CN113838953A - 一种简易共晶的led芯片结构及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种简易共晶的LED芯片结构及其制作方法,所述LED芯片结构,包括P电极、N电极、布拉格反射层、P焊接层和N焊接层;P电极设置在布拉格反射层的下方,且通过穿通布拉格反射层的第一通孔与P焊接层连接;N电极设置在布拉格反射层的下方,且通过穿通布拉格反射层的第二通孔与N焊接层连接;所述P焊接层(和N焊接层的电极结构均为在布拉格反射层上依次层叠设置的Cr层、Al层、(Ti层/Pt层)n、Au层和Sn层,其中,n表示层叠设置的Ti层和Pt层的重复次数。所述制作方法包括制作台阶结构、制作单个晶元、制作P电极和N电极、制作布拉格反射层以及制作P焊接层和N焊接层。本发明大大降低了共晶难度。
Description
技术领域
本发明涉及LED芯片结构技术领域,具体涉及一种简易共晶的LED芯片结构及其制作方法。
背景技术
与正装LED芯片相比,倒装LED芯片具有低热阻、大电流、免打线和密排列等优势。近年来倒装LED芯片越来越受到重视,多家单位和科技企业纷纷投入这方面的研究,其市场规模和比重都在逐年增加,特别在mini芯片方面,市场潜力巨大。由于mini芯片的尺寸足够小,在对其进行封装端共晶作业时,无法用点锡膏的方式作业,通常要用丝网印刷的方式作业。而在mini芯片的封装端做mini级别丝网印刷,不仅增加了共晶难度,还会因为尺寸过小导致成本增加,漏电概率增大,良率降低。
综上所述,急需一种简易共晶的LED芯片结构及其制作方法以解决现有技术中丝网印刷存在的共晶难度大、成本高和良率低的问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种简易共晶的LED芯片结构及其制作方法,具体技术方案如下:
一种简易共晶的LED芯片结构,包括P电极、N电极、布拉格反射层、P焊接层和N焊接层;所述P电极设置在布拉格反射层的下方,且通过穿通布拉格反射层的第一通孔与P焊接层连接;所述N电极设置在布拉格反射层的下方,且通过穿通布拉格反射层的第二通孔与N焊接层连接;
所述P焊接层(和N焊接层的电极结构均为在布拉格反射层上依次层叠设置的Cr层、Al层、(Ti层/Pt层)n、Au层和Sn层,其中,Ti层/Pt层表示依次层叠设置的Ti层和Pt层,n表示层叠设置的Ti层和Pt层的重复次数,且n值不小于1。
优选的,所述Cr层的厚度为5-50A;所述Al层的厚度为1000-5000A;单个所述Ti层的厚度为500-2000A;单个所述Pt层的厚度为1000-2000A;所述Au层的厚度为500-20000A;所述Sn层的厚度为40000-100000A。
优选的,所述简易共晶的LED芯片结构,还包括基础结构,所述基础结构包括衬底以及依次层叠设置在衬底上的缓冲层、N型半导体层,发光层、P型半导体层和透明导电层;在所述N型半导体层至透明导电层上设置台阶结构;所述N电极设置在台阶结构上,且与N型半导体层连接;所述P电极设置在透明导电层上。
一种所述简易共晶的LED芯片结构的制作方法,包括如下步骤:
步骤S1、制作台阶结构
将所述基础结构预处理后,对所述透明导电层、P型半导体层、发光层和N型半导体层刻蚀形成台阶结构;
步骤S2、制作单个晶元
将步骤S1中的台阶结构预处理后,确定切割道区域,并将切割道区域刻蚀到衬底位置处形成单个晶元;
步骤S3、制作P电极和N电极
将步骤S2中制作的单个晶元预处理后,在N型半导体层上镀上N电极,在透明导电层上镀上P电极;然后,通过金属剥离的方法去除P电极和N电极多余的金属;
步骤S4、制作布拉格反射层
将步骤S3中形成的整体结构经预处理后,镀一层布拉格反射层,在所述布拉格反射层上对应P电极和N电极的位置,分别刻蚀形成穿通布拉格反射层的第一通孔和第二通孔;
步骤S5、制作P焊接层和N焊接层
将步骤S4中的布拉格反射层预处理后,在布拉格反射层上分别镀上与P电极连接的P焊接层和与N电极连接的N焊接层;然后,通过金属剥离的方法去除P焊接层和N焊接层多余的金属。
优选的,在步骤S1、步骤S2和步骤S4中的刻蚀均为ICP刻蚀。
