形成芯片的鈍化膜的方法、芯片的鈍化膜的結構及芯片的制作方法
【專利摘要】一種形成芯片的鈍化膜的方法，包括：對芯片的芯片側壁進行沉積Al2O3薄膜處理；對所述芯片的芯片表面和芯片側壁進行沉積SiNx薄膜處理；根據Al2O3薄膜和沉積SiNx薄膜，獲得該芯片的鈍化膜；其中，所述芯片側壁為將晶圓片進行半切獲得芯片時切割所在面。本發明還提供一種芯片的鈍化膜的結構及芯片。本發明方案通過對芯片的芯片表面進行沉積SiNx薄膜處理，從而SiNx薄膜可以作為芯片的增透膜和鈍化膜。通過對所述芯片的芯片側壁進行沉積Al2O3薄膜和SiNx薄膜處理，從而Al2O3薄膜和SiNx薄膜可以作為芯片的鈍化膜。本實施例通過兩次沉積鈍化膜的方式，既提高芯片出光效率，又提升了其可靠性。
【專利說明】形成芯片的鈍化膜的方法、芯片的鈍化膜的結構及芯片
【技術領域】
[0001] 本發明涉及鈍化處理【技術領域】，特別是涉及一種形成芯片的鈍化膜的方法、芯片 的鈍化膜的結構及芯片。
【背景技術】
[0002] 對芯片（比如LED芯片）進行鈍化處理，可以避免芯片與外界氛圍的直接接觸和 避免雜質原子對芯片的吸附，有利于緩解外部應力對芯片的損傷，從而減少LED側壁表面 漏電流，有效提高芯片的可靠性，是制作高亮度、大功率、高可靠性LED器件的一個重要環 節。LED芯片漏電流普遍認為是由穿過勢壘的隧道電流和越過勢壘的熱電子發射電流組成 的，在溫度不高的情況下以隧道電流為主，熱電子發射電流很小，可以忽略。而電子的隧穿 與材料的缺陷是密不可分的。缺陷的引入產生了缺陷能級，使得電子隧穿幾率大為增加。生 長鈍化層后，之所以漏電流下降，是因為鈍化層的存在能有效降低芯片的表面態密度，抑制 表面態對電子的俘獲，從而減輕芯片中的電流坍塌效應，因此對芯片進行鈍化處理，可以減 輕刻蝕對芯片的影響并降低芯片表面漏電流，提高芯片的可靠性。
[0003] 目前LED芯片常用的鈍化材料是硅的氧化物或氮化物，然而隨著技術研究的發 展，垂直結構芯片、倒裝芯片等新結構芯片逐漸成為下一代LED芯片的發展方向，這類芯片 對鈍化材料提出了新的要求。LED芯片的結構設計和性能要求以及與制作器件的其他工藝 的相容性，傳統的鈍化材料已不能滿足要求。
[0004] 對于LED芯片來說，更要求有高的光提取效率。目前限制的主要原因是LED芯片 的出光面外延層材料與封裝材料之間的折射率差較大，導致有源區產生的光在不同的折射 率材料界面發生全反射而不能導出芯片。因此在選用鈍化材料時，不僅要考慮它對芯片的 保護作用，還要考慮對器件材料的增透性能，以使更多的光能從芯片表面透射出來，通過控 制鈍化層的折射率，降低菲涅耳反射損失和臨界角損失。選擇合適的薄膜材料和相關的芯 片結構是提高LED芯片出光效率和鈍化效果的關鍵問題。
[0005] 目前的鈍化處理技術中，先經預熱步驟得到預熱晶片，在預熱晶片表面沉積SiOx 鈍化膜，在沉積SiOx鈍化膜步驟前對預熱晶片依次進行多次等離子體活化步驟和預沉積 SiOx鈍化膜步驟，依次重復等離子體活化處理步驟和預沉積步驟4?6次，預熱步驟為在氮 氣氛圍下進行。該方法提供的方法中多次反復沉積，每次沉積后用等離子體轟擊鈍化膜，使 鈍膜中的Si原子充分被氧化，可改善SiOx膜層質量，提高鈍化膜的致密性，從而提高鈍化 的效果。
[0006] 上述方法中，SiOx的折射率在1. 5左右，偏離增透膜的最佳折射率較大，光吸收 強，光提取效率低，SiOx作為鈍化膜不能很好的改善LED芯片的光輸出特性，從而導致芯片 在鈍化處理后出光效率差。
【發明內容】
[0007] 基于此，有必要針對芯片在鈍化處理后出光效率差的問題，提供一種形成芯片的 鈍化膜的方法、芯片的鈍化膜的結構及芯片。
[0008] -種形成芯片的鈍化膜的方法，包括：
