專(zhuān)利名稱(chēng)：一種led芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體光電器件技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及ー種LED芯片。
背景技術(shù)：
在當(dāng)前全球能源短缺的憂慮再度升高的背景下，節(jié)約能源是我們未來(lái)面臨的重要的問(wèn)題。在照明領(lǐng)域，LED (Light Emitting Diode,發(fā)光二級(jí)管)的應(yīng)用正吸引著世人的目光，LED作為ー種新型的緑色光源產(chǎn)品，必然是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)，二十一世紀(jì)將進(jìn)入以LED為代表的新型照明光源時(shí)代。LED的應(yīng)用中，LED芯片的制造是其中最為關(guān)鍵的ー個(gè)步驟，而芯片鍵合是LED芯片制造過(guò)程中優(yōu)選的ー個(gè)エ藝過(guò)程。芯片鍵合主要是指在兩種襯底/基板上生長(zhǎng)相應(yīng)的金屬層，然后通過(guò)一定的外界條件使兩種襯底上生長(zhǎng)的金屬層粘合在一起。 目前，對(duì)于GaN基外延層都是在同質(zhì)或異質(zhì)襯底上通過(guò)外延エ藝生長(zhǎng)，然而若不將外延層轉(zhuǎn)移到其它襯底上，則無(wú)論從應(yīng)カ的釋放、光的吸收、散熱等方面都會(huì)對(duì)器件造成影響，使其發(fā)光效率較低。若將GaN基外延層通過(guò)芯片鍵合轉(zhuǎn)移到散熱性好，膨脹系數(shù)相近的基板上，不僅能提高器件的可靠性，還能避免異質(zhì)襯底對(duì)光的吸收，顯著提高光強(qiáng)，更利于滿足固態(tài)照明對(duì)LED可靠性和光強(qiáng)的需求。目前，LED芯片轉(zhuǎn)移方式大多采用固態(tài)Au-Au擴(kuò)散鍵合或者Au-Sn共晶鍵合，且Au層的厚度至少需要I微米，而Au-Sn共晶鍵合的共晶溫度需要280°C左右，這樣后面LED芯片的制造エ藝和焊線都不能超過(guò)這個(gè)溫度，導(dǎo)致エ藝窗ロ狹窄。以上無(wú)論采用固相Au-Au擴(kuò)散鍵合或者Au-Sn共晶鍵合，所使用的Au含量至少70%以上，而Au作為貴金屬，會(huì)大幅度増加制造成本，阻礙LED進(jìn)入照明領(lǐng)域。針對(duì)以上問(wèn)題，有必要尋找ー種更便宜的LED芯片。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種LED芯片，以解決現(xiàn)有的LED芯片價(jià)格昂貴的問(wèn)題。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供ー種LED芯片，包括襯底；位于所述襯底上的外延層、歐姆接觸層、第一粘結(jié)層、第一釬料阻擋層及混合層；位于所述混合層上的第二釬料阻擋層、第二粘結(jié)層及基板?？蛇x的，在所述的LED芯片中，所述混合層在600°C以下物化性能穩(wěn)定?？蛇x的，在所述的LED芯片中，所述混合層的材料為合金?？蛇x的，在所述的LED芯片中，所述混合層的材料為NixSrvx, NixIrvx, CuxSrvxCrxIrvx 或 TixIn1Y可選的，在所述的LED芯片中，所述第一釬料阻擋層及第ニ釬料阻擋層的材料為Pt、Ni、TiW、W、TiN和TiWN中的一種或組合。[0016]可選的，在所述的LED芯片中，所述第一粘結(jié)層和第二粘結(jié)層的材料為T(mén)i、Cr或Ni?？蛇x的，在所述的LED芯片中，在所述歐姆接觸層和第一粘結(jié)層之間還形成有反射鏡層和/或反射鏡阻擋層?？蛇x的，在所述的LED芯片中，所述LED芯片的結(jié)構(gòu)為垂直結(jié)構(gòu)或者倒裝結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，在本實(shí)用新型提供的LED芯片中，避免或減少了貴金屬的使用，從而降低了 LED芯片制造成本，提供了價(jià)格低廉的LED芯片。此外，在本實(shí)用新型提供的LED芯片中，通過(guò)穩(wěn)定的混合層作為鍵合連接的膜層，從而獲得較佳的鍵和界面，得到了高質(zhì)量的LED芯片。
