专利名称：一种提高led芯片制造精度的方法
技术领域：
本发明涉及LED芯片制造领域，特别是涉及一种提高LED芯片制造精度的方法。
技术背景
发光二极管(LED，Light Emitting Diode)具有体积小、效率高和寿命长等优点， 在交通指示、户外全色显示等领域有着广泛的应用。尤其是利用LED可实现半导体固态 照明，引起人类照明史的革命，从而逐渐成为目前电子学领域的研究热点。现行LED芯片 制造方法，在蓝宝石衬底上采用金属有机化学气相沉积(MOCVD, Metal-organic Chemical Vapor Deposition)方法生长氮化鎵(GaN)外延层之后,再进行后序芯片制造。
在GaN外延层生长过程中，因所述金属有机化学气相沉积方法产生气旋回流而沉 积出位于蓝宝石衬底边缘的外延层GaN突起，所述外延层GaN突起高度高出正常GaN外延 层表面。现行LED芯片制造中，对外延层GaN突起不作任何处理而直接进行后序芯片制造， 所述外延层GaN突起的存在直接影响后序芯片制造的精度。
第一方面,请参阅图1a,显示为现有技术中边缘具有外延层GaN突起的LED晶片 与光刻板接触示意图。如图所示，现行LED芯片制造曝光工艺中，采用的是接触式曝光，SP 首先在GaN外延层12表面匀一层光刻胶(未图示)，然后利用加热固化技术进行光刻胶固 化，最后有胶GaN外延层12与曝光光刻板2直接接触进行曝光。当有胶GaN外延层12与 曝光光刻板2直接接触时，由于LED晶片边缘有胶外延层GaN突起121高度远高于LED晶 片中心有胶正常GaN外延层12表面，直接造成光刻板2与有胶GaN外延层12表面局部存 在缝隙(呈如图1a中箭头G所示之处)，曝光时，曝光光线从缝隙中漫反射则导致LED晶片 边缘曝光图形线条较粗，影响曝光后显影图形一致性，降低了曝光精度。
第二方面,请参阅图1b,显示为现有技术中边缘具有外延层GaN突起的LED晶片 与陶瓷衬底板接触示意图。如图所示，现行LED芯片制造蓝宝石背面减薄工艺中，LED晶片 GaN外延层12’与陶瓷衬底板5通过粘接物质蜡(未图示)粘接，因为蓝宝石存在一定韧 性，LED晶片中心GaN外延层12’中心会与陶瓷衬底板5紧密粘接触(呈如图1b中箭头M 所示之处)，由于LED晶片边缘外延层GaN突起121’高度的存在，GaN外延层12’表面的边 缘部分却不能紧密粘接触陶瓷衬底板5，导致在LED晶片边缘处陶瓷衬底板5与GaN外延 层12’表面局部存在缝隙(呈如图1b中箭头G’所示之处)，直接造成LED晶片粘压完成 后，LED晶片工件中心厚度与LED晶片工件边缘厚度存在较大误差，误差值与外延层GaN突 起121’高度一致，进而造成蓝宝石背面减薄厚度存在误差，最终造成LED晶片薄片中心与 边缘厚度存在误差，降低了蓝宝石背面减薄精度，影响芯片整体品质。
第三方面，请参阅图lc，显示为现有技术中边缘具有外延层GaN突起的LED晶片 与转移衬底硅片接触示意图。如图所示，针对LED芯片中垂直结构GaN基LED芯片而言， 传统的制造垂直结构GaN基LED芯片的晶片键合(wafer bonding)和激光剥离(laser lift-off)两种关键工艺中，因为蓝宝石存在一定韧性，晶片键合工艺的转移衬底硅片6与 LED晶片中心GaN外延层12”会完全接触(呈如图1c中箭头M’所示之处)，由于LED晶片边缘外延层GaN突起121”高度的存在，GaN外延层12”表面的边缘部分却不能直接与转移 衬底硅片6接触，导致在LED晶片边缘处转移衬底硅片6与GaN外延层12”表面局部存在 缝隙(呈如图1c中箭头G”所示之处)，造成LED晶片边缘键合失效，键合失效的部分则无 法完成后序激光剥离工艺，最终影响垂直结构GaN基LED芯片的制备良率。发明内容
