發(fā)光二極管的光電化學(xué)偏壓技術(shù)制造技術(shù)

安裝于基板晶圓上的LED陣列中的每個(gè)LED具有至少一個(gè)第一半導(dǎo)體層，該第一半導(dǎo)體層經(jīng)暴露且連接至每個(gè)LED的第一電極。該基板晶圓具有第一金屬部分，該第一金屬部分接合至每個(gè)LED的該第一電極以用于向每個(gè)LED提供激勵(lì)電流。該基板晶圓還具有第二金屬部分，該第二金屬部分沿著該第一金屬部分延行且接近該第一金屬部分但并不電連接至該第一金屬部分。該第二金屬部分可與該第一金屬部分指狀交叉。該第二金屬部分連接至偏壓電壓。當(dāng)該晶圓浸沒(méi)于導(dǎo)電溶液中以用于該暴露的第一半導(dǎo)體層的電化學(xué)(EC)蝕刻時(shí),該溶液將該第二金屬部分電連接至該第一金屬部分以用于在該EC蝕刻期間對(duì)該第一半導(dǎo)體層加偏壓。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及形成發(fā)光二極管(LED)，并且具體地，涉及關(guān)于一種用于在電化學(xué)蝕刻期間對(duì)暴露的LED層加電偏壓的方法。
技術(shù)介紹
典型倒裝芯片LED在該LED的底表面上具有反射性P接觸及η接觸，且這些接觸直接連接至基板上的接合襯墊。由該LED產(chǎn)生的光主要發(fā)射穿過(guò)該LED表面的頂表面。以此方式，不存在阻隔光的頂部接觸，且不需要絲焊。在制造期間，將基板晶圓布滿LED管芯陣列，且將這些LED管芯作為一批在該晶圓上進(jìn)行進(jìn)一步處理。最終，通過(guò)(例如)鋸切來(lái)單粒化該晶圓。可通過(guò)在已外延生長(zhǎng)所有LED層之后移除透明藍(lán)寶石生長(zhǎng)襯底來(lái)增加倒裝芯片氮化鎵(GaN)LED的效率。在移除該襯底之后，蝕刻暴露的GaN層以薄化該層并產(chǎn)生粗糙化表面來(lái)增加光提取。用于該暴露的層的良好蝕刻技術(shù)是光電化學(xué)(PEC)蝕刻，其包括:對(duì)要蝕刻的層加電偏壓；將LED浸沒(méi)于含有偏壓電極的堿溶液(base solution)(例如,KOH)中；及將UV光施加至該暴露的層。暴露于UV光在半導(dǎo)體層中產(chǎn)生了電子-空穴對(duì)。空穴在電場(chǎng)的影響下遷移至GaN層的表面，接著在該表面處與GaN及堿溶液反應(yīng)以破壞GaN鍵(bond)。該暴露的層通常為N型限制層或該N型層上的半絕緣層(例如，緩沖層)。用于對(duì)暴露的N型LED層加偏壓的一種可能方法是在基板晶圓上提供接地金屬圖案，該金屬圖案連接至該晶圓上的所有N金屬接合襯墊，因此在PEC蝕刻期間對(duì)暴露的N型層加電偏壓。在PEC蝕刻之后，當(dāng)鋸切該基板晶圓以分割這些LED時(shí)，偏壓金屬圖案被切割，因此對(duì)每個(gè)單粒化的LED的后續(xù)操作無(wú)影響。申請(qǐng)人:已發(fā)現(xiàn)，使用基板上的互連金屬來(lái)加偏壓的一個(gè)問(wèn)題是:在鋸切該基板晶圓以用于分割之后，連接至N金屬的跡線暴露于側(cè)壁上。這減少了在有效的N電極與背側(cè)上的接地襯墊之間的爬電距離(creepage distance)。這限制了在爬電可在N金屬與接地之間發(fā)展之前可串聯(lián)連接的LED的最大數(shù)目。此外，經(jīng)鋸切的金屬可在鋸切期間沿基板管芯的側(cè)壁遭到污染且形成跨越基板邊緣或側(cè)面或至另一引線的漏電路徑。互連金屬的另一問(wèn)題在于，除非在單粒化(singulation)鋸切之前切割了金屬，否則不能測(cè)試LED串。這添加了工藝步驟。另外，當(dāng)在單一管芯中形成多個(gè)微型LED時(shí)，N層不能與可鋸切的互連金屬互連。需要一種在PEC蝕刻期間對(duì)安裝于基板晶圓上的LED的暴露的層加偏壓的有效技術(shù)，該技術(shù)不具有上文描述的金屬互連的缺點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
