高可靠性倒装LED芯片及其制备方法与流程

本发明涉及发光二极管，尤其涉及一种高可靠性倒装led芯片及其制备方法。

背景技术：

1、倒装led芯片是一种新型led芯片，其散热性能和光效均优于传统的正装led芯片，因此被广泛应用在照明、显示、通讯等领域。倒装led芯片采用背面出光，因此其芯片结构中需要设置反射层，目前常见的反射层有ag反射镜、布拉格反射层(dbr)，其中，布拉格反射层是目前应用的最广的技术路线，但布拉格反射层不导电，为了后续形成的电极与布拉格反射层下方的半导体层形成电连接，往往需要对布拉格反射层进行刻蚀，但由于布拉格反射层a厚度较大(通常＞2μm)，因此光刻刻蚀时所形成的pr(光刻胶)层b厚度也较高(一般＞9μm)，而其刻蚀图形宽度又小，导致深宽比较大，开孔后侧壁角度很大(参见图1)，后续沉积的金属电极层c容易断裂(参见图2，侧壁角度约75.80°)，使得led性能下降，可靠性下降。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于，提供一种高可靠性倒装led芯片及其制备方法，可有效提升倒装led芯片的可靠性。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高可靠性倒装led芯片的制备方法，其包括以下步骤：

3、s1、提供外延片；所述外延片包括衬底和依次层叠于所述衬底上的第一半导体层、有源层和第二半导体层；

4、s2、对所述外延片进行光刻刻蚀，形成刻蚀至第一半导体层的第一孔洞；

5、s3、在步骤s2得到的外延片上依次形成透明导电层、刻蚀阻挡层和dbr层；

6、s4、在所述dbr层上形成光刻胶层；

7、s5、采用掩膜板将所述光刻胶层曝光，形成曝光区域、欠曝光区域和非曝光区域；

8、s6、显影去除所述曝光区域内的光刻胶层以及欠曝光区域的预设量的光刻胶层；

9、s7、将剩余的光刻胶层烘烤固化；

10、s8、将曝光区域内的dbr层刻蚀去除，暴露刻蚀阻挡层；

11、s9、去除欠曝光区域以及非曝光区域内的光刻胶层；

12、s10、在步骤s9得到的外延片上形成第一电极和第二电极，得到高可靠性倒装led芯片成品，其中，第一电极通过第一孔洞与所述第一半导体层形成电连接，第二电极通过刻蚀阻挡层、透明导电层与所述第二半导体层形成电连接；

13、其中，所述掩膜板包括透光区域和阻光区域，所述透光区域包括光刻图形透光区域和非图形透光区域；所述非图形透光区域包括至少一个环绕所述光刻图形透光区域设置的透光环，所述透光环与所述光刻图形透光区域之间设有阻光环；紫外光通过所述图形透光区域照射所述光刻胶层，形成曝光区域；紫外光透过所述透光环照射所述光刻胶层，形成欠曝光区域。

14、作为上述技术方案的改进，所述非图形透光区域包括2～20个透光环，多个所述透光环间隔设置，相邻透光环之间设有阻光环；

15、相邻透光环之间的间距相同或不同，多个透光环的宽度相同或不同。

16、作为上述技术方案的改进，多个所述透光环的宽度由靠近所述光刻图形透光区域至远离所述光刻图形透光区域方向呈递减变化；

17、多个所述阻光环的宽度相同。

18、作为上述技术方案的改进，所述光刻胶层的厚度为9μm～15μm，所述dbr层的厚度为2μm～5μm。

19、作为上述技术方案的改进，步骤s7中，烘烤温度为90℃～110℃，烘烤时间为20s～70s。

20、作为上述技术方案的改进，步骤s7中，烘烤温度为100℃，烘烤时间为30s。

21、作为上述技术方案的改进，步骤s8中，采用icp刻蚀所述dbr层，刻蚀气体为ar、bcl3和cf4，ar、bcl3和cf4的流量比为1:3:10～1:5:15；

