金屬鍵結(jié)的發(fā)光二極管的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種金屬鍵結(jié)的發(fā)光二極管，包括基板、第一接合金屬層、第二接合金屬層、導(dǎo)電氧化層以及外延層。第一接合金屬層，形成于基板上。第二接合金屬層形成于第一接合金屬層上。導(dǎo)電氧化層形成于第二接合金屬層上。外延層形成于導(dǎo)電氧化層上。
【專利說明】
金屬鍵結(jié)的發(fā)光二極管
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型屬于一種發(fā)光二極管，特別屬于一種金屬鍵結(jié)的發(fā)光二極管。
【背景技術(shù)】
[0002] 發(fā)光二極管是為目前廣泛應(yīng)用的產(chǎn)品，其可應(yīng)用于各種技術(shù)領(lǐng)域中。然而，在發(fā)光 二極管的技術(shù)領(lǐng)域中，目前最重要的問題之一是如何在提高發(fā)光二極管亮度時(shí)，同時(shí)兼顧 降低發(fā)光二極管的制造成本。
[0003] 如上所述，在目前有關(guān)許多提高發(fā)光二極管亮度的技術(shù)中，其中之一的方法為利 用金屬作為鍵結(jié)形成發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)。請(qǐng)參閱圖1A及圖1B，其為現(xiàn)有利用金屬鍵結(jié)形成 發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)圖。進(jìn)一步而言，利用金屬鍵結(jié)形成的發(fā)光二極管，是于第一基板11上形 成半導(dǎo)體層12,并于第二基板13上形成鍵結(jié)半導(dǎo)體層12的鍵結(jié)層14之后，以一預(yù)定溫度鍵 結(jié)半導(dǎo)體層12及鍵結(jié)層14,之后移除第一基板11。
[0004] 然而，由于上述利用金屬鍵結(jié)形成的發(fā)光二極管1，其僅僅以單一金屬物質(zhì)作為鍵 結(jié)層14的材料，且在物質(zhì)的選擇上并未考慮到各種物質(zhì)的特性以及成本高低的問題，因而 造成在使用物質(zhì)鍵結(jié)上的許多問題。
[0005]據(jù)此，如何提供一種利用金屬作為鍵結(jié)形成發(fā)光二極管的半導(dǎo)體物質(zhì)時(shí)，以便于 克服上述問題，并同時(shí)降低發(fā)光二極管的制造成本，已成為目前急需研究的課題。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] 鑒于上述問題，本實(shí)用新型提供一種金屬鍵結(jié)的發(fā)光二極管，包括基板、第一接合 金屬層、第二接合金屬層、導(dǎo)電氧化層以及外延層。第一接合金屬層，形成于基板上。第二接 合金屬層形成于第一接合金屬層上。導(dǎo)電氧化層形成于第二接合金屬層上。外延層形成于 導(dǎo)電氧化層上。
[0007] 優(yōu)選地，其中該第二接合金屬層包括單一金屬物質(zhì)或復(fù)合金屬物質(zhì)。
[0008] 優(yōu)選地，其中該單一金屬物質(zhì)包括金或鉻。
[0009] 優(yōu)選地，其中該復(fù)合金屬物質(zhì)包括金鋅、鉻金或者金鋅金。
[0010]優(yōu)選地，其中該基板包括硅基板。
[0011]優(yōu)選地，其中該外延層包括磷化鋁銦鎵或砷化鎵鋁。
[0012]優(yōu)選地，其中該導(dǎo)電氧化層包括氧化銦錫、氧化銦鋅或氧化鎳。
[0013] 優(yōu)選地，還包括一覆蓋層，形成于該外延層及該導(dǎo)電氧化層之間。
[0014] 優(yōu)選地，其中該覆蓋層的濃度大于1019cnf3。
[0015] 優(yōu)選地，其中該第一接合金屬層包括:一濕潤(rùn)層，形成于該基板上;一阻障層，形成 于該濕潤(rùn)層上；以及一導(dǎo)接層，形成于該阻障層上且鍵結(jié)該第二接合金屬層。
[0016] 優(yōu)選地，其中該濕潤(rùn)層包括鈦或鉻。
[0017] 優(yōu)選地，其中該阻障層包括鈀。
[0018] 優(yōu)選地，其中該導(dǎo)接層包括金。
