专利名称：晶片衬底结合结构、发光器件和用于制造发光器件的方法
晶片衬底结合结构、发光器件和用于制造发光器件的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2010年12月16日提交的韩国申请No. 10-2010-0129173的优先权，其主题通过引用结合在此。技术领域
实施例可以涉及一种晶片衬底结合结构、发光器件以及用于制造发光器件的方法。
背景技术：
发光二极管(在下文中，被称作LED)是一种将电能转换为光能的能量器件。LED 消耗低电力并且具有长寿命。因此，能够以低成本应用LED。
随着LED的优势变成重要问题，现在各种领域中广泛地使用LED。然而，由于LED 的特性，用于高输出的高功率应用具有的效率比低功率应用的效率低。
因此，现在提出包括有效率的电流应用结构的垂直型LED。不同于通过蚀刻半导体层的一部分并且通过在蚀刻部分中形成电极而获得的水平型LED，垂直型LED是通过将电极直接地放置在半导体层的顶表面和底表面来形成。因此，能够将电流从电极有效率地施加到半导体层。因此，垂直型LED比水平型LED实现更大的效率和更大的功率输出。而且， 因为与水平型LED相比，更加容易地冷却垂直型LED，所以垂直型LED能够容易地辐射从垂直型LED的操作产生的热。
其间，因为电极应该位于垂直型LED的半导体层的顶表面和底表面，所以垂直型 LED要求不同于水平型LED的制造工艺。例如，在半导体层生长在像蓝宝石衬底的生长衬底上之后，在执行后续的工艺之后应该去除生长衬底。在此，在生长衬底被去除之后，为了支撑不具有生长衬底的半导体层，半导体层被预先镀覆或者被晶片结合。
在晶片结合中，由于像蓝宝石衬底一样的生长衬底和新的结合衬底之间的热膨胀系数差，在晶片结合工艺之后在冷却工艺期间可以在半导体层中产生裂缝，并且整体结构可能被弯曲或者扭曲。
因此，存在下述必要性，开发晶片衬底结合结构，其可适用于被应用于垂直型LED 的晶片结合方法，并且使用所述晶片衬底结合结构开发发光二极管。发明内容
一个实施例是一种晶片衬底结合结构，该晶片衬底结合结构包括第一衬底；以及导电薄膜，其设置在第一衬底上并且包括树脂以及包括在树脂中的导电微粒。
晶片衬底结合结构可以进一步包括第二衬底，其设置在导电薄膜上并且具有与第一衬底的热膨胀系数不同的热膨胀系数。
优选地，导电微粒被分布在树脂的表面上或者树脂中，并且其中导电微粒的表面是由Au-SruAu或者Ni中的至少一种形成。
优选地，第一衬底是η型半导体衬底，并且当第一衬底的功函数是“fs”并且组成导电微粒的表面的金属的功函数是“fm”时，“fm” < “fs”的关系被建立。
优选地，第一衬底是ρ型半导体衬底，并且当第一衬底的功函数是“fs”并且组成导电微粒的表面的金属的功函数是“fm”时，“fm” > “fs”的关系被建立。
晶片衬底结合结构可以进一步包括在第一衬底和导电薄膜之间形成的第一金属层。
晶片衬底结合结构可以进一步包括在第一衬底下方形成的第二金属层。
晶片衬底结合结构可以进一步包括通电部(electrifier)，该通电部穿透第一衬底的至少一部分并且电连接第一金属层和第二金属层。
优选地，第一衬底是导电衬底、非导电衬底或者半导体衬底中的一个。
另一实施例是一种发光器件，该发光器件包括晶片衬底结合结构，该晶片衬底结合结构包括导电薄膜，该导电薄膜设置在衬底上并且包括树脂和导电微粒；发光结构，该发光结构包括第一半导体层、有源层以及第二半导体层，第一半导体层、有源层以及第二半导体层都设置在晶片衬底结合结构上；以及电极层，其设置在发光结构上。
