專利名稱：包括輔助支架鍵合修正的發(fā)光二極管及其制造方法
相關(guān)申請的相互參照本申請對2002年1月30日提交的題為“LED管芯固定方法和得到的結(jié)構(gòu)”的臨時(shí)申請序列號No.60/352941、2001年7月23日提交的題為“發(fā)光二極管的倒裝芯片鍵合”的臨時(shí)申請序列號No.60/307311、2001年7月23日提交的題為“倒裝芯片發(fā)光二極管的熱聲鍵合”的臨時(shí)申請序列號No.60/307234、以及2002年1月25日提交的題為“包括出光修正的發(fā)光二極管及其制造方法”的申請No.10/057821的權(quán)益和優(yōu)先權(quán)提出權(quán)利要求，所有這些公開此處被全部列為參考。
發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及到微電子器件及其制造方法，更確切地說是涉及到諸如發(fā)光二極管(LED)之類的發(fā)光器件及其制造方法。
發(fā)明的背景發(fā)光二極管被廣泛地應(yīng)用于消費(fèi)和商業(yè)應(yīng)用中。如本技術(shù)領(lǐng)域熟練人員所知，發(fā)光二極管通常包括微電子襯底上的二極管區(qū)。此微電子襯底可以包含例如砷化鎵、磷化鎵、它們的合金、碳化硅、和/或藍(lán)寶石。LED的不斷發(fā)展已經(jīng)導(dǎo)致了能夠覆蓋可見光譜及其以上的高效率和機(jī)械上堅(jiān)固的光源。這些特性與固態(tài)器件潛在的長使用壽命一起，使得能夠得到各種新的顯示應(yīng)用，并將LED置于與牢固占領(lǐng)了市場的白熾燈和熒光燈相競爭的地位。
氮化鎵(GaN)基的LED通常包含其上淀積了多個(gè)GaN基外延層的諸如碳化硅(SiC)或藍(lán)寶石之類的絕緣或半導(dǎo)體襯底。這些外延層包含具有被激勵時(shí)發(fā)光的p-n結(jié)的有源區(qū)即二極管區(qū)。
LED可以被襯底側(cè)朝下地安裝在輔助支架也稱為封裝件或引線框(以下稱為“輔助支架”)上。相反，發(fā)光二極管的倒裝芯片安裝涉及到將LED襯底側(cè)朝上地(亦即離開輔助支架)安裝在輔助支架上。光可以通過襯底被取出和發(fā)射。對于安裝SiC基LED，倒裝芯片安裝方法是特別可取的。確切地說，由于SiC的折射率比GaN的高，故在有源區(qū)即二極管區(qū)中產(chǎn)生的光通常在GaN/SiC界面處不完全內(nèi)部反射(亦即反射回到GaN基層中)。SiC基LED的倒裝芯片安裝還能夠改善本技術(shù)所知的某些襯底成形技術(shù)的效果。SiC基LED的倒裝芯片封裝可以具有其他的一些好處，例如改善了的散熱，根據(jù)LED的特定應(yīng)用，這可能是可取的。
由于SiC高的折射率，故通過SiC襯底的光傾向于在襯底表面處被內(nèi)部全反射到襯底中，除非光以很小的入射角(亦即很靠近法線)沖擊表面。內(nèi)部全反射的臨界角通常依賴于SiC與之形成界面的材料。借助于以使更多的射線以小的入射角沖擊SiC的表面而限制內(nèi)部全反射的方式來成形SiC襯底，有可能提高從SiC基LED輸出的光。在上述美國專利申請No.10/057821中，提到了大量這種成形技術(shù)和得到的器件。
倒裝芯片安裝的一個(gè)潛在的問題是，當(dāng)用常規(guī)技術(shù)將LED安裝在輔助支架上時(shí)，諸如銀環(huán)氧樹脂之類的導(dǎo)電的管芯固定材料被淀積在LED上和/或封裝件上，且LED與輔助支架被壓到一起。這會引起粘滯性導(dǎo)電管芯固定材料擠壓出來并與N型襯底和/或器件中各個(gè)層相接觸，從而形成能夠短路有源區(qū)中的p-n結(jié)的肖特基二極管連接。
用焊接、熱聲摩擦和/或熱壓鍵合方法形成的金屬-金屬鍵合，是一些變通的固定技術(shù)。但錫(Sn)是大多數(shù)類型焊料的一種組分，且Sn從鍵合表面到器件中的遷移能夠引起器件不希望有的退化。這種遷移能夠影響諸如歐姆接觸之類的金屬-半導(dǎo)體界面和/或諸如用作平面鏡的反射界面之類的金屬-金屬界面的功能。
發(fā)明的概述根據(jù)本發(fā)明某些實(shí)施方案的發(fā)光二極管包括襯底、襯底上的其中包括二極管區(qū)的外延區(qū)、以及多層導(dǎo)電疊層，此多層導(dǎo)電疊層包括在外延區(qū)上與襯底相對的勢壘層。鈍化層至少部分地延伸在多層導(dǎo)電疊層上與外延區(qū)相對，以便在多層導(dǎo)電疊層上確定與外延區(qū)相對的鍵合區(qū)。此鈍化層還延伸跨越多層導(dǎo)電疊層，延伸跨越外延區(qū)，并延伸到襯底上。
在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，鈍化層對用來將鍵合區(qū)固定到輔助支架的鍵合材料不浸潤。在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，多層導(dǎo)電疊層和外延區(qū)都包括側(cè)壁，且鈍化層延伸在多層導(dǎo)電疊層和外延區(qū)的側(cè)壁上。在本發(fā)明的另一些實(shí)施方案中，鍵合層被提供在鍵合區(qū)上。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，鍵合層包括側(cè)壁，且鈍化層也延伸到鍵合層的側(cè)壁上。在本發(fā)明的再一些實(shí)施方案中，鈍化層不延伸在鍵合層側(cè)壁上。在本發(fā)明的另一些實(shí)施方案中，粘合層和/或焊料浸潤層被提供在多層導(dǎo)電疊層與鍵合層之間。在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，粘合層包括粘合層側(cè)壁，且鈍化層也延伸在粘合層側(cè)壁上。在其它實(shí)施方案中，鈍化層不延伸在粘合層側(cè)壁上。
在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，襯底包括鄰接外延區(qū)的第一表面和外延區(qū)對面的第二表面。在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，鍵合層的表面面積小于多層導(dǎo)電疊層的，多層導(dǎo)電疊層的表面面積小于外延區(qū)的，且外延區(qū)的表面面積小于第一表面的。在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，第二表面的表面面積也小于第一表面的。
本發(fā)明的其它實(shí)施方案包括輔助支架以及鍵合區(qū)與輔助支架之間的鍵合。在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，此鍵合是熱壓鍵合。在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，此鍵合包含焊料。
根據(jù)本發(fā)明其它實(shí)施方案的發(fā)光二極管包括具有第一表面和對面的第二表面的襯底，第二表面的表面面積小于第一表面的。外延區(qū)被提供在其中包括二極管區(qū)的第一表面上。歐姆層位于外延區(qū)上襯底的對面。反射層位于歐姆層上外延區(qū)的對面。勢壘層位于反射層上歐姆層的對面。粘合層位于勢壘層上反射層的對面。鍵合層位于粘合層上勢壘層的對面。在其它實(shí)施方案中，焊料浸潤層面對勢壘層位于粘合層上。本發(fā)明的其它實(shí)施方案還包含輔助支架以及鍵合層與輔助支架之間的鍵合。
