半导体芯片的制造方法技术

本发明专利技术提供一种半导体芯片的制造方法，包括：在复合衬底上生长有结构的半导体薄膜，得到结构I；将半导体薄膜进行光刻，定义出图形后刻蚀，刻蚀到腐蚀层，去掉光刻胶，清洗，依次形成反射欧姆接触层、阻挡保护层，键合层，得到结构II；将结构II的键合层通过邦定压焊、电镀、或者两者混合的方式转移到导电衬底的粘结层上，得到结构III；将结构III放入腐蚀液中腐蚀掉腐蚀层，得到结构V；将结构V进行粗化，去边、钝化，得到钝化层，去掉要做电极地方的钝化层，做上N电极，得到成品。本发明专利技术降低了与外延衬底的晶格及热应力失配大的半导体薄膜在其上生长难度，简化芯片制造过程,降低芯片制造成本。

Method for manufacturing semiconductor chip

Including the manufacturing method, the invention provides a semiconductor chip in composite substrate with semiconductor thin film structure, get the structure of I; the semiconductor thin film for lithography, define the graphics after etching, etching to remove the photoresist, corrosion, cleaning, sequentially forming a reflective ohmic contact layer, barrier layer, bonding layer structure II; the structure II bonding layer through bonding transfer welding, plating, or a combination of both to the adhesive layer on the conductive substrate, the structure of III III structure; into the corrosive liquid eroding corrosion layer structure V; the structure V is coarse, go to the edge get, passivation, passivation layer, removing the passivation layer to do electrode area, do N electrode to obtain the finished product. The invention reduces the difficulty of growing the semiconductor thin film with the lattice and the thermal stress mismatch of the epitaxial substrate, and simplifies the chip manufacturing process and reduces the chip manufacturing cost.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，尤其涉及半导体芯片的制造方法。
技术介绍
半导体发光器件具有广泛的用途。例如半导体发光二极管，可以应用于仪器工作状态指示、交通信号灯、大屏幕显示、照明等等。半导体发光器件，根据其所用衬底的电导率以及外延层设计的不同，具有同侧电极和上下电极两种结构(即垂直结构)，后来又衍生出了倒装芯片和薄膜倒装芯片；倒装芯片、垂直结构或薄膜倒装的发光器件，具有封装简单，可靠性较高等优点，是将来的主流芯片形式。