CN116053115A - 一种发光二极管芯片的返工方法 - Google Patents

一种发光二极管芯片的返工方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种发光二极管芯片的返工方法，方法包括：首先对待返工的发光二极管芯片进行一次酸浸泡处理，之后对所述发光二极管芯片进行一次氟化物浸泡处理，之后对所述发光二极管芯片进行二次酸浸泡处理，之后采用芯片清洗剂浸泡所述发光二极管芯片，然后采用第一溶液浸泡所述发光二极管芯片，所述第一溶液的pH值大于10；上述方法通过一次酸浸‑一次氟化物浸泡处理‑二次酸浸‑芯片清洗剂浸泡‑强碱浸泡的工艺，只需返工一次即可清洗干净待返工发光二极管外延片的表层结构，有效提高了返工效率，节省了返工成本，同时避免对外延片造成不可逆的损伤，使经返工后的外延片发光效果接近于正常外延片的发光效果。

Description

一种发光二极管芯片的返工方法
技术领域
本发明涉及半导体光电领域，尤其涉及一种发光二极管芯片的返工方法。
背景技术
疫情发生以来，人们积极寻求一种杀菌效率高的方法，深紫外发光二极管产品应运而生，该产品在生物、医学、家用电器等多方面杀菌能力达到99.999％，能有效抑制病毒的传播。
深紫外发光二极管在芯片生产过程中存在一定比例的外延片未能达到预期的制程要求，如果直接报废会造成成本上升，因此需要对这些不佳的外延片进行制程返工工序，但目前没有较好的制程返工手段，其原因在于，深紫外发光二极管的电极材料含有大量的Al，Al在返工清洗过程中容易被强氧化性酸如浓硫酸或者浓硝酸氧化成Al2O3，从而使得Al2O3容易残留在外延片的表层，进而对制程返工后的效果造成影响。现有发光二极管芯片的返工方法难以除去外延片表面多余的Al2O3，需要重复返工流程多次，未处理干净的芯片可能需要用无尘布擦拭才能去除，导致返工效率极低。
因此，亟需一种发光二极管芯片的返工方法以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种发光二极管芯片的返工方法，用于改善现有发光二极管芯片的返工方法的返工效率极低的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种发光二极管芯片的返工方法，方法包括：
对待返工的发光二极管芯片进行一次酸浸泡处理；
对所述发光二极管芯片进行一次氟化物浸泡处理；
对所述发光二极管芯片进行二次酸浸泡处理；
采用芯片清洗剂浸泡所述发光二极管芯片；
采用第一溶液浸泡所述发光二极管芯片，所述第一溶液的pH值大于10。
在本发明实施例所提供的发光二极管芯片的返工方法中，所述对待返工的发光二极管芯片进行一次酸浸泡处理的步骤还包括：
采用第二溶液浸泡所述发光二极管芯片，所述第二溶液的pH值小于5；
采用去离子水冲洗所述发光二极管芯片；
对所述发光二极管芯片进行撕金处理。
在本发明实施例所提供的发光二极管芯片的返工方法中，所述对所述发光二极管芯片进行撕金处理的步骤还包括：
对所述发光二极管芯片进行撕金处理的步骤至少重复一次。
在本发明实施例所提供的发光二极管芯片的返工方法中，所述对所述发光二极管芯片进行一次氟化物浸泡处理的步骤中，所述氟化物浸泡处理中所使用的溶液为氢氟酸和缓冲物质的混合溶液，所述缓冲物质为氟化物。
在本发明实施例所提供的发光二极管芯片的返工方法中，所述对所述发光二极管芯片进行二次酸浸泡处理的步骤中，所述二次酸浸泡处理中所使用的溶液为盐酸和氯化铁的混合溶液。
在本发明实施例所提供的发光二极管芯片的返工方法中，所述采用芯片清洗剂浸泡所述发光二极管芯片的步骤中，所述芯片清洗剂以质量百分数计包括如下组分：无机酸1％～10％，氟化物1％～10％，分散剂0.1％～10％，溶剂70％～80％。
在本发明实施例所提供的发光二极管芯片的返工方法中，所述采用第一溶液浸泡所述发光二极管芯片的步骤还包括：
使用显微镜观察所述发光二极管芯片中的剩余残留物的含量；
若所述剩余残留物的含量占比大于0.5％，采用所述第一溶液浸泡所述发光二极管芯片。
在本发明实施例所提供的发光二极管芯片的返工方法中，所述第一溶液的浓度大于0.1mol/L，所述第一溶液的浸泡温度大于50。