在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，歐姆層包含鉑、鈀、鎳/金、氧化鎳/金、氧化鎳/鉑、鈦、和/或鈦/金。在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，反射層包含鋁和/或銀。在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，勢壘層包含鎢、鈦/鎢、和/或氮化鈦/鎢。在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，勢壘層包含含鎢的第一層和第一層上的含鎳的第二層。在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，焊料的回流溫度低于大約210℃，且勢壘層包含厚度約為500-50000埃的鈦/鎢層。在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，焊料的回流溫度高于約210℃，且勢壘層包含厚度約為5000埃的鈦/鎢第一層以及第一層上的厚度約為2000埃的含鎳的第二層。在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，焊料的回流溫度高于約250℃，且勢壘層包含厚度約為5000埃的鈦/鎢第一層以及第一層上的厚度約為2000埃的含鎳的第二層。
在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，外延區(qū)的表面面積小于第二表面。勢壘層、反射層、以及歐姆層的表面面積相同且小于外延區(qū)的表面面積。粘合層和鍵合層具有相同的表面面積且小于勢壘層、反射層、以及歐姆層的表面面積。在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，如上所述，也可以提供鈍化層。
根據(jù)本發(fā)明某些實(shí)施方案的鈍化層提供了用來防止跨越外延區(qū)的外部短路的裝置。而且，根據(jù)本發(fā)明某些實(shí)施方案的包含鎢、鈦/鎢和/或氮化鈦/鎢層或鈦/鎢和鎳層的勢壘層，提供了用來減少錫和/或其它潛在有害材料遷移進(jìn)入多層導(dǎo)電疊層中的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案，借助于在襯底上外延形成多個(gè)分隔開的其中包括二極管區(qū)的臺面區(qū)，可以制造發(fā)光二極管。例如用光刻方法，第一減小面積的區(qū)域被確定在臺面區(qū)上。包括勢壘層的多層導(dǎo)電疊層被形成在臺面區(qū)的第一減小面積的區(qū)域上。鈍化層被形成在各個(gè)臺面區(qū)之間的襯底上，形成在臺面區(qū)的暴露部分上，以及形成在多層導(dǎo)電疊層的暴露部分上。勢壘層確定了在多層導(dǎo)電疊層上的第二減小面積的區(qū)域。鍵合層被形成在多層導(dǎo)電疊層的第二減小面積的區(qū)域上。然后，襯底在各個(gè)臺面之間被切割，從而產(chǎn)生多個(gè)發(fā)光二極管。在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，切割之后隨之以將鍵合層鍵合到輔助支架。在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，采用了熱壓鍵合方法。在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，采用了焊料鍵合方法。
附圖的簡要說明

圖1-10是根據(jù)本發(fā)明某些實(shí)施方案的中間制造步驟中的根據(jù)本發(fā)明某些實(shí)施方案的發(fā)光二極管的剖面圖。
圖11A-12D是根據(jù)本發(fā)明某些實(shí)施方案的發(fā)光二極管的圖示測試結(jié)果。
優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)描述以下參照其中示出了本發(fā)明實(shí)施方案的附圖來更充分地描述本發(fā)明。但本發(fā)明可以用許多不同的形式來體現(xiàn)，不應(yīng)該構(gòu)成對此處提出的實(shí)施方案的限制。
因此，本發(fā)明對各種修正和變通的形式是敏感的，但其具體實(shí)施方案在附圖中以舉例的方式被示出，且在此處詳細(xì)地描述。但應(yīng)該理解的是，并非有意地將本發(fā)明限制為所公開的具體形式，而是相反，本發(fā)明覆蓋了權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的構(gòu)思與范圍內(nèi)的所有的修正、等效物、以及改變。在附圖的整個(gè)描述中，相似的參考號表示相似的元件。在這些圖中，為了清晰起見，各個(gè)層和區(qū)域的尺寸可以被夸大。還可以理解的是，當(dāng)諸如層、區(qū)域、或襯底之類的元件被稱為在另一個(gè)元件“上”時(shí)，可以是直接在其它元件上，或也可以存在插入的元件。相反，當(dāng)諸如層、區(qū)域、或襯底之類的元件被稱為“直接在”另一個(gè)元件“上”時(shí)，就不存在插入的元件。而且，此處所述的各個(gè)實(shí)施方案也包括其互補(bǔ)導(dǎo)電類型的實(shí)施方案。
現(xiàn)在參照碳化硅基襯底上的氮化鎵基發(fā)光二極管來一般地描述本發(fā)明的實(shí)施方案。但本技術(shù)領(lǐng)域熟練人員可以理解的是，本發(fā)明的許多實(shí)施方案可以采用對發(fā)射的光不吸收即透明的襯底和折射率匹配的發(fā)光二極管外延層的任何組合。在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，襯底的折射率大于二極管的折射率。因此，組合可以包括GaP襯底上的AlGaInP二極管；GaAs襯底上的InGaAs二極管；GaAs襯底上的AlGaAs二極管；SiC襯底上的SiC二極管；藍(lán)寶石(Al2O3)襯底上的SiC二極管；和/或氮化鎵、碳化硅、氮化鋁、氧化鋅、和/或其它襯底上的氮化物基二極管。
本發(fā)明的某些實(shí)施方案提供了一種金屬疊層，其外圍具有確定LED器件上很適合于通過焊接和/或熱聲摩擦鍵合來固定管芯的鍵合區(qū)的鈍化層。本發(fā)明的其它實(shí)施方案提供了能夠用焊接和/或熱聲鍵合方法倒裝芯片安裝的LED器件，且它包括能夠減小或消除LED金屬層和/或半導(dǎo)體層的不希望有的退化的墊壘層。本發(fā)明的其它實(shí)施方案能夠提供鈍化層和勢壘層二者。本發(fā)明的其它實(shí)施方案提供了制造這些LED器件的方法。根據(jù)本發(fā)明某些實(shí)施方案的鈍化層能夠提供用來防止跨越二極管區(qū)的短路的裝置。而且，根據(jù)本發(fā)明某些實(shí)施方案的勢壘層能夠提供用來降低錫和/或其它不希望有的材料遷移進(jìn)入到LED中的裝置。
在常規(guī)的藍(lán)寶石基的方法中，也稱為芯片或管芯的LED被透明的環(huán)氧樹脂固定到輔助支架。在LED具有導(dǎo)電的SiC襯底的情況下，導(dǎo)電的銀填充的環(huán)氧樹脂被典型地用來彼此固定LED和輔助支架。SiC或藍(lán)寶石襯底上的常規(guī)氮化物基LED通常以外延側(cè)朝上且襯底鍵合到輔助支架的方式被封裝。
