[發明專利]一種新型電極結構LED倒裝芯片及制備方法

在審

• 申請號: 201811180592.4
• 申請日: 2018-10-09
• 公開（公告）號: CN109148666A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 吳懿平;區燕杰;呂衛文
• 申請（專利權）人: 珠海市一芯半導體科技有限公司
• 主分類號: H01L33/40
• 分類號: H01L33/40
• 代理公司: 北京權智天下知識產權代理事務所(普通合伙) 11638
• 代理人: 王新愛

本發明提供一種具有新型電極結構的倒裝LED芯片，其特征在于，所述的芯片電極結構為層疊結構的鎳電極。所述鎳電極結構為包含依次生長的應力緩釋金屬層、含Ni層和蓋層金屬層等成分的層狀結構。所述鎳電極應力緩釋金屬層材料為Cr、Ti、Zn、Al、Cu、Al?Si合金、Al?Cu合金、Fe、W、Au、Sn、Pt或Al?Cu?Si合金中的一種或幾種。所述鎳電極的制備方法包括以下步驟：在芯片的電極面金屬介質上依次蒸鍍、濺鍍、化學鍍或電鍍應力緩釋金屬層，含Ni層和蓋層金屬層。所述的新型電極結構的倒裝LED芯片可提高LED倒裝芯片采用普通錫膏焊料封裝的焊接可靠性，同時實現低成本。同時鎳電極采用應力緩釋金屬層結構提高鎳層金屬鍍膜的穩定性，大大提高了生產良率。

技術領域

本發明涉及一種LED芯片結構及制備方法，尤其是一種具有新型電極結構的倒裝LED芯片及其制備方法。

背景技術

LED正裝芯片普及多年，其性價比的優勢獲得了主流市場的青睞。然而，LED倒裝芯片相比于正裝芯片更有優勢，包括更好的散熱路徑、大電流驅動下更高的光效、更低的免焊線封裝成本等等。目前，市面上開發的LED倒裝芯片的焊接電極主要以黃金金屬層或者金錫合金結束層結束作為焊接面(為敘述方便，以黃金金屬層作為焊接面的電極在這里稱作金電極，以金錫合金金屬層作為焊接面的電極在這里稱作金錫電極)，如圖1所示，包括電極1；發光區2。在LED行業里，金電極結構倒裝芯片進行封裝時通常采用普通錫膏進行焊接，由于錫為過量元素，普通電極表面的黃金會在毫秒時間內很快熔入錫膏焊料中，即“吃金現象”。在電極的其他普通金屬無法阻擋“吃金”的情況下，就會產生錫膏與芯片次表層(二氧化硅等)脫焊的現象，在實際使用中這將會造成非常大的可靠性問題，尤其是燈具電流過驅提高功率時的使用壽命。金錫電極結構的倒裝芯片本身電極為厚的金錫合金層(成分比為80:20)，可直接作為焊料，后續采用熱壓設備進行焊接。金錫合金(成分比為80:20)為共晶相，很穩定，封裝后產品的可靠性很高，但金錫電極芯片的缺點是厚金錫電極的成本高，同時焊接的熱壓設備昂貴、效率不高，所以這類產品偏高端應用很難獲得市場的大規模推廣。

具有鎳金電極結構的LED倒裝芯片可以有效地解決以上普通錫膏焊接引發的可靠性問題。但是，此結構的鎳金電極在現有的工藝過程中由于鎳材料層的應力較大往往出現金屬層剝離、形成空洞等異常情況。

發明內容

為了解決現有技術的不足，本發明提供一種具有新型電極結構的倒裝LED芯片及其制備方法。

本發明解決該技術問題所采用的技術方案是：一種具有新型電極結構的倒裝LED芯片，其創新之處在于包括新型的芯片電極結構為層疊結構的鎳電極，該鎳電極結構由內至外由應力緩釋金屬層；含Ni層；蓋層金屬層組成。所述蓋層金屬層為Au或Pt金屬材料層。所述鎳電極結構為由依此由內往外生長的應力緩釋金屬層、含Ni層和蓋層金屬層組成層狀結構。所述鎳電極的應力緩釋金屬層材料為Cr、Ti、Zn、Al、Cu、Al-Si合金、Al-Cu合金、Fe、W、Au、Sn、Pt或Al-Cu-Si合金中的一種或幾種。

優選地，所述蓋層金屬層為Au層。

優選地，所述鎳電極結構的金屬應力緩釋層為Al層。

本發明還涉及一種具有新型電極結構的倒裝LED芯片的其制備方法，所述鎳電極的制備方法包括以下步驟：清潔芯片對應電極位置的電極面金屬，在芯片的電極面金屬介質上依次蒸鍍、濺鍍、化學鍍或電鍍應力緩釋金屬層，含Ni層和蓋層金屬層。

其中，可以在芯片的電極面金屬介質上依次物理氣相沉積蒸鍍Ti層，Ni層和Au層。或在芯片的電極面金屬介質上依次物理氣相蒸鍍Al層，化學鍍Ni層和Au層。

本發明的有益效果是：所述新型鎳電極可避免產生錫金合金的“金脆”問題，提高LED倒裝芯片采用普通錫膏焊料封裝的焊接可靠性，同時實現低成本。同時鎳電極采用應力緩釋金屬層結構提高鎳層金屬鍍膜的穩定性，大大提高了生產良率。

附圖說明