在本发明实施例所提供的发光二极管芯片的返工方法中，所述第一溶液包括氢氧化钾溶液以及氢氧化钠溶液中的至少一种。
在本发明实施例所提供的发光二极管芯片的返工方法中，所述采用第一溶液浸泡所述发光二极管芯片的步骤还包括：
采用去离子水冲洗所述发光二极管芯片，返回进行制程工序。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明提供一种发光二极管芯片的返工方法，方法包括：首先对待返工的发光二极管芯片进行一次酸浸泡处理，之后对所述发光二极管芯片进行一次氟化物浸泡处理，之后对所述发光二极管芯片进行二次酸浸泡处理，之后采用芯片清洗剂浸泡所述发光二极管芯片，然后采用第一溶液浸泡所述发光二极管芯片，所述第一溶液的pH值大于10；上述方法通过一次酸浸-一次氟化物浸泡处理-二次酸浸-芯片清洗剂浸泡-强碱浸泡的工艺，只需返工一次即可清洗干净待返工发光二极管外延片的表层结构，有效提高了返工效率，节省了返工成本，同时避免对外延片造成不可逆的损伤，使经返工后的外延片发光效果接近于正常外延片的发光效果。
附图说明
图1是本发明实施例所提供的发光二极管芯片在正常发光时的结构示意图；
图2是本发明实施例所提供的发光二极管芯片的返工方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。
本发明提供一种发光二极管芯片100的返工方法，方法包括但不限于以下实施例以及以下实施例的组合。
在一实施例中，如图1所示，为本发明实施例所提供的发光二极管芯片100在正常发光时的结构示意图；图2是本发明实施例所提供的发光二极管芯片100的返工方法的工艺流程图；
请参阅图1以及图2，发光二极管芯片100的返工方法包括但不限于以下步骤。
S10，对待返工的发光二极管芯片100进行一次酸浸泡处理。
具体地，S10还包括：
首先，提供一待返工的发光二极管芯片100，如图1所示，发光二极管芯片100包括长波紫外发光二极管芯片、中波紫外发光二极管芯片、短波紫外发光二极管芯片中的任意一种。其中，长波紫外光的波长范围在320nm至420nm之间，中波紫外光的波长范围在275nm至320nm之间，短波紫外光的波长范围在200nm至275nm之间。
在本发明实施例中，每一个发光二极管芯片100包括衬底11、设置于衬底11上的外延层12、设置于外延层12上的电流传导层13、设置于外延层12上的绝缘隔离层14以及电极层15，电极层15包括N型电极151以及P型电极152。
具体地，外延层12具有一凸起，电流传导层13以及P型电极152依次设置于凸起上，N型电极151设置于外延层12的一端，电流传导层13设置于P型电极152与N型电极151之间；其中，P型电极152的厚度小于N型电极151的厚度，这是为了保证P型电极152与衬底11的距离和N型电极151与衬底11的距离相等。
进一步地，衬底11为蓝宝石衬底；蓝宝石衬底有许多的优点：首先，蓝宝石衬底的生产技术成熟、器件质量较好；其次，蓝宝石的稳定性很好，能够运用在高温生长过程中；最后，蓝宝石的机械强度高，易于处理和清洗。
在本发明实施例中，外延层12包括设置于衬底11上的本征层、设置于本征层上的电子注入层、设置于电子注入层上的电流扩展层、设置于电流扩展层上的量子阱有源层、设置于量子阱有源层上的电子阻挡层、设置于电子阻挡层上的空穴注入层以及设置于空穴注入层上的欧姆接触层。
具体地，本征层的材料为氮化铝；电子注入层为N型掺杂的氮化铝镓材料，其中电子注入层中的Al组分占电子注入层的质量百分数为50％；电流扩展层的材料为AlGaN，其中电流扩展层中Al组分占电流扩展层的质量百分数为70％；量子阱有源层的量子阱厚度为1nm且量子阱中Al组分的质量百分数为50％，量子垒厚度为2nm且势垒中Al组分百分数为60％；电子阻挡层为单层AlGaN结构，Al组分的质量百分数为40％；空穴注入层的材料为P型掺杂的氮化铝镓材料，铝组分的质量百分数为40％，采用Mg作为P型掺杂剂；欧姆接触层的材料为氮化镓材料。