常規(guī)SiC基LED的某些實(shí)施方案具有n型導(dǎo)電的襯底以及襯底上包括一個(gè)或多個(gè)n型外延層和一個(gè)或多個(gè)p型外延層來確定二極管區(qū)的外延區(qū)。透明的歐姆接觸可以被形成在p型外延LED表面上。如上述美國專利申請序列號No.10/057821所述，在薄的透明歐姆接觸上形成反射層來改善從器件的出光，是有益的。反射層能夠用來在薄的接觸上均勻地分散電流，還能夠用來將光反射回到襯底中離開輔助支架。
不幸的是，若來自焊接或熱聲/熱壓鍵合的錫和/或其它沾污物從鍵合表面遷移到反射層，則反射層的反射性可能變小。而且，若這些沾污物遷移超過反射層到透明的歐姆接觸，則透明歐姆接觸的接觸電阻率可能變得更高，從而增大了器件的正向電壓(VF)。二種結(jié)果都可能以器件的退化為特征。
反射層可以包含Ag和/或Al，且薄的透明歐姆層可以包含Pt、Pd、Ni、Ti、Au、或這些元素的組合。不幸的是，Sn容易地與Ag、Pt、Au以及半導(dǎo)體制造中所用的各種其它金屬形成合金。
根據(jù)本發(fā)明某些實(shí)施方案可以被形成在LED的p型表面上的一系列導(dǎo)電層(此處稱為“多層導(dǎo)電疊層”)的第一部分，包含歐姆層、反射層、以及勢壘層。在某些實(shí)施方案中，勢壘層包含鈦、鈦/鎢(TiW)、和/或氮化鈦/鎢(TiNW)的薄層。在其它實(shí)施方案中，勢壘層包含鈦/鎢的第一層以及第一層上的含鎳的第二層。
在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，這部分多層導(dǎo)電疊層和器件的頂部被諸如焊料或共晶管芯固定材料不與之浸潤的絕緣層之類的鈍化層鈍化?？梢杂贸Ｒ?guī)甩涂或諸如化學(xué)氣相淀積(CVD)和/或反應(yīng)濺射之類的淀積技術(shù)來形成此鈍化層，且此鈍化層可以包含諸如二氧化硅和/或氮化硅之類的絕緣氧化物和/或氮化物。
在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，鈍化層中的窗口然后被形成為其橫向尺寸(亦即表面面積)小于勢壘層的橫向尺寸，致使僅僅一部分勢壘層表面被暴露。可以用常規(guī)的光刻和腐蝕技術(shù)來產(chǎn)生這種窗口?？梢园琓i的可選粘合層被形成在窗口中，還形成可以包含Au、Sn、和/或AuSn的厚鍵合層。在其它實(shí)施方案中，可選的焊料浸潤層被提供在粘合層與鍵合層之間。焊料浸潤層能夠提供焊料與LED之間的增強(qiáng)的機(jī)械連接，這能夠提高連接的抗剪強(qiáng)度。
在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，若在電學(xué)測試過程中要用探針尖將機(jī)械應(yīng)力施加到多層導(dǎo)電疊層，則此鍵合層能夠用來保護(hù)勢壘層。而且，在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，鍵合層中的金能夠用來保護(hù)勢壘層避免氧化。在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，AuSn可以被用于鍵合層中作為可以被用來通過作為焊料鍵合的一種變通的熱聲或熱壓鍵合而將LED和輔助支架彼此鍵合的共晶管芯固定材料。
根據(jù)本發(fā)明某些實(shí)施方案的多層導(dǎo)電疊層可以很好地適合于固態(tài)器件，其中本發(fā)明的某些實(shí)施方案能夠提供比若用Ni或NiV來形成焊料勢壘可以得到的明顯地更薄的疊層。在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，包含W、TiW、和/或TiNW和/或W和Ni層的勢壘層，能夠小于若僅僅Ni被用作勢壘層所使用的厚度的一半。當(dāng)考慮固態(tài)器件通常小的橫向尺寸時(shí)，以及當(dāng)考慮若存在大的形貌尺寸與使用常規(guī)制造技術(shù)相關(guān)的潛在困難時(shí)，這可能是有優(yōu)點(diǎn)的。勢壘層還能夠提供對抗Sn和/或其它不希望有的遷移的所需垂直勢壘。
根據(jù)本發(fā)明某些實(shí)施方案的鈍化層能夠覆蓋除了暴露勢壘層的減小了面積的窗口之外的整個(gè)LED的外延表面，并能夠提供一種堤壩來減小或防止Sn和/或其它不希望有的進(jìn)入到反射平面鏡層或歐姆接觸中或直至金屬疊層邊沿的遷移。在LED具有導(dǎo)電襯底的情況下，根據(jù)本發(fā)明某些實(shí)施方案的鈍化層還能夠用來保持管芯固定材料不接觸到襯底，這種接觸可能產(chǎn)生諸如形成寄生肖特基二極管之類的不希望有的效應(yīng)。
工作于大功率電平下的大面積LED可以采用具有低熱阻的封裝來減小或防止器件性能的退化。與金屬管芯固定材料相比，環(huán)氧樹脂基的管芯固定材料可能具有高的熱阻。在倒裝芯片結(jié)構(gòu)中，LED的p-n結(jié)區(qū)被安裝得非?？拷鼰岢练庋b件，這能夠旁路襯底的熱阻。在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，這可以被用于大面積的SiC基LED，盡管SiC的熱阻低。由本發(fā)明某些實(shí)施方案提供的金屬-金屬鍵合，由于藍(lán)寶石的熱阻高，故也可以被用于具有藍(lán)寶石襯底的LED。因此，本發(fā)明的某些實(shí)施方案可以被用于大面積的LED，這可能得益于結(jié)朝下(倒裝芯片)金屬-金屬管芯固定結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的其它實(shí)施方案可以被用于小面積的LED。
本發(fā)明的某些實(shí)施方案還可以提高后續(xù)封裝和裝配步驟中器件能夠承受的允許溫度范圍。金屬-金屬鍵合能夠被設(shè)計(jì)用于例如當(dāng)LED被安裝到印刷電路板時(shí)后續(xù)的熱循環(huán)。若利用300℃下的AuSn熱聲或熱壓鍵合，或利用230℃下的SnAg焊料將LED管芯固定到其輔助支架，則在200℃下使用SnPb焊料的后續(xù)加工過程不會由于回流管芯固定鍵合而引起機(jī)械失效。亦即，提高溫度下的后續(xù)加工不引起LED管芯從輔助支架脫落。相反，采用環(huán)氧樹脂基管芯固定方法的LED可能承受不了高溫?zé)嵫h(huán)。而且，在熱加工過程中，透明的環(huán)氧樹脂能夠被污染，導(dǎo)致不希望有的光衰減。
本發(fā)明的某些實(shí)施方案還可以增加LED與輔助支架之間得到的鍵合的抗剪強(qiáng)度。蘊(yùn)含減小或防止錫和/或其它不希望有的材料達(dá)及器件外延層的焊料勢壘層，能夠保持金屬-半導(dǎo)體界面的粘合強(qiáng)度，并導(dǎo)致更堅(jiān)固的機(jī)械上穩(wěn)定的器件。確切地說，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在金鍵合層下方包括鎳焊料浸潤層的各個(gè)實(shí)施方案可以表現(xiàn)出優(yōu)異的抗剪強(qiáng)度。