[0009] 對芯片的芯片側壁進行沉積A1203薄膜處理；
[0010] 對所述芯片的芯片表面和芯片側壁進行沉積SiNx薄膜處理；
[0011] 根據A1203薄膜和沉積SiNx薄膜，獲得該芯片的鈍化膜；
[0012] 其中，所述芯片側壁為將晶圓片進行半切獲得芯片時切割所在面。
[0013] 上述形成芯片的鈍化膜的方法，通過對芯片的芯片表面進行沉積SiNx薄膜處理， 從而SiN x薄膜可以作為芯片的增透膜和鈍化膜。通過對所述芯片的芯片側壁進行沉積 A1203薄膜和SiNx薄膜處理，從而A120 3薄膜和SiNx薄膜可以作為芯片的鈍化膜。本實施例 通過兩次沉積鈍化膜的方式，不僅具有鈍化膜功能，同時具備增透膜的功能。既提高芯片出 光效率，又提升了其可靠性。
[0014] 一種芯片的鈍化膜的結構，包括：
[0015] A1203薄膜，其沉積于芯片的芯片側壁上；
[0016] SiNx薄膜，其沉積于芯片的芯片表面和芯片側壁上；
[0017] 其中，所述芯片側壁為將晶圓片進行半切獲得芯片時切割所在面。
[0018] 上述鈍化膜結構可以運用在芯片上，既提高芯片出光效率，又提升了其可靠性。
[0019] 一種芯片，所述芯片具有上述所述的鈍化膜。
[0020] 上述芯片具有一種新型結構的鈍化膜，既可以提高該芯片出光效率，又提升了其 可靠性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021] 圖1為本發明形成芯片的鈍化膜的方法實施例的流程示意圖；
[0022] 圖2為本發明其中一種LED芯片結構示意圖；
[0023] 圖3為本發明其中一種LED芯片外表面示意圖；
[0024] 圖4為本發明實施例中芯片側壁沉積A1203薄膜流程示意圖；
[0025] 圖5為沉積A1203薄膜后的LED芯片結構示意圖；
[0026] 圖6為A1203薄膜表面涂覆光刻膠后的LED芯片結構示意圖；
[0027] 圖7為第一次顯影后的LED芯片結構示意圖；
[0028] 圖8為蝕刻A1203薄|旲后的LED芯片結構不意圖；
[0029] 圖9為第一次去除光刻膠后的LED芯片結構示意圖；
[0030] 圖10為本發明實施例中芯片表面和芯片側壁沉積SiNx薄膜的流程示意圖；
[0031] 圖11為沉積SiNx薄膜后的LED芯片結構示意圖；
[0032] 圖12為SiNx薄膜表面涂覆光刻膠后的LED芯片結構示意圖；
[0033] 圖13為第二次顯影后的LED芯片結構示意圖；
[0034] 圖14為蝕刻SiNx薄膜后的LED芯片結構示意圖；
[0035] 圖15為第二次去除光刻膠后的LED芯片結構示意圖。
【具體實施方式】
[0036] 下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細說明，但本發明的實施方式不限于 此。
[0037] 如圖1所示，為本發明形成芯片的鈍化膜的方法實施例的流程示意圖，包括步驟：
[0038] 步驟S101 :對芯片的芯片側壁進行沉積A1203薄膜處理；
[0039] 步驟S102 :對所述芯片的芯片表面和芯片側壁進行沉積SiNx薄膜處理；
[0040] 步驟S103 :根據A1203薄膜和沉積SiNx薄膜，獲得該芯片的鈍化膜；
[0041] 其中，所述芯片側壁為將晶圓片進行半切獲得芯片時切割所在面。
[0042] 對芯片進行沉積的方式有很多中，可以使用真空設備進行沉積。比如，可以使用 PECVD、磁空濺射、蒸鍍等方法進行沉積。
[0043] 本發明的芯片可以是各種類型的半導體芯片，比如芯片可以是LED芯片。LED芯片 的結構可以為倒裝芯片結構、正裝芯片結構或垂直結構等。LED芯片可以通過晶圓片半切后 獲得，比如，晶圓片上的芯片垂直切一半，所有芯片仍與整個晶圓片連接在一起，這樣有利 于做大規模生產工藝。半切后的芯片就具備了側壁，可以做側壁的鈍化膜。