在本发明实施例中，N型电极151以及P型电极152均为含有铝的多层复合金属材料；电流传导层13的材料为铟锡氧化层，其主要起到电流传导的作用；绝缘隔离层14的材料为二氧化硅，其主要起到防止N型电极151与P型电极152之间发生短路的作用。
其次，对待返工的发光二极管芯片100进行一次酸浸泡处理。本步骤中，先采用99.99％的去离子水进行清水冲洗，可进行多次冲洗，且单次冲洗时间大于10min，以去除待返工的发光二极管芯片100表面上的杂质；然后采用第二溶液进行一次酸浸泡处理，浸泡时间为2h至4h，第二溶液的pH值小于5，属于强酸性溶液。
具体地，对发光二极管芯片100进行一次酸浸泡处理主要是为了去除发光二极管芯片100的表面惰性金属。
之后，采用99.99％的去离子水冲洗发光二极管芯片100，并在发光二极管芯片100表面覆盖一层PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)蓝膜，以使PET蓝膜与发光二极管芯片100上的电极层15粘合在一起。
最后，甩干水分后，对发光二极管芯片100进行撕金处理，该步骤可以把部分电极层15撕下来一部分，以让后面的工序更容易进行；其中，撕金步骤至少重复1次；更优选地，撕金重复3次。
S20，对发光二极管芯片100进行一次氟化物浸泡处理。
具体地，S20还包括：
对经过S10步骤后的发光二极管芯片100进行一次氟化物浸泡处理；本步骤中氟化物浸泡处理中所使用的溶液为氢氟酸和缓冲物质的混合溶液，缓冲物质为氟化物，优选为弱碱性氟化物，更优选为氟化铵，且氟化铵与溶剂的质量比为1：20，氢氟酸和缓冲物质的混合溶液的浸泡时间为1min～60min；其中，氢氟酸和缓冲物质的混合溶液是为了去除电极层15以及绝缘隔离层14。
S30，对发光二极管芯片100进行二次酸浸泡处理。
具体地，S30还包括：
对经过S20步骤后的发光二极管芯片100进行二次酸浸泡处理。本步骤中，采用盐酸和氯化铁的混合溶液进行二次酸浸泡处理，目的在于除去电流传导层13；其中，盐酸和氯化铁的混合溶液中盐酸的质量占比为3％～40％，三氯化铁的质量占比为3％～40％。
S40，采用芯片清洗剂浸泡发光二极管芯片100。
具体地，S40还包括：
采用芯片清洗剂浸泡经过S30步骤后的发光二极管芯片100。本步骤中，芯片清洗剂为一种去除表面有机物和脏污的一种溶剂，里面有弱碱等一系列的元素组成，以质量百分数计包括如下组分：无机酸1％～10％，氟化物1～10％，分散剂0.1％～10％，溶剂70％～80％；芯片清洗剂时间为0.1h～5h，目的在于除去发光二极管的外延层12上的部分N型电极151以及表面有机物。
S50，采用第一溶液浸泡发光二极管芯片100，第一溶液的pH值大于10。
具体地，S50还包括：
首先，使用显微镜观察发光二极管芯片100中的剩余残留物的含量，残留物包括有机物杂质、电极层15、电流传导层13、以及绝缘隔离层14中的至少一种；
若剩余残留物的含量占比大于0.5％，说明的发光二极管芯片100的表层结构仍有残余，若未处理干净的发光二极管芯片100重新参与后续工序，将会直接影响发光二极管芯片100的芯片性能，导致良率降低。
之后，采用第一溶液浸泡发光二极管芯片100。此步骤中，第一溶液为pH值大于10的溶液(弱碱的清洗效果差，且气味大)；第一溶液的清洗时间为0.1h～5h，目的在于完全除去发光二极管芯片100表层结构的剩余残留物。
具体地，第一溶液的浓度大于0.1mol/L，第一溶液的浸泡温度大于50，第一溶液包括氢氧化钾溶液以及氢氧化钠溶液中的至少一种。
最后，采用去离子水冲洗发光二极管芯片100，返回进行制程工序。本步骤中采用99.99％的去离子水再次进行清水冲洗，洗掉发光二极管芯片100表面的残留溶液，可进行多次冲洗，且单次冲洗时间大于10min，洗净后的发光二极管芯片100(仅剩余衬底11以及外延层12)返回进行常规制程，从而实现对发光二极管芯片100的制程返工。
下面通过具体实施例和对比例，对前述发光二极管芯片100的返工方法的实施效果进行分析阐述。
实施例1
本实施例中发光二极管芯片100的返工步骤具体如下：
(1)用王水冲洗发光二极管芯片100表面的电极层15，然后用纯水进行冲洗甩干后撕金至少1次；