此外，本發(fā)明的某些實(shí)施方案可以改善得到的器件的熱導(dǎo)率。在可以承載電流明顯大于常規(guī)LED的所謂“功率”或大面積LED中，這一效應(yīng)尤其明顯。在這種LED中，本發(fā)明的某些實(shí)施方案能夠防止或減小金屬層中的“空洞化”?？斩椿傅氖窃诮饘賲^(qū)中形成物理空洞或空間。本發(fā)明的某些實(shí)施方案可以用來保持這種金屬層中的緊密晶粒結(jié)構(gòu)，從而使器件盡管工作于對應(yīng)高結(jié)溫的大功率電平，仍然能夠保持高的熱導(dǎo)率。改善了的熱導(dǎo)率還可以有助于降低其中封裝LED特別是功率LED的包封材料的退化。這種包封劑通常對熱很敏感，并在長時(shí)間暴露于高溫之后，可能發(fā)黃，變得更不透明。借助于改善LED安裝界面的熱導(dǎo)率，更少的熱可以通過包封劑耗散，這能夠?qū)е峦嘶档汀?br> 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明某些實(shí)施方案的LED器件前身10，它包含具有分別相反的第一表面20a和第二表面20b的襯底20以及形成在襯底20的第一表面20a上的外延區(qū)22。襯底20可以包含碳化硅、藍(lán)寶石、氮化鋁、氮化鎵、或任何其它適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電襯底材料或不導(dǎo)電襯底材料。在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，襯底20包含導(dǎo)電的摻雜SiC。在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，襯底20是在預(yù)定波長范圍內(nèi)對光輻射透明的。在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，外延區(qū)22包含導(dǎo)電緩沖層和多個(gè)III族氮化物外延層，其中至少某些外延層提供了二極管區(qū)。為了說明的目的，圖1-10所示的襯底、外延層、以及金屬層的尺寸未按比例繪制，而是進(jìn)行了夸大?？梢岳缬迷谕庋訁^(qū)22表面上進(jìn)行等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積(PECVD)的方法，來可選地形成薄的二氧化硅層和/或其它層(未示出)，以便在后續(xù)的加工和清洗步驟中對外延層表面進(jìn)行保護(hù)。
淀積外延區(qū)22之后，如圖2所示對外延區(qū)22進(jìn)行圖形化，以便形成各具有側(cè)壁30a和30b的多個(gè)臺面30。雖然在圖2中未示出，但臺面30可以延伸進(jìn)入到襯底20中。而且，在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，可以借助于通過掩模中的窗口的選擇性外延生長而不是通過滿鋪外延生長和腐蝕，來形成臺面30。
仍然參照圖2，在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，光抗蝕劑層24和/或其它材料層被形成在前身10的表面上，并被圖形化以便暴露臺面30的表面，從而在臺面30表面上確定第一減小的區(qū)域30c。若存在可選的二氧化硅層，則可以通過光抗蝕劑24中的窗口被腐蝕，以便暴露臺面30中外延區(qū)22的外延表面層上的第一減小的區(qū)域30c。
然后，用例如常規(guī)剝離技術(shù)，在臺面30的第一減小的區(qū)域30c上形成多層導(dǎo)電疊層35。如圖3所示，多層導(dǎo)電疊層35包括歐姆層32、反射層34、以及勢壘層36。在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，歐姆層32包含鉑，但在其它實(shí)施方案中，可以包含鈀、鎳/金、氧化鎳/金、氧化鎳/鉑、鈦和/或鈦/金。在上述參考申請序列號No.10/057821中描述了歐姆層的其它實(shí)施方案。若歐姆層32包含鉑，則在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，鉑的厚度約為25埃。反射層34可以包含任何適當(dāng)?shù)姆瓷浣饘?，并可以包含鋁或銀。在某些實(shí)施方案中，反射層34的厚度約為1000埃。在上述參考申請No.10/057821中描述了反射層的其它實(shí)施方案。
在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，勢壘層36可以是焊料勢壘層，以便使諸如錫之類的焊料金屬避免與反射層34和/或歐姆層32發(fā)生反應(yīng)。在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，勢壘層36包含W、TiW和/或TiN/W，且厚度約為500-50000埃，而在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，厚度約為5000埃。在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，勢壘層36可以包含Ti組分約為5％而W組分約為95％的TiW。
當(dāng)在低于大約210℃的回流溫度下執(zhí)行(下面描述的)焊料鍵合操作時(shí)，可以采用包含鎢或鈦/鎢的厚度約為500-3000埃的勢壘層36的其它實(shí)施方案。例如，根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案，當(dāng)在大約190-210℃的回流溫度下采用金/鉛/錫的共晶焊料時(shí)，可以采用包含約500-3000埃之間的鈦/鎢的勢壘層。
在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，較高的回流溫度可以被用來適應(yīng)諸如回流溫度約為220-260℃的包含錫、銀、以及銻的焊料之類的其它的焊料。這些焊料的一個(gè)例子是Kester牌R276AC的大約96.5％的錫和大約3.5％的銀的銀-錫焊膏。因此，在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，勢壘層36包含厚度約為5000埃的鎢或鈦/鎢第一層36a以及第一層36a上的厚度約為2000埃的包含鎳的第二層36b。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的某些這種實(shí)施方案能夠承受大約325-350℃之間的溫度大約5分鐘而不明顯地增大LED的正向電壓(VF)或降低LED的光輸出。于是，在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，包含鎢或鈦/鎢層36a和鎳層36b的多層勢壘層36被用于回流溫度高于大約200℃的焊料。在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，這些多層勢壘層可以被用于回流溫度高于大約250℃的焊料。
在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，用例如電子束技術(shù)淀積了鎢、銀、以及鉑。可以用電子束技術(shù)來淀積TiW，但在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，Ti和W被同時(shí)濺射淀積。此外，在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，在存在氮的情況下，可以濺射淀積TiW來形成也對錫擴(kuò)散構(gòu)成勢壘的TiN/TiW層。
