发光二极管的制造方法及发光二极管芯片技术

本发明专利技术提供了一种发光二极管的制造方法及发光二极管芯片，涉及半导体发光二极管LED的技术领域，通过在外延片和硅片上生成键合层，该键合层由钛金属层、锡镍金属层构成，并将键合层在预设的键合条件下进行键合生成片源，并通过一系列的过程生成LED。本发明专利技术提供的发光二极管的制造方法及发光二极管芯片中，因镍锡焊料相对金金焊料的成本较低，故通过采用钛、镍、锡金属作为键合层减小了产品制作的成本，同时使用该键合层制造LED时采用低温进行键合，减小了键合过程中产生的应力，提高了产品后期制作的成品率。

【技术实现步骤摘要】
发光二极管的制造方法及发光二极管芯片
本专利技术涉及半导体发光二极管(LightEmittingDiode，LED)的
，尤其是涉及一种LED的制造方法及LED芯片。
技术介绍
随着信息时代的到来，半导体行业迅猛发展，LED作为一种半导体发光器件开始迅速发展，LED包括正装芯片和倒装芯片，其中，倒装芯片由于制作工艺简单、性能优良被广泛应用，而半导体晶圆键合在倒装芯片制造领域的作用日益增加，键合技术的好坏会直接影响着产品的成品率、出光效率、产品信赖性等。同时，随着LED的迅速发展，LED的制造成本也逐渐成为人们关注的重点。在现有技术中，在LED倒装芯片的制造领域中比较成熟的键合技术为金-金(Au-Au)键合技术，但是金-金键合成本较高，而且金-金键合需要在相对高温度下进行，高温会使得键合过程中产生较大的应力，影响产品后期制作的成品率，从而也会增加产品制造成本。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种发光二极管的制造方法以及发光二极管芯片，以缓解现有技术中存在的选择金-金键合时，键合材料成本高，同时高温使得金-金键合过程中会产生较大的应力，影响产品后期制作的成品率，成品率低导致的高成本的技术问题。第一方面，本专利技术实施例提供了一种发光二极管的制造方法，该制造方法包括：在砷化镓衬底上外延制作外延片；在外延片表面生长反射镜介质膜层，在反射镜介质膜层上制作介质孔；在反射镜介质膜层表面制作全角反射镜ODR金属层，ODR金属层通过介质孔与外延片的P型窗口层相连；制作硅片，在ODR金属层的表面以及硅片的第一表面分别镀键合层，键合层包括钛金属层和锡镍结构层；将ODR金属层上的键合层与硅片上的键合层在预设的条件下进行键合，形成片源；去除外延片的砷化镓衬底、缓冲层以及腐蚀截止层，暴露外延片的出N型欧姆接触层；在N型欧姆接触层上沉积二氧化硅，形成二氧化硅膜层，在二氧化硅膜层上，通过正胶光刻工艺，制作出第一光刻图形；根据第一光刻图形，刻蚀二氧化硅膜层以及N型欧姆接触层，去掉刻蚀后的片源表面的正胶以及二氧化硅膜层，暴露出刻蚀后的N型欧姆接触层，刻蚀后的N型欧姆接触层为第二N型欧姆接触层；在第二N型欧姆接触层上，光刻定义出N面电极图形，根据N面电极图形制作N面电极；在制作了N面电极后的片源上光刻出片源的台面图形，根据台面图形，干蚀刻出片源的切割道，切割道的深度至少要达到外延片的P型窗口层；在外延片上的N面粗化层光刻出粗化图形，根据粗化图形，通过湿法粗化的方法将外延片的N面粗化层的表面粗化；在粗化后的片源的侧表面以及N面粗化层的边缘沉积保护层；在硅片的第二表面，将硅片减薄，在减薄后的硅片的第二表面制作P面电极；对制作P面电极后的片源进行切割及裂片形成发光二极管。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，在砷化镓衬底上外延制作外延片，包括：在砷化镓衬底上依次外延制作缓冲层、腐蚀截止层、N型欧姆接触层、N面粗化层、N型电流扩展层、N型限制层、多量子阱有源层、P型限制层、过渡层、P型窗口层。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，在反射镜介质膜层表面制作ODR金属层，包括：在反射镜介质膜层的表面依次镀金、锌化金、金，形成ODR金属层。