22、刻蚀时间为1300s～1500s，rf功率为1000w～1200w，icp功率为400w～500w，刻蚀压力为1torr～10torr。

23、作为上述技术方案的改进，ar、bcl3和cf4的流量比为1:3.5:12。

24、作为上述技术方案的改进，步骤s5中，曝光光强为500mj～700mj，曝光时间为0.5ms～1.2ms；

25、步骤s6中，显影时间为100s～150s。

26、相应的，本发明还公开了一种高可靠性倒装led芯片，其由上述的高可靠性倒装led芯片的制备方法制备而得。

27、实施本发明，具有如下有益效果：

28、本发明的高可靠性倒装led芯片的制备方法中，采用特定结构的掩膜板对dbr层上的光刻胶进行曝光处理，其中，掩膜板包括透光区域和阻光区域，透光区域包括光刻图形透光区域和非图形透光区域，非图形透光区域包括至少一个环绕光刻图形透光区域设置的透光环，透光环与光刻图形透光区域之间设有阻光环。基于该结构的掩膜板，曝光所用紫外光不仅通过光刻图形透光区域对光刻胶层进行曝光，形成曝光区域，而且可通过透光环透过掩膜板对光刻胶层进行欠曝光，形成欠曝光区域，即在曝光区域周围形成了欠曝光区域，进而在后续显影过程中，曝光区域的光刻胶层被完全去除，欠曝光区域的光刻胶层被部分去除，非曝光区域的光刻胶层得以保留，降低了光刻胶层开孔区域的侧壁角度，改善了后续形成电极时金属叠层的披覆状态，避免产生空洞、断裂等缺陷，有效提升了倒装led芯片的可靠性。

29、进一步的，本发明的高可靠性的倒装led芯片的制备方法中，在显影之后采用的烘烤温度低，烘烤时间短，降低了能耗，提升了生产效率。

30、进一步的，本发明的高可靠性的倒装led芯片的制备方法中，在刻蚀时无需引入o2或大幅提升ar的比例，从而降低了对光刻胶的消耗，提升了光刻速度，降低了生产成本，提升了生产效率。

技术特征：

1.一种高可靠性倒装led芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的所述的高可靠性倒装led芯片的制备方法，其特征在于，所述非图形透光区域包括2～20个透光环，多个所述透光环间隔设置，相邻透光环之间设有阻光环；

3.如权利要求1或2所述的高可靠性倒装led芯片的制备方法，其特征在于，多个所述透光环的宽度由靠近所述光刻图形透光区域至远离所述光刻图形透光区域方向呈递减变化；

4.如权利要求1所述的高可靠性倒装led芯片的制备方法，其特征在于，所述光刻胶层的厚度为9μm～15μm，所述dbr层的厚度为2μm～5μm。

5.如权利要求1所述的高可靠性倒装led芯片的制备方法，其特征在于，步骤s7中，烘烤温度为90℃～110℃，烘烤时间为20s～70s。

6.如权利要求5所述的高可靠性倒装led芯片的制备方法，其特征在于，步骤s7中，烘烤温度为100℃，烘烤时间为30s。

7.如权利要求1所述的高可靠性倒装led芯片的制备方法，其特征在于，步骤s8中，采用icp刻蚀所述dbr层，刻蚀气体为ar、bcl3和cf4，ar、bcl3和cf4的流量比为1:3:10～1:5:15；

8.如权利要求7所述的高可靠性倒装led芯片的制备方法，其特征在于，ar、bcl3和cf4的流量比为1:3.5:12。

9.如权利要求1所述的高可靠性倒装led芯片的制备方法，其特征在于，步骤s5中，曝光光强为500mj～700mj，曝光时间为0.5ms～1.2ms；

10.一种高可靠性倒装led芯片，其特征在于，由如权利要求1～9任一项所述的高可靠性倒装led芯片的制备方法制备而得。

技术总结
本发明公开了一种高可靠性倒装LED芯片及其制备方法，涉及发光二极管技术领域。制备方法包括：提供外延片；刻蚀形成第一孔洞，依次形成透明导电层、刻蚀阻挡层、DBR层和光刻胶层，采用掩膜板曝光，然后显影，烘烤固化光刻胶层；刻蚀DBR层；去除光刻胶层；形成第一电极和第二电极，得到高可靠性倒装LED芯片成品。掩膜板包括透光区域和阻光区域，透光区域包括光刻图形透光区域和非图形透光区域；非图形透光区域包括环绕光刻图形透光区域设置的透光环，透光环与光刻图形透光区域之间设有阻光环；紫外光通过图形透光区域照射光刻胶层，形成曝光区域；紫外光透过透光环照射光刻胶层，形成欠曝光区域。实施本发明，可提升倒装LED芯片的可靠性。

技术研发人员：鲁洋,李文涛,吴晓霞,张星星,林潇雄,胡加辉,黄硕珉,金从龙
受保护的技术使用者：江西兆驰半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27