在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，勢壘層36可以主要由鎳或NiV組成。在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，勢壘層36可以包含完全被大約500-10000埃厚的金層覆蓋的2500埃的鎳焊料勢壘。此金層能夠防止鎳層被氧化。但采用鎳勢壘層可能導(dǎo)致在提高的溫度下光和電性能以及錫遷移造成的電流電平的高得無法接受的退化。而且，較厚的鎳膜由于膜應(yīng)力可能高而可能難以使用。這可能引起對鎳從相鄰的反射層和/或歐姆層剝離的擔(dān)心。而且金在勢壘層邊沿的存在可能產(chǎn)生錫向下圍繞勢壘邊沿遷移的通道。
現(xiàn)在參照圖4，在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，鈍化層40被淀積或形成在器件前身10的第一(即外延側(cè))表面20a上。在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，鈍化層40可以包含二氧化硅和/或SiN(可以以化學(xué)比或非化學(xué)比的量來淀積)，并可以用諸如PECVD和/或反應(yīng)濺射之類的常規(guī)技術(shù)來淀積。在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，鈍化層40的厚度約為1500埃。還如圖4所示，這種滿鋪淀積還在臺面30和多層導(dǎo)電疊層35的側(cè)壁上以及勢壘層36的暴露表面上形成了鈍化層。
現(xiàn)在參照圖5，利用腐蝕掩模(諸如光抗蝕劑)對鈍化層40進(jìn)行圖形化，以便提供第一圖形化的鈍化層40a，并選擇性地呈現(xiàn)勢壘層36表面的第二減小的區(qū)域部分36c。在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，可以用剝離技術(shù)來暴露勢壘層36表面的第二減小的區(qū)域部分36c。在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，可以采用鈍化層40a的選擇性淀積，致使不必使用分立的圖形化步驟。
仍然參照圖5，包含例如Ti的可選粘合層55然后被淀積在勢壘層36的第二減小的區(qū)域36c上，且鍵合層60被淀積在粘合層55上。可以用圖形化的鈍化層40a作為掩模和/或利用剝離技術(shù)，來執(zhí)行這些淀積。在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，粘合層55的厚度約為1000埃。在某些實(shí)施方案中，鍵合層60可以包含Au、Sn和/或AuSn，且厚度約為1000埃。在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，鍵合層60的厚度可以高達(dá)大約1微米(若是Au)或大約1.7微米(若是AuSn)。但在某些實(shí)施方案中，厚度大于大約1000埃的Au層的使用可能導(dǎo)致不協(xié)調(diào)的焊料回流過程或焊料附著的Au脆變，這可能導(dǎo)致低的抗剪強(qiáng)度。如所示，根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案，圖形化的鈍化層40a還位于粘合層55和鍵合層的側(cè)壁上。在其它實(shí)施方案中，圖形化的鈍化層40a不延伸在粘合層55和鍵合層60的側(cè)壁上。在這些實(shí)施方案中，鈍化層可以延伸在導(dǎo)電疊層35的側(cè)壁上。根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施方案，鍵合層60延伸離開多層導(dǎo)電疊層35，直到超過圖形化的鈍化層40a。在其它實(shí)施方案中，鍵合層60不延伸超過圖形化的鈍化層40a的外表面。
對于制作在導(dǎo)電襯底上的器件，歐姆接觸和金屬絲鍵合焊點(diǎn)(未示出)被形成在外延區(qū)對面的第二襯底表面20b上，以便形成垂直導(dǎo)電器件。在申請No.10/057821中，描述了許多這種實(shí)施方案。對于制作在不導(dǎo)電襯底上的器件，歐姆接觸和金屬鍵合層(未示出)可以被形成在器件的n型外延區(qū)上，以便形成水平導(dǎo)電器件。在申請No.10/057821中，也示出了許多這種實(shí)施方案。
現(xiàn)在參照圖6，前身10被分割成單個(gè)的發(fā)光二極管100。圖6還示出了LED 100可以被鋸成具有傾斜的側(cè)壁結(jié)構(gòu)70，以便提高出光。在申請No.10/057821中，描述了襯底成形的許多其它的實(shí)施方案。
因此，圖6示出了根據(jù)本發(fā)明某些實(shí)施方案的發(fā)光二極管100，它包括襯底20、襯底20上的包括二極管區(qū)的外延區(qū)(先前稱為臺面)30、外延區(qū)30上與襯底20相對的多層導(dǎo)電疊層35、以及至少部分地延伸在多層導(dǎo)電疊層35上與外延區(qū)30相對的鈍化層40b，以便在多層導(dǎo)電疊層35上確定與外延區(qū)30相對的面積減小的鍵合區(qū)36c。在某些實(shí)施方案中，鈍化層40b還延伸跨越多層導(dǎo)電疊層35，延伸跨越外延區(qū)30，以及延伸到第一襯底表面20a上。也如圖6所示，在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，多層導(dǎo)電疊層35和外延區(qū)30都包括側(cè)壁，且鈍化層40b延伸在多層導(dǎo)電疊層35和外延區(qū)30的側(cè)壁上。也如圖6所示，鍵合層60被提供在鍵合區(qū)36c上。鍵合層60也包括鍵合層側(cè)壁，且鈍化層40b可以延伸到鍵合層側(cè)壁上或可以不延伸到鍵合層側(cè)壁上。最后，粘合層55可以被提供在多層導(dǎo)電疊層35與鍵合層60之間，且鈍化層40b也可以延伸到粘合層55和/或鍵合層60側(cè)壁上或不延伸到粘合層55和/或鍵合層60側(cè)壁上。
仍然參照圖6，在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，襯底20包括鄰近外延區(qū)30的第一表面20a和外延區(qū)對面的第二表面20b。如圖6所示，鍵合層60的表面面積小于多層導(dǎo)電疊層35，且多層導(dǎo)電疊層35的表面面積小于外延區(qū)30。外延區(qū)30的表面面積小于第一表面20a。第二表面20b的表面面積小于第一表面20a。
圖6還示出了根據(jù)本發(fā)明某些實(shí)施方案的發(fā)光二極管，它包括具有分別相反的第一和第二表面20a和20b的襯底20，第二表面20b的表面面積小于第一表面。外延區(qū)30位于第一表面20a上，且其中包括二極管區(qū)。歐姆層32位于外延區(qū)30上襯底20的對面。反射層34位于歐姆層32上外延區(qū)30的對面。勢壘層36位于反射層34上歐姆層32的對面。粘合層55位于勢壘層36上反射層34的對面。最后，鍵合層60位于粘合層55上勢壘層36的對面。
也如圖6所示，在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，勢壘層36包含鎢、鈦/鎢、和/或氮化鈦/鎢。在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，錫的勢壘層36包含含鎢的第一層36a和含鎢的第一層36a上的含鎳的第二層36b。
也如圖6所示，在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，外延區(qū)30的表面面積小于第一表面20a。勢壘層36、反射層34、以及歐姆層32具有相同的表面面積，此表面面積小于外延區(qū)30的表面面積。粘合層55和鍵合層60具有相同的表面面積，此表面面積小于勢壘層36、反射層34、以及歐姆層32的表面面積。
