[發(fā)明專利]一種提高減薄后的GaAs基LED晶片襯底與金屬粘附性的方法

有效

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• 申請日: 2018-07-26
• 公開（公告）號: CN110767530B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發(fā)明（設計）人: 徐曉強;張兆喜;閆寶華;王成新
• 申請（專利權）人: 山東浪潮華光光電子股份有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L21/306;H01L33/00
• 代理公司: 濟南金迪知識產(chǎn)權代理有限公司 37219
• 代理人: 楊樹云

本發(fā)明涉及一種提高減薄后的GaAs基LED晶片襯底與金屬粘附性的方法，包括：(1)GaAs襯底減薄；(2)GaAs襯底表面刮片：將晶片背面朝上放置在平整的臺面上，刮除GaAs襯底表面較大的顆粒；(3)GaAs襯底表面物理處理：使用粘性膜貼附在GaAs襯底表面上，對GaAs襯底表面上的殘渣碎屑進行粘附。(4)GaAs襯底表面化學腐蝕：將晶片放置在氨水、雙氧水的混合溶液中進行加熱超聲腐蝕，腐蝕完成后依次進行沖水、干燥；(5)N電極制作、管芯切割：在晶片的GaAs襯底表面上制作N電極，并將管芯切割。本發(fā)明在不對晶片造成影響的條件下，徹底快速有效的去除了背面殘渣碎屑，提高后續(xù)N電極制作的粘附性。

技術領域

本發(fā)明涉及一種提高減薄后的GaAs基LED晶片襯底與金屬粘附性的方法，屬于半導體器件加工技術領域。

背景技術

目前制作半導體發(fā)光二極管的襯底材料主要有以下幾種：藍寶石(Al2O3)、硅(Si)、碳化硅(SiC)、砷化鎵(GaAs)、AlN、ZnO等。

藍寶石襯底主要應用于藍光GaN基材料的外延層生長，藍寶石襯底有許多優(yōu)點，其一藍寶石的穩(wěn)定性能優(yōu)良，能夠運用在高溫生長過程中而不會對襯底本身產(chǎn)生較大破壞，其二藍寶石的機械性能強度較高，非常方便表面的處理和清洗等，其三藍寶石襯底的生產(chǎn)技術成熟、器件質量較好。但是同時使用藍寶石襯底也存在一些問題，比如襯底材料內(nèi)部的晶格失配和熱應力失配，這樣會使地外延層生長過程中產(chǎn)生較大量的缺陷，而且同時會給之后的管芯生產(chǎn)工藝帶來諸如電壓過高、出光效率較低等方面的問題。另外使用藍寶石作為襯底，它的硬度非常高，在自然材料中其硬度僅僅低于金剛石，這樣會對后續(xù)加工的減薄厚度方面對設備和工藝有較為嚴格的要求，無疑會增加大量的生產(chǎn)成本。而且，藍寶石襯底的導熱性能也不是很好，作為藍寶石制作的發(fā)光二極管，在使用時會有較大的熱量傳導出，對于管芯尺寸較大的大功率半導體器件，導熱性能是一個非常重要的考慮因素。

對于硅襯底目前在反極性產(chǎn)品中作為置換襯底應用較為廣泛，硅襯底的管芯電極可以選用兩種接觸方式，一種是L接觸(LAterial-contact，水平接觸)方式，一種是V接觸(Vertical-contact，垂直接觸)方式，簡稱為L型電極和V型電極，正是因為這兩種接觸方式，使用硅襯底制作半導體器件電流在管芯內(nèi)部可以橫向流動也可以縱向流動。而電流的縱向流動，這大大增加了LED的發(fā)光面積，而直接提高了發(fā)光二極管的出光效率，且大大提高了硅的導熱性能，能夠大大提高半導體器件的使用壽命。碳化硅襯底的LED管芯電極是一種L型的電極，如上所述電流為縱向流動，采用該襯底制作的發(fā)光二極管導電和導熱(碳化硅襯底的導熱性能比藍寶石襯底的導熱性能一般要高出10倍以上)性能無疑是較好的，而適用于較尺寸的大功率發(fā)光二極管的制作。

砷化鎵襯底目前主要應用在紅黃橙光的發(fā)光二極管的制作中，砷化鎵屬于Ⅲ－Ⅴ族化合物半導體，它擁有比硅還要好的電子特性，它在高頻是產(chǎn)生的噪音較少，砷化鎵同時是直接能隙的材料，具有良好的發(fā)光特性。不管是何種襯底，制作LED管芯過程中對襯底進行減薄是必不可少的(后續(xù)切割管芯需要)，但是砷化鎵襯底因為本身材質因素，在常規(guī)減薄過程中會在GaAs襯底表面產(chǎn)生大量的較小尺寸的碎屑，該種碎屑在常規(guī)清洗方法中很難清洗(且減薄后晶片總厚度一般在50-200μm之間，較薄清洗過度極易產(chǎn)生裂片、碎片損失)，但是GaAs基LED的N面電極的制作必須在減薄襯底面完成，所以生產(chǎn)中必須盡量減少該種減薄后殘渣碎屑的產(chǎn)生。

通常為解決上述問題，一是直接使用精度更加高的CMP進行進一步研磨，另外一種直接使用化學腐蝕液進行化學拋光，但是，使用CMP不僅僅增加了設備成本更對整個生產(chǎn)成本由較大幅度的增加，而使用化學拋光因為溶液的腐蝕速率在整個表面的差異性使得整個表面平整度相差較大，整個晶片會有較大差異的翹曲度，對后續(xù)切割質量產(chǎn)生較大影響。