发光器件可以进一步包括反射层，其设置在发光结构和晶片衬底结合结构之间并且反射从发光结构产生的光。
发光器件可以进一步包括第一绝缘层，其设置在反射层上并且使发光结构与反射层绝缘。
优选地，反射层具有比外围部分厚的中心部分。
发光器件可以进一步包括欧姆层，其设置在晶片衬底结合结构和发光结构之间并且电连接晶片衬底结合结构和发光结构。
优选地，晶片衬底结合结构和发光结构被设置成导电薄膜接触第二半导体层并且在其间设置欧姆层。
优选地，其中电极层接触第一半导体层。
优选地，纹理结构形成在第一半导体层的两侧之中的接触电极层的侧上。
发光器件可以进一步包括第二绝缘层，该第二绝缘层设置在发光结构的横向表面和上或下部分的至少一部分上。
又一实施例是一种发光器件，该发光器件包括发光结构，该发光结构包括第一半导体层、有源层以及第二半导体层，其中第一半导体层具有暴露区域；第一电极，该第一电极设置在第一半导体层的暴露区域上；第二电极，该第二电极设置在第二半导体层上；以及晶片衬底结合结构，该晶片衬底结合结构接触第一电极和第二电极并且包括包含树脂和导电微粒的导电薄膜。
发光器件可以进一步包括缓冲层，该缓冲层设置在第一半导体层的底表面上。
此外，又一实施例是一种用于制造发光器件的方法，该方法包括在生长衬底上生长第一半导体层、有源层以及第二半导体层；在第二半导体层上形成包括具有树脂和在树脂中分布的导电微粒的导电薄膜的晶片衬底结合结构，使得导电薄膜面向第二半导体层； 去除生长衬底；以及将电极层沉积在第一半导体层上。
又一实施例是一种用于制造发光器件的方法，该方法包括在生长衬底上生长第一半导体层、有源层以及第二半导体层以形成发光结构；去除有源层和第二半导体层的一部分使得第一半导体的一部分暴露；在第一半导体层的暴露区域和第二半导体层上分别沉积第一电极和第二电极；以及使包括具有树脂和在树脂中分布的导电微粒的导电薄膜的晶片衬底结合结构接触到第一电极和第二电极。
可以参考附图来详细地描述布置和实施例，其中类似的附图标记指示类似的元件并且其中
图1至图4是示出根据实施例的晶片衬底结合结构的构造的视图fe至图k是描述根据实施例的发光器件的制造工艺的视图；以及
图6a至图6c是描述根据实施例的通过使用晶片衬底结合结构的发光器件的制造工艺的视图。
具体实施方式
为了描述的清楚和方便，可以夸大、省略或者示意性地示出每层的尺寸或者厚度。
应理解的是，当元件被称为是在另一元件“上”或者“下”时，可以直接地在元件上/ 下，并且/或者也可以存在一个或者多个插入元件。当元件被称为是在“上”或者“下”时， 基于元件，可以包括“在元件下”和“在元件上”。
可以参考附图来详细地描述实施例。
图1至图4是示出根据实施例的晶片衬底结合结构的构造的视图。
参考图1，根据第一实施例的晶片衬底结合结构100可以被形成为包括第一衬底 110、导电薄膜120以及第二衬底130，它们都被顺序地堆叠。
第一衬底110可以是导电衬底。例如，第一衬底110可以是由诸如aiO、Si&以及 SnO2等的材料来形成。
根据实施例的导电薄膜120可以具有以多个导电微粒分布在树脂中的形式。导电微粒可以具有数个微米的直径。例如，导电微粒可以具有如下形状，其中以具有大约IOOnm 的厚度的薄膜的形式，将具有数个微米的直径的单分散性的特殊塑料颗粒镀覆有Ni、Au或者Cu。然而，期望的是，导电微粒应该具有如下形状，其中将单分散性的特殊塑料颗粒镀覆有包括具有低熔点材料的合金，例如Au-Sn。当镀覆有包括具有低熔点材料的合金的导电微粒被包括在导电薄膜120中时，在冷却工艺期间导电薄膜120没有被弯曲或者扭曲。此外，在结合工艺期间，导电微粒被变形并且熔化以相互粘住。结果，可以增强热辐射特性并且可以更加增加粘附强度。树脂可以包括热固性树脂、热塑性树脂以及固化剂中的至少一个。环氧树脂可以被用作热固性树脂。丙烯酸类树脂可以用作热塑性树脂。例如，导电薄膜可以是各向异性的导电膜(ACF)。