最后，也如圖6所示，在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，外延區(qū)30、歐姆層32、反射層34、勢壘層36、粘合層55、以及鍵合層60各包括側(cè)壁，且發(fā)光二極管100還包括在外延區(qū)30、歐姆層32、反射層34、以及勢壘層36的側(cè)壁上的鈍化層40b。鈍化層也可以延伸到粘合層55和/或鍵合層60的側(cè)壁上或可以不延伸到粘合層55和/或鍵合層60的側(cè)壁上。鈍化層40b也可以延伸在襯底20的第一表面20a上。
圖7示出了本發(fā)明其它實(shí)施方案，其中，鍵合層60包含焊料浸潤層62以及浸潤鈍化層64。在某些實(shí)施方案中，焊料浸潤層62包含鎳，且厚度約為2000埃。在某些實(shí)施方案中，浸潤鈍化層64包含金，且厚度約為500埃。根據(jù)本發(fā)明某些實(shí)施方案，采用鎳焊料浸潤層62，能夠?yàn)楹噶咸峁┰鰪?qiáng)的機(jī)械鍵合，這能夠提高連接的抗剪強(qiáng)度，并能夠降低機(jī)械失效的可能性。
圖8示出了本發(fā)明的其它實(shí)施方案，其中，鍵合層60和可選的粘合層55不延伸超過鈍化層40b的外邊沿40c。根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案，當(dāng)焊料鍵合被用來將LED安裝到引線框時(shí)，可以采用此結(jié)構(gòu)。
圖1-8還示出了根據(jù)本發(fā)明某些實(shí)施方案制造多個(gè)發(fā)光二極管的方法。這些方法包含在襯底20上形成多個(gè)分隔開的臺面區(qū)30，此臺面區(qū)中包括二極管區(qū)(圖2)。第一減小面積的區(qū)域30c被確定在臺面區(qū)上(圖2)。包括勢壘層的多層導(dǎo)電疊層35被形成在臺面區(qū)30的第一減小面積的區(qū)域30c上(圖3)。鈍化層40a被形成在各個(gè)臺面區(qū)30之間的襯底20上、臺面區(qū)的暴露部分上、以及多層疊層35的暴露部分上，鈍化層40a在多層導(dǎo)電疊層35上確定第二減小面積的區(qū)域36c(圖4和5)。然后，鍵合層60被形成在多層導(dǎo)電疊層35的第二減小面積的區(qū)域36c上(圖5)。襯底20在各個(gè)臺面30之間被切割，從而產(chǎn)生多個(gè)發(fā)光二極管100(圖6)。
現(xiàn)在參照圖9和10，如圖9和10所示，一旦已經(jīng)切割了LED 100，LED和導(dǎo)電輔助支架75就被彼此固定。圖9示出了本發(fā)明的實(shí)施方案，其中，LED 100通過熱聲和/或熱壓鍵合被外延側(cè)朝下地安裝在“倒裝芯片”結(jié)構(gòu)中。亦即，例如如美國臨時(shí)申請No.60/307234所述，代替采用環(huán)氧樹脂或焊料來形成LED 100與輔助支架75之間的機(jī)械連接即鍵合，LED 100的鍵合層60被熱聲或熱壓直接鍵合到輔助支架75。
在根據(jù)本發(fā)明某些實(shí)施方案的熱聲或熱壓鍵合的某些實(shí)施方案中，LED芯片100被置于與輔助支架機(jī)械接觸，并在高于鍵合金屬的共晶溫度的溫度下對其進(jìn)行機(jī)械和/或聲學(xué)激勵。鍵合金屬于是與金屬輔助支架形成鍵合，這提供了LED與輔助支架之間的機(jī)電連接。在本發(fā)明的實(shí)施方案中，鍵合層60具有相對組分約為80％/20％的Au/Sn，用于熱聲鍵合的溫度可以約為300℃。
勢壘層36和/或鈍化層40b的存在，能夠降低或防止鍵合層60中的金屬與反射層34和/或歐姆層32之間不希望有的相互反應(yīng)。勢壘層36和/或鈍化層40還可以用來抑制或禁止金屬沿金屬疊層35邊沿的不希望有的遷移。
在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，如圖10所示，可以用諸如SnAg、SnPb之類的金屬焊料80和/或其它焊料，將LED 100安裝在輔助支架75上。鈍化層40b能夠降低或防止Sn從焊料80遷移到(從而潛在地退化)反射層34和/或歐姆層32。鈍化層40b還能夠降低或防止導(dǎo)電焊料80與襯底20和臺面?zhèn)缺诮佑|，否則這種接觸可能導(dǎo)致形成對器件100的n型區(qū)的不希望有的寄生肖特基接觸。在上述臨時(shí)申請No.60/307311中，公開了根據(jù)本發(fā)明其它實(shí)施方案可以使用的其它鍵合技術(shù)。
測試結(jié)果下列測試結(jié)果是說明性的，不構(gòu)成對本發(fā)明范圍的限制。圖11A-11D圖示了2500埃鎳焊料勢壘的測試結(jié)果，而圖12A-12D圖示了5000埃TiW勢壘的結(jié)果。
在第一測試中，測量了大量LED樣品的高溫工作壽命(HTOL)。在此測試中，20個(gè)LED被制造成具有TiW焊料勢壘36、SiN鈍化層40b、以及金鍵合層60。除了使用Ni焊料勢壘之外，20個(gè)LED還被制造成具有相同的結(jié)構(gòu)。這些器件經(jīng)由焊料鍵合被安裝在鍍銀的半徑為5mm的引線框上。這些器件然后在被保持于85℃溫度的情況下以20mA的正向電流工作。在24、168、336、504、672、864、1008小時(shí)之后，測量光輸出功率和VF。如圖11A和12A所示，與具有TiW勢壘的器件相比，具有Ni勢壘的器件表示出更大的光輸出退化。而且Ni勢壘器件中的VF增大(圖11B)得比TiW勢壘器件中的(圖12B)更多。
在第二測試中，20個(gè)LED被制造成具有TiW焊料勢壘36、SiN鈍化層40b、以及金鍵合層60，且除了使用Ni勢壘之外，20個(gè)LED被制造成具有相同的結(jié)構(gòu)。這些器件如上述參照HTOL測試那樣被安裝，并在被保持于85℃溫度和85％的相對濕度的情況下以70mA的脈沖正向電流(4KHz下25％占空度)工作504小時(shí)。在24、168、336、504、672、864、1008小時(shí)之后，測量光輸出功率和VF。如圖11C和12C所示，更大的光輸出退化出現(xiàn)在具有Ni勢壘的器件中，且如圖11D和12D所示，更大的VF增大出現(xiàn)在具有Ni勢壘的器件中。
在附圖和說明書中，已經(jīng)描述了本發(fā)明的各種典型優(yōu)選實(shí)施方案。雖然使用了具體的表達(dá)，但它們是在一般和敘述性的意義上被使用，而不是為了限制的目的，本發(fā)明的范圍在下列權(quán)利要求中被提出。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管，它包含襯底；襯底上其中包括二極管區(qū)的外延區(qū)；外延區(qū)上襯底對面的包括勢壘層的多層導(dǎo)電疊層；以及至少部分地延伸在多層導(dǎo)電疊層上與外延區(qū)相對的鈍化層，以便確定在多層導(dǎo)電疊層上與外延區(qū)相對的鍵合區(qū)，此鈍化層還延伸跨越多層導(dǎo)電疊層、延伸跨越外延區(qū)、以及延伸到襯底上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)光二極管，其中，鈍化層對用來將鍵合區(qū)固定到輔助支架的鍵合材料不浸潤。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)光二極管，其中，多層導(dǎo)電疊層包括多層導(dǎo)電疊層側(cè)壁，其中，外延區(qū)包括外延區(qū)側(cè)壁，且其中，鈍化層延伸在多層導(dǎo)電疊層側(cè)壁上，并延伸在外延區(qū)側(cè)壁上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)光二極管，還包含鍵合區(qū)上的鍵合層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)光二極管，其中，鍵合層包括鍵合層側(cè)壁，且其中，鈍化層也延伸在鍵合層側(cè)壁上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)光二極管，其中，鍵合層包括鍵合層側(cè)壁，且其中，鈍化層不延伸在鍵合層側(cè)壁上。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的發(fā)光二極管，還包含多層導(dǎo)電疊層與鍵合層之間的粘合層。