优选的,在步骤S1中,刻蚀的工艺参数为:ICP的功率为300-800W,RF的功率为50-150W,腔体压力为3-8mtorr,BCl3流量为5-20sccm,Cl2流量为30-100sccm,刻蚀时间为10-15min。
优选的,在步骤S2中,刻蚀的工艺参数为:ICP的功率为300-400W,RF的功率为120-180W,腔体压力为3-6mtorr,BCl3流量为8-12sccm,Cl2流量为40-60sccm,刻蚀时间为30-45min。
优选的,在步骤S4中,刻蚀的工艺参数为:ICP的功率为300-400W,RF的功率为120-180W,腔体压力为3-6mtorr,CF4流量为80-120sccm,O2流量为16-24sccm,刻蚀时间为30-45min。
优选的,在步骤S1-S5中的预处理均包括对各步骤中的预处理对象经过匀胶、软烤、曝光、显影和坚膜后,将光刻板上的图形复制到预处理对象的表面上;所述匀胶为在预处理对象的表面上均匀涂布光刻胶。
优选的,在步骤S1-S5中均包括后处理,所述后处理包括将步骤S1-S5中制作的产品放入去胶液中浸泡12-18min,洗去产品表面的光刻胶,冲水甩干。
应用本发明的技术方案,具有以下有益效果:
(1)本发明所制备的LED芯片结构,在其端部制作的P焊接层和N焊接层,具有封端的Sn层,在封装焊接的时候不用再丝网印刷导电的锡膏,大大降低了共晶难度。此外,在Sn层下方层叠设置的Ti层和Pt层,能够有效阻挡Sn层中Sn的扩散。
(2)本发明采用所述制作方法制作的LED芯片结构,具有成本低和良率高的优势。在LED芯片结构使用时,通常将LED芯片结构安装在外部的电路载体(如电路板)上使用。具体的,首先,在LED芯片结构的P焊接层和N焊接层上刷一层绝缘的松香助焊剂;然后,将LED芯片结构的P焊接层和N焊接层组装在电路载体上。与现有的在封装端刷助焊剂的同时刷锡膏的使用方法相比,本发明在使用时借助P焊接层和N焊接层特定的电极结构,不会短路,且大大减少了漏电概率。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外,本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图,对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1是本发明实施例1中一种简易共晶的LED芯片结构的结构示意图;
其中,1、衬底,2、缓冲层,3、N型半导体层,4、发光层,5、P型半导体层,6、透明导电层,7、P电极,8、N电极,9、布拉格反射层,10、P焊接层,11、N焊接层,A、第一通孔,B、第二通孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1:
参见图1,一种简易共晶的LED芯片结构,包括P电极7、N电极8、布拉格反射层9、P焊接层10和N焊接层11;所述P电极7设置在布拉格反射层9的下方,且通过穿通布拉格反射层9的第一通孔A与P焊接层10连接;所述N电极8设置在布拉格反射层9的下方,且通过穿通布拉格反射层9的第二通孔B与N焊接层11连接;
所述P焊接层10和N焊接层11的电极结构均为在布拉格反射层9上依次层叠设置的Cr层、Al层、(Ti层/Pt层)n、Au层和Sn层,其中,Ti层/Pt层表示依次层叠设置的Ti层和Pt层,n表示层叠设置的Ti层和Pt层的重复次数,且n值为2。
所述Cr层的厚度为15A;所述Al层的厚度为1500A;单个所述Ti层的厚度为1000A;单个所述Pt层的厚度为1000A;所述Au层的厚度为500A;所述Sn层的厚度为50000A。
所述简易共晶的LED芯片结构,还包括基础结构,所述基础结构包括衬底1以及依次层叠设置在衬底1上的缓冲层2、N型半导体层3,发光层4、P型半导体层5和透明导电层6;在所述N型半导体层3至透明导电层6上设置台阶结构;所述N电极8设置在台阶结构上,且与N型半导体层3连接;所述P电极7设置在透明导电层6上。
一种简易共晶的LED芯片结构的制作方法,包括如下步骤:
步骤S1、制作台阶结构
将所述基础结构预处理后,对所述透明导电层6、P型半导体层5、发光层4和N型半导体层3刻蚀形成台阶结构;
步骤S2、制作单个晶元
