专利名称：一种去除led芯片电极的方法
技术领域：
本发明属于LED芯片制造领域，尤其涉及一种去除LED芯片电极的方法。
背景技术：
发光二极管(LED)是一种可以将电能转化为光能的半导体器件，已经广泛应用于 城市美化、指示显示、室内照明等各个领域。LED通过在两电极之间注入电流，电子在LED的 量子阱与空穴复合而产生光子。LED芯片所选衬底材料大致有三种，蓝宝石、硅以及碳化硅。以蓝宝石作为衬底的 LED芯片是指GaN基材料和器件的外延层主要生长在蓝宝石衬底上。LED芯片采用导电性 能以及透光性能良好的ITO薄膜作为N型GaN导电层，以Cr/Pt/Au三种金属依次蒸发的方 式形成两电极。两电极的位置分别位于ITO上方并且部分与P层和N层接触。图1是现有 芯片的结构示意图，其结构自下而上依次为衬底1、N型氮化镓层2、有源层3、P型氮镓层4、 ITO层5，以及N电极6和P电极7。图2示出了 Cr/Pt/Au三种金属依次蒸发的方式。在实际的生产和研发过程中，经常会出现因检测手段不力出现品质异常或者因实 验需求而必须将电极去掉的情况。比如在蒸镀金属后发现金属上面有污染，电极被划伤、N 区有污染、ICP深度不够等等，此时为保证产品质量，往往需要对芯片进行返工处理。目前，传统的去除工艺为去除电极及ΙΤ0—蒸镀ΙΤ0 —TCL光刻一ITO蚀刻并去 除光刻胶一ITO合金一PAD光刻一蒸镀电极并剥离。从上述流程可以看出，在传统工艺中 多采用强酸液腐蚀掉金属以及ITO层，再重新蒸镀ITO以及退火、蒸镀金属的方式完成返工 工序。这种方式存在两个缺点一是返工工序过多，耗工时，耗物料；二是芯片中的ITO导电 薄膜与P型GaN已经做过退火处理，GaN表面与ITO已经有了很好的融合，如果在去除电极 过程中经过强酸浸泡洗去原有的ITO层，很有可能导致此时的P型GaN表面被破坏，无法与 第二次蒸镀的ITO薄膜很好的融合，最终导致产品的正向电压偏高，尤其对于粗化外延片 而言这一点更为突出。另一种去除电极的方法是用碘和碘化钾的混合溶液溶解电极中的金层。中国专利 申请第200810136632. 5号公开了一种去除镓铝砷材料表面金层的方法，该方法利用含有 碘的碘化钾或碘化铵溶液与体积比为20% -35%浓硝酸混合后形成的混合液作为去除剂， 作用于镓铝砷材料表面的金层。但是这种方法不能去除电极中剩余的Cr、Pt，并且其生产 实用性不是很好。由此可见，亟待开发一种工艺简单、高效、选择性高、对芯片其他部件无影响的电 极去除方法，以解决现有LED芯片返工处理工序中存在的问题。
发明内容
本发明提供了一种快速有效地去除LED芯片电极的方法，该方法具备很高的选择 性，在去除电极的过程中保留原始的ITO层，对于LED芯片结构的其他部分没有影响，适用 于所有因技术需求或者外观不良需要重新或者多次镀电极的情况，保障了产品的品质。
本发明提供的去除电极的方法包括如下步骤去除覆盖在LED芯片电极边缘的保 护层；去除保护层后，在铬蚀刻液中浸泡芯片；将浸泡好的芯片取出，清洗并吹干；将蓝膜 或白膜贴在吹干后的芯片表面，贴牢固后，缓慢撕开蓝膜或白膜。进一步地，撕开蓝膜或白 膜后，可对芯片进行清洗。根据本发明提供的方法，采用的铬蚀刻液由硝酸铈铵与稀硝酸混合制成。所述铬 蚀刻液中硝酸铈铵的质量百分比浓度为10-30%，并添加10% -40%的稀硝酸使得铬蚀刻 液呈弱酸性，其余为水。本发明所指稀硝酸是按照中国药典05版中明确规定质量百分比浓 度为9. 5-10. 5%的硝酸水溶液。优选地，硝酸铈铵的质量百分比浓度在13% -15%的范围。根据本发明提供的方法，去除所述LED芯片电极边缘的保护层的方法可以是湿式 化学蚀刻去层次法或RIE离子干蚀刻去层次法。较佳地，为保护晶片在操作过程中不被静电所损伤，根据本发明提供的方法，在揭 撕蓝膜或白膜过程中，应在离子风的保护下进行。较佳地，可以在铬蚀刻液浸泡过程中同时进行超声振荡和/或充分搅拌蚀刻液， 以增强腐蚀效果。采用本发明提供的去除电极的方法，首先对P电极结构中直接与GaN表面接触的 铬层进行腐蚀，然后采用黏贴胶带，如蓝膜或白膜粘贴后，依靠撕开黏贴胶带所带来的物理 外力将电极去除。这种方法简单易行，而且对芯片上的其他部件没有影响，非常适于工业上 生产应用。
本发明的前述和其它方面在考虑以下结合附图的详细描述后将会显而易见，附图 中相同的标号在整个说明书中是指相同部件，且其中图1示出了蓝宝石衬底LED芯片的结构示意图；图2示出了 Cr/Pt/Au三种金属依次蒸发的方式；图3示出了本发明提供的一种电极去除方法的流程图；图4示出了经过浸泡后的电极结构示意图；图5示出了利用蓝膜或白膜进行揭撕的一种具体实施方式