圖I是本實(shí)用新型實(shí)施例的LED芯片鍵合方法的流程示意圖；圖2a 2e是本實(shí)用新型實(shí)施例一的LED芯片鍵合方法中的器件剖面示意圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例ニ的LED芯片鍵合方法中的器件剖面示意圖；圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例三的LED芯片鍵合方法中的器件剖面示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型提出的LED芯片作進(jìn)一歩詳細(xì)說(shuō)明。根據(jù)下面說(shuō)明和權(quán)利要求書(shū)，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說(shuō)明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例的目的。請(qǐng)參考圖1，其為本實(shí)用新型實(shí)施例的LED芯片鍵合方法的流程示意圖。如圖I所示，所述LED芯片鍵合方法包括如下步驟S10:提供襯底，所述襯底上順次形成有外延層、歐姆接觸層、第一粘結(jié)層、第一釬料阻擋層及第一鍵合層；Sll :提供基板，所述基板上順次形成有第二粘結(jié)層、第二釬料阻擋層及第ニ鍵合層；S12 :在第一鍵合層表面和/或第二鍵合層表面形成釬料層，所述釬料層的材料為金屬或者合金；S13:將所述襯底與基板貼合，其中，所述釬料層的表面為貼合面，直至所述釬料層完全擴(kuò)散至所述第一鍵合層及第ニ鍵合層。其中，該LED芯片鍵合方法既可用于垂直結(jié)構(gòu)的LED芯片制造，形成垂直結(jié)構(gòu)的LED芯片；也可用于倒裝結(jié)構(gòu)的LED芯片制造，形成倒裝結(jié)構(gòu)的LED芯片。接著，將通過(guò)如下三個(gè)實(shí)施例予以進(jìn)ー步說(shuō)明。實(shí)施例一請(qǐng)參考圖2a 2e，其為是本實(shí)用新型實(shí)施例一的LED芯片鍵合方法中的器件剖面示意圖。首先，如圖2a所示，提供襯底20，所述襯底20上順次形成有外延層20a、歐姆接觸層20b、第一粘結(jié)層20c、第一釬料阻擋層20d及第一鍵合層20e。優(yōu)選的，所述襯底20的材料為GaN，所述外延層20a為GaN基外延層，所述外延層20a通過(guò)外延工藝形成。在本實(shí)用新型的其他實(shí)施例中，所述襯底20的材料也可以為硅、碳化硅、GaAs、AlN或者ZnO等。在本實(shí)施例中，所述第一粘結(jié)層20c的材料為T(mén)i，其厚度為30nnT70nm，優(yōu)選的，所述第一粘結(jié)層20c的厚度為50nm。所述第一釬料阻擋層20d的材料為Pt，其厚度為150nnT250nm,優(yōu)選的,所述第一釬料阻擋層20d的厚度為200nm。所述第一鍵合層20e的材料為Ni，其厚度為O. 8微米 I. 2微米，優(yōu)選的，所述第一鍵合層20e的厚度為I微米。其中，所述歐姆接觸層20b、第一粘結(jié)層20c、第一釬料阻擋層20d及第一鍵合層20e均可通過(guò)熱蒸發(fā)、電子束蒸發(fā)、濺射、電鍍或噴涂的方式形成。所述外延層20a可通過(guò)MOCVD (Metal-organic Chemical Vapor Deposition,金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積)工藝形成。接著，如圖2b所示，提供基板21，所述基板21上順次形成有第二粘結(jié)層21a、第二釬料阻擋層21b及第二鍵合層21c。在本實(shí)施例中，所述第二粘結(jié)層21a的材料為T(mén)i，其厚 度為30nnT70nm,優(yōu)選的,所述第一粘結(jié)層20c的厚度為50nm。