[发明专利]LED倒装芯片蓝宝石出光面图形化的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种LED芯片工艺，尤其是一种LED倒装芯片蓝宝石出光面图形化的工艺。

背景技术

近年来，发光二极管（LED）成为最受重视的光源技术，其中LED倒装芯片技术成为热点之一。与正装芯片相比，LED倒装产品具有低电压、高亮度、高可靠性、高饱和电流密度等特点，具有极佳的发展前景。

典型的LED倒装芯片示意图见图1。通常芯片结构分别包括蓝宝石衬底、氮化镓（GaN）层以及两个芯片电极。倒装芯片使用时，正面向下，将两个芯片电极与下面的封装基板联接，光从GaN层发出后，从蓝宝石衬底的背面出射。此倒装芯片结构可适用于各种GaN基LED芯片，包括绿光、蓝光、紫光及紫外芯片。

由于蓝宝石衬底的折射率大于周围环境，光从内部到达蓝宝石出光面时产生全反射，导致光不易取出。为减少光在蓝宝石出光面的全反射，提高光取出效率，业界都在研究蓝宝石出光面进行图形化，图形周期越小出光的效果越好。一般采用ICP干法刻蚀对蓝宝石进行图形化加工，在此之前需要通过光刻工艺先形成周期性图形结构。在蓝宝石表面形成周期图形，目前主流的有两种方式，一种是步进式光刻机，另一种是纳米压印技术。

步进式光刻机工作时通过投影的方式将光刻版的图形以一定比例缩小，并在衬底光刻胶上依次曝光，以图形拼接的形式完成整面光刻。步进式光刻对衬底厚度一致性、翘曲要求高，一旦衬底厚度均匀性不够，或者衬底本身有翘曲，其曝光的图形会造成显影不净，图形缺失的问题。本案的倒装芯片蓝宝石面，是经过减薄后的衬底，由于减薄本身会带来厚度不一致，因此使用步进式光刻机良率会不可避免的降低。此外对于2吋以上的晶圆，减薄后翘曲明显，以4吋为例，其翘曲在15微米以上。这阻碍了步进式光刻的顺利实施。

纳米压印技术是一种接触式压印技术，相比步进式光刻机，它对衬底翘曲和厚度均匀性的要求较低，但它只适用于厚度大强度高的衬底。对于本案中倒装芯片蓝宝石出光面，由于蓝宝石很薄，只有150微米厚度，在这个厚度下使用压印技术，易造成蓝宝石碎裂，纳米压印技术也难以应用。因此，如何在薄型倒装芯片蓝宝石上通过非接触技术实现纳米图形成为一个广泛研究的关键课题，是蓝光、绿光、紫光及紫外LED倒装芯片实现高亮度的共性问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，利用激光直写光刻工艺提供一种LED倒装芯片蓝宝石出光面图形化的制作方法，避免对薄型蓝宝石衬底造成损伤，同时它对蓝宝石衬底自适应，对衬底翘曲和厚度不均匀性容忍度高，保证了光刻图形的良率和一致性。本发明采用的技术方案是：

一种LED倒装芯片蓝宝石出光面图形化的制作方法，包括以下步骤：

步骤S1，以正常倒装芯片工艺完成LED芯片前道工序制作，直至蓝宝石衬底减薄抛光工艺完成，从上至下结构包括：减薄后的蓝宝石衬底、GaN外延层、倒装芯片的电极；

步骤S2，在蓝宝石衬底背面表面涂覆光刻胶，通过激光直写曝光完成光刻工艺；

步骤S3，曝光显影后在蓝宝石衬底背面表面形成预设的光刻胶图形，再以ICP干法刻蚀工艺对蓝宝石衬底背面表面进行刻蚀；

步骤S4，将残留光刻胶去除后，在蓝宝石衬底背面表面形成图形。

进一步地，步骤S4之后，还包括：

步骤S5，对芯片进行切割分离。

更优地，

步骤S4中，将残留光刻胶去除后，在蓝宝石衬1背面表面形成图形，还包括平整的未图形化区域，用作后续激光隐形切割道；

步骤S5，以隐形切割激光聚焦于蓝宝石衬底隐形切割道内部对芯片进行切割分离。

进一步地，步骤S4中，在蓝宝石衬底上形成微米级或亚微米级的图形。

本发明的优点在于：本发明使用的激光直写技术，不需要和蓝宝石衬底接触，避免对薄型衬底造成损伤，同时它对衬底自适应，对衬底翘曲和厚度不均匀性容忍度高，保证了光刻图形的良率和一致性。此外它也无需掩膜，操作简便易行。为解决LED倒装芯片蓝宝石出光面图形化提供了一种新的技术方案，对基于蓝宝石的GaN倒装芯片提高出光效率提供一种可行性方案。

附图说明

图1为典型的GaN基LED倒装芯片结构示意图。

图2为本发明的完成前道工序的LED倒装芯片示意图。

图3为本发明的蓝宝石衬底上涂覆光刻胶和激光直写曝光光刻工艺示意图。

图4为本发明的曝光完成后干法刻蚀蓝宝石衬底表面示意图。

图5为本发明的蓝宝石衬底表面形成图形示意图。