專利名稱：具有倒裝焊接結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種具有倒裝焊接結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)具有低成本、長時(shí)間保持穩(wěn)定發(fā)光源的特點(diǎn)，特別是氮化鎵(GaN)材料的引入，使白光LED成為可能。以基于寬禁帶半導(dǎo)體材料氮化稼(GaN)和銦氮化稼(InGaN)的發(fā)光二極管為代表的近紫外線、藍(lán)綠色和藍(lán)色等短波長發(fā)光二極管在1990年代后期得到廣泛應(yīng)用，在基礎(chǔ)研究和商業(yè)應(yīng)用上取得了很大進(jìn)步。目前，普遍應(yīng)用的GaN基發(fā)光二極管的典型結(jié)構(gòu)如圖I所示，GaN基發(fā)光二極管的 結(jié)構(gòu)包括藍(lán)寶石襯底10，在襯底10表面利用MOCVD工藝沉積的η型GaN層201，由η型摻雜的AlGaN層203、InGaN發(fā)光層205 (包括單量子肼或多量子肼)和ρ型摻雜的AlGaN層207組成的發(fā)光單元，以及ρ型GaN層209。此外還包括利用LPCVD工藝或磁控濺射工藝沉積的透明導(dǎo)電氧化物(TCO)接觸層211，和通過沉積、掩模、光刻和刻蝕等工藝形成的ρ電極213和η電極215。隨著芯片工藝水平不斷的提升，發(fā)光二極管要求的發(fā)光效率與亮度不斷的增加，傳統(tǒng)的工藝已不能滿足未來的應(yīng)用，散熱佳、發(fā)光效率高與高功率的發(fā)光二極管芯片已逐漸走上舞臺(tái)，倒裝焊覆晶(flip chip)制程與單電極垂直制程的發(fā)光二極管于是取代傳統(tǒng)的制程成為LED發(fā)光二級(jí)管的主流。大功率芯片外延的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)相同，但芯片制作工藝卻不盡相同，它將倒裝焊芯片的襯底變?yōu)榘l(fā)光表面，電極與熱沉芯片貼合。經(jīng)過多年的發(fā)展，垂直LED已變成一種標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品模式。隨著芯片的發(fā)展及需要，為了利用自動(dòng)化組裝技術(shù)降低制造成本，急需開拓出切合大功率的封裝產(chǎn)品設(shè)計(jì)。要獲得高品質(zhì)高功率的LED，新的固晶工藝隨之而發(fā)展出來，其中一種就是利用共晶焊接技術(shù)，先將晶粒焊接于一散熱基板(submount)或熱沉(heat sink)上,然后把整件晶粒連散熱基板再焊接于封裝器件上，這樣就可增強(qiáng)器件散熱能力，令發(fā)光功率相對(duì)地增力口。該技術(shù)最關(guān)鍵是共晶材料的選擇及焊接溫度的控制。新一代的InGaN高亮度LED，如采用共晶焊接，晶粒底部可以采用純錫(Sn)或金錫(Au-Sn)合金作接觸面鍍層，晶?？珊附佑阱冇薪鸹蜚y的基板上。當(dāng)基板被加熱至適合的共晶溫度時(shí)，金或銀元素滲透到金錫合金層，合金層成份的改變提高溶點(diǎn)，令共晶層固化并將LED緊固的焊于熱沉或基板上。選擇共晶溫度視乎晶粒、基板及器件材料耐熱程度及往后回焊制程時(shí)的溫度要求。共晶焊接工藝最大的特點(diǎn)是無須額外附加焊力，故此不會(huì)因固晶焊力過大而令過多的共晶合金溢出，減低LED產(chǎn)生短路的機(jī)會(huì)。覆晶焊接近年被積極地運(yùn)用于大功率LED制程中，覆晶方法把GaN LED晶粒倒接合于散熱基板上，因沒有了金線焊墊阻礙，對(duì)提高亮度有一定的幫助。因?yàn)殡娏髁魍ǖ木嚯x縮短，電阻減低，所以熱的產(chǎn)生也相對(duì)降低。同時(shí)這樣的接合亦能有效地將熱轉(zhuǎn)至下一層的散熱基板再轉(zhuǎn)到器件外面去。不但提高光輸出，更可以使產(chǎn)品整體面積縮小，擴(kuò)大產(chǎn)品的應(yīng)用市場。[0007]現(xiàn)有技術(shù)中的金-錫層一般都是在散熱基板(soubmount)或熱沉(heat sink)上制作，這導(dǎo)致散熱基板(soubmount)或熱沉(heat sink)上的制作成本增加并成為特殊產(chǎn)品。同時(shí)，如果在LED芯片工藝中使用濺射或蒸鍍的方式，使用貴金屬量過大，且工藝時(shí)間較長。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供了一種具有倒裝焊接結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，通過在芯片工藝中加入電鍍步驟，在芯片端的電極區(qū)域形成金錫合金電極，作為倒裝焊接結(jié)構(gòu)，簡化了工藝，降低了制造成本，提高了后續(xù)金屬接位封裝的可靠性。本實(shí)用新型提供的具有倒裝焊接結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管包括襯底，在所述襯底上表面依次形成的η型GaN層、η型摻雜的AlGaN層、InGaN發(fā)光層、ρ型摻雜的AlGaN層、ρ型GaN層，以及在所述ρ型GaN層表面形成的透明導(dǎo)電接觸層，在所述透明導(dǎo)電接觸層表面形成的P電極，和與所述η型GaN層接觸的η電極,所述ρ電極和η電極表面具有倒裝焊接結(jié)構(gòu)。·所述倒裝焊接結(jié)構(gòu)包括在所述P電極表面形成的金層和在所述金層表面形成的錫層，以及；在所述η電極表面形成的金層和在所述金層表面形成的錫層。所述倒裝焊接結(jié)構(gòu)包括在所述ρ電極表面形成的金錫合金層，和在所述η電極表面形成的金錫合金層。