所述第二釬料阻擋層21b的材料為Pt，其厚度為150nnT250nm，優(yōu)選的，所述第一釬料阻擋層20d的厚度為200nm。所述第二鍵合層21c的材料為Ni，其厚度為O. 8微米 I. 2微米，優(yōu)選的，所述第一鍵合層20e的厚度為I微米。其中，所述第二粘結(jié)層21a、第二釬料阻擋層21b及第二鍵合層21c均可通過(guò)熱蒸發(fā)、電子束蒸發(fā)、濺射、電鍍或噴涂的方式形成。接著，如圖2c所示，在所述第一鍵合層20e表面形成釬料層22，在此，所述釬料層22的材料為Sn，其厚度為300nnT700nm，優(yōu)選的，所述釬料層22的厚度為500nm。該釬料層22可通過(guò)熱蒸發(fā)、電子束蒸發(fā)、濺射、電鍍或噴涂的方式形成。接著，如圖2d所示，將所述襯底20與基板21貼合，其中，所述釬料層22的表面為貼合面。即，在此將所述釬料層22的表面與所述第二鍵合層21c的表面貼合。具體的，在Sn (釬料層22的材料)的熔點(diǎn)溫度之上執(zhí)行該工藝步驟。優(yōu)選的，在280°C下，真空環(huán)境中，IT的壓力下執(zhí)行該工藝步驟。該工藝步驟將持續(xù)一定時(shí)間，直至所述釬料層22完全擴(kuò)散至所述第一鍵合層20e及第二鍵合層21c。如圖2e所示，最終，所述釬料層22將完全擴(kuò)散至所述第一鍵合層20e及第二鍵合層21c，由此，便完成了鍵合工藝。在所述釬料層22完全擴(kuò)散至所述第一鍵合層20e及第二鍵合層21c之后，將形成新的膜層一混合層23。該混合層23的材料為合金(具體在此為NixSrvx),其具有很高的穩(wěn)定性，通常，在室溫至600°C (或者說(shuō)600°C以下)，其能夠保持穩(wěn)定的物化性能(即物理化學(xué)性能穩(wěn)定)。由于通過(guò)該LED芯片鍵合工藝所形成的鍵合截面(混合層23)穩(wěn)定，其能夠?yàn)楹罄m(xù)工藝提供很寬的工藝窗口，便于安全、可靠地執(zhí)行后續(xù)工藝。此外，通過(guò)該LED芯片鍵合工藝無(wú)需使用昂貴的Au，在此，僅使用了價(jià)格更為低廉的Sn，由此，極大地降低了制造成本。在此，對(duì)于釬料層22、第一鍵合層20e及第二鍵合層21c的材料優(yōu)選為具有很好浸潤(rùn)性能的材料，由此，可提高釬料層22與第一鍵合層20e的粘結(jié)性能，以及后續(xù)釬料層22擴(kuò)散至第一鍵合層20e及第二鍵合層21c，并形成性能穩(wěn)定的混合層23。在本實(shí)施例中，通過(guò)所述第一釬料阻擋層20d及第二釬料阻擋層21b可在釬料層22擴(kuò)散的過(guò)程中，阻止釬料層22往第一粘結(jié)層20c及其下膜層，第二粘結(jié)層21a及其下膜層擴(kuò)散，從而提高所形成的LED芯片的可靠性。同時(shí)，通過(guò)所述第一粘結(jié)層20c及第二粘結(jié)層21a可很好的粘結(jié)其上下膜層，進(jìn)一步提高LED芯片的可靠性。具體的，在本實(shí)施例中，釬料層22的Sn會(huì)熔化，接著擴(kuò)散到第一鍵合層20e及第二鍵合層21c當(dāng)中與之形成穩(wěn)定合金，而第一釬料阻擋層20d及第二釬料阻擋層21b的Pt的作用是阻擋釬料層22的Sn擴(kuò)散到第一粘結(jié)層20c及第二粘結(jié)層21a中與之形成有害相，破壞器件穩(wěn)定性，進(jìn)而提高所形成的器件的可靠性。請(qǐng)繼續(xù)參考圖2e，通過(guò)上述LED芯片鍵合方法可形成一 LED芯片，其包括襯底；位于所述襯底上的外延層20a、歐姆接觸層20b、第一粘結(jié)層20c、第一釬料阻擋層20d及混合層23 ；位于所述混合層23上的第二釬料阻擋層21b、第二粘結(jié)層21a及基板21。 當(dāng)然，在完成LED芯片鍵合工藝及由此形成了一器件之后，還可繼續(xù)后續(xù)工藝，如將襯底20剝離等，此為現(xiàn)有工藝，本申請(qǐng)對(duì)此不再贅述。實(shí)施例二請(qǐng)參考圖3，其為本實(shí)用新型實(shí)施例二的LED芯片鍵合方法中的器件剖面示意圖。