[0019] 優(yōu)選地，還包括一不導(dǎo)電氧化層，設(shè)置于該外延層及該導(dǎo)電氧化層之間。
[0020] 優(yōu)選地，其中該不導(dǎo)電氧化層包括氮化硅、氮氧化硅或者二氧化硅。
[0021] 優(yōu)選地，其中該不導(dǎo)電氧化層包括至少一接孔，連通該外延層及該導(dǎo)電氧化層。
[0022] 優(yōu)選地，其中該接孔為一金屬物質(zhì)，包括金鋅、金鈹、鉻或金。
[0023]優(yōu)選地，其中該第一接合金屬層及該第二接合金屬層以介于250°C至500°C之間的 溫度及介于3000Kg至14000Kg之間的壓力鍵結(jié)。
[0024]如上所述，本實(shí)用新型金屬鍵結(jié)的發(fā)光二極管根據(jù)不同的物質(zhì)特性，選擇至少三 種金屬物質(zhì)作為鍵結(jié)的金屬物質(zhì)，并選擇出一種具有適當(dāng)?shù)呐蛎浵禂?shù)、良好的接合特性、成 本低廉、控制容易、沸點(diǎn)較低以及狀態(tài)穩(wěn)定的金屬鍵結(jié)物質(zhì)群組，從而改善及廣泛地應(yīng)用于 金屬鍵結(jié)發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)。
【附圖說明】

[0025]圖1A及圖1B為現(xiàn)有利用金屬鍵結(jié)形成發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)圖；
[0026]圖2A及圖2B為依據(jù)本實(shí)用新型形成金屬鍵結(jié)發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)圖；
[0027] 圖2C為依據(jù)本實(shí)用新型形成金屬鍵結(jié)發(fā)光二極管增加覆蓋層的結(jié)構(gòu)圖；
[0028] 圖2D為依據(jù)本實(shí)用新型形成金屬鍵結(jié)發(fā)光二極管增加不導(dǎo)電氧化層的結(jié)構(gòu)圖；
[0029] 圖2E為依據(jù)本實(shí)用新型形成金屬鍵結(jié)發(fā)光二極管形成第一接合金屬層的結(jié)構(gòu)圖。
[0030] 【符號(hào)說明】
[0031] 1 發(fā)光二極管
[0032] 11第一基板
[0033] 12半導(dǎo)體層
[0034] 13第二基板
[0035] 14鍵結(jié)層
[0036] 2 發(fā)光二極管
[0037] 21第二基板
[0038] 22外延層
[0039] 23導(dǎo)電氧化層
[0040] 24第二接合金屬層 [0041 ] 25第一基板
[0042] 26第一接合金屬層
[0043] 261潤(rùn)濕層
[0044] 262阻障層
[0045] 263導(dǎo)接層
[0046] 27覆蓋層
[0047] 28不導(dǎo)電氧化層
[0048] 281 接孔
【具體實(shí)施方式】
[0049] 請(qǐng)參閱圖2A及圖2B，其為依據(jù)本實(shí)用新型形成金屬鍵結(jié)發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)圖。本 實(shí)用新型形成金屬鍵結(jié)發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)形成的順序如下:設(shè)置第一基板25;形成 第一接合金屬層26于第一基板25上;設(shè)置第二基板21;形成外延層22于第二基板21上;形成 導(dǎo)電氧化層23于外延層22上;形成第二接合金屬層24于導(dǎo)電氧化層23上;鍵結(jié)第一接合金 屬層26及第二接合金屬層24;移除第二基板21。
[0050]如上所述，以上述順序形成最終的金屬鍵結(jié)的發(fā)光二極管2包括第一基板25、第一 接合金屬層26、第二接合金屬層24、導(dǎo)電氧化層23以及外延層22。第一接合金屬層26形成于 第一基板25上。第二接合金屬層24形成于第一接合金屬層26上。導(dǎo)電氧化層23形成于第二 接合金屬層24上。外延層22形成于導(dǎo)電氧化層23上。需注意的是，雖然導(dǎo)電氧化層23形成于 外延層22上，但一般而言，導(dǎo)電氧化層23是通過電鍍的方式形成于外延層22上。
