[发明专利]一种用于LED的晶圆级封装的芯片转移方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种芯片制造方法，尤其是一种用于LED的晶圆级封装的芯片制造方法。

背景技术

发光二极管作为新一代照明光源，其技术发展得到了各国的大力推动。发光二极管的发光亮度、可靠性等性能近年来得到了极大的提升，其应用领域越来越广泛，尤其是在市场潜力巨大的普通照明应用领域，预计不久后将取代传统的白炽灯和日光灯。

LED的传统的封装方式主要是在单组件基底上封装，即首先通过芯片工艺把外延片制作成单颗管芯，然后把单颗管芯封装到各种管壳上完成LED封装。这种组件级的封装方法产量较低，且成本居高不下。针对这种情况，许多研究机构或LED厂家提出了LED晶圆级封装技术。晶圆级封装(WLP，Wafer Level Package)的含义是：直接在晶圆上进行大多数或是全部的封装测试程序，之后再进行切割制成单颗组件。晶圆级封装技术从LED基板封装技术的基础上发展而来，与传统的LED组件级封装技术不同，LED外延片在做完部分芯片工艺之后，芯片转移到别的基板，如Si、A1N圆基板上；然后，在新的基板上完成电极互联、荧光粉涂敷、透镜制作等，并在晶圆上完成相关测试；最后再进行切割，每个单元就是一个完整的LED灯。

现有的晶圆级封装技术，尤其芯片的转移方法是把切割好的完整的单颗LED芯片逐个安装到基板上，然后进行下一步的封装工序。如图1所示，把制作好的完整的单颗LED芯片11通过金属键合或金属球焊等方式安装到基板16上，其中LED芯片11包含了蓝宝石衬底、外延层和金属电极等。基板16上制作有正面金属图案14、导热、导电通道15和背面金属焊盘17等结构。这种芯片制造方法需要多次重复安装单颗管芯，工序繁复，影响生产速度，成本很难降低。另外，当前的技术中，蓝宝石衬底是留在芯片上的，而蓝宝石衬底与氮化镓基外延膜之间存在着高的晶格失配和热失配，导热性能和导电性能较差，严重影响了大功率氮化镓基发光二极管的制作和发展。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明采用晶圆直接键合到转移基板上，并通过选区激光剥离的方式把键合好的LED单元器件阵列的蓝宝石衬底剥离掉，实现LED的晶圆级封装方式的芯片制造。该方法易于实现自动化，有利于提高生产效率，提高产品产量和降低生产成本。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术方案，一种用于LED的晶圆级封装的芯片制造方法，包括如下步骤：

步骤1：在LED外延片上，通过芯片工艺制作LED的单元器件；单元器件之间存在隔离槽，相互隔离；

步骤2：选择单元器件阵列的部分或全部，在其上制作金属层，作为键合时的中间金属层。制作有中间金属层的单元器件阵列构成待键合单元器件阵列；

步骤3：在一基板的正面制作金属图案，该金属图案与待键合单元器件阵列的电极相对应；

步骤4：通过键合的方式，把待键合单元器件阵列倒装在基板上；

步骤5：采用激光剥离的方式，对上述的键合好的单元器件依次进行剥离，使得外延层与衬底分离，该分离后的外延层与基板形成完整的薄膜LED阵列，完成LED芯片转移。

其中，在步骤1中，所述的LED外延片是以蓝宝石为衬底的GaN基外延片；所述的芯片工艺包含光刻、清洗、刻蚀、电极制作、钝化、磨抛等。

在步骤2中，所述的中间金属层是但不限于Au层或者AuSn合金层，厚度为1-3微米；所述的中间金属层只制作在待键合单元器件的p、n电极上。

在步骤3中，所述的基板为一导热性良好的材料，可以但不限于硅基板或陶瓷基板；所述的金属图案与待键合单元器件阵列相对应。金属可以但不限于Au层或者AuSn合金层，厚度为0.1-3微米；所述的金属图案下面存在导热通道，该导热通道贯穿基板，实现基板正面金属图案与背面金属焊盘电连接；所述的导热通道的填充物可以但不限于铜。

在步骤4中，所述的外延片与基板的结合方式为键合方式，待键合单元器件阵列倒装于基板上。

在步骤5中，所述的外延片与基板的分离方式为激光剥离，对键合好的单元器件依次进行剥离，完成芯片转移。

附图说明

图1表示传统的旨在全面剥离的激光剥离技术的示意图；

图2A-2F表示根据本发明一实施例的各个加工步骤的过程示意图；

图3表示根据本发明完成后续封装、切割后得到的LED灯的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。