级LED芯片的反射层制备方法，其特征在于：制备LED的硅基板的步骤包括：
S11，提供硅基板，所述硅基板的顶面形成空腔，在空腔内开设若干个硅通孔；
S12，制备绝缘层，所述硅通孔的内侧壁与硅基板的底面均覆盖有绝缘层；
S13，制备电极，采用铜柱电极，所述电极穿设在硅通孔内，使LED晶片的两极与外界连接。
3.根据权利要求1所述的晶圆级LED芯片的反射层制备方法，其特征在于：定义硅基板的厚度为D，其中，0.55mm≤D≤0.65mm。
4.根据权利要求1所述的晶圆级LED芯片的反射层制备方法，其特征在于：制备反射层时，采用溅射设备在移动中进行喷射，所述溅射设备具有若干个喷射口，每次喷射在硅基板的表面形成若干个溅射点。
5.根据权利要求1所述的晶圆级LED芯片的反射层制备方法，其特征在于：制备光致抗蚀剂层时，烘焙的温度为120℃～150℃，烘焙时间为15min～25min。
6.根据权利要求1所述的晶圆级LED芯片的反射层制备方法，其特征在于：制备反射层的步骤中，制得的反射层厚度为150nm～190nm。
7.根据权利要求6所述的晶圆级LED芯片的反射层制备方法，其特征在于：制得的反射层厚度为160nm～180nm。
8.根据权利要求1所述的晶圆级LED芯片的反射层制备方法，其特征在于：在LED晶片区内设置LED晶片的步骤中，包括有若干个LED晶片，所述若干个LED晶片呈阵列排布。
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