(2)采用氢氟酸和氟化铵的混合溶液去除发光二极管芯片100表面沉积的绝缘隔离层14，其中，氟化铵含量30％，氢氟酸含量5％，浸泡时间30min；
(3)用盐酸和三氯化铁的混合溶液冲洗去除发光二极管芯片100表面沉积的电流传导层13，其中，盐酸含量15％，三氯化铁含量15％，浸泡时间30min；
(4)用芯片清洗剂冲洗去除发光二极管芯片100表面残留的化学物质，浸泡时间为2h；
(5)在显微镜下观察清洗后的发光二极管芯片100，若表面仍未干净(剩余残留物含量比例大于0.05％)，用0.1mol/l氢氧化钾溶液在50下冲洗，纯水清洗甩干后即得干净的发光二极管芯片100。
实施例2
本实施例中发光二极管芯片100的返工步骤具体如下：
(1)用王水冲洗发光二极管芯片100表面的电极层15，然后用纯水进行冲洗甩干后撕金至少1次；
(2)采用氢氟酸和氟化铵的混合溶液去除发光二极管芯片100表面沉积的绝缘隔离层14，其中，氟化铵含量30％，氢氟酸含量5％，浸泡时间30min；
(3)用盐酸和三氯化铁的混合溶液冲洗去除发光二极管芯片100表面沉积的电流传导层13，其中，盐酸含量15％，三氯化铁含量15％，浸泡时间30min；
(4)用芯片清洗剂冲洗去除发光二极管芯片100表面残留的化学物质，浸泡时间为2h；
(5)在显微镜下观察清洗后的发光二极管芯片100，若表面仍未干净(剩余残留物含量比例大于0.05％)，用0.1mol/l氢氧化钾溶液在80下冲洗，纯水清洗甩干后即得干净的发光二极管芯片100。
实施例3
本实施例中发光二极管芯片100的返工步骤具体如下：
(1)用王水冲洗发光二极管芯片100表面的电极层15，然后用纯水进行冲洗甩干后撕金至少1次；
(2)采用氢氟酸和氟化铵的混合溶液去除发光二极管芯片100表面沉积的绝缘隔离层14，其中，氟化铵含量30％，氢氟酸含量5％，浸泡时间30min；
(3)用盐酸和三氯化铁的混合溶液冲洗去除发光二极管芯片100表面沉积的电流传导层13，其中，盐酸含量15％，三氯化铁含量15％，浸泡时间30min；
(4)用芯片清洗剂冲洗去除发光二极管芯片100表面残留的化学物质，浸泡时间为2h；
(5)在显微镜下观察清洗后的发光二极管芯片100，若表面仍未干净(剩余残留物含量比例大于0.05％)，用0.2mol/l氢氧化钾溶液在80下冲洗，纯水清洗甩干后即得干净的发光二极管芯片100。
对比例1
本实施例中发光二极管芯片100的返工步骤具体如下：
(1)用王水冲洗发光二极管芯片100表面的电极层15，然后用纯水进行冲洗甩干后撕金至少1次；
(2)采用氢氟酸和氟化铵的混合溶液去除发光二极管芯片100表面沉积的绝缘隔离层14，其中，氟化铵含量30％，氢氟酸含量5％，浸泡时间30min；
(3)用盐酸和三氯化铁的混合溶液冲洗去除发光二极管芯片100表面沉积的电流传导层13，其中，盐酸含量15％，三氯化铁含量15％，浸泡时间30min；
(4)用芯片清洗剂冲洗去除发光二极管芯片100表面残留的化学物质，浸泡时间为2h，纯水清洗甩干后即得干净的发光二极管芯片100。
通过上述不同的返工方法，分别处理不同批次的发光二极管芯片100，并统计各自的发光二极管芯片100的表面干净比例(剩余残留物含量比例小于或者等于0.05％)，并将上述数据填入表1中如下所示：
Figure BDA0004106758800000091
表1
根据实施例1和对比例1的数据对比，可发现，返工的发光二极管芯片100用酸洗加氢氧化钾溶液冲洗的方式所得的芯片良率要比只用酸洗的芯片良率高。
根据实施例1和实施例2对比，可发现，氢氧化钾溶液温度越高，返工芯片的良率越高。根据实施例2和实施例3对比，可发现，氢氧化钾溶液浓度越高，返工芯片良率越高。
在发光二极管芯片100的实际返工过程中，将新旧返工流程对比数据填入
表2中如下所示：
Figure BDA0004106758800000101
表2
由表2可知，实际返工的发光二极管芯片100用酸洗加氢氧化钾溶液冲洗的方式所得的芯片良率要比只用酸洗的芯片良率高。
综上，本发明提供的返工方法有如下优点：
1、旧返工流程会时常出现表面未清洗干净的情况，需要重新返工多次；新返工流程只需返工一次即可清洗干净，效率提高的同时节省成本。