[0051]請(qǐng)參閱圖2C，其為依據(jù)本實(shí)用新型形成金屬鍵結(jié)發(fā)光二極管增加覆蓋層的結(jié)構(gòu) 圖。上述結(jié)構(gòu)還包括形成覆蓋層27于外延層22及導(dǎo)電氧化層23之間，以便于與導(dǎo)電氧化層 23形成歐姆接觸，其中覆蓋層27的濃度大于10 19cnf3,包括磷化鎵(GaP)、砷化鋁鎵(AlGaAs) 或者磷砷化鎵(GaAsP)其中之一半導(dǎo)體物質(zhì)。
[0052]請(qǐng)參閱圖2D，其為依據(jù)本實(shí)用新型形成金屬鍵結(jié)發(fā)光二極管增加不導(dǎo)電氧化層的 結(jié)構(gòu)圖。于本實(shí)用新型的另一實(shí)施例中，也可設(shè)置不導(dǎo)電氧化層28于外延層22及導(dǎo)電氧化 層23之間，其中不導(dǎo)電氧化層28包括氮化硅(SiNy)、氮氧化硅(SiON)或者二氧化硅。換句話 說，不導(dǎo)電氧化層28是可以氮化硅(SiNy)、氮氧化硅(SiON)或者二氧化硅等不同物質(zhì)堆棧 于外延層22及導(dǎo)電氧化層23之間。此外，不導(dǎo)電氧化層28包括至少一接孔281，連通外延層 22及導(dǎo)電氧化層23,以便于和外延層22形成歐姆接觸。此外，接孔281為金屬物質(zhì)，包括金鋅 (AuZn)、金鈹(AuBe)、絡(luò)(Cr)或金(Au)等金屬物質(zhì)。
[0053]第一基板25包括硅基板。第二基板21包括砷化鎵基板。外延層22包括磷化鋁銦鎵 (AlInGaP)或砷化鎵鋁。導(dǎo)電氧化層23包括氧化銦錫（ΙΤ0)、氧化銦鋅（ΙΖ0)或氧化鎳(NiO)。
[0054] 請(qǐng)參閱圖2E，其為依據(jù)本實(shí)用新型形成金屬鍵結(jié)發(fā)光二極管形成第一接合金屬層 的結(jié)構(gòu)圖。第二接合金屬層24包括單一金屬物質(zhì)或復(fù)合金屬物質(zhì)，單一金屬物質(zhì)包括金或 絡(luò)，復(fù)合金屬物質(zhì)包括金鋅、絡(luò)金(CrAu)或者金鋅金(金鋅加上金)等其中一種以上的物質(zhì)。 此外，使用復(fù)合金屬物質(zhì)時(shí)，第二接合金屬層24也可設(shè)置為多層的金屬層，例如，第二接合 金屬層24包括金鋅層以及金層。第一接合金屬層26包括形成于第一基板25上的濕潤(rùn)層 261、形成于濕潤(rùn)層261上的阻障層262及形成于阻障層262上且鍵結(jié)第二接合金屬層24的導(dǎo) 接層263,其中濕潤(rùn)層261包括鈦(Ti)或鉻，阻障層262包括鈀(Pd)，導(dǎo)接層263包括金。此外， 金屬鍵結(jié)發(fā)光二極管2的第一接合金屬層26及第二接合金屬層24以介于250°C至500 °C之間 的溫度及介于3000Kg至14000Kg之間的壓力鍵結(jié)。
[0055] 請(qǐng)參閱表1，其為各種金屬物質(zhì)其材料特性的比較表。 「00561
[0057] 進(jìn)一步而言，于本實(shí)用新型中選擇上述金屬物質(zhì)作為鍵結(jié)的原因在于鈦與鉻和硅 基板在接合時(shí)，其接合度相較于其它金屬物質(zhì)優(yōu)選，金、鉑(Pt)、鈀的膨脹系數(shù)適中，不致于 在高溫高壓貼合時(shí)，回到室溫的環(huán)境下因?yàn)楦鞣N物質(zhì)彼此之間的膨脹系數(shù)差異太大而產(chǎn)生 破片的問題。此外，由于金屬蒸鍍需要由固體變成液體之后再變成氣體，而物質(zhì)沸點(diǎn)越高代 表在金屬蒸鍍過程中需要更高的能量，因而將造成工作機(jī)臺(tái)不容易控制且容易產(chǎn)生當(dāng)機(jī)等 異常問題，因此，本實(shí)用新型選擇沸點(diǎn)相較于其他金屬(例如鉑及鈦)較低，且蒸鍍能量不需 過高（因?yàn)槿埸c(diǎn)與沸點(diǎn)較低）的金及鈀，則更容易形成穩(wěn)定狀態(tài)，因而可避免機(jī)臺(tái)異常而造 成的損失。
[0058] 此外，針對(duì)抗酸堿的物質(zhì)特性，金、鉑、鈀相較于其它物質(zhì)有更佳的抗酸堿能力。在 芯片貼合的過程中，金與銀的硬度不足則容易造成破片的問題。鈀的成本相較于金及鉑則 更為便宜。據(jù)此，根據(jù)上述各種物質(zhì)特性及成本的綜合考慮，鈀為更適合使用在貼合金屬中 作為鍵結(jié)用的金屬物質(zhì)。