目前LED芯片外延时主流衬底是蓝宝石衬底，蓝宝石衬底的垂直结构或倒装薄膜器件的一般制作方法是：将蓝宝石衬底上外延生长的具有LED结构的铟镓铝氮薄膜与新的支撑衬底通过金锡等合金绑定压焊在一起，然后通过激光剥离的办法去除生长衬底，实现铝镓铟氮(AlGaInN)薄膜从生长衬底到支撑衬底的转移；该技术方案的效果是可以改善器件的散热，将蓝宝石衬底上外延的铟镓铝氮薄膜转移到导热率、电导率高的硅衬底或者金属衬底上，这样实现了垂直结构或薄膜倒装结构芯片，这种芯片容易实现表面粗化而利于出光，有效的散热及出光使得这类器件的电光转换效率和可靠性均得到一定改善；制作同侧结构、倒装结构芯片时都需要保留蓝宝石，这就造成蓝宝石衬底的浪费，虽然上述制作垂直芯片、薄膜倒装芯片时要脱开蓝宝石，但是现有技术被脱开的生长衬底蓝宝石很难重复使用，如此不管采用何种芯片的制造方法都浪费了蓝宝石，不利于芯片制造成本的降低；虽然垂直结构或倒装薄膜芯片有导热好、出光好的特点，或许是将来的发展趋势，但是在制作他们时，现有这种通过激光剥离转移的技术获得的器件可靠性仍然不理想，主要原因在激光剥离蓝宝石的过程中给芯片带来应力或者造成芯片损伤的问题并没有完全解决，在现有的这两种芯片的芯片制造过程中，也由于没有充分释放外延生长和芯片工艺过程中给芯片带来的的应力，对器件性能不利；虽然在晶格、热失配大的硅衬底上生长出了具有LED结构的AlGaInN薄膜并且也制作出来了LED垂直结构的芯片，但是晶体质量一直不如蓝宝衬底上生长的AlGaInN，外延和芯片过程中芯片应力也很大；美国Cree公司采用SiC做衬底制作的是高质量的LED垂直结构芯片，但是SiC衬底成本很高，LED芯片价格难于下降；近年来用AlN单晶做深紫外LED外延衬底已经被采用，但是AlN价格高，造成深紫外LED价格居高不下，不利于民用的普及。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述制作高质量垂直结构芯片技术存在蓝宝石衬底浪费，芯片制造成本高，可靠性差的缺陷，提供一种半导体芯片的制造方法。一种半导体芯片的制造方法，包括以下步骤：(1)、在复合衬底上生长有结构的半导体薄膜，得到结构I；所述复合衬底包括衬底、在衬底上生长的腐蚀层以及在腐蚀层上生长的保护层；(2)、将半导体薄膜进行光刻，定义出芯片图形后刻蚀，刻蚀到腐蚀层，然后去掉光刻胶，清洗，依次形成反射欧姆接触层、反射欧姆接触层的阻挡保护层、键合金属层，得到结构II；(3)、将结构II的键合层通过邦定压焊、电镀、或者两者混合的方式转移到导电衬底的粘结层上，得到结构III；所述导电衬底从下到上依次包括：接触层、导电基板、阻挡层、粘结层；(4)、将结构III放入腐蚀液中腐蚀掉腐蚀层，得到结构V；(5)、将结构V进行粗化，去边、钝化，得到钝化层，然后去掉要做电极地方的钝化层，做上N电极，最终得到成品。进一步地，如上所述的芯片的制造方法，步骤(1)中所述衬底为蓝宝石、碳化硅、硅、GaN、A1N等衬底或由所述蓝宝石、碳化硅、硅、GaN、A1N等衬底制备成的图形衬底的一种。进一步地，如上所述的芯片的制造方法，步骤(1)中所述腐蚀层为ZnO、MgZnO、MgO/ZnO叠层结构或Mg/MgZnO/ZnO叠层结构等薄膜中的一种,采用叠层结构晶体质量更高，其生长方法采用有机化学气相沉积生长或MBE，腐蚀层的厚度在0.1-500微米。进一步地，如上所述的芯片的制造方法，步骤(1)中所述保护层为铝镓铟氮Al(1-x-y)GaxInyN(0＜x+y≤1，0≤x，0≤y)，以后Al(1-x-y)GaxInyN简写为AlGaInN，这里AlGaInN中的Ga和In可以主要起提高Al迁移的作用以提高其晶体质量，也可以是主要成分，主要是为了与后面有器件结构的AlGaInN半导体薄膜晶格及膨胀系数等匹配利于晶体质量的提高，其厚度在0.1-2微米，采用的生长方法有物理气相沉积法(PVD)、分子束外延(MBE)等，MBE生长的材料晶体质量更好，优选MBE法，所用运载气体或反应气体不能去腐蚀层反应。所述保护层为AlGaInN，厚度在0.1-2微米，生长方法采用物理气相沉积法或分子束外延。进一步地，如上所述的芯片的制造方法，所述半导体薄膜为有器件结构的AlGaInN薄膜，生长方法采用MOCVD或MBE方法。进一步地，如上所述的芯片的制造方法，所述阻挡层为鎢、钛、铜、铬、铂、金、Ni或其中两种或多种金属的合金或多层组合，键合层为：铜、金，银等；所述导电基板为导电单晶硅或多晶硅片或金属片等导热导电材料；所述接触层为Al、Au、Cr中的一种。进一步地，如上所述的芯片的制造方法，所述腐蚀液为盐酸、氢氟酸或碱性腐蚀液。进一步地，如上所述的芯片的制造方法，所述钝化层的原料为二氧化硅或硅胶，二氧化硅钝化层采用PECVD或溅射等方法制备；硅胶钝化层采用涂覆的方法制备；所述电极为N型AlGaInN的电极，其材料是Al、Ti、Cr、Au或者他们的组合。