第二衬底130可以堆叠在导电薄膜120上。第二衬底130可以是在其上能够形成器件结构的预定衬底(例如，蓝宝石衬底等)或者是具有与第一衬底110的热膨胀系数不同的热膨胀系数的衬底，诸如作为器件结构的一部分的半导体层等。
因为第一衬底110是由具有与第二衬底130的材料的特性不同的特性的材料形成，所以第一和第二衬底110和130具有相互不同的热膨胀系数。随着热膨胀系数变得较大，变得更难以结合它们。例如，假定第一衬底110的热膨胀系数大于第二衬底130的热膨胀系数。因此，当以高温执行第一衬底110和第二衬底130的结合工艺时，与第二衬底130 相比，第一衬底110相对更多地膨胀。因此，第一衬底110和第二衬底130可能被损坏。然而，根据实施例，因为导电薄膜120被包括在第一衬底110和第二衬底130之间，并且导电薄膜120能够用作第一衬底110和第二衬底130之间的结合，所以能够以低温执行第一衬底110和第二衬底130之间的结合工艺。因此，由于尽管第一衬底110和第二衬底130之间的热膨胀系数大也以低温执行结合工艺，所以在它们的结合中第一和第二衬底110和130 之间的膨胀差是不显著的并且第一和第二衬底110和130能够牢固地相互结合。此外，因为第一和第二衬底110和130被结合，并且在其间放置导电薄膜120，所以能够执行大面积结合并且因此能够显著地减少接触电阻。其间，组成导电薄膜120的树脂可以减轻第一衬底110和第二衬底130之间的应力。
在下一位置，参考图2，根据第二实施例的晶片衬底结合结构200可以被形成为包括第一金属层210、第一衬底220、第二金属层230、导电薄膜MO以及第二衬底250，它们都被顺序地堆叠。
根据第二实施例，第一衬底220可以是ρ型半导体衬底或者η型半导体衬底。导电薄膜240和第二衬底250分别由与导电薄膜120和第二衬底130的材料相同的材料形成。 因此，将会省略其详细描述。
根据第二实施例的第二金属层230帮助第一衬底220，即，半导体衬底与导电薄膜 240进行欧姆接触。也就是说，第二金属层230使第一衬底220，即半导体衬底的载流子的势垒最小化并且减少第一衬底220和导电薄膜240之间的接触电阻。第一金属层210和第二金属层230可以是由包括Cr、Ni以及Au的合金、Ag、以及包括Ti和Ag的合金等形成。第一金属层210和第二金属层230可以由相同的材料形成或者可以由相互不同的材料形成。
参考图3，根据第三实施例的晶片衬底结合结构300可以包括第一衬底310、导电薄膜320以及第二衬底330，它们都被顺序地堆叠。
根据第三实施例，第一衬底310可以是ρ型半导体衬底或者η型半导体衬底。因为第二衬底330与图1和图2中示出的第二衬底130和250相同，将会省略其描述。
不可避免的是，在第一衬底310和导电薄膜320之间出现接触电阻。在根据第三实施例的导电薄膜320中包括的导电微粒的表面金属由能够使第一衬底310和导电薄膜320 相互欧姆接触的材料形成。根据此，因为欧姆接触形成在第一衬底310和导电薄膜320之间，所以根据第三实施例的晶片衬底结合结构300没有要求帮助第一衬底220欧姆接触导电薄膜240的、图2中的晶片衬底结合结构200的第二金属层230。即，根据第三实施例，在没有独立的组件的情况下，第一衬底310和导电薄膜320能够相互欧姆接触，而且第一衬底 310和第二衬底330能够以低温相互结合。