将步骤S1中的台阶结构预处理后,确定切割道区域,并将切割道区域刻蚀到衬底1位置处形成单个晶元;
步骤S3、制作P电极7和N电极8
将步骤S2中制作的单个晶元预处理后,采用蒸发台或溅射镀膜法,在N型半导体层3上镀上N电极8,在透明导电层6上镀上P电极7;然后,通过金属剥离的方法去除P电极7和N电极8多余的金属;
步骤S4、制作布拉格反射层9
采用光学蒸镀机将步骤S3中形成的整体结构经预处理后,镀一层布拉格反射层9,在所述布拉格反射层9上对应P电极7和N电极8的位置,分别刻蚀形成穿通布拉格反射层9的第一通孔A和第二通孔B;
步骤S5、制作P焊接层10和N焊接层11
将步骤S4中的布拉格反射层9预处理后,采用蒸发台或溅射镀膜法,在布拉格反射层9上分别镀上与P电极7连接的P焊接层10和与N电极8连接的N焊接层11;然后,通过金属剥离的方法去除P焊接层10和N焊接层11多余的金属。
在步骤S1、步骤S2和步骤S4中的刻蚀均为ICP(电感耦合等离子体)刻蚀。
在步骤S1中,刻蚀的工艺参数为:ICP的功率为500W,RF的功率为80W,腔体压力为5mtorr,BCl3流量为10sccm,Cl2流量为50sccm,刻蚀时间为10-15min。
在步骤S2中,刻蚀的工艺参数为:ICP的功率为300-400W,RF的功率为120-180W,腔体压力为3-6mtorr,BCl3流量为8-12sccm,Cl2流量为40-60sccm,刻蚀时间为30-45min。
在步骤S4中,刻蚀的工艺参数为:ICP的功率为300-400W,RF的功率为120-180W,腔体压力为3-6mtorr,CF4流量为80-120sccm,O2流量为16-24sccm,刻蚀时间为30-45min。
在步骤S1-S5中的预处理均包括对各步骤中的预处理对象经过匀胶、软烤、曝光、显影和坚膜后,将光刻板上的图形复制到预处理对象的表面上;所述匀胶为在预处理对象的表面上均匀涂布光刻胶。
在步骤S1-S5中均包括后处理,所述后处理包括将步骤S1-S5中制作的产品放入去胶液中浸泡12-18min,洗去产品表面的光刻胶,冲水甩干。
由实施例1所制备的LED芯片结构,在其端部制作的P焊接层10和N焊接层11,具有封端的Sn层,在封装焊接的时候不用再丝网印刷导电的锡膏,大大降低了共晶难度。此外,在Sn层下方层叠设置的Ti层和Pt层,能够有效阻挡Sn层中Sn的扩散。具体的,在LED芯片结构使用时,P焊接层10和N焊接层11需要与电路载体组装使用,且二者间需要加热,而加热温度达到200℃以上,会导致Sn层和Au层互融,此时,设置的Ti层和Pt层能够有效阻挡Sn层中Sn的扩散,且有效避免P焊接层10和N焊接层11的电极结构被整个融化脱落。对于P焊接层10和N焊接层11的电极结构中的Cr层用于增强粘附力,Al作为反射金属,提高LED芯片发光效率。
采用实施例1所述制作方法制作的LED芯片结构,具有成本低和良率高的优势。在LED芯片结构使用时,通常将LED芯片结构安装在外部的电路载体(如电路板)上使用。具体的,首先,在LED芯片结构的P焊接层10和N焊接层11上刷一层绝缘的松香助焊剂;然后,将LED芯片结构的P焊接层10和N焊接层11组装在电路载体上。与现有的在封装端刷助焊剂的同时刷锡膏的使用方法相比,本发明在使用时借助P焊接层10和N焊接层11特定的电极结构,不会短路,且大大减少了漏电概率。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种简易共晶的LED芯片结构,其特征在于,包括P电极(7)、N电极(8)、布拉格反射层(9)、P焊接层(10)和N焊接层(11);所述P电极(7)设置在布拉格反射层(9)的下方,且通过穿通布拉格反射层(9)的第一通孔(A)与P焊接层(10)连接;所述N电极(8)设置在布拉格反射层(9)的下方,且通过穿通布拉格反射层(9)的第二通孔(B)与N焊接层(11)连接;
所述P焊接层(10)和N焊接层(11)的电极结构均为在布拉格反射层(9)上依次层叠设置的Cr层、Al层、(Ti层/Pt层)n、Au层和Sn层,其中,Ti层/Pt层表示依次层叠设置的Ti层和Pt层,n表示层叠设置的Ti层和Pt层的重复次数,且n值不小于1。