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，在ODR金属层的表面以及硅片的第一表面分别镀键合层，包括：在ODR金属层表面以及硅片的第一表面镀钛，形成钛金属层，在钛金属层上依次镀锡、镍，形成锡镍结构层。结合第一方面第三种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，钛金属层的厚度范围为2-5千埃，锡镍结构层中，锡的厚度范围为2-7微米，镍的厚度范围为1-4微米。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，锡镍结构层包括：锡镍第一结构层以及位于锡镍第一结构层上的锡镍第二结构层；锡镍第一结构层包括锡金属第一层、镍金属第一层；锡镍第二结构层包括锡金属第二层、镍金属第二层，锡金属第二层位于镍金属第一层上。结合第一方面第五种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，键合层中钛金属层的厚度范围为2-5千埃，锡金属第一层的厚度范围为1-3微米，镍金属第一层的厚度范围为1-3微米，锡金属第二层的厚度范围为2-7微米，镍金属第二层的厚度范围为1-3微米。结合第一方面至第一方面第六种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，将ODR金属层上的键合层与硅片上的键合层在预设的条件下进行键合，包括：将ODR金属层上的键合层与硅片的键合层相对放置在键合机台中，选取预设的键合程序，驱动键合机台按照预设的条件开始键合。结合第一方面至第一方面第六种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，预设的条件为：键合压力范围为6000kg-10000kg，键合温度范围为230℃-280℃，键合时间范围为100s-150s。第二方面，本专利技术实施例还提供一种发光二极管芯片，该芯片是基于第一方面所述的制造方法制造形成。本专利技术实施例带来了以下有益效果：本专利技术实施例提供的发光二极管的制造方法以及发光二极管芯片，通过在砷化镓衬底上外延制作外延片，在外延片表面生长反射镜介质膜层，在反射镜介质膜层上制作介质孔；在反射镜介质膜层表面制作全角反射镜ODR金属层；在ODR金属层的表面以及硅片的第一表面分别镀键合层，键合层包括钛金属层和锡镍结构层；将ODR金属层上的键合层与硅片上的键合层在预设的条件下进行键合，形成片源；去除外延片的砷化镓衬底、缓冲层、腐蚀截止层，暴露出外延片的N型欧姆接触层；在N型欧姆接触层上沉积二氧化硅，形成二氧化硅膜层，在二氧化硅膜层上制作出第一光刻图形；根据第一光刻图形，刻蚀二氧化硅膜层以及N型欧姆接触层，去掉刻蚀后的片源表面的正胶以及二氧化硅膜层；在刻蚀后的N型欧姆接触层上，制作N面电极；在制作了N面电极后的片源上光刻出片源的台面图形，根据台面图形干蚀刻出片源的切割道；在片源上光刻出粗化图形，通过湿法粗化的方法将N面粗化层的表面粗化；在粗化后的片源的侧表面以及N面粗化层的边缘沉积保护层；在减薄后的硅片的第二表面制作P面电极；对制作P面电极后的片源进行切割及裂片形成LED，本专利技术实施例提供的发光二极管的制造方法通过采用钛金属层、锡镍结构层构成键合层，并将键合层在预设的条件下进行键合，使得发光二极管在制造过程中的键合温度较低，减小了键合过程中产生的应力，提高了产品后期制作的成品率，减小了产品的制作成本。