8.根據(jù)權(quán)利要求4的發(fā)光二極管，還包含多層導(dǎo)電疊層與鍵合層之間的焊料浸潤層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的發(fā)光二極管，其中，焊料浸潤層包含鎳。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的發(fā)光二極管，其中，粘合層包括粘合層側(cè)壁，且其中，鈍化層也延伸在粘合層側(cè)壁上。
11.根據(jù)權(quán)利要求7的發(fā)光二極管，其中，粘合層包括粘合層側(cè)壁，且其中，鈍化層不延伸在粘合層側(cè)壁上。
12.根據(jù)權(quán)利要求4的發(fā)光二極管，其中，襯底包括鄰近外延區(qū)的第一表面以及與外延區(qū)相對的第二表面，其中，鍵合層的表面面積小于多層導(dǎo)電疊層，其中，多層導(dǎo)電疊層的表面面積小于外延區(qū)，且其中，外延區(qū)的表面面積小于第一表面。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的發(fā)光二極管，其中，第二表面的表面面積小于第一表面。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)光二極管，還包含輔助支架以及鍵合區(qū)與輔助支架之間的鍵合。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的發(fā)光二極管，其中的鍵合是熱壓鍵合。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的發(fā)光二極管，其中的鍵合包含焊料。
17.根據(jù)權(quán)利要求4的發(fā)光二極管，其中，鍵合層延伸離開多層導(dǎo)電疊層直至超過鈍化層。
18.根據(jù)權(quán)利要求4的發(fā)光二極管，其中，鍵合層不延伸離開多層導(dǎo)電疊層直至超過鈍化層。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)光二極管，其中，襯底包含碳化硅，且其中，外延區(qū)包含氮化鎵。
20.根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)光二極管，其中，多層導(dǎo)電疊層包含歐姆層、反射層、以及勢壘層。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的發(fā)光二極管，其中，歐姆層包含鉑、鈀、鎳/金、氧化鎳/金、氧化鎳/鉑、鈦、和/或鈦/金，且其中，反射層包含鋁和/或銀。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的發(fā)光二極管，其中，勢壘層包含鎢、鈦/鎢、和/或氮化鈦/鎢。
23.根據(jù)權(quán)利要求20的發(fā)光二極管，其中，勢壘層包含大約95％的鎢和大約5％的鈦。
24.根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)光二極管，其中，勢壘層包含鎢、鈦/鎢、和/或氮化鈦/鎢。
25.根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)光二極管，其中，勢壘層包含大約95％的鎢和大約5％的鈦。
26.根據(jù)權(quán)利要求20的發(fā)光二極管，其中，勢壘層包含含鎢的第一層和含鎳的第二層。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的發(fā)光二極管，其中，第一層包含鈦/鎢。
28.根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)光二極管，其中，勢壘層包含含鎢的第一層和含鎳的第二層。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的發(fā)光二極管，其中，第一層包含鈦/鎢。
30.根據(jù)權(quán)利要求22的發(fā)光二極管，還包含輔助支架以及勢壘層與輔助支架之間的焊料層。
31.根據(jù)權(quán)利要求24的發(fā)光二極管，還包含輔助支架以及勢壘層與輔助支架之間的焊料層。
32.根據(jù)權(quán)利要求26的發(fā)光二極管，還包含輔助支架以及含鎳的第二層與輔助支架之間的焊料層。
33.根據(jù)權(quán)利要求28的發(fā)光二極管，還包含輔助支架以及含鎳的第二層與輔助支架之間的焊料層。
34.根據(jù)權(quán)利要求4的發(fā)光二極管，還包含多層導(dǎo)電疊層與鍵合層之間的抗剪強(qiáng)度增強(qiáng)層。
35.根據(jù)權(quán)利要求34的發(fā)光二極管，其中，抗剪強(qiáng)度增強(qiáng)層包含鎳。
36.一種發(fā)光二極管，它包含具有第一和第二相對表面的襯底，此第二表面的表面面積小于第一表面；第一表面上其中包括二極管區(qū)的外延區(qū)；外延區(qū)上與襯底相對的歐姆層；歐姆層上與外延區(qū)相對的反射層；反射層上與歐姆層相對的勢壘層；勢壘層上與反射層相對的粘合層；以及粘合層上與勢壘層相對的鍵合層。
37.根據(jù)權(quán)利要求36的發(fā)光二極管，還包含輔助支架以及鍵合層與輔助支架之間的鍵合。
38.根據(jù)權(quán)利要求37的發(fā)光二極管，其中的鍵合是熱壓鍵合。
39.根據(jù)權(quán)利要求37的發(fā)光二極管，其中的鍵合包含焊料。
40.根據(jù)權(quán)利要求39的發(fā)光二極管，其中的焊料包含錫和/或金。
41.根據(jù)權(quán)利要求36的發(fā)光二極管，其中，襯底包含碳化硅，且其中，外延區(qū)包含氮化鎵。
42.根據(jù)權(quán)利要求36的發(fā)光二極管，其中，歐姆層包含鉑、鈀、鎳/金、氧化鎳/金、氧化鎳/鉑、鈦、和/或鈦/金，且其中，反射層包含鋁和/或銀。
43.根據(jù)權(quán)利要求36的發(fā)光二極管，其中，勢壘層包含鈦、鈦/鎢、和/或氮化鈦/鎢。
44.根據(jù)權(quán)利要求36的發(fā)光二極管，其中，勢壘層包含大約95％的鎢和大約5％的鈦。
45.根據(jù)權(quán)利要求36的發(fā)光二極管，其中，勢壘層包含含鎢的第一層和含鎳的第二層。
46.根據(jù)權(quán)利要求45的發(fā)光二極管，其中，第一層包含鈦/鎢。