2.根据权利要求1所述的简易共晶的LED芯片结构,其特征在于,所述Cr层的厚度为5-50A;所述Al层的厚度为1000-5000A;单个所述Ti层的厚度为500-2000A;单个所述Pt层的厚度为1000-2000A;所述Au层的厚度为500-20000A;所述Sn层的厚度为40000-100000A。
3.根据权利要求2所述的简易共晶的LED芯片结构,其特征在于,还包括基础结构,所述基础结构包括衬底(1)以及依次层叠设置在衬底(1)上的缓冲层(2)、N型半导体层(3),发光层(4)、P型半导体层(5)和透明导电层(6);在所述N型半导体层(3)至透明导电层(6)上设置台阶结构;所述N电极(8)设置在台阶结构上,且与N型半导体层(3)连接;所述P电极(7)设置在透明导电层(6)上。
4.一种如权利要求3所述的简易共晶的LED芯片结构的制作方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤S1、制作台阶结构
将所述基础结构预处理后,对所述透明导电层(6)、P型半导体层(5)、发光层(4)和N型半导体层(3)刻蚀形成台阶结构;
步骤S2、制作单个晶元
将步骤S1中的台阶结构预处理后,确定切割道区域,并将切割道区域刻蚀到衬底(1)位置处形成单个晶元;
步骤S3、制作P电极(7)和N电极(8)
将步骤S2中制作的单个晶元预处理后,在N型半导体层(3)上镀上N电极(8),在透明导电层(6)上镀上P电极(7);然后,通过金属剥离的方法去除P电极(7)和N电极(8)多余的金属;
步骤S4、制作布拉格反射层(9)
将步骤S3中形成的整体结构经预处理后,镀一层布拉格反射层(9),在所述布拉格反射层(9)上对应P电极(7)和N电极(8)的位置,分别刻蚀形成穿通布拉格反射层(9)的第一通孔(A)和第二通孔(B);
步骤S5、制作P焊接层(10)和N焊接层(11)
将步骤S4中的布拉格反射层(9)预处理后,在布拉格反射层(9)上分别镀上与P电极(7)连接的P焊接层(10)和与N电极(8)连接的N焊接层(11);然后,通过金属剥离的方法去除P焊接层(10)和N焊接层(11)多余的金属。
5.根据权利要求4所述的制作方法,其特征在于,在步骤S1、步骤S2和步骤S4中的刻蚀均为ICP刻蚀。
6.根据权利要求5所述的制作方法,其特征在于,在步骤S1中,刻蚀的工艺参数为:ICP的功率为300-800W,RF的功率为50-150W,腔体压力为3-8mtorr,BCl3流量为5-20sccm,Cl2流量为30-100sccm,刻蚀时间为10-15min。
7.根据权利要求5所述的制作方法,其特征在于,在步骤S2中,刻蚀的工艺参数为:ICP的功率为300-400W,RF的功率为120-180W,腔体压力为3-6mtorr,BCl3流量为8-12sccm,Cl2流量为40-60sccm,刻蚀时间为30-45min。
8.根据权利要求5所述的制作方法,其特征在于,在步骤S4中,刻蚀的工艺参数为:ICP的功率为300-400W,RF的功率为120-180W,腔体压力为3-6mtorr,CF4流量为80-120sccm,O2流量为16-24sccm,刻蚀时间为30-45min。
9.根据权利要求5所述的制作方法,其特征在于,在步骤S1-S5中的预处理均包括对各步骤中的预处理对象经过匀胶、软烤、曝光、显影和坚膜后,将光刻板上的图形复制到预处理对象的表面上;所述匀胶为在预处理对象的表面上均匀涂布光刻胶。
10.根据权利要求5所述的制作方法,其特征在于,在步骤S1-S5中均包括后处理,所述后处理包括将步骤S1-S5中制作的产品放入去胶液中浸泡12-18min,洗去产品表面的光刻胶,冲水甩干。
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CN116169226A (zh) * | 2022-12-08 | 2023-05-26 | 江西兆驰半导体有限公司 | 一种倒装发光二极管芯片中布拉格反射层通孔的刻蚀方法 |
CN116825926A (zh) * | 2023-04-26 | 2023-09-29 | 江西兆驰半导体有限公司 | 一种高良率倒装led芯片及其制备方法 |
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