如圖3所示，在本實(shí)施例中，提供襯底30，所述襯底30上順次形成有外延層30a、歐姆接觸層30b、反射鏡層30c、反射鏡阻擋層30d、第一粘結(jié)層30e、第一釬料阻擋層30f及第一鍵合層30g。其中，所述第一粘結(jié)層30e的材料為T(mén)i,其厚度優(yōu)選為50nm ;所述第一釬料阻擋層30f的材料為T(mén)iW，其厚度優(yōu)選為200nm ;所述第一鍵合層30g的材料為Ni，其厚度優(yōu)選為I微米。請(qǐng)繼續(xù)參考圖3，提供基板31，所述基板31上順次形成有第二粘結(jié)層31a、第二釬料阻擋層31b、第二鍵合層31c及釬料層32。其中，所述第二粘結(jié)層31a的材料為T(mén)i，其厚度優(yōu)選為50nm ;所述第二釬料阻擋層31b的材料為T(mén)iW，其厚度優(yōu)選為200nm ;所述第二鍵合層31c的材料為Ni，其厚度優(yōu)選為I微米；所述釬料層32的材料為SnxCUl_x，其厚度優(yōu)選為 500nm。接著，可參考實(shí)施例一，將所述襯底30與基板31貼合，其中，所述釬料層32的表面為貼合面，在本實(shí)施例中，即指釬料層32的表面與第一鍵合層30g表面貼合，直至所述釬料層32完全擴(kuò)散至所述第一鍵合層30g及第二鍵合層31c，最終完成鍵合。具體的，在280°C下，真空環(huán)境中，IT的壓力下進(jìn)行貼合，直至釬料層32完全擴(kuò)散。本實(shí)施例中釬料層32的SnxCUh合金中的Sn會(huì)熔化，接著擴(kuò)散到第一鍵合層30g和第二鍵合層31c當(dāng)中與之形成穩(wěn)定合金(在此為NixSrvx),而第一釬料阻擋層30f和第二釬料阻擋層31b的TiW的作用是阻擋Sn擴(kuò)散到第一粘結(jié)層30e和第二粘結(jié)層31a中與之形成有害相，破壞器件穩(wěn)定性，進(jìn)而提高所形成的器件的可靠性。本實(shí)施例與實(shí)施例一的差別在于在實(shí)施例一中，釬料層形成于第一鍵合層之上，而在本實(shí)施例中釬料層形成于第二鍵合層之上；此外，所述釬料層、第一釬料阻擋層及第二釬料阻擋層的材料也與實(shí)施例一的不同，由此，所形成的LED芯片中，第一釬料阻擋層及第二釬料阻擋層的材料不同。但是，在本實(shí)施例提供的LED芯片鍵合方法及由該鍵合方法所得到的LED芯片中，同樣能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)施例一所提到有益效果。同時(shí)，本實(shí)施例未提及的工藝步驟可相應(yīng)參考實(shí)施例一。[0057]實(shí)施例三請(qǐng)參考圖4，其為本實(shí)用新型實(shí)施例三的LED芯片鍵合方法中的器件剖面示意圖。如圖4所示，在本實(shí)施例中，提供襯底40，所述襯底40上順次形成有外延層40a、歐姆接觸層40b、反射鏡層40c、反射鏡阻擋層40d、第一粘結(jié)層40e、第一釬料阻擋層40f、第一鍵合層40g、第一釬料層42。其中，所述第一粘結(jié)層40e的材料為T(mén)i，其厚度優(yōu)選為50nm ；所述第一釬料阻擋層40f的材料為T(mén)iW，其厚度優(yōu)選為200nm ;所述第一鍵合層40g的材料為Ni，其厚度優(yōu)選為I微米；所述第一釬料層42的材料為SnxCUl_x，其厚度優(yōu)選為250nm。
請(qǐng)繼續(xù)參考圖4，提供基板41，所述基板41上順次形成有第二粘結(jié)層41a、第二釬料阻擋層41b、第二鍵合層41c及第二釬料層42’。其中，所述第二粘結(jié)層41a的材料為T(mén)i，其厚度優(yōu)選為50nm ;所述第二釬料阻擋層41b的材料為T(mén)iW，其厚度優(yōu)選為200nm ;所述第二鍵合層41c的材料為Ni，其厚度優(yōu)選為I微米；所述第二釬料層42’的材料為SnxCUl_x，其厚度優(yōu)選為250nm。本實(shí)施例與實(shí)施例二的差別在于，釬料層分為第一釬料層42及第二釬料層42’，分別形成于第一鍵合層40g及第二鍵合層41c上，但是，最終所形成的LED芯片與實(shí)施例二的LED芯片相同。