通過附圖中所示的本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例的更具體說明，本實(shí)用新型的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按比例繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本實(shí)用新型的主旨。圖I為GaN基發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為根據(jù)本實(shí)用新型另一實(shí)施例的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)示意圖。所述示圖是說明性的，而非限制性的，在此不能過度限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本實(shí)用新型。但是本實(shí)用新型能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實(shí)用新型內(nèi)涵的情況下做類似推廣。因此本實(shí)用新型不受下面公開的具體實(shí)施的限制。圖2為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，本實(shí)用新型的發(fā)光二極管包括襯底10，以及在襯底10上表面依次形成的LED芯片各層系，包括η型GaN層201、η型摻雜的AlGaN層203、InGaN發(fā)光層205、ρ型摻雜的AlGaN層207、ρ型GaN層209，以及在所述ρ型GaN層表面形成的透明導(dǎo)電接觸層211，在所述透明導(dǎo)電接觸層211表面形成的P電極213，和與所述η型GaN層接觸的η電極215，其中，所述ρ電極213和η電極215表面具有倒裝焊接結(jié)構(gòu)，所述倒裝焊接結(jié)構(gòu)包括在所述ρ電極213表面形成的金層410和在所述金層410表面形成的錫層420,以及在所述η電極215表面形成的金層310和在所述金層310表面形成的錫層320。圖3為根據(jù)本實(shí)用新型另一實(shí)施例的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，本實(shí)施例的發(fā)光二極管包括襯底10，以及在襯底10上表面依次形成的LED芯片各層系，包括η型GaN層201、η型摻雜的AlGaN層203、InGaN發(fā)光層205、ρ型摻雜的AlGaN層207、ρ型GaN層209，以及在所述ρ型GaN層表面形成的透明導(dǎo)電接觸層211，在所述透明導(dǎo)電接觸層211表面形成的ρ電極213，和與所述η型GaN層接觸的η電極215，其中，所述ρ電極213和η電極215表面具有倒裝焊接結(jié)構(gòu)，所述倒裝焊接結(jié)構(gòu)包括在所述ρ電極213表面形成的金錫合金層400,和在所述η電極215表面形成的金錫合金層300。本實(shí)用新型在芯片工藝中加入電鍍步驟，在通過光刻開孔的金屬薄膜區(qū)域進(jìn)行金-錫層快速生長，形成金-錫層倒裝焊接結(jié)構(gòu)。同時(shí)通過開孔的大小形成局部電流密度的不同，根據(jù)芯片結(jié)構(gòu)需要一次電鍍不同厚度的金-錫層，對(duì)后續(xù)工藝設(shè)計(jì)方面更有彈性。 此外，還有無鉛制程、工序簡單、金屬接位可靠等優(yōu)點(diǎn)。以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種具有倒裝焊接結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管包括襯底，在所述襯底上表面依次形成的η型GaN層、η型摻雜的AlGaN層、InGaN發(fā)光層、ρ型摻雜的AlGaN層、ρ型GaN層，以及在所述ρ型GaN層表面形成的透明導(dǎo)電接觸層，在所述透明導(dǎo)電接觸層表面形成的P電極，和與所述η型GaN層接觸的η電極,其特征在于所述ρ電極和η電極表面具有倒裝焊接結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管，其特征在于所述倒裝焊接結(jié)構(gòu)包括在所述P電極表面形成的金層和在所述金層表面形成的錫層，以及； 在所述η電極表面形成的金層和在所述金層表面形成的錫層。
3.如權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管，其特征在于所述倒裝焊接結(jié)構(gòu)包括在所述P電極表面形成的金錫合金層，和在所述η電極表面形成的金錫合金層。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種具有倒裝焊接結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管包括襯底，在所述襯底上表面依次形成的n型GaN層、n型摻雜的AlGaN層、InGaN發(fā)光層、p型摻雜的AlGaN層、p型GaN層，以及在所述p型GaN層表面形成的透明導(dǎo)電接觸層，在所述透明導(dǎo)電接觸層表面形成的p電極，和與所述n型GaN層接觸的n電極，所述p電極和n電極表面具有倒裝焊接結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)H01L33/40GK202695522SQ201220257360
公開日2013年1月23日 申請日期2012年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月4日
發(fā)明者林朝暉, 蔣偉 申請人:泉州市博泰半導(dǎo)體科技有限公司