2、新返工流程清洗所得芯片制成成品良率明显高于旧返工流程清洗成品良率。
3、新返工流程所用溶液均可重复使用，可清洗芯片数可达500片，提高了物料利用率。
4、整个过程不需要使用外力帮助，仅用溶液冲洗即可清洗干净，没有损伤芯片的风险。
本发明提供的返工方法成本低，可实时性强，可以清除异常芯片表面所有缺陷或脏污。
综上，区别于现有技术的情况，本发明提供一种发光二极管芯片100的返工方法，方法包括：首先对待返工的发光二极管芯片100进行一次酸浸泡处理，之后对发光二极管芯片100进行一次氟化物浸泡处理，之后对发光二极管芯片100进行二次酸浸泡处理，之后采用芯片清洗剂浸泡发光二极管芯片100，然后采用第一溶液浸泡发光二极管芯片100，第一溶液的pH值大于10；上述方法通过一次酸浸-一次氟化物浸泡处理-二次酸浸-芯片清洗剂浸泡-强碱浸泡的工艺，只需返工一次即可清洗干净待返工发光二极管外延片的表层结构，有效提高了返工效率，节省了返工成本，同时避免对外延片造成不可逆的损伤，使经返工后的外延片发光效果接近于正常外延片的发光效果。
需要说明的是，以上各实施例均属于同一发明构思，各实施例的描述各有侧重，在个别实施例中描述未详尽之处，可参考其他实施例中的描述。
以上实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种发光二极管芯片的返工方法，其特征在于，所述方法包括：
对待返工的发光二极管芯片进行一次酸浸泡处理；
对所述发光二极管芯片进行一次氟化物浸泡处理；
对所述发光二极管芯片进行二次酸浸泡处理；
采用芯片清洗剂浸泡所述发光二极管芯片；
采用第一溶液浸泡所述发光二极管芯片，所述第一溶液的pH值大于10。
2.根据权利要求1所述的发光二极管芯片的返工方法，其特征在于，所述对待返工的发光二极管芯片进行一次酸浸泡处理的步骤还包括：
采用第二溶液浸泡所述发光二极管芯片，所述第二溶液的pH值小于5；
采用去离子水冲洗所述发光二极管芯片；
对所述发光二极管芯片进行撕金处理。
3.根据权利要求2所述的发光二极管芯片的返工方法，其特征在于，所述对所述发光二极管芯片进行撕金处理的步骤还包括：
对所述发光二极管芯片进行撕金处理的步骤至少重复一次。
4.根据权利要求1所述的发光二极管芯片的返工方法，其特征在于，所述对所述发光二极管芯片进行一次氟化物浸泡处理的步骤中，所述氟化物浸泡处理中所使用的溶液为氢氟酸和缓冲物质的混合溶液，所述缓冲物质为氟化物。
5.根据权利要求1所述的发光二极管芯片的返工方法，其特征在于，所述对所述发光二极管芯片进行二次酸浸泡处理的步骤中，所述二次酸浸泡处理中所使用的溶液为盐酸和氯化铁的混合溶液。
6.根据权利要求1所述的发光二极管芯片的返工方法，其特征在于，所述采用芯片清洗剂浸泡所述发光二极管芯片的步骤中，所述芯片清洗剂以质量百分数计包括如下组分：无机酸1％～10％，氟化物1％～10％，分散剂0.1％～10％，溶剂70％～80％。
7.根据权利要求1所述的发光二极管芯片的返工方法，其特征在于，所述采用第一溶液浸泡所述发光二极管芯片的步骤还包括：
使用显微镜观察所述发光二极管芯片中的剩余残留物的含量；
若所述剩余残留物的含量占比大于0.5％，采用所述第一溶液浸泡所述发光二极管芯片。
8.根据权利要求7所述的发光二极管芯片的返工方法，其特征在于，所述第一溶液的浓度大于0.1mol/L，所述第一溶液的浸泡温度大于50。
9.根据权利要求7所述的发光二极管芯片的返工方法，其特征在于，所述第一溶液包括氢氧化钾溶液以及氢氧化钠溶液中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的发光二极管芯片的返工方法，其特征在于，所述采用第一溶液浸泡所述发光二极管芯片的步骤还包括：
采用去离子水冲洗所述发光二极管芯片，返回进行制程工序。
CN202310194769.0A 2023-02-28 2023-02-28 一种发光二极管芯片的返工方法 Pending CN116053115A (zh)

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