[0044] 如圖2所示，從結構的角度，制備好的LED芯片可以包括襯底210、LED外延層220、 中心電極230。如圖3所示，圖中示意出中心電極310、芯片表面320和芯片側壁330的位 置關系。這里所指的芯片表面可以理解為未進行半切時，芯片表面中除了中心電極表面外 的外表面，當將芯片半切后，則可以將切割面命名為芯片側壁。中心電極可以是已經蒸鍍后 的電極。電極可以是Au、AuBe合金、AuGe合金、AuZn合金、AuSb合金、Ag、Al、Cu、In、Ti、 Cr、Sn、Pb、Pt、Au-Sn合金和Ni等中的一種或幾種組合。
[0045] 對芯片沉積的過程中，沉積A1203薄膜和SiN x薄膜可以沒有先后順序，即步驟S101 和步驟S102可以沒有先后順序。可以先對芯片表面和芯片側壁沉積SiN x薄膜，再對芯片 側壁沉積A1203薄膜。也可以先對芯片側壁沉積A1 203薄膜，再對對芯片表面和芯片側壁沉 積SiNx薄膜。
[0046] 為了避免SiNx薄膜層與A1203薄膜層之間的剝離，提高鈍化膜的穩定性，在本發明 另一個實施例中，可以先對所述芯片側壁進行沉積A1 203薄膜處理；再對所述芯片表面和芯 片側壁A1203薄膜上進行沉積SiN x薄膜處理。
[0047] 在其中一個實施例中，如圖4所示，為本發明實施例中芯片側壁沉積A120 3薄膜流 程示意圖，對所述芯片側壁進行沉積A1203薄膜處理的方法，包括步驟：
[0048] 步驟S401 :對所述芯片進行沉積A1A薄膜處理，其中，A1203薄膜覆蓋中心電極、 芯片表面和芯片側壁；
[0049] 可以使用PECVD、磁空濺射、蒸鍍等方法對LED芯片進行沉積A120 3薄膜處理，薄膜 覆蓋中心電極、芯片表面和側壁。其中，形成的A1203薄膜的厚度可以大于0.5μπι。比如以 上述LED芯片為例，如圖5所示，為沉積Α1 203薄膜后的LED芯片結構示意圖，其中，標號500 為A120 3薄膜。本實施例采用厚度大于0. 5 μ m的薄膜，具有很好的鈍化作用，避免厚度太薄 導致的鈍化效果不明顯。
[0050] 步驟S402 :在所述A1203薄膜表面涂覆光刻膠，其中，所述光刻膠覆蓋中心電極上 的A1 203薄膜、芯片表面上的ai2o3薄膜和芯片側壁上的ai 2o3薄膜；
[0051] 如圖6所不，為A1203薄|旲表面涂覆光刻|父后的LED芯片結構不意圖。其中，標號 600為光刻膠層。
[0052] 步驟S403 :采用套刻方式分別將中心電極和芯片表面的光刻膠顯影去除，并將芯 片進行烘干；
[0053] 如，如圖7所示，為第一次顯影后的LED芯片結構示意圖。其中，為了更好的保 護好芯片側壁，可以在芯片表面靠近芯片側壁處，保留長度小于2 μ m的光刻膠，如圖700位 置處。
[0054] 步驟S404 :將烘干后的芯片放入A1203蝕刻液中，去除中心電極和芯片表面的 A1A薄膜；
[0055] A1203蝕刻液是蝕刻A1203的溶液。可以由濃鹽酸：水=1:2的溶液組成。采用這 種配置的溶液具有腐蝕的作用，工藝上比較容易控制。由于有光刻膠保護芯片側壁的A1 203 薄膜，將芯片放入A1203蝕刻液后，可以保留芯片側壁上的A120 3薄膜，作為芯片側壁的鈍化 膜。比如，如圖8所示，為蝕刻A1203薄膜后的LED芯片結構示意圖，包括芯片側壁上的A1 203 薄膜810和芯片側壁上A1203薄膜上的光刻膠層820。
[0056] 步驟S405 :將去除中心電極和芯片表面的A1203薄膜的芯片進行清洗，并將芯片側 壁上的光刻膠去除。
[0057] 如，如圖9所示，為第一次去除光刻膠后的LED芯片結構示意圖。