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发光二极管的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：在砷化镓衬底上外延制作外延片；在所述外延片表面生长反射镜介质膜层，在所述反射镜介质膜层上制作介质孔；在所述反射镜介质膜层表面制作全角反射镜ODR金属层，所述ODR金属层通过所述介质孔与所述外延片的P型窗口层相连；制作硅片，在所述ODR金属层的表面以及所述硅片的第一表面分别镀键合层，所述键合层包括钛金属层和锡镍结构层；将所述ODR金属层上的所述键合层与所述硅片上的所述键合层在预设的条件下进行键合，形成片源；去除所述外延片的砷化镓衬底、缓冲层以及腐蚀截止层，暴露出所述外延片的N型欧姆接触层；在所述N型欧姆接触层上沉积二氧化硅，形成二氧化硅膜层，在所述二氧化硅膜层上，通过正胶光刻工艺，制作出第一光刻图形；根据所述第一光刻图形，刻蚀所述二氧化硅膜层以及所述N型欧姆接触层，去掉刻蚀后的所述片源表面的正胶以及所述二氧化硅膜层，暴露出刻蚀后的所述N型欧姆接触层，刻蚀后的所述N型欧姆接触层为第二N型欧姆接触层；在所述第二N型欧姆接触层上，光刻定义出N面电极图形，根据N面电极图形制作N面电极；在制作了所述N面电极后的所述片源上光刻出所述片源的台面图形，根据所述台面图形，干蚀刻出所述片源的切割道，所述切割道的深度至少要达到所述外延片的P型窗口层；在所述外延片上的N面粗化层光刻出粗化图形，根据所述粗化图形，通过湿法粗化的方法将所述外延片的N面粗化层的表面粗化；在粗化后的所述片源的侧表面以及所述N面粗化层的边缘沉积保护层；在所述硅片的第二表面，将所述硅片减薄，在减薄后的所述硅片的第二表面制作P面电极；对制作所述P面电极后的所述片源进行切割及裂片形成发光二极管。...

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：在砷化镓衬底上外延制作外延片；在所述外延片表面生长反射镜介质膜层，在所述反射镜介质膜层上制作介质孔；在所述反射镜介质膜层表面制作全角反射镜ODR金属层，所述ODR金属层通过所述介质孔与所述外延片的P型窗口层相连；制作硅片，在所述ODR金属层的表面以及所述硅片的第一表面分别镀键合层，所述键合层包括钛金属层和锡镍结构层；将所述ODR金属层上的所述键合层与所述硅片上的所述键合层在预设的条件下进行键合，形成片源；去除所述外延片的砷化镓衬底、缓冲层以及腐蚀截止层，暴露出所述外延片的N型欧姆接触层；在所述N型欧姆接触层上沉积二氧化硅，形成二氧化硅膜层，在所述二氧化硅膜层上，通过正胶光刻工艺，制作出第一光刻图形；根据所述第一光刻图形，刻蚀所述二氧化硅膜层以及所述N型欧姆接触层，去掉刻蚀后的所述片源表面的正胶以及所述二氧化硅膜层，暴露出刻蚀后的所述N型欧姆接触层，刻蚀后的所述N型欧姆接触层为第二N型欧姆接触层；在所述第二N型欧姆接触层上，光刻定义出N面电极图形，根据N面电极图形制作N面电极；在制作了所述N面电极后的所述片源上光刻出所述片源的台面图形，根据所述台面图形，干蚀刻出所述片源的切割道，所述切割道的深度至少要达到所述外延片的P型窗口层；在所述外延片上的N面粗化层光刻出粗化图形，根据所述粗化图形，通过湿法粗化的方法将所述外延片的N面粗化层的表面粗化；在粗化后的所述片源的侧表面以及所述N面粗化层的边缘沉积保护层；在所述硅片的第二表面，将所述硅片减薄，在减薄后的所述硅片的第二表面制作P面电极；对制作所述P面电极后的所述片源进行切割及裂片形成发光二极管。2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述在砷化镓衬底上外延制作外延片，包括：在所述砷化镓衬底上依次外延制作缓冲层、腐蚀截止层、N型欧姆接触层、N面粗化层、N型电流扩展层、N型限制层、多量子阱有源层、P型限制层、过渡层、P...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹微微，徐洲，李波，杭伟，赵鹏，
申请(专利权)人：扬州乾照光电有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32