[0059]綜上所述，本實(shí)用新型金屬鍵結(jié)的發(fā)光二極管根據(jù)不同的物質(zhì)特性，選擇至少三 種金屬物質(zhì)作為鍵結(jié)的金屬物質(zhì)，并選擇出一種具有適當(dāng)?shù)呐蛎浵禂?shù)、良好的接合特性、 成本低廉、控制容易、沸點(diǎn)較低以及狀態(tài)穩(wěn)定的金屬鍵結(jié)物質(zhì)群組，藉以改善及廣泛地應(yīng)用 于金屬鍵結(jié)發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種金屬鍵結(jié)的發(fā)光二極管，其特征在于，包括： 一基板； 一第一接合金屬層，形成于該基板上； 一第二接合金屬層，形成于該第一接合金屬層上； 一導(dǎo)電氧化層，形成于該第二接合金屬層上；以及 一外延層，形成于該導(dǎo)電氧化層上。2. 如權(quán)利要求1所述金屬鍵結(jié)的發(fā)光二極管，其特征在于，其中該第二接合金屬層包括 單一金屬物質(zhì)或復(fù)合金屬物質(zhì)。3. 如權(quán)利要求2所述金屬鍵結(jié)的發(fā)光二極管，其特征在于，其中該單一金屬物質(zhì)包括金 或鉻。4. 如權(quán)利要求2所述金屬鍵結(jié)的發(fā)光二極管，其特征在于，其中該復(fù)合金屬物質(zhì)包括金 鋅、鉻金或者金鋅金。5. 如權(quán)利要求1所述金屬鍵結(jié)的發(fā)光二極管，其特征在于，其中該基板包括硅基板。6. 如權(quán)利要求1所述金屬鍵結(jié)的發(fā)光二極管，其特征在于，其中該外延層包括磷化鋁銦 鎵或砷化鎵錯(cuò)。7. 如權(quán)利要求1所述金屬鍵結(jié)的發(fā)光二極管，其特征在于，其中該導(dǎo)電氧化層包括氧化 銦錫、氧化銦鋅或氧化鎳。8. 如權(quán)利要求1所述金屬鍵結(jié)的發(fā)光二極管，其特征在于，還包括一覆蓋層，形成于該 外延層及該導(dǎo)電氧化層之間。9. 如權(quán)利要求8所述金屬鍵結(jié)的發(fā)光二極管，其特征在于，其中該覆蓋層的濃度大于 1019cm-3。10. 如權(quán)利要求1所述金屬鍵結(jié)的發(fā)光二極管，其特征在于，其中該第一接合金屬層包 括： 一濕潤(rùn)層，形成于該基板上； 一阻障層，形成于該濕潤(rùn)層上；以及 一導(dǎo)接層，形成于該阻障層上且鍵結(jié)該第二接合金屬層。11. 如權(quán)利要求10所述金屬鍵結(jié)的發(fā)光二極管，其特征在于，其中該濕潤(rùn)層包括鈦或 鉻。12. 如權(quán)利要求10所述金屬鍵結(jié)的發(fā)光二極管，其特征在于，其中該阻障層包括鈀。13. 如權(quán)利要求10所述金屬鍵結(jié)的發(fā)光二極管，其特征在于，其中該導(dǎo)接層包括金。14. 如權(quán)利要求1所述金屬鍵結(jié)的發(fā)光二極管，其特征在于，還包括一不導(dǎo)電氧化層，設(shè) 置于該外延層及該導(dǎo)電氧化層之間。15. 如權(quán)利要求14所述金屬鍵結(jié)的發(fā)光二極管，其特征在于，其中該不導(dǎo)電氧化層包括 氮化硅、氮氧化硅或者二氧化硅。16. 如權(quán)利要求14所述金屬鍵結(jié)的發(fā)光二極管，其特征在于，其中該不導(dǎo)電氧化層包括 至少一接孔，連通該外延層及該導(dǎo)電氧化層。17. 如權(quán)利要求16所述金屬鍵結(jié)的發(fā)光二極管，其特征在于，其中該接孔為一金屬物 質(zhì)，包括金鋅、金鈹、鉻或金。18. 如權(quán)利要求1所述金屬鍵結(jié)的發(fā)光二極管，其特征在于，其中該第一接合金屬層及 該第二接合金屬層以介于250°C至500°C之間的溫度及介于3000Kg至14000Kg之間的壓力鍵 結(jié)。
【文檔編號(hào)】H01L33/48GK205723611SQ201620406969
【公開日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年5月6日
【發(fā)明人】龔正, 陳怡宏, 梁永隆
【申請(qǐng)人】鼎元光電科技股份有限公司