47.根據(jù)權(quán)利要求39的發(fā)光二極管，其中，焊料的回流溫度低于大約210℃，且其中，勢壘層包含厚度約為500-50000埃的鈦/鎢層。
48.根據(jù)權(quán)利要求39的發(fā)光二極管，其中，焊料的回流溫度高于大約210℃，且其中，勢壘層包含厚度約為5000埃的鈦/鎢第一層以及第一層上的厚度約為2000埃的含鎳的第二層。
49.根據(jù)權(quán)利要求39的發(fā)光二極管，其中，焊料的回流溫度高于大約250℃，且其中，勢壘層包含厚度約為5000埃的鈦/鎢第一層以及第一層上的厚度約為2000埃的含鎳的第二層。
50.根據(jù)權(quán)利要求36的發(fā)光二極管，其中，外延區(qū)的表面面積小于第一表面，其中，勢壘層、反射層、以及歐姆層具有小于外延區(qū)的表面面積的相同的表面面積，且其中，粘合層和鍵合層具有小于勢壘層、反射層、以及歐姆層的表面面積的相同的表面面積。
51.根據(jù)權(quán)利要求36的發(fā)光二極管，其中，外延區(qū)、歐姆層、反射層、勢壘層、粘合層、以及鍵合層各具有側(cè)壁，發(fā)光二極管還包含在外延區(qū)、歐姆層、反射層、勢壘層、粘合層、以及鍵合層的側(cè)壁上的鈍化層。
52.根據(jù)權(quán)利要求50的發(fā)光二極管，其中，外延區(qū)、歐姆層、反射層、勢壘層、粘合層、以及鍵合層各具有側(cè)壁，發(fā)光二極管還包含在外延區(qū)、歐姆層、反射層、勢壘層、粘合層、以及鍵合層的側(cè)壁上的鈍化層。
53.根據(jù)權(quán)利要求52的發(fā)光二極管，其中，鈍化層還位于襯底的第一表面上。
54.根據(jù)權(quán)利要求52的發(fā)光二極管，還包含輔助支架以及鍵合層與輔助支架之間的焊料層，其中，鈍化層對焊料層不浸潤。
55.根據(jù)權(quán)利要求36的發(fā)光二極管，還包含粘合層與鍵合層之間的焊料浸潤層。
56.根據(jù)權(quán)利要求36的發(fā)光二極管，還包含粘合層與鍵合層之間的抗剪強(qiáng)度增強(qiáng)層。
57.一種發(fā)光二極管，它包含襯底；襯底上其中包括二極管區(qū)的外延區(qū)；外延區(qū)上與襯底相對的多層導(dǎo)電疊層；以及用來降低沾污物進(jìn)入多層導(dǎo)電疊層中的遷移的裝置。
58.根據(jù)權(quán)利要求57的發(fā)光二極管，其中，用來降低的裝置包含含鎢的層。
59.一種制造多個(gè)發(fā)光二極管的方法，它包含在襯底上外延形成多個(gè)分隔開的臺面區(qū)，此臺面區(qū)中包括二極管區(qū)；在臺面區(qū)上確定第一減小面積的區(qū)域；在臺面區(qū)的第一減小面積的區(qū)域上形成包括勢壘層的多層導(dǎo)電疊層；在各個(gè)臺面區(qū)之間的襯底上、臺面區(qū)的暴露部分上、以及多層導(dǎo)電疊層的暴露部分上，形成鈍化層，此鈍化層在多層導(dǎo)電疊層上確定第二減小面積的區(qū)域；在多層導(dǎo)電疊層的第二減小面積的區(qū)域上，形成鍵合層；以及在各個(gè)臺面之間切割襯底，以便產(chǎn)生多個(gè)發(fā)光二極管。
60.根據(jù)權(quán)利要求59的方法，其中，切割之后隨之以將鍵合層鍵合到輔助支架。
61.根據(jù)權(quán)利要求60的方法，其中，鍵合包含將鍵合層熱壓鍵合到輔助支架。
62.根據(jù)權(quán)利要求60的方法，其中，鍵合包含將鍵合層焊料鍵合到輔助支架。
63.根據(jù)權(quán)利要求62的方法，其中，鈍化層不浸潤將鍵合層焊料鍵合到輔助支架過程中所用的焊料。
64.根據(jù)權(quán)利要求59的方法，其中，多層導(dǎo)電疊層包括多層導(dǎo)電疊層側(cè)壁，其中，外延區(qū)包括外延區(qū)側(cè)壁，且其中，形成鈍化層包含在多層導(dǎo)電疊層側(cè)壁上以及在外延區(qū)側(cè)壁上形成鈍化層。
65.根據(jù)權(quán)利要求59的方法，其中，在形成鈍化層與形成鍵合層之間，執(zhí)行下列步驟在多層導(dǎo)電疊層的第二減小面積的區(qū)域上形成粘合層。
66.根據(jù)權(quán)利要求59的方法，其中，在形成鈍化層與形成鍵合層之間，執(zhí)行下列步驟在多層導(dǎo)電疊層的第二減小面積的區(qū)域上形成焊料浸潤層。
67.根據(jù)權(quán)利要求59的方法，其中，在形成鈍化層與形成鍵合層之間，執(zhí)行下列步驟在多層導(dǎo)電疊層的第二減小面積的區(qū)域上形成抗剪強(qiáng)度增強(qiáng)層。
68.根據(jù)權(quán)利要求59的方法，其中，襯底包括鄰近臺面區(qū)的第一表面以及與臺面區(qū)相對的第二表面，且其中，切割包含在各個(gè)臺面區(qū)之間切割襯底，以便產(chǎn)生包括表面面積小于其第一表面的第二表面的多個(gè)發(fā)光二極管。
69.根據(jù)權(quán)利要求59的方法，其中，襯底包含碳化硅，且其中，外延區(qū)包含氮化鎵。
70.根據(jù)權(quán)利要求59的方法，其中，多層導(dǎo)電疊層包含歐姆層、反射層、以及勢壘層。
71.根據(jù)權(quán)利要求59的方法，其中，歐姆層包含鉑、鈀、鎳/金、氧化鎳/金、氧化鎳/鉑、鈦、和/或鈦/金，且其中，反射層包含鋁和/或銀。
72.根據(jù)權(quán)利要求59的方法，其中，勢壘層包含鎢、鈦/鎢、和/或氮化鈦/鎢。
73.根據(jù)權(quán)利要求59的方法，其中，勢壘層包含鎢、鈦/鎢、和/或氮化鈦/鎢。
74.根據(jù)權(quán)利要求70的方法，其中，勢壘層包含含鎢的第一層和含鎳的第二層。
75.根據(jù)權(quán)利要求59的方法，其中，勢壘層包含含鎢的第一層和含鎳的第二層。
76.根據(jù)權(quán)利要求59的方法，其中，鍵合包含在低于大約210℃下將鍵合層焊料鍵合到輔助支架，且其中，勢壘層包含厚度約為500-50000埃的鈦/鎢層。
77.根據(jù)權(quán)利要求59的方法，其中，鍵合包含在低于大約210℃下將鍵合層焊料鍵合到輔助支架，且其中，勢壘層包含厚度約為5000埃的鈦/鎢第一層以及第一層上的厚度約為2000埃的含鎳的第二層。
78.根據(jù)權(quán)利要求59的方法，其中，鍵合包含在高于大約250℃下將鍵合層焊料鍵合到輔助支架，且其中，勢壘層包含厚度約為5000埃的鈦/鎢第一層以及第一層上的厚度約為2000埃的含鎳的第二層。
全文摘要
發(fā)光二極管包括襯底、襯底上其中包括二極管區(qū)的外延區(qū)、以及外延區(qū)上與襯底相對的多層導(dǎo)電疊層。鈍化層至少部分地延伸在多層導(dǎo)電疊層上與外延區(qū)相對，以便確定在多層導(dǎo)電疊層上與外延區(qū)相對的鍵合區(qū)。鈍化層還延伸跨越多層導(dǎo)電疊層，延伸跨越外延區(qū)，并且延伸到襯底上。多層導(dǎo)電疊層可以包括外延區(qū)上與襯底相對的歐姆層、歐姆層上與外延區(qū)相對的反射層、以及反射層上與歐姆層相對的錫的勢壘層。還可以在錫的勢壘層上提供與反射層相對的粘合層、還可以在粘合層上提供與錫的勢壘層相對的鍵合層、還可以提供輔助支架以及鍵合層與輔助支架之間的鍵合。
文檔編號H01L33/40GK1582503SQ02818519
公開日2005年2月16日 申請日期2002年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月23日
發(fā)明者D·B·小斯拉特, B·E·威廉斯, P·S·安德魯斯 申請人:克里公司