描述一種晶圓級(jí)工藝，其使用PEC蝕刻來(lái)同時(shí)蝕刻安裝于單一基板晶圓上的任何數(shù)目的LE:D。盡管本專利技術(shù)在實(shí)例中是使用倒裝芯片LED進(jìn)行描述，但任何類型的LED (諸如，具有一個(gè)或多個(gè)頂部絲焊電極的LED)可使用本專利技術(shù)。最初，在藍(lán)寶石襯底上形成LED。單粒化這些LED且將其安裝于基板晶圓上。該基板晶圓具有用于接合至倒裝芯片LED的N(陰極)及P (陽(yáng)極)電極的金屬襯墊。這些金屬襯墊延伸至將最終連接至電源的端子。接著(諸如)通過(guò)使用激光剝離工藝從每個(gè)LED管芯移除藍(lán)寶石襯底。接著使用PEC蝕刻工藝蝕刻所有LED的暴露的層(假設(shè)為N型)以用于薄化及粗糙化來(lái)增加光提取。替代直接連接至用于在PEC蝕刻期間對(duì)這些LED的所有N型層加偏壓的基板晶圓的全部N金屬的金屬互連，接近N金屬(諸如，與N金屬間隔50微米)在該基板晶圓上形成金屬圖案。該金屬圖案與N金屬電隔離，因此不影響這些LED的操作。然而，當(dāng)將該基板晶圓浸沒(méi)于KOH溶液中以用于PEC蝕刻且在PEC蝕刻工藝期間將該金屬圖案接地(加偏壓)時(shí)，KOH溶液的相對(duì)低的電阻率(例如，0.016歐姆米)實(shí)際上將該金屬圖案短路至N金屬以用于將所有LED的N型層加偏壓至接地。可使用其它偏壓電壓。在該P(yáng)EC蝕刻工藝之后，該金屬圖案對(duì)這些LED的操作無(wú)影響，這是因?yàn)槠渑c該基板晶圓上的N金屬電隔離。因此，該基板不遭受因鋸切穿過(guò)連接至基板的N金屬的先前技術(shù)的金屬互連而招致的缺點(diǎn)中的任一者。因?yàn)楸緦＠夹g(shù)的金屬圖案與LED電隔離，所以可測(cè)試晶圓上的串聯(lián)連接的LED的串。在另一實(shí)施例中，P層為發(fā)光層，且在使用本專利技術(shù)的技術(shù)對(duì)該P(yáng)層加偏壓的同時(shí)使用PEC蝕刻來(lái)蝕刻該P(yáng)層。在另一實(shí)施例中，該蝕刻可為不使用UV的電化學(xué)(EC)蝕刻而非PEC蝕刻。PEC蝕刻是電化學(xué)蝕刻的子集。可將該工藝的若干方面應(yīng)用于并非基于GaN的LED，諸如AlGaAs及AlInGaP LED。附圖說(shuō)明圖1示出布滿了 LED管芯陣列的基板晶圓。圖2是根據(jù)本專利技術(shù)的一實(shí)施例的圖1的基板晶圓上的四個(gè)LED區(qū)域的放大俯視圖，示出加偏壓金屬圖案。圖3是根據(jù)本專利技術(shù)的一實(shí)施例的基板晶圓上的兩個(gè)LED區(qū)域沿圖2的線3_3截取的簡(jiǎn)化且壓縮的橫截面圖，示出加偏壓金屬圖案。圖4是KOH溶液的摩爾電導(dǎo)率對(duì)濃度的先前技術(shù)曲線圖。圖5是根據(jù)本專利技術(shù)的一實(shí)施例的基板上的實(shí)際接合襯墊圖案以及PEC加偏壓金屬的表示。圖6A示出測(cè)試先前技術(shù)的LED串時(shí)的問(wèn)題，這些LED在位于基板晶圓上時(shí)與加偏壓金屬互連。圖6B示出在使用本專利技術(shù)時(shí)，可測(cè)試基板晶圓上的LED的串。圖7是基板晶圓上的金屬圖案的俯視圖，其圖示使用本專利技術(shù)在將LED安裝于晶圓上之前如何對(duì)P及N接觸襯墊加偏壓以用于電鍍、繼而以對(duì)LED加偏壓以用于PEC蝕刻。圖8是圖示基板上的電鍍襯墊的橫截面圖。相同或等效的組件以相同數(shù)字標(biāo)記。具體實(shí)施例方式圖1示出布滿了 LED管芯12的陣列的基板晶圓10。可存在數(shù)百個(gè)管芯12接合至晶圓10。基板基底材料可為陶瓷、硅、絕緣鋁或其它材料。圖2是晶圓10上的四個(gè)鄰近LED區(qū)域的特寫(xiě)，示出晶圓10表面上的N金屬14及P金屬16。金屬14/16形成用于接合至LED管芯12的電極的襯墊。LED 12及金屬14/16可為任何大小。金屬14/16可為鍍有Ni/Au的銅，用于接合至LED管芯12的底表面上的陰極與陽(yáng)極Ni/Au電極。可通過(guò)超聲焊接或其它方法將LED電極接合至金屬14/16。金屬14/16可由延伸穿過(guò)晶圓10的通孔連接至晶圓10中的每個(gè)基板的底部襯墊。在單粒化之后，可接著將底部襯墊表面安裝(surface mount)于印刷電路板上。