有益效果：本专利技术通过在复合衬底上生长半导体薄膜来制备芯片，这样在制造芯片的时候复合层的至少一层可以通过化学方法简单去除，避免了现在用激光剥离需要减薄衬底、衬底上的残留、给半导体材料带来额外的缺陷和应力，简化芯片制造过程,降低芯片制造成本,2英寸的AlN外延衬底需要5000美金，重复使用5次，相当于衬底成本只要1000美金，又由于外延晶体质量的提高从而达到改善LED芯片稳定性及寿命,本专利技术中的腐蚀层采用叠层结构容易提高外延层的晶体质量，通过保护层材料的变化来适应半导体外延薄膜的晶格常数等物理量来提高其晶体质量，同时衬底由于没有受到外来残留和损伤可以直接反复使用，降低了芯片制造成本，对于需要价格高昂衬底的紫外LED等衬底的重复使用对降低成本、增加器件可靠性更有意义。附图说明图1为本专利技术实施例中步骤1结构示意图；图2为本专利技术实施例中步骤2结构示意图；图3为本专利技术实施例中步骤3结构示意图；图4为本专利技术实施例中步骤4结构示意图；图5为本专利技术实施例中步骤5结构示意图；图6为本专利技术实施例经过粗化、钝化、做电极后得到的最终结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例：本实施例提供一种芯片的制造方法，该方法包括以下步骤：步骤1：如图1所示，提供衬底101，在衬底101上生长腐蚀层102，在腐蚀层102上生长保护层103，在保护层103上生长有结构的半导体薄膜104。其中，所述衬底101可以为步骤(1)中所述衬底为蓝宝石、碳化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体芯片的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、在复合衬底上生长有器件结构的半导体薄膜，得到结构I；所述复合衬底包括衬底、在衬底上生长的腐蚀层以及在腐蚀层上生长的保护层；(2)、将半导体薄膜进行光刻，定义出芯片图形后刻蚀，刻蚀到腐蚀层，然后去掉光刻胶，清洗，依次形成反射欧姆接触层、反射欧姆接触层的阻挡保护层、键合金属层，得到结构II；(3)、将结构II的阻挡保护层通过邦定压焊、电镀、或者两者混合的方式转移到导电基板的粘结层上，得到结构III；所述导电基板从下到上依次包括：接触层、导电硅片或金属片的导热导电片、阻挡层、粘结层；(4)、将结构III放入腐蚀液中腐蚀掉腐蚀层，得到结构V；(5)、将结构V进行粗化，去边、钝化，得到钝化层，然后去掉要做电极地方的钝化层，做上N电极，最终得到成品。

【技术特征摘要】
1.一种半导体芯片的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、在复合衬底上生长有器件结构的半导体薄膜，得到结构I；所述复合衬底包括衬底、在衬底上生长的腐蚀层以及在腐蚀层上生长的保护层；(2)、将半导体薄膜进行光刻，定义出芯片图形后刻蚀，刻蚀到腐蚀层，然后去掉光刻胶，清洗，依次形成反射欧姆接触层、反射欧姆接触层的阻挡保护层、键合金属层，得到结构II；(3)、将结构II的阻挡保护层通过邦定压焊、电镀、或者两者混合的方式转移到导电基板的粘结层上，得到结构III；所述导电基板从下到上依次包括：接触层、导电硅片或金属片的导热导电片、阻挡层、粘结层；(4)、将结构III放入腐蚀液中腐蚀掉腐蚀层，得到结构V；(5)、将结构V进行粗化，去边、钝化，得到钝化层，然后去掉要做电极地方的钝化层，做上N电极，最终得到成品。2.根据权利要求1所述的芯片的制造方法，其特征在于，步骤(1)中所述衬底为蓝宝石、碳化硅、硅、GaN、A1N中的任意一种或蓝宝石、碳化硅、硅、GaN、A1N的图形衬底中的任意一种。3.根据权利要求1所述的芯片的制造方法，其特征在于，步骤(1)中所述腐蚀层为氧化锌、氧化锌镁、氧化镁/氧化锌的叠层结构或镁/氧化锌镁/氧化锌的叠层结构薄膜中的一种，生长方法采用有机化学...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤英文，
申请(专利权)人：闽南师范大学，江苏达安光电有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35