例如，当假定第一衬底310的功函数是“fs”并且在导电薄膜320中包括的导电微粒的表面金属是“fm”时，可以以当第一衬底310是η型半导体衬底时，“fm” < "fs",以及当第一衬底310是ρ型半导体衬底时，“fm” > “fs”的关系选择导电微粒的表面金属。
最后，参考图4，根据第四实施例的晶片衬底结合结构400可以包括第一金属层 410、第一衬底420、第二金属层430、导电薄膜440、第二衬底450以及通电部460，它们都被顺序地堆叠。通电部460穿透第一衬底420并且电连接第一金属层410和第二金属层430。
根据第四实施例的第一衬底420可以是非导电衬底。因此，为了第一金属层410和第二金属层430相互电连接并且在其间放置第一衬底420，要求有通电部460。为此，通电部460可以是由导电材料形成。由于其他组件，即导电薄膜440和第二衬底450与第一和第二实施例的相同，将会省略其描述。将如下地描述根据第四实施例的晶片衬底结合结构400的制造工艺。首先，第一金属层410和第一衬底420被沉积，并且通过蚀刻工艺去除第一衬底 420的至少一部分使得通过去除部分来暴露第一金属层410。然后，通过在第一金属层410 的暴露部分中形成导电金属来形成通电部460，然后形成第二金属层430以覆盖第一衬底 420和通电部460。随后，导电薄膜440和第二衬底450形成在第二金属层430上。因此， 完成根据第四实施例的晶片衬底结合结构400。图如至图k是用于通过使用根据实施例的晶片衬底结合结构的发光器件的制造工艺的横截面图。将会参考图如至图5e来描述垂直型发光器件的制造工艺。首先，参考图5a，在第一半导体层511、有源层512以及第二半导体层513顺序地生长在生长衬底500上之后，欧姆层520形成在第二半导体层513上。生长衬底500可以是蓝宝石衬底。第一半导体层511和有源层512可以分别是N-GaN层和P-GaN层。有源层 512可以是具有多个量子阱结构的多量子阱(MQW)。欧姆层520可以是由例如S^2等的材料来形成。参考图5b，绝缘层530形成在欧姆层520上。反射层540形成在绝缘层530上。 绝缘层530防止半导体层511和513由于反射层540而导致的短路。反射层540可以是由诸如Ag、Ni或Al等的材料来形成。反射层540可以具有比外围部分厚的中心部分。参考图5c，根据实施例的晶片衬底结合结构200被形成以覆盖反射层540和绝缘层530。晶片衬底结合结构200可以包括第一金属层210、第一衬底220、第二金属层230以及导电薄膜对0，它们都被顺序地堆叠。晶片衬底结合结构200形成在反射层540上，使得导电薄膜240接触反射层M0。附图仅示出图2的晶片衬底结合结构200作为在发光器件中包括的晶片衬底结合结构。也可以使用图1、图3以及图4中示出的晶片衬底结合结构。 根据实施例，由于导电薄膜对0，能够以低温执行结合工艺，并且虽然热被添加，但是能够通过导电薄膜240的树脂减轻根据热膨胀系数差的应力。尽管附图示出导电薄膜240接触反射层M0，导电或者非导电衬底也可以进一步形成在导电薄膜240上。换言之，导电或者非导电衬底可以进一步形成在导电薄膜240和反射层540之间。参考图5d，在执行激光剥离(LLO)工艺去除生长衬底500之后，通过蚀刻工艺形成用于形成发光结构的图案。然后，保护层550被形成以覆盖发光结构的横向表面。保护层 550可以是由例如SW2等的材料来形成。