[发明专利]一种具有回熔层的LED薄膜芯片的制备方法及结构

说明书

技术领域

本发明属于半导体光电器件制造技术领域，尤其是涉及一种具有回熔层的LED薄膜芯片的制备方法及其结构。

背景技术

半导体发光二极管（LED）是作为新一代固态冷光源，具有效率高、寿命长、体积小、电压低等优势，是理想的节能环保产品。目前，LED已广泛用于手机背光、状态指示，交通信号灯，大屏幕显示、户外照明等领域，随着其发光效率和可靠性能的提高，照明用GaN基LED正在逐渐走入千家万户。

目前GaN基LED薄膜的外延生长通常都是采用金属有机物化学气相沉积技术（MOCVD）在异质衬底上进行。上述生长衬底通常吸光且导热性能较差，因此对LED芯片的亮度和散热有很大影响。若采用薄膜转移技术将LED薄膜转移到导热、导电性能均较好的基板上并去除原生长衬底，则可有效地提高LED芯片的散热性能，还可以通过制备反射镜、表面粗化等方式大大提高LED芯片的出光效率。

由于目前商业化的GaN基LED薄膜通常生长在异质衬底上，而衬底与外延层之间存在较大晶格失配和热失配，从而在外延层中引入了较大应力。对于LED薄膜芯片的制备，由于需要去除原生长衬底，使得在此制备过程中LED薄膜的应力状态的变化更加复杂、难以控制。若LED薄膜中的残余应力过大，后续芯片制造的良率和可靠性将会受到较大的影响；若制得的LED芯片的残余应力过大，在芯片的使用过程中会受到温度引起的热胀冷缩的影响，芯片也很容易失效。因此在制备LED薄膜芯片时，如何有效地释放LED薄膜中的残余应力是亟需解决的一个技术难题。CN201110026143专利采用多次转移的办法释放应力，这种多次转移的办法确实能充分释放应力，但是带来了一些新的问题，如：芯片挪位问题（导致后续器件光刻等难于完全对准）和单颗芯片鼓包（导致芯片后续工艺破裂）等问题, ,这都会影响芯片的良率及可靠性。

发明内容：

本发明的第一个目的在于提供一种具有回熔层的LED薄膜芯片的制备方法，以有效释放LED薄膜中残余应力，提高了LED芯片的稳定性、可靠性、寿命和良率，降低生产成本。

本发明的第二个目的在于提供一种LED薄膜芯片的结构，以有效释放LED薄膜中残余应力，提高了LED芯片的稳定性、可靠性、寿命和良率，降低生产成本。

本发明的第一个目的是这样实现的：

一种具有回熔层的LED薄膜芯片的制备方法，特征是：包括以下步骤：

A、提供衬底，在所述衬底上依次生长包括缓冲层、n型层、发光层和P型层在内的LED薄膜；

B、在所述LED薄膜上依次沉积反射接触层、阻挡层、稀释保护层、回熔层和第一键合层； 

C、提供基板，在所述基板的正面依次沉积基板正面保护层、第二键合层，在基板的反面依次沉积基板反面保护层、接触层；

D、在所述第一键合层和/或第二键合层上沉积中间层；

E、采用晶圆热压键合方法通过中间层、第一键合层和第二键合层将LED薄膜与基板绑定在一起，所述晶圆热压键合的温度低于回熔层的熔点；

F、去除所述衬底（完成了薄膜转移，LED薄膜倒置在基板上）；

G、将步骤F得到的所述LED薄膜和基板的粘接体进行退火处理，使回熔层熔化，以释放应力；

H、退火处理后，再进行N型层表面粗化、去边、钝化、欧姆电极制备，制得LED薄膜芯片。

步骤B和步骤D中, 所述中间层的熔点小于回熔层的熔点，同时所述回熔层和中间层均为熔点小于400℃的低熔点的金属或合金。

优选的，进行步骤E时，将温度升至中间层的熔点以上、回熔层的熔点以下，使得中间层在绑定时处于熔化状态，即熔化绑定。在绑定过程中，使中间层与第一键合层、第二键合层充分反应扩散，形成副合金层。

优选的，进行步骤G时将温度升到高出回熔层的熔点以上0到150℃，并保持1到100min。

优选的，在步骤G的退火过程中，所述回熔层与所述副合金层、稀释保护层相互反应或扩散形成了合金层，所述合金层的物化性能在600℃下保持稳定。

优选的，所述阻挡层的材料为Cr、Ti、Pt、Au、Ni、W单层金属和金属合金TiW、FeNiCr、FeCoCr中任意两种或多种材料的叠层结构，如：Cr/Pt、Cr/Au、Pt/Au/TiW、Pt/Au。

优选的，所述的稀释保护层为Ag、Ti、Pt、Ni、W、Cu中一种或多种金属的叠层结构。

优选的，所述回熔层与所述第一键合层具有很好的浸润性和粘附性。