；
具体实施例方式下面将对本发明的发明目的、技术方案和有益效果作进一步详细的说明。应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对所要求的本发明提供进一步的说 明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技 术人员通常理解的相同含义。本发明提供的方法选择位于电极最底层的、与GaN表面直接接触的金属Cr作为切 入点，采用合适的、不损伤ITO的铬蚀刻液作为蚀刻材料，再结合蓝膜或白膜揭撕的方法， 辅助超声振荡以及搅拌辅助进行反应等手段，最终达到完整去除电极并保留最重要的ITO 部分的目的。操作者可以根据实际需要，经过工艺处理后可选择性地去除N和P两个电极 中的任意一个。本发明提供的电极去除方法包括以下步骤
步骤一去除覆盖在电极边缘的保护层，确保电极完全与外界接触。这一步骤中采 用的去除方法可根据保护层的具体情况，利用本领域常用的去除方法即可实现。例如，湿式 化学蚀刻去层次法、RIE离子干蚀刻去层次法等。步骤二 准备铬蚀刻液，常温下将芯片浸泡在其中。优选地，为增加蚀刻效果，可选 择加热的方式，但是加热的温度应以不损伤ITO层为宜。为获得预期的效果，蚀刻液应选择针对ITO物质的性能没有影响，但是可以有效 腐蚀铬金属的化学溶液。采用的铬蚀刻液应该具备弱酸性(PH值在3-5的范围)，使得被氧 化的金属铬可以被酸所溶解去除。本发明提供的铬蚀刻液中的硝酸铈铵的质量百分比浓度 为10-30%，通过添加10% -40%的稀硝酸使得铬蚀刻液成弱酸性，其余为水。本发明所指 稀硝酸是按照中国药典05版中明确规定质量百分比为9. 5-10. 5%的硝酸水溶液。可将硝 酸铈铵固体颗粒直接按照上述质量百分比添加到稀硝酸中，控制PH值获得本发明所采用 的铬蚀刻液；也可先将硝酸铈铵与稀硝酸配置成一定浓度的硝酸铈铵溶液，然后再取出一 定体积的上述溶液与稀硝酸混合而制成本发明采用的铬蚀刻液。本发明提供的一种具体实 施方式中，铬蚀刻液中硝酸铈铵的质量百分比浓度为13% -15%。更为广泛的，本方法突出 体现的优点是不损伤ITO层，在此前提下，其他浓度和配比关系的蚀刻液只要遵循了本发 明的宗旨也应该包含在权利要求保护的范围内。优选地，本发明提供的去除方法还可以进一步采用超声振荡的方式并不断加以搅 拌，以增强蚀刻效果。可在常温常压下将晶片置于蚀刻液中，浸泡的时间可根据芯片的具体 情况而调整。在本发明提供的一个具体实施例中，浸泡的时间控制在30分钟左右；在浸泡 过程中辅助超声波震荡，以使化学溶液与电极底层的铬金属有良好的接触并且发生化学反 应。由于化学溶液与铬金属层的接触面积较小，仅有侧壁可以与之相接触，因此从显微镜中 观看表面并无变化，但是此时侧边已经向内侧腐蚀，电极与GaN之间的粘附性由于接触面 积的变小而明显降低。图4示出了经过浸泡后的电极结构示意图。步骤三将芯片取出，清洗并吹干。采用的清洗液可以是去离子水，其电阻率大于 18兆欧。清洗后可从显微镜中观察芯片的外观，发现与浸泡前无明显差异。步骤四将蓝膜或白膜贴在芯片表面，或者仅粘贴在需要去除部分的表面上。为保 护芯片在揭撕操作过程中不被静电所损伤，优选地，在离子风保护下将蓝膜或白膜撕开。离 子风可以采用离子电扇、离子枪等常用方式提供。这里所采用的蓝膜或白膜应是广泛用于晶片翻转、裂片、Lift-off工艺以及包装 等用途的蓝膜或白膜，其具备很好的延展性，不沾胶，不污染芯片本身的特点。另外，为保 证揭撕效果，应确保蓝膜或白膜在贴的过程中去除部位的所有面积都被覆盖并且不留有气 泡，在揭撕过程中要用力均勻。对蓝膜或白膜施以向上的作用力，则可轻易的将经过腐蚀 的、附着不好的电极带走。图5示出了利用蓝膜或白膜进行揭撕的一种具体实施方式
。从图5可以看出，蓝 膜或白膜牢固地粘贴在表面上后，由于进行揭撕动作，蓝膜或白膜受到了向上的作用力，与 其相粘结的P电极在力的传导作用下，也同样受到向上的作用力。由于P电极的Cr层已经 在腐蚀过程中受到了酸的侵蚀，所以在这种作用力下很容易就从ITO层剥离下来。步骤五清洗，与步骤三相同，可采用电阻率大于18兆欧的去离子水作为清洗液。