[0058] 進一步的，如圖10所示，為本發明實施例中芯片表面和芯片側壁沉積SiNx薄膜的 流程示意圖。對所述芯片表面和芯片側壁A1 203薄膜上進行沉積SiNx薄膜處理的方法，包 括步驟：
[0059] 步驟S1001 :對去除光刻膠的芯片進行沉積SiNx薄膜處理，其中，所述SiNx薄膜覆 蓋中心電極、芯片表面和芯片側壁上的A1 203薄膜；
[0060] 可以使用PECVD、磁空濺射、蒸鍍等方法對LED芯片進行沉積SiNj^膜處理。比如， 如圖11所示，為沉積SiN x薄膜后的LED芯片結構示意圖，包括芯片上的SiNx薄膜111和芯 片側壁上的A1 203薄膜112。
[0061] 在其中一個實施例中，形成的SiNx薄膜的折射率范圍為1.7?2. 4。可以根據芯 片的表面物質，選擇不同折射率的氮化硅作為增透膜。所述SiNx中的X的范圍可以為1? 4。
[0062] 在其中一個實施例中，所述形成的SiNx薄膜的光學厚度為四分之一芯片發射波長 的奇數倍，可以達到最佳的增透效果。
[0063] 步驟S1002 :在SiNx薄膜表面涂覆光刻膠，其中，該光刻膠覆蓋中心電極上的SiNx 薄膜、芯片表面上的SiNx薄膜和芯片側壁上的SiNx薄膜；
[0064] 例如，如圖12所示，為SiNx薄膜表面涂覆光刻膠后的LED芯片結構示意圖，包括 光刻膠層120、SiN x薄膜111和A1203薄膜112。
[0065] 步驟S1003 :采用套刻方式將中心電極處的光刻膠顯影去除，并將芯片進行烘干； [0066] 例如，如圖13所示，為第二次顯影后的LED芯片結構示意圖。
[0067] 步驟S1004 :將烘干后的芯片放入SiNx蝕刻液中，去除中心電極上的SiNx薄膜；
[0068] 例如，如圖14所示，為蝕刻SiNx薄膜后的LED芯片結構示意圖。
[0069] SiNx蝕刻液為蝕刻SiNx的溶液。在其中一個實施例中，SiNx蝕刻液可以為磷酸溶 液。其中，磷酸溶液具有腐蝕的作用，工藝上比較容易控制。
[0070] 步驟S1005 :將芯片表面和芯片側壁上的光刻膠去除。
[0071] 去除中心電極處的SiNx薄膜，其他位置的SiNx薄膜被光刻膠保護而保留下來。將 其他位置的光刻膠去除，芯片表面的SiNx薄膜被保留下來作為LED芯片的增透膜和鈍化 膜，側壁的SiNx薄膜和A1203薄膜均被保留下來，作為LED芯片側壁的鈍化膜。例如圖15所 示，為第二次去除光刻膠后的LED芯片結構示意圖。
[0072] 上述形成芯片的鈍化膜的方法，通過兩次沉積鈍化膜的方式，設計并制造了一種 LED芯片表面為SiNx薄膜的增透膜、側壁為SiNx薄膜和A120 3薄膜的雙層膜的鈍化膜的結 構，這種LED芯片結構既提高LED芯片出光效率，又提升了其可靠性。并且SiN x薄膜的光 學厚度為四分之一 LED發射波長的奇數倍，能夠達到最佳增透效果。
[0073] 本發明還提供一種芯片的鈍化膜的結構，包括：
[0074] A1A薄膜，其沉積于芯片的芯片側壁上；
[0075] SiNx薄膜，其沉積于芯片的芯片表面和芯片側壁上；
[0076] 其中，所述芯片側壁為將晶圓片進行半切獲得芯片時切割所在面。
[0077] 上述鈍化膜結構可以運用在芯片上，既提高芯片出光效率，又提升了其可靠性。
[0078] 本發明還提供一種芯片，所述芯片具有上述所述的鈍化膜。
[0079] 上述芯片具有一種新型結構的鈍化膜，既可以提高該芯片出光效率，又提升了其 可靠性。
[0080] 以上實施方式中的各種技術特征可以任意進行組合，只要特征之間的組合不存在 沖突或矛盾，但是限于篇幅，未進行一一描述，因此上述實施方式中的各種技術特征的任意 進行組合也屬于本說明書公開的范圍。