参考图5e，光提取结构，例如，纹理结构可以形成在第一半导体层511上，以便提高发光效率。电极层560也可以形成在第一半导体层511的至少一部分上。图6a至图6c是用于通过使用根据实施例的晶片衬底结合结构描述发光器件的制造工艺的横截面图。将会参考图6a至图6c来描述倒装芯片型发光器件的制造工艺。参考图6a，缓冲层610、第一半导体层621、有源层622以及第二半导体层623形成在生长衬底600上。缓冲层610缓冲生长衬底600和外延层之间的晶格失配，并且可以是由未掺杂的GaN层形成。生长衬底600可以是蓝宝石衬底。第一半导体层621和有源层 622可以分别是N-GaN层和P-GaN层。有源层622可以是具有多个量子阱结构的多量子阱(MQff)。参考图6b，在执行蚀刻工艺之后使得第一半导体层621的一部分暴露，第一电极 630和第二电极640分别形成在第一半导体层621的暴露部分和第二半导体层623上。其间，虽然附图中未示出，但是在第二电极640形成在第二半导体层623上之前， 反射层可以进一步形成在第二半导体层623上。反射层不仅能够欧姆接触第二半导体层 623，而且朝着第一半导体层621反射从有源层622产生的光。参考图6c，通过将第一电极630和第二电极640结合到晶片衬底结合结构来完成倒装芯片型发光器件。晶片衬底结合结构200的制造工艺的描述与前述描述相同并且将会被省略。尽管附图仅示出图2的晶片衬底结合结构200作为晶片衬底结合结构，但是也可以使用图1、图3以及图4中所示的晶片衬底结合结构。其间，推荐为了使第一电极630和第二电极640之间绝缘，绝缘层(未示出)应该形成在晶片衬底结合结构200上。虽然在上文描述了本发明的优选实施例，但这些仅是示例，并非限制本发明。此夕卜，在不偏离本发明的本质特征的情况下，本领域技术人员可以以各种方式对本发明进行改变和修改。例如，可以修改在本发明的实施例中详细描述的组件。此外，由于这种修改和应用而产生的差异应该被认为包括在所附权利要求中描述的本发明的范围和精神内。
权利要求
1.一种晶片衬底结合结构，包括 第一衬底；以及导电薄膜，所述导电薄膜设置在所述第一衬底上并且包括树脂和在所述树脂中包括的导电微粒。
2.根据权利要求1所述的晶片衬底结合结构，进一步包括第二衬底，所述第二衬底设置在所述导电薄膜上并且具有与所述第一衬底的热膨胀系数不同的热膨胀系数。
3.根据权利要求1所述的晶片衬底结合结构，其中，所述导电微粒分布在所述树脂的表面上或者所述树脂中，并且其中所述导电微粒的表面由Au-SruAu或者Ni中的至少一种来形成。
4.根据权利要求1所述的晶片衬底结合结构，其中，所述第一衬底是η型半导体衬底，并且其中，当所述第一衬底的功函数是“fs”并且组成所述导电微粒的表面的金属的功函数是“fm”时，“fm” < “fs”的关系被建立。
5.根据权利要求1所述的晶片衬底结合结构，其中， 所述第一衬底是P型半导体衬底，并且其中，当所述第一衬底的功函数是“fs”并且组成所述导电微粒的表面的金属的功函数是“fm”时，“fm” > “fs”的关系被建立。
6.根据权利要求1至5中的任何一项所述的晶片衬底结合结构，进一步包括 第一金属层，所述第一金属层形成在所述第一衬底和所述导电薄膜之间。
7.根据权利要求6所述的晶片衬底结合结构，进一步包括 第二金属层，所述第二金属层形成在所述第一衬底下方。
8.根据权利要求7所述的晶片衬底结合结构，进一步包括通电部，所述通电部穿透所述第一衬底的至少一部分并且将所述第一金属层与所述第二金属层电连接。
