高效发光二极管的制作方法_4

文档序号:8529436阅读:来源:国知局
部;第二金属层62和66,彼此对称地设置在第一金属层64的上部和下部。第一金属层64可包含例如钨(W)或钼(Mo)中的至少一种。第二金属层62和66由热膨胀系数高于第一金属层64的热膨胀系数的材料制成,例如可包含铜(Cu)。粘合层63形成在第一金属层64和第二金属层62之间,粘合层65形成在第一金属层64和第二金属层66之间。另外,粘合层61形成在结合金属43和第二金属层62之间。这些粘合层61、63和65可包括N1、T1、Cr和Pt中的至少一种。下结合金属68可借助于粘合层67形成在位于第一金属层64的下方的第二金属层66的底表面上。下结合金属68具有与设置在支撑基底60和半导体堆叠件30之间的结合金属43对称的结构。下结合金属68可由与结合金属43的材料相同的材料形成,并可由例如Au或Au-Sn (80wt% /20wt% )制成。下结合金属68可被用于将支撑基底60附着到电子电路或印刷电路板(PCB) ?
[0102]在本示例性实施例中,支撑基底60具有包括第一金属层64以及彼此对称地形成在第一金属层64的顶表面和底表面上的第二金属层62和66的结构。与构成第二金属层62和66的材料(例如Cu)相比,构成第一金属层64的材料(例如W或Mo)具有相对较低的热膨胀系数和相对较高的硬度。第一金属层64的厚度被形成为大于第二金属层62和66的厚度。因此,与第一金属层分别形成在第二金属层的顶表面和底表面上的结构相比,可形成该结构的相反结构,即,第二金属层62和66分别形成在第一金属层64的顶表面和底表面上的结构。可以适当地控制第一金属层64的厚度以及第二金属层62和66的厚度,使得支撑基底60可具有与生长基底和半导体堆叠件30的热膨胀系数相似的热膨胀系数。
[0103]支撑基底60可与半导体堆叠件30分离地形成,然后通过结合金属43结合到阻挡金属层35。结合金属43可利用共恪结合由例如Au或Au-Sn(80wt%/20wt% )形成。可选地,支撑基底60可通过镀覆或沉积技术形成在阻挡金属层35上。例如,可利用使用整流器使金属沉淀的电镀法或者利用使用还原剂使金属沉淀的非电镀法来镀覆支撑基底60。可选地,可利用诸如热沉积、电子束蒸发、溅射或化学气相沉积(CVD)的方法来沉积支撑基底
60 ο
[0104]图20至图22是示出根据本发明示例性实施例的制造LED的方法的剖视图。这里,每幅剖视图对应于沿图16中的线A-A截取的剖视图。
[0105]参照图20,如参照图10所描述的,首先在生长基底21上形成包括η型半导体层25、有源层27和ρ型半导体层29的半导体堆叠件30。然后,如参照图10所描述的,在半导体堆叠件30上形成反射金属层31、下绝缘层33和阻挡金属层35。
[0106]然后,将支撑基底60附着在阻挡金属层35上。支撑基底60可与半导体堆叠件30分离地形成,然后借助于结合金属43结合到阻挡金属层35上。
[0107]如参照图16至图19所描述的,支撑基底60包括:第一金属层64,位于支撑基底60的中部;第二金属层62和66,彼此对称地设置在第一金属层64的上部和下部。第一金属层64可包括例如钨(W)或钼(Mo)中的至少一种。第二金属层62和66由热膨胀系数高于第一金属层64的热膨胀系数的材料制成,例如可包含铜(Cu)。在第一金属层64和第二金属层62之间形成粘合层63,并且在第一金属层64和第二金属层66之间形成粘合层65。另外,在结合金属43和第二金属层62之间形成粘合层61。这些粘合层61、63和65可包括N1、T1、Cr和Pt中的至少一种。可借助于粘合层67在第二金属层66的底表面上形成下结合金属68。可将下结合金属68用于将支撑基底60附着到电子电路或PCB。
[0108]在本示例性实施例中,支撑基底60具有包括第一金属层64以及彼此对称地形成在第一金属层64的顶表面和底表面上的第二金属层62和66的结构。与构成第二金属层62和66的材料(例如Cu)相比,构成第一金属层64的材料(例如W或Mo)具有相对较低的热膨胀系数和相对较高的硬度。将第一金属层64的厚度形成为大于第二金属层62和66的厚度。可以适当地控制第一金属层64的厚度以及第二金属层62和66的厚度,使得支撑基底60可具有与生长基底和半导体堆叠件30的热膨胀系数相似的热膨胀系数。
[0109]通过支撑基底60的上述结构,通过用于执行支撑基底60的结合的加热工艺或其后续工艺可有效地减少会由于生长基底21、半导体堆叠件30和支撑基底60之间的热膨胀系数的差异而导致的应力,因而可防止化合物半导体层的损坏和弯曲。
[0110]需要高温气氛来执行支撑基底60的结合,可将压力施加到支撑基底60,从而可以容易地执行支撑基底60的结合。可仅在结合工艺期间借助于设置在高温室上部的施压板来施加压力,并可在结合完成之后去除施压板。
[0111]可选地,可通过在其两侧用于夹持支撑基底60和生长基底21的夹持件来施加压力。因此,可在高温气氛下与室分离地施加压力。因此,在结合支撑基底60之后,即使在常温下也能够保持压力。