由于接触式曝光与蓝宝石背面减薄两道工序是目前蓝宝石衬底LED芯片制造不 可缺少的工序，晶片键合和激光剥离是制造垂直结构GaN基LED芯片的关键工艺，鉴于以上 所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种提高LED芯片制造精度的方法，用于解 决现有技术中GaN外延层边缘GaN突起造成的现行LED芯片制造时曝光精度降低、蓝宝石 背面减薄精度降低以及垂直结构GaN基LED芯片制造时键合精度降低的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种提闻LED芯片制造精度的方 法，该方法至少包括以下步骤:
步骤一、提供一蓝宝石衬底，在所述蓝宝石衬底上生长GaN外延层，伴随所述GaN 外延层的生长所述蓝宝石衬底的边缘形成有外延层GaN突起；
步骤二、在所述GaN外延层表面旋涂流体保护材料以形成保护层；
步骤三、对所述保护层进行坚膜处理以形成LED晶片样品；
步骤四、对所述LED晶片样品的边缘进行斜角研磨以去除所述外延层GaN突起，以 制造出整体厚度一致的LED晶片。
可选地，所述步骤二中的流体保护材料为保护液或光刻胶，所述光刻胶的粘度为 12cp。
可选地，所述步骤二中旋涂所述流体保护材料时，不间断且顺序执行步骤:1)旋 涂转速为700r/min时，旋涂时间为20s ；2)采用的旋涂转速为3500r/min时，旋涂时间为 15s ；3)采用的旋涂转速为5000r/min时，旋涂时间为3s。
可选地，所述步骤二中形成的所述保护层厚度为1_2μπι。
可选地，所述步骤三中，采用加热烘烤蒸发技术对所述保护层进行坚膜处理，烘烤 温度为85-95°C，烘烤时间为360s。
可选地，所述步骤四中，采用专用晶体倒角机对所述LED晶片样品的边缘进行斜 角研磨，所述斜角研磨为将所述专用晶体倒角机的砂轮面与所述LED晶片样品的上表面成 45度角进行研磨,所述LED晶片样品的边缘的研磨面幅为145-155 μ m,所述专用晶体倒角 机的砂轮的粒度为400目。
如上所述，本发明的一种提高LED芯片制造精度的方法，具有以下有益效果:
对LED晶片边缘外延层GaN突起进行斜角研磨以实现整体厚度一致的LED晶片， 在接触式曝光工艺、蓝宝石背面减薄工艺及垂直结构GaN基LED芯片的晶片键合工艺中，使 LED晶片中心和边缘均与光刻板、陶瓷衬底板及转移衬底硅片实现无缝接触。第一方面，有 效避免接触式曝光由于接触不良引起的曝光线条粗细一致性的问题，提高了曝光精度，减 小因曝光线条粗引起的漏电流，提高了芯片制备良率；第二方面，有效避免蓝宝石背面减薄 过程中LED晶片薄片中心与边缘厚度不一致，提高蓝宝石背面减薄精度和最终芯片厚度精 度，提升芯片整体品质；第三方面，针对制造垂直结构GaN基LED芯片的晶片键合工艺，有效降低LED晶片边缘处转移衬底硅片与GaN外延层表面局部存在缝隙对晶片键合工艺的影 响，提高制造垂直结构GaN基LED芯片的键合精度，以提高垂直结构GaN基LED芯片的制备良率。
图1a为现有技术中边缘具有外延层GaN突起的LED晶片与光刻板接触示意图。
图1b为现有技术中边缘具有外延层GaN突起的LED晶片与陶瓷衬底板接触示意 图。
图1c为现有技术中边缘具有外延层GaN突起的LED晶片与转移衬底硅片接触示 意图。
图2a为本发明中LED晶片截面结构示意图。
图2b为本发明中LED晶片边缘环形外延层GaN突起所在范围的示意图。
图3至图6为本发明中依据步骤二至步骤四中呈现的LED晶片截面结构示意图。
元件标号说明
11,31 蓝宝石衬底
12,32 GaN 外延层
121,321 外延层 GaN 突起
2 曝光光刻板
33 保护层
331 外延层GaN突起上的保护层
3 LED晶片样品
4 角度线
α 斜角研磨角度
d 研磨面幅
5 陶瓷衬底板
6 转移衬底硅片具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书 所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实 施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离 本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图2至图6。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明 本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数 目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其 组件布局型态也可能更为复杂。