9.根据权利要求1至5中的任何一项所述的晶片衬底结合结构，其中， 所述第一衬底是导电衬底、非导电衬底或者半导体衬底中的一种。
10.一种发光器件，包括晶片衬底结合结构，所述晶片衬底结合结构包括导电薄膜，所述导电薄膜设置在衬底上并且包括树脂和导电微粒；发光结构，所述发光结构包括第一半导体层、有源层以及第二半导体层，所述第一半导体层、有源层以及第二半导体层都设置在所述晶片衬底结合结构上；以及电极层，所述电极层设置在所述发光结构上。
11.根据权利要求10所述的发光器件，进一步包括反射层，所述反射层设置在所述发光结构和所述晶片衬底结合结构之间并且反射从所述发光结构产生的光。
12.根据权利要求11所述的发光器件，进一步包括第一绝缘层，所述第一绝缘层设置在所述反射层上并且将所述发光结构与所述反射层绝缘。
13.根据权利要求11所述的发光器件，其中，所述反射层具有比外围部分厚的中心部分。
14.根据权利要求10至13中的任何一项所述的发光器件，进一步包括欧姆层，所述欧姆层设置在所述晶片衬底结合结构和所述发光结构之间并且将所述晶片衬底结合结构与所述发光结构电连接。
15.根据权利要求14所述的发光器件，其中，所述晶片衬底结合结构和所述发光结构被设置成使得所述导电薄膜接触所述第二半导体层并且其间放置有所述欧姆层。
16.根据权利要求15所述的发光器件，其中， 所述电极层接触所述第一半导体层。
17.根据权利要求16所述的发光器件，其中，纹理结构形成在所述第一半导体层的两侧之中的接触所述电极层的侧上。
18.根据权利要求10至13中的任何一项所述的发光器件，进一步包括第二绝缘层，所述第二绝缘层设置在所述发光结构的横向表面和上或下部分的至少一部分上。
19.一种发光器件，包括发光结构，所述发光结构包括第一半导体层、有源层以及第二半导体层，其中所述第一半导体层具有暴露区域；第一电极，所述第一电极设置在所述第一半导体层的暴露区域上； 第二电极，所述第二电极设置在所述第二半导体层上；以及晶片衬底结合结构，所述晶片衬底结合结构接触所述第一电极和所述第二电极并且包括导电薄膜，所述导电薄膜包括树脂和导电微粒。
20.根据权利要求19所述的发光器件，进一步包括 缓冲层，所述缓冲层设置在所述第一半导体层的底表面上。
21.一种用于制造发光器件的方法，包括在生长衬底上生长第一半导体层、有源层以及第二半导体层； 在所述第二半导体层上形成包括导电薄膜的晶片衬底结合结构使得所述导电薄膜面向所述第二半导体层，所述导电薄膜具有树脂以及在所述树脂中分布的导电微粒； 去除所述生长衬底；以及将电极层沉积在所述第一半导体层上。
22.一种用于制造发光器件的方法，包括在生长衬底上生长第一半导体层、有源层以及第二半导体层以形成发光结构； 去除所述有源层和所述第二半导体层的一部分使得第一半导体的一部分暴露； 在所述第一半导体层的暴露区域和所述第二半导体层上分别沉积第一电极和第二电极；以及使包括导电薄膜的晶片衬底结合结构接触到所述第一电极和所述第二电极，所述导电薄膜具有树脂以及在所述树脂中分布的导电微粒。
全文摘要
本发明提供一种晶片衬底结合结构、发光器件和用于制造发光器件的方法。可以设置一种晶片衬底结合结构，其包括第一衬底；以及导电薄膜，该导电薄膜设置在第一衬底上并且包括树脂以及在树脂中包括的导电微粒。
文档编号H01L33/02GK102544274SQ20111039238
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月1日 优先权日2010年12月16日
发明者赵范哲 申请人:Lg伊诺特有限公司