[0112]打磨工艺或LLO工艺可用作在结合支撑基底60之后去除生长基底的工艺。在这种情况下,为了减小会由于热膨胀系数的差异而导致的弯曲,可将安装有生长基底21的夹持件加热至特定温度,在该温度下能够减小弯曲。为了防止支撑基底60和半导体堆叠件由于可由分离生长基底21的工艺中产生的气体以及在LLO工艺中发射的激光束导致的碰撞而受损,可在用于夹持生长基底21和支撑基底60的夹持件保持为安装的状态下执行LLO工艺。
[0113]可选地,可利用例如镀覆技术在阻挡金属层35上形成支撑基底60。
[0114]在形成支撑基底60之后,去除生长基底21,从而暴露半导体堆叠件40中的η型化合物半导体层25的表面。可通过LLO工艺通过将激光通过生长基底21辐射并分离生长基底21来去除生长基底21。这时,激光的能量被选择为小于生长基底21的能带隙且大于缓冲层(未示出)的能带隙。
[0115]参照图21,如参照图14所描述的,在暴露的η型半导体层25上形成掩模图案45,通过利用掩模图案45作为蚀刻掩模对η型半导体层25的表面进行各向异性蚀刻而在η型半导体层25上形成粗糙表面R。然后,去除掩模图案45。
[0116]同时,通过使半导体堆叠件30图案化来形成芯片分离区,并且暴露下绝缘层33。芯片分离区可在形成粗糙表面R之前或之后形成。
[0117]参照图22,如参照图15所描述的,在其上形成有粗糙表面R的η型半导体层25上形成上绝缘层47。然后,在上绝缘层47上形成η电极焊盘51,在开口 47a中形成电极延伸件。电极延伸件51a从η电极焊盘51延伸,并电连接到半导体堆叠件30。然后,沿芯片分离区将支撑基底60分为单独的芯片,从而完成LED的制造(见图17)。
[0118]图23是示出反射金属层的边缘部分的扫描电子显微镜(SEM)剖面照片,用于示出可在垂直LED中导致的问题。
[0119]参照图23,反射金属层31形成在ρ型半导体层29上,反射金属层31的边缘被绝缘层33覆盖。绝缘层33被图案化为具有沟槽(未示出),通过所述沟槽暴露反射金属层31。阻挡金属层35形成在绝缘层33和被沟槽暴露的反射金属层31上。然后,结合金属43形成在阻挡金属层35上,支撑基底(未示出)附着在阻挡金属层35上并且结合金属43置于支撑基底和阻挡金属层35之间。反射金属层31包括银(Ag),绝缘层33由S12形成。通过重复地堆叠Pt、N1、T1、W或它们的合金形成阻挡金属层35。
[0120]如图23所示,在反射金属层31的边缘附近的绝缘层33和阻挡金属层35中产生裂纹。应该理解的是,即使在不使用绝缘层33时(即,即使在阻挡金属层35直接形成在反射金属层31上时),也会产生这种裂纹。裂纹形成为在反射金属层31的附近相对较宽。裂纹距离反射金属层31越远,裂纹越窄。裂纹几乎在阻挡金属层35的整个厚度中相连。
[0121]由于反射金属层31的热膨胀系数比绝缘层33和阻挡金属层35的热膨胀系数相对要大,所以会形成裂纹。即,由于在执行加热工艺时,反射金属层31比绝缘层33和阻挡金属层35膨胀得相对要多,所以应力集中在反射金属层31的边缘上,因此,在接近反射金属层31的绝缘层33中产生裂纹,使得裂纹会被传递至阻挡金属层35。
[0122]由于产生裂纹,所以反射金属层31的电学特性在反射金属层31的边缘附近发生变化,另外,在反射金属层31和ρ型半导体层29之间出现诸如界面剥离的问题,从而使反射金属层31的欧姆特性劣化。由于在ρ型半导体层29的表面上产生裂纹,所以会劣化LED的可靠性。
[0123]因此,将在下面描述能够防止反射金属层暴露于LED的外部并防止由于在反射金属层的边缘附近产生的裂纹而使反射金属层的电学特性和可靠性劣化的LED。
[0124]图24是根据本发明示例性实施例的LED的示意性布局。图25、图26和图27分别是沿图24中的线A-A、B-B和C-C截取的剖视图。在图24中,用虚线标出位于半导体堆叠件30下方的反射金属层133和保护层131中的沟槽131a。
[0125]参照图24至图27,该LED与参照图7至图10描述的LED相似,但不同之处涉及保护层131、反射金属层133和阻挡金属层135。在下文中,为了避免罗嗉,将省略对与图7至图10的组件相同的组件的描述,将仅详细描述区别。
[0126]保护层131位于半导体堆叠件30和支撑基底41之间并且具有沟槽131a,通过沟槽131a暴露半导体堆叠件30 (例如,ρ型化合物半导体层29)。保护层131可具有暴露半导体堆叠件30的多个槽131a。如这些附图中所示,沟槽131a的侧壁可以是倾斜的。因此,沟槽131a的倾斜的侧壁能够防止或减少在反射金属层133和阻挡金属层135中产生裂纹。
[0127]保护层131延伸至半导体堆叠件30的外部并位于半导体堆叠件30的侧表面的下方,从而能够防止反射金属层133的上表面暴露于半导体堆叠件30。
[0128]保护层131可以是由氧化硅或氮化硅制成的单层结构或多层结构,保护层131可以是通过重复地堆叠折射率彼此不同的绝缘层(例如,5102/1102或5102/他205)而获得的DBRo可选地,保护层131可以是
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