[0081] 以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并 不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員 來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保 護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1. 一種形成芯片的鈍化膜的方法，其特征在于，包括： 對芯片的芯片側壁進行沉積A1203薄膜處理； 對所述芯片的芯片表面和芯片側壁進行沉積SiNx薄膜處理； 根據A1203薄膜和沉積SiNx薄膜，獲得該芯片的鈍化膜； 其中，所述芯片側壁為將晶圓片進行半切獲得芯片時切割所在面。
2. 根據權利要求1所述的形成芯片的鈍化膜的方法，其特征在于， 先對所述芯片側壁進行沉積A1203薄膜處理； 再對所述芯片表面和芯片側壁A1203薄膜上進行沉積SiNx薄膜處理。
3. 根據權利要求2所述的形成芯片的鈍化膜的方法，其特征在于，對所述芯片側壁進 行沉積A1203薄膜處理的方法，包括步驟： 對所述芯片進行沉積A1203薄膜處理，其中，A1203薄膜覆蓋中心電極、芯片表面和芯片 側壁； 在所述A1203薄膜表面涂覆光刻膠，其中，所述光刻膠覆蓋中心電極上的A120 3薄膜、芯 片表面上的A1203薄膜和芯片側壁上的A1203薄膜； 采用套刻方式分別將中心電極和芯片表面的光刻膠顯影去除，并將芯片進行烘干； 將烘干后的芯片放入A1203蝕刻液中，去除中心電極和芯片表面的A120 3薄膜； 將去除中心電極和芯片表面的A1203薄膜的芯片進行清洗，并將芯片側壁上的光刻膠 去除。
4. 根據權利要求2所述的形成芯片的鈍化膜的方法，其特征在于，對所述芯片表面和 芯片側壁A1203薄膜上進行沉積SiN x薄膜處理的方法，包括步驟： 對去除光刻膠的芯片進行沉積SiNx薄膜處理，其中，所述SiNx薄膜覆蓋中心電極、芯片 表面和芯片側壁上的A1203薄膜； 在SiNx薄膜表面涂覆光刻膠，其中，該光刻膠覆蓋中心電極上的SiNx薄膜、芯片表面上 的SiNx薄膜和芯片側壁上的SiNx薄膜； 采用套刻方式將中心電極處的光刻膠顯影去除，并將芯片進行烘干； 將烘干后的芯片放入SiNx蝕刻液中，去除中心電極上的SiNx薄膜； 將芯片表面和芯片側壁上的光刻膠去除。
5. 根據權利要求4所述的形成芯片的鈍化膜的方法，其特征在于，所述A1203蝕刻液由 濃鹽酸：水=1:2的溶液組成， 和/或 SiNx蝕刻液為磷酸溶液。
6. 根據權利要求4所述的形成芯片的鈍化膜的方法，其特征在于，所述形成的SiNx薄 膜的折射率范圍為1.7?2. 4。
7. 根據權利要求1至6任意一項所述的形成芯片的鈍化膜的方法，其特征在于，所述形 成的A1203薄膜的厚度大于0. 5 μ m， 和/或 所述形成的SiNx薄膜的光學厚度為四分之一芯片發射波長的奇數倍。
8. 根據權利要求1至6任意一項所述的形成芯片的鈍化膜的方法，其特征在于，所述芯 片為LED芯片，LED芯片的結構為倒裝芯片結構、正裝芯片結構或垂直結構。
9. 一種芯片的鈍化膜的結構，其特征在于，包括： A1203薄膜，其沉積于芯片的芯片側壁上； SiNx薄膜，其沉積于芯片的芯片表面和芯片側壁上； 其中，所述芯片側壁為將晶圓片進行半切獲得芯片時切割所在面。
10. -種芯片，其特征在于，所述芯片具有權利要求9所述的鈍化膜。
【文檔編號】H01L33/44GK104064654SQ201410274205
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月18日 優先權日:2014年6月18日
【發明者】徐華偉, 蔣春旭, 黃林軼, 王深, 郝明明 申請人:工業和信息化部電子第五研究所