深沟槽隔离的LED发光单元的电极桥接方法技术

本发明专利技术针对具有深沟槽隔离的多个发光单元的大尺寸LED芯片，提出深沟槽隔离的LED发光单元的电极桥接方法，包括如下步骤：沉积第一层钝化层；旋涂液态绝缘材料，填满发光单元之间的隔离沟槽，并在芯片表面形成平整薄膜；液态绝缘材料高温固化；刻蚀绝缘材料薄膜，使得发光单元表面的钝化层暴露，而隔离沟槽处绝缘材料的表面与钝化层的表面齐平；沉积第二层钝化层，将隔离沟槽处的绝缘材料封闭在钝化层内部；刻蚀钝化层，制备电极槽；沉积金属，并采用剥离技术，制备电极，同时在钝化层上表面制备电极连接桥。本发明专利技术提高了电极桥接的良率，适用于横截面为矩形、正梯形或倒梯形的发光单元结构，特别适用于高深宽比的隔离沟槽。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有深沟槽隔离的多个发光单元的大尺寸LED芯片领域，具体涉及深沟槽隔离的LED发光单元的电极桥接方法。
技术介绍
随着半导体照明产业的发展，大功率LED芯片成为技术研发的主流。为了避免大功率LED芯片发光层的电流密度过大，可采用增加芯片发光层面积的办法，亦即使用大尺寸LED芯片。但是，单个LED芯片的尺寸越大，发光层电流密度就越难以均匀分布，这使得未优化设计的大尺寸LED芯片的有效发光面积变小，降低了芯片的电流注入效率。此外，单个LED芯片的尺寸越大，光线从芯片内部出射时的逃逸路径越长，由于半导体材料的吸收，损耗也就越大，降低了芯片的出光效率。为提高大尺寸LED芯片的发光效率，包括电流注入效率和出光效率，一个有效的办法就是将大尺寸的LED芯片划分为多个小尺寸的发光单元。对于具备多个发光单元的大尺寸LED芯片，发光单元与发光单元之间是刻蚀至衬底的深沟槽，以实现电学上的绝缘。沟槽的深度是整个外延层的厚度，一般是5 μ πΓ8 μ m。各发光单元之间通过电极桥接以串联或者并联的形式组成单个的大功率LED芯片。如图1和图3所示是大尺寸LED芯片的发光单元串联或者并联的一种传统型电极桥接结构，电极连接桥要跨越较深的隔离沟槽。因为LED芯片工艺中的金属电极通常采用电子束蒸发技术来沉积，台阶侧壁的覆盖能力较差，所以深隔离沟槽侧壁的金属电极容易断裂，使得串联或者并联的发光单元断路，导致产品良率较低。为提高电极连接桥跨越深隔离沟槽的良率，已有文献报道的解决方案主要有两种。一种方案是制备横截面为正梯形的发光单元结构，隔离沟槽侧壁的坡度较为平缓，金属薄膜可实现良好的覆盖，从而提高电极连接桥的稳定性与可靠性。这种方案将降低大尺寸LED芯片的发光层面积 。另一种方案是采用化学机械抛光(CMP)技术。首先采用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)沉积SiO2，较厚的SiO2层覆盖整个芯片表面将隔离沟槽填满，但在隔离沟槽上面出现凹陷。然后采用CMP技术对凹凸不平的SiO2表面进行抛光，使得发光单兀表面的半导体材料暴露，而隔离沟槽处的SiO2的表面与发光单兀的表面齐平。由于CMP不可避免地对发光单元表面的半导体材料造成物理损伤，LED芯片的电学性能和光学性能都有一定程度的下降。
技术实现思路
本专利技术针对具有深沟槽隔离的多个发光单元的大尺寸LED芯片，公开深沟槽隔离的LED发光单元的电极桥接方法。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是: 深沟槽隔离的LED发光单元的电极桥接方法，适用于具有深沟槽隔离的多个发光单元的大尺寸LED芯片，其包括如下步骤: (A)在发光单元的上表面、隔离沟槽的侧壁和底部沉积第一层钝化层；(B)旋涂液态绝缘材料，发光单元之间的隔离沟槽被液态绝缘材料填满，并在整个芯片表面形成平整的绝缘材料薄膜； (C)在高温下，液态绝缘材料转变为固态； (D)干法刻蚀或湿法腐蚀绝缘材料薄膜，使得发光单元表面上方的第一层钝化层暴露，而隔离沟槽处绝缘材料的表面与发光单元表面上方的第一层钝化层的表面齐平； (E)沉积第二层钝化层，将隔离沟槽处的绝缘材料封闭在第一层钝化层和第二层钝化层之间； (F)对于多个发光单元串联或并联的绝缘型衬底大尺寸LED芯片，在P型电极和η型电极所在的位置上方，采用光刻工艺并干法刻蚀或湿法腐蚀第一层钝化层和第二层钝化层，制备容纳P型电极和η型电极的电极槽；对于多个发光单元并联的导电型衬底大尺寸LED芯片，在P型电极所在的位置上方，采用光刻工艺并干法刻蚀或湿法腐蚀第一层钝化层和第二层钝化层，制备容纳P型电极的电极槽； (G)沉积金属，并采用剥离技术，在电极槽内制备电极，同时在第二层钝化层上表面制备电极连接桥。