其同樣能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的有益效果，同時(shí)，本實(shí)施例未提及的工藝步驟可相應(yīng)參考實(shí)施例一及實(shí)施例二。需說(shuō)明的是，釬料層、第一鍵合層、第二鍵合層、第一釬料阻擋層、第二釬料阻擋層、第一粘結(jié)層、第二粘結(jié)層的材料并不限定于上述提及的各種材料。例如，所述釬料層的材料可以為 SruIruPtKBiUSnxCUh'SnxPbh'BixSnh'PbxSbySnh-y、SnxAgh 或 SnxAgyCu1H,優(yōu)選的，所述釬料層的材料為熔點(diǎn)小于等于400°C的金屬或者含熔點(diǎn)小于400°C金屬的合金；所述第一鍵合層及第二鍵合層的材料可以為Pt、Ni、Ti、Cu和Cr中的一種；所述第一釬料阻擋層及第二釬料阻擋層的材料可以為Pt、Ni、TiW、W、TiN和TiWN中的一種或組合；所述第一粘結(jié)層和第二粘結(jié)層的材料可以為T(mén)i、Cr或Ni。此外，根據(jù)不同的釬料層材料及不同的第一鍵合層、第二鍵合層材料，所述混合層也將由不同的材料形成，例如=NixSn1+ NixIrvx、CuxSrvxXrxIrvx或TixIrvx等。當(dāng)然，并不限定于上述所列舉的材料，各膜層也可以通過(guò)其他材料形成，其只需滿足實(shí)施例一中所提及的功能即可。上述描述僅是對(duì)本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的描述，并非對(duì)本實(shí)用新型范圍的任何限定，本實(shí)用新型領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.ー種LED芯片，其特征在于，包括 襯底； 位于所述襯底上的外延層、歐姆接觸層、第一粘結(jié)層、第一釬料阻擋層及混合層； 位于所述混合層上的第二釬料阻擋層、第二粘結(jié)層及基板。
2.如權(quán)利要求I所述的LED芯片，其特征在于，所述混合層在600°C以下物化性能穩(wěn)定。
3.如權(quán)利要求I所述的LED芯片，其特征在于，所述混合層的材料為合金。
4.如權(quán)利要求3所述的LED芯片，其特征在于，所述混合層的材料為NixSrvpNixIrvx,CuxSrvx、CrxIrvx 或 TixIrw
5.如權(quán)利要求I所述的LED芯片，其特征在于，所述第一釬料阻擋層及第ニ釬料阻擋層的材料為Pt、Ni、TiW、W、TiN和TiWN中的一種或組合。
6.如權(quán)利要求I所述的LED芯片，其特征在于，所述第一粘結(jié)層和第二粘結(jié)層的材料為T(mén)i、Cr 或 Ni。
7.如權(quán)利要求I至6中的任一項(xiàng)所述的LED芯片，其特征在于，在所述歐姆接觸層和第一粘結(jié)層之間還形成有反射鏡層和/或反射鏡阻擋層。
8.如權(quán)利要求I至6中的任一項(xiàng)所述的LED芯片，其特征在于，所述LED芯片的結(jié)構(gòu)為垂直結(jié)構(gòu)或者倒裝結(jié)構(gòu)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供了一種LED芯片，包括襯底；位于所述襯底上的外延層、歐姆接觸層、第一粘結(jié)層、第一釬料阻擋層及混合層；位于所述混合層上的第二釬料阻擋層、第二粘結(jié)層及基板。在本實(shí)用新型提供的LED芯片中，避免或減少了貴金屬的使用，從而降低了LED芯片制造成本，提供了價(jià)格低廉的LED芯片。此外，在本實(shí)用新型提供的LED芯片中，通過(guò)穩(wěn)定的混合層作為鍵合連接的膜層，從而獲得較佳的鍵和界面，得到了高質(zhì)量的LED芯片。
文檔編號(hào)H01L33/38GK202601715SQ201220271608
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月6日
發(fā)明者封飛飛, 張昊翔, 金豫浙, 萬(wàn)遠(yuǎn)濤, 李東昇, 江忠永 申請(qǐng)人:杭州士蘭明芯科技有限公司