金屬圖案20形成得極其接近N金屬14(諸如50微米)以便為電絕緣的。間隙經(jīng)選擇以使得在PEC蝕刻期間，KOH溶液(或其它電解質(zhì)溶液)充當(dāng)導(dǎo)體以將金屬圖案20短路至N金屬14以在PEC蝕刻期間對(duì)LED管芯12的N層加偏壓。在一實(shí)施例中，KOH溶液(例如，使用4摩爾/公升的濃度)的電阻率為約0.016歐姆米。在典型實(shí)例中，這將導(dǎo)致跨越50微米的間隙小于1.4歐姆，假設(shè)間隙的寬度約為11.56毫米且金屬化的厚度為50微米[(0.016歐姆米X50微米間隙)/(11.56毫米X50微米厚度)=1.384歐姆]。該間隙可為10微米或10微米以下至幾百微米(例如，300)以便在干燥環(huán)境中將金屬圖案20與N金屬14電隔離，同時(shí)在PEC蝕刻期間提供足夠偏壓。沿間隙的相對(duì)邊緣的寬度及跡線厚度直接決定兩個(gè)金屬之間的導(dǎo)電性。在PEC蝕刻期間存在極少電流，因此通過(guò)KOH溶液的任何電阻率不會(huì)顯著影響PEC工藝。金屬圖案20包括匯流條22及24，其連接至偏壓電壓V，諸如接地或其它電壓。金屬圖案20可為任何寬度或厚度。在PEC蝕刻之后，金屬圖案20變成隔離的，且在單粒化期本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】2010.10.12 US 61/3923281.一種用于制造發(fā)光二極管(LED)結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括: 提供多個(gè)LED，每個(gè)LED包括至少第一半導(dǎo)體層，所述第一半導(dǎo)體層經(jīng)暴露且連接至每個(gè)LED的第一電極； 提供基板晶圓，其具有第一金屬部分，所述第一金屬部分電連接至每個(gè)LED的第一電極以用于向每個(gè)LED提供激勵(lì)電流，所述基板晶圓具有第二金屬部分，所述第二金屬部分接近所述第一金屬部分但并不電連接至所述第一金屬部分； 將至少所述第一半導(dǎo)體層浸沒(méi)于溶液中以用于電化學(xué)(EC)蝕刻，所述溶液具有將所述第二金屬部分電連接至所述第一金屬部分的電導(dǎo)；以及 在所述EC蝕刻期間利用第一偏壓電壓對(duì)所述第二金屬部分加偏壓以對(duì)所述第一半導(dǎo)體層加偏壓以用于蝕刻所述第一半導(dǎo)體層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中執(zhí)行EC蝕刻包括:將至少所述第一半導(dǎo)體層浸沒(méi)于堿溶液中^fUV光施加至所述第一半導(dǎo)體層；及利用第二偏壓電壓對(duì)所述堿溶液加偏壓以在所述堿溶液與所述第一半導(dǎo)體層之間產(chǎn)生電場(chǎng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一偏壓電壓是接地電位。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二金屬部分與所述第一金屬部分隔開(kāi)約10微米至300微米之間的間隙。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二金屬部分與所述第一金屬部分指狀交叉以用于增加通過(guò)所述溶液實(shí)現(xiàn)的電接觸的長(zhǎng)度。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中這些LED中的至少一些串聯(lián)連接，所述方法進(jìn)一步包括通過(guò)在串聯(lián)的LED的端子電極之間耦合電流來(lái)測(cè)試串聯(lián)的LED。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述多個(gè)LED為倒裝芯片。8.根據(jù)權(quán)利要求1所...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：Y魏，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：皇家飛利浦電子股份有限公司，
類型：
國(guó)別省市：