进一步优化的，所述制备步骤(A)和(E)中的第一层钝化层和第二层钝化层的薄膜材料是SiO2、SiN, SiON中的一种，制备方法是等离子体增强化学气相淀积(PECVD)、高密度等离子体化学气相淀积(HP-PECVD)、低压化学气相沉积(LPCVD)和原子层沉积(ALD)中的一种，制备原材料包括 SiH4、N2O, Si (OC2H5) 4、02、O3> SiH2Cl2, NH3> N2、Ar 的一种以上。进一步优化的，第一层钝化层的厚度为200nm-700nm，第二层钝化层的厚度为500nm-1000nm。进一步优化的，所述制备步骤(B)中的液态绝缘材料，满足以下特征:具有粘滞性，在非平坦表面旋涂后薄膜表面平整；固化前后的体积变化小于30% ;固化后对LED芯片的发光波长的透过率高于70%。这类液态绝缘材料包括但不限于聚酰亚胺、BCB (苯并环丁烯)、S0G (旋涂玻璃)。进一步优化的，所述制备步骤(C)具体包括:将已旋涂液态绝缘材料薄膜的芯片置于空气、氧气、惰性气体或真空环境烘烤，烘烤温度是室温至ΙΟΟΟ ，时间是I分钟至3小时；烘烤一次或多次，每次烘烤的温度和时间相同或不相同。 进一步优化的，所述制备步骤(D)的干法刻蚀或湿法腐蚀过程中，绝缘材料薄膜的厚度均匀地减小。进一步优化的,所述制备步骤(G)中所沉积的金属材料是Cr、Pt、N1、T1、Al、Au、Ag中的一种以上，制备方法是电子束蒸发沉积、磁控溅射、化镀、电镀中的一种以上。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是: 1、本专利技术使用绝缘材料填充发光单元之间的深隔离沟槽，将电极连接桥跨越的深沟槽(整个外延层的厚度，约5 μ πΓ8 μ m)转化为浅沟槽(平台结构的深度，亦即η型电极台面距离P型电极台面的深度，约I μ πΓ .5 μ m)，或者平整的表面，提高了电极桥接的良率。2、本专利技术旋涂液态绝缘材料填充发光单元之间的隔离沟槽，适用于横截面为矩形、正梯形或倒梯形的发光单元结构，特别适用于高深宽比的隔离沟槽。3、本专利技术中高温固化后的绝缘材料被第一层钝化层和第二层钝化层封闭，降低了绝缘材料对吸湿性能、绝缘性能的要求。4、与传统电极连接桥的制备工艺相比，本专利技术只需增加绝缘材料的旋涂、固化和刻蚀工艺，步骤简单，且与现有LED芯片制备工艺兼容。附图说明图1具有深沟槽隔离的多个发光单元串联的绝缘型衬底大尺寸LED芯片中，传统型电极桥接结构的横截面示意图。图2a 图2g是具有深沟槽隔离的多个发光单元串联的绝缘型衬底大尺寸LED芯片的电极桥接过程中，各步骤对应的芯片横截面示意图，其中: 图2a是沉积第一层钝化层的横截面示意 图2b是旋涂液态绝缘材料的横截面示意 图2c是绝缘材料固化的横截面示意 图2d是刻蚀绝缘材料薄膜的横截面示意 图2e是沉积第二层钝化层的横截面示意 图2f是制备电极槽的的横截面示意 图2g是制备电极和电极连接桥的横截面示意图。图3具有深沟槽隔离的多个发光单元并联的导电型衬底大尺寸LED芯片中，传统型电极桥接结构的横截面示意图。图4a 图4g具有·深沟槽隔离的多个发光单元并联的导电型衬底大尺寸LED芯片的电极桥接过程中，各步骤对应的芯片横截面示意图，其中: 图4a为沉积第一层钝化层的横截面示意 图4b为旋涂液态绝缘材料的横截面示意 图4c为绝缘材料固化的横截面示意 图4d为刻蚀绝缘材料薄膜的横截面示意 图4e为沉积第二层钝化层的的横截面示意 图4f为制备电极槽的横截面示意 本文档来自技高网...

【技术保护点】
深沟槽隔离的LED发光单元的电极桥接方法，适用于具有深沟槽隔离的多个发光单元的大尺寸LED芯片，其特征在于包括如下步骤：（A）在发光单元的上表面、隔离沟槽的侧壁和底部沉积第一层钝化层；（B）旋涂液态绝缘材料，发光单元之间的隔离沟槽被液态绝缘材料填满，并在整个芯片表面形成平整的绝缘材料薄膜；（C）在高温下，液态绝缘材料转变为固态；（D）干法刻蚀或湿法腐蚀绝缘材料薄膜，使得发光单元表面上方的第一层钝化层暴露，而隔离沟槽处绝缘材料的表面与发光单元表面上方的第一层钝化层的表面齐平；（E）沉积第二层钝化层，将隔离沟槽处的绝缘材料封闭在第一层钝化层和第二层钝化层之间；（F）对于多个发光单元串联或并联的绝缘型衬底大尺寸LED芯片，在p型电极和n型电极所在的位置上方，采用光刻工艺并干法刻蚀或湿法腐蚀第一层钝化层和第二层钝化层，制备容纳p型电极和n型电极的电极槽；对于多个发光单元并联的导电型衬底大尺寸LED芯片，在p型电极所在的位置上方，采用光刻工艺并干法刻蚀或湿法腐蚀第一层钝化层和第二层钝化层，制备容纳p型电极的电极槽；（G）沉积金属，并采用剥离技术，在电极槽内制备电极，同时在第二层钝化层上表面制备电极连接桥。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄华茂，王洪，蔡鑫，王俊杰，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：