专利名称：Led晶粒的低温金属黏合层的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种LED晶粒的低温金属黏合层，特别是针对于 金属粘着(Metal Bonding)晶粒，应用于接合发光二极管蟲晶层于基 板上的金属私合层。
背景技术：
发光二极管(Light Emitting Diode, LED)是一种冷光发光元件， 其发光原理是在III-V族化合物半导体材料上施加电流，利用二极 管内电子与电洞互相结合，而将能量转换为光的形式，能量释出时 便可以发光，且使用久也不会像白炽灯泡般地发燙。发光二极管的 优点在于体积小、寿命长、驱动电压低、反应速率快、耐震性特佳， 能够配合各种设备的轻、薄及小型化的需求，早已成为日常生活中 十分普及的产品。
发光二极管目前的发光性能表现及效率日益进步，可以广泛的 应用在日常生活中，其种类繁多，利用各种化合物半导体材料及元 件结构的变化，可设计出发红、橙、黄、绿、蓝、紫等各颜色的光， 以及红外光、紫外光等不可见光的发光二极管，各种发光二极管已 广泛应用在户外广告牌、煞车灯、交通号志灯及显示器等。
发光二极管中主要组成是发光二极管磊晶层，又称LED芯片 (Chip),为发光的半导体材料。发光二极管磊晶层可由铝镓铟磷 (AlGalnP)等四元元素沉积而成，或磷化镓(GaP)、或镓铝砷(GaAlAs),或是由砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)等半导体材料组成， 其内部结构为一个PN结构，具有单向导电性。
发光二极管的结构中，有一种金属粘着(Metal Bonding)晶粒 通过一金属黏合层来接合发光二极管磊晶层和基板(Substrate),该金 属翁合层同时做为反射面，可用以反射光子，避免光子被基板吸收， 可提升发光二极管的外部量子效率。
现有的该金属黏合层的组成为金锡(AuSn)或金镍(AuNi)薄膜， 其形成该基板的黏贴表面，其与形成于发光二极管磊晶层的接合表 面上，含银(Ag)反射面的导电层黏合。但是，金锡(AuSn)或金镍(AuNi) 薄膜为熔点高的材料，使得目前的发光二极管磊晶层与基板的黏合 制程需在凝合温度300至900°C，与勦合压力500至5000磅的情况 下进行。高达300至900。C的黏合温度将会使得金属黏合层中作为 导电层的银(Ag)或铝(Al)被破坏，导致反射面的结构遭到破坏。
发明内容
于是，本发明的主要目的在于解决金属粘着晶粒的发光二极管 磊晶层与基板的黏合温度过高的问题，通过改变该金属黏合层的材 料组成，解决黏合温度过高，金属薄膜^皮石皮坏的问题，，提升发光二 极管的制造良率。
经由以上可知，为实现上述目的，本发明解决技术问题所采用 的技术方案是，提供一种LED晶粒的低温金属黏合层应用于接合 一发光二极管磊晶层于一基板上，该LED晶粒的低温金属黏合层 包括 一第一金属层，其设置于该发光二极管磊晶层的接合表面， 该第一金属层于该发光二极管磊晶层的最外表面有一金(Au)层；以 及一第二金属层，其设置于该基板的接合表面，该第二金属层于该基板的最外表面有一铟(In)层，以通过该铟(In)层的低熔点特性，形 成相对l氐温的金属黏合层。
本发明的优点在于通过设置于该基板的接合表面的第二金属 层的铟(In)层的低熔点特性，使该金属黏合层使该发光二极管磊晶 层与该基板的黏合制程的黏合温度在IO(TC至300。C之间就可以操 作，相较于已知的30CTC至90(TC的低温，在不影响电连接效果的 情形下，本发明可以增加制程的容易度，提升发光二极管的金属粘 着晶粒的良率。
图1为本发明实施低温金属黏合层的发光二极管磊晶层结构示意图。
图2为本发明实施低温金属黏合层的基板结构示意图。 图3为本发明实施低温金属黏合层的发光二极管结构示意图。
具体实施例方式
有关本发明的详细内容及技术说明，现以实施例来作进一步说 明，但应了解的是，该等实施例仅为例示说明之用，而不应被解释 为本发明实施的限制。
请参阅图1，其为一发光二极管磊晶层10,该发光二极管磊晶 层10至少包4舌一电子供应层(electron supply layer) 11、 一电洞供应 层(hole supply layer) 13以及一活层(active layer) 12。发光二才及管 磊晶层10是通过有机金属气相沉积磊晶方法(MOVCD)、液相磊 晶方法(LPE)或分子束磊晶方法(MBE)等其中之一方法制成。其中该 活化层可以是由包含一氮化铝铟镓(AlInGaN)的周期结构形成的多层量子井(Multiple quantum well, MQW)结构J故为发光区，而该电子 供应层(electron supply layer) 11为N型氮化4家或氮4匕铟咱家材冲牛制成， 该电洞供应层13为P型氮化镓或氮化铟镓材料制成。
而且该电洞供应层13表面形成一第一金属层21,该第一金属 层21依序包含一氧化铟锡(ITO)层211、 一银(Ag)层212、 一钛(Ti) 层213、一铂(Pt)层214与一金(Au)层215于该发光二极管磊晶层10 的电洞供应层13表面。此外该氧化铟锡(ITO)层211与该电洞供应 层13之间可以设置一金铍(AuBe)合金垫216，以增加该氧化铟锡 (ITO)层211与该电洞供应层13的电传导率。
而且请参阅图2,基板30的表面上形成有一第二金属层22。 该基板30为一种高热导系数基板，该基板30的材质可以选自硅 (Si)、铝(A1)、铜(Cu)、银(Ag)、碳化硅(SiC)、钻石(diamond)、石 墨(graphite)、钼(Molybdenum)、及H/f匕铝(Aluminum nitride)之中的 任一种。该第二金属层22于该基板30表面依序包含一钛(Ti)层221 、 一金(Au)层222与一铟(In)层223,其中该铟(In)层223的厚度为 0.5|im~4|am。
请参阅图3，该发光二极管磊晶层10表面上的第一金属层21, 为与基板30上的第二金属层22黏合，第一金属层21与第二金属 层22黏合而形成一金属黏合层20,亦即其为让该第二金属层22中 的铟(In)层223与该第一金属层21中的金(Au)层215翻合。因而其 可通过该第二金属层22上的铟(In)层223的低熔点特性，该金属黏 合层20可使该发光二极管磊晶层10与该基板30的黏合制程在黏 合温度介于IO(TC至300。C之间与黏合压力500至5000磅的情况下 进行。
在黏合温度相较于已知的300。C至900。C的低温，使该金属黏合 层20在黏合温度介于IO(TC至300。C之间就可以完成制程，在不影
7响电连接效果的情形下，就可增加组装的容易度，提升发光二极管 的金属粘着晶粒的良率。
最后，当该发光二才及管磊晶层10通过该金属黏合层20黏合于 该基才反30后，于该发光二才及管磊晶层IO上方，即该电子供应层ll 上形成一欧姆4妄触层40，如是完成发光二才及管的金属粘着晶粒制作。
权利要求
1.一种LED晶粒的低温金属黏合层，应用于接合一发光二极管磊晶层(10)于一基板(30)，其特征在于，包括一第一金