比较例按照传统返工工序，即，去除电极及ITO —蒸镀ITO — TCL光刻一ITO蚀刻并去除 光刻胶一ITO合金一PAD光刻一蒸镀电极并剥离，对100片芯片进行处理。处理后，分别统 计100片传统方式返工芯片的正向电压值。根据统计结果，上述100片芯片的正向电压值 比正常值高出0. 1到0. 4V。实施例按照本发明提供的电极去除方法，对100个芯片进行返工工序，测试芯片的正向 电压值。返工过程中，采用的铬蚀刻液的质量百分比为15%，pH呈弱酸性。在浸泡芯片同 时进行超声振荡，并采用蓝膜进行揭撕。经过上述去除电极工序后，进行PAD光刻、蒸镀电 极以及剥离完成整个返工工序，测试得到这100个芯片的正向电压值在正常范围内，与正
常值没有偏差。从上述步骤可以看出，本发明提供的LED芯片电极去除方法具有以下优点和积极 效果一、节省工时及物料传统去除方法为去除电极及ITO —蒸镀ITO — TCL光刻一ITO蚀刻并去除光刻 胶一ITO合金一PAD光刻一蒸镀电极并剥离，而本方法提供的方法只需要去除电极，即去除 电极一PAD光刻一蒸镀电极并剥离。不涉及重做ITO透明导电层的步骤，大大节约了处理 时间以及物料成本。二、对产品电性的保证本方法由于没有破坏到ITO层面，P型GaN亦没有被强酸破坏，所以其最终产品的 电性将好于传统方法。从以上比较例和实施例测试的结果来看，传统的返工方法最终产品 的正向电压值均比正常值高出0. 1到0. 4V，而且此现象在粗化外延片产品上表现得尤为明 显，而按照本发明提供的去除电极方式在返工前后未对正向电压造成影响。三、可选择性地去除电极这种选择性去除电极的方法，可广泛地运用于日后的研发和生产过程中。可配合 光刻工艺对两电极实施选择性去除。还可以应用到ICP刻蚀过程中，通过无损害的多次去 除电极，配合光刻工艺对P层加以保护而对N层进行多次的刻蚀，每次刻蚀后均蒸镀电极加 以测量，以此获得同一芯片中不同刻蚀深度下的电性参数。由于ITO层并未受影响，因此电 性参数的差异仅仅来自ICP深度的影响。另外，电极的位置、大小、形状等等因素直接影响着LED的光电性能。利用该方法 提供的电极去除技术，可在相同晶片上获得不同设计的电极，以此来比较电极设计方面所 带来的电性差异，以获得电极设计方面的最佳方案。以上说明仅为本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术 人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种去除LED芯片电极的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤去除覆盖在所述芯片电极边缘的保护层；去除所述保护层后，在铬蚀刻液中浸泡所述芯片；将所述芯片取出，清洗并吹干；将蓝膜或白膜贴在吹干后的芯片表面上；揭撕所述蓝膜或白膜；其中，所述铬蚀刻液是硝酸铈铵、稀硝酸和水的混合溶液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铬蚀刻液中硝酸铈铵的质量百分比 浓度为10-30%，稀硝酸的质量百分比浓度为10% -40%，其余为水。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述铬蚀刻液中硝酸铈铵的质量百分比 以浓度为13-15%。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述揭撕蓝膜或白膜的步骤是在离子风 的保护下进行的。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述揭撕蓝膜或白膜步骤后进一步包 括清洗步骤。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述去除保护层的方法为湿 式化学蚀刻去层次法或RIE离子干蚀刻去层次法。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述铬蚀刻液中浸泡芯片同时辅助进 行超声振荡和/或充分搅拌。
全文摘要
本发明提供了一种去除LED芯片电极的方法，包括如下步骤去除覆盖在LED芯片电极边缘的保护层；去除保护层后，在铬蚀刻液中浸泡芯片；将浸泡好的芯片取出，清洗并吹干；将蓝膜或白膜贴在吹干后的芯片表面上后，将蓝膜或白膜撕开。本发明提供的方法具备很高的选择性，对于LED芯片结构的其他部分没有影响，并且保留了原始的ITO层。
文档编号H01L33/00GK101944562SQ20101027148
公开日2011年1月12日 申请日期2010年9月3日 优先权日2010年9月3日
发明者何大庆, 林振贤, 许亚兵, 谈健 申请人:湘能华磊光电股份有限公司