如图所示，本发明提供一种提高LED芯片制造精度的方法，该方法至少包括以下 步骤:
如图2a所示，首先执行步骤一，提供一蓝宝石衬底31，利用金属有机化学气相沉积(MOCVD, Metal-organic Chemical Vapor Deposition)方法在所述蓝宝石衬底 31 上生 长GaN外延层32，所述蓝宝石衬底31边缘因所述金属有机化学气相沉积方法产生气旋回 流而沉积出环形外延层GaN突起321 (呈如图2b中环形阴影所示之区域)，所述外延层GaN 突起321高度高出正常GaN外延层32表面。接着执行步骤二。
如图3所示，在步骤二中，采用旋涂技术，在所述GaN外延层32表面旋涂一层流体 保护材料以形成保护层33 (其中331为位于外延层GaN突起上的保护层)，用以保护所述 GaN外延层32表面避免其在后序制造步骤中受到损伤，在本实施例中，所述流体保护材料 为光刻胶，所述光刻胶的粘度为12cp，但并不局限于此，在其他的实施方式中，所述流体保 护材料亦可选用保护液等。
具体的，在本实施例中，在所述GaN外延层32表面采用所述旋涂技术对所述流体 保护材料旋涂形成所述保护层33时，采用逐级加速，不间断且顺序执行下述1)2)3)步骤: I)旋涂转速为700r/min，旋涂时间为20s ；2)旋涂转速为3500r/min，旋涂时间为15s ；3) 旋涂转速为5000r/min时，旋涂时间为3s，以使形成的所述保护层33厚度为1_2 μ m，具体 的，形成的所述保护层33为1.5 μ m最佳。接着执行步骤三。
如图4所示，在步骤三中，采用加热烘烤蒸发技术对所述保护层33进行坚膜处理 以形成LED晶片样品3，烘烤温度为85-95°C，具体地，烘烤温度为90°C，烘烤时间为360s， 进而形成具有一定的抗损能力的经坚膜处理的保护层33 (呈如图4阴影所示之区域)，在本 实施例中，对所述保护层33进行坚膜处理采用的是平板烘烤台(未图示)。需要特别说明 的是，在步骤三中所述LED晶片样品3是由所述蓝宝石衬底31、所述GaN外延层32、所述外 延层GaN突起321、所述经坚膜处理的保护层33及所述经坚膜处理的位于外延层GaN突起 上的保护层331组成。接着执行步骤四。
如图5所示，在步骤四中，对所述LED晶片样品3的边缘进行斜角研磨以去除所述 外延层GaN突起321，以制造出整体厚度一致的LED晶片(呈如图6所示)，在本实施例中， 采用专用晶体倒角机(未予以图示)对所述LED晶片样品3的边缘进行斜角研磨，所述斜 角研磨为将所述专用晶体倒角机的砂轮面(呈如图5角度线4所示)与所述LED晶片样品 3的上表面成45度角(如图5斜角研磨的角度α所示)进行研磨，所述LED晶片样品3的 边缘的研磨面幅(呈图6中d所示之范围)为145-155 μ m,具体地,所述LED晶片样品3的 边缘的研磨面幅d为150 μ m，所述专用晶体倒角机的砂轮的粒度为400目。
综上所述，本发明中外延层GaN突起被去除，形成的改进的GaN外延层中心部分与 边缘部分近似在一平面(呈如图6所示)，制造出整体厚度一致的LED晶片，使LED晶片中 心和边缘均与光刻板、陶瓷衬底板或转移衬底硅片实现无缝接触，消除现行LED芯片制造 对外延层GaN突起不作任何处理进而造成的后序LED芯片制造精度降低的影响。第一方 面，有效避免接触式曝光由于接触不良引起的曝光线条粗细一致性的问题，提高了曝光精 度，进而减小因曝光线条粗引起的漏电流，实际生产中同品名芯片测试漏电流不良率降低 10% -20%，同时提高了芯片制备良率，实际生产中制备良率提高10% -25%;第二方面，有 效避免蓝宝石背面减薄过程中LED晶片薄片中心与边缘厚度不一致，提高蓝宝石背面减薄 精度和最终芯片厚度精度，提升芯片整体品质；第三方面，针对制造垂直结构GaN基LED芯 片的晶片键合工艺，有效降低LED晶片边缘处转移衬底硅片与GaN外延层表面局部存在缝 隙对晶片键合工艺的影响，提高制造垂直结构GaN基LED芯片的键合精度，提高垂直结构GaN基LED芯片的制备良率；所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业 利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟 悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因 此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完 成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
权利要求
1.一种提高LED芯片制造精度的方法，其特征在于，该方法至少包括以下步骤:步骤一，提供一蓝宝石衬底，在所述蓝宝石衬底上生长GaN外延层，伴随所述GaN外延层的生长所述蓝宝石衬底的边缘形成有外延层GaN突起；步骤二，在所述GaN外延层表面旋涂流体保护材料以形成保护层；步骤三，对所述保护层进行坚膜处理以形成LED晶片样品；步骤四，对所述LED晶片样品的边缘进行斜角研磨以去除所述外延层GaN突起，以制造 出整体厚度一致的LED晶片。
2.根据权利要求1所述的提高LED芯片制造精度的方法，其特征在于:所述步骤二中 的流体保护材料为保护液或光刻胶。
3.根据权利要求2所述的提高LED芯片制造精度的方法，其特征在于:所述光刻胶的 粘度为12cp。
4.根据权利要求1所述的提高LED芯片制造精度的方法，其特征在于:所述步骤二中 旋涂所述流体保护材料时，不间断且顺序执行以下步骤:1)旋涂转速为700r/min时，旋涂时间为20s；2)旋涂转速为3500r/min时，旋涂时间为15s；3)旋涂转速为5000r/min时，旋涂时间为3s。
5.根据权利要求1所述的提高LED芯片制造精度的方法，其特征在于:于所述步骤二 中形成的保护层厚度为1-2 μ m。
6.根据权利要求1所述的提高LED芯片制造精度的方法，其特征在于:所述步骤三 中，采用加热烘烤蒸发技术对所述保护层进行坚膜处理，烘烤温度为85-95°C，烘烤时间为 360so
7.根据权利要求1所述的提高LED芯片制造精度的方法，其特征在于:所述步骤四中， 采用专用晶体倒角机对所述LED晶片样品的边缘进行斜角研磨。
8.根据权利要求7所述的提高LED芯片制造精度的方法，其特征在于:所述斜角研磨 为将所述专用晶体倒角机的砂轮面与所述LED晶片样品的上表面成45度角进行研磨。
9.根据权利要求8所述的提高LED芯片制造精度的方法，其特征在于:所述LED晶片 样品的边缘的研磨面幅为145-155 μ m。
10.根据权利要求8所述的提高LED芯片制造精度的方法，其特征在于:所述专用晶体 倒角机的砂轮的粒度为400目。
全文摘要
本发明提供一种提高LED芯片制造精度的方法，该方法在蓝宝石衬底上生长GaN外延层后，对LED晶片边缘伴随生长产生的外延层GaN突起进行斜角研磨以实现整体厚度一致的LED晶片，在接触式曝光工艺、蓝宝石背面减薄工艺及制造垂直结构GaN基LED芯片的晶片键合工艺中，使LED晶片中心和边缘均与光刻板、陶瓷衬底板、转移衬底硅片实现无缝接触。有效避免接触式曝光由于接触不良引起的曝光线条粗细一致性的问题，提高了曝光精度；有效避免蓝宝石背面减薄过程中LED晶片薄片中心与边缘厚度不一致，提高蓝宝石背面减薄精度和最终芯片厚度精度；提高制造垂直结构GaN基LED芯片的键合精度，以提高垂直结构GaN基LED芯片的制备良率。
文档编号H01L33/00GK103137794SQ20111038662
公开日2013年6月5日 申请日期2011年11月29日 优先权日2011年11月29日
发明者汪洋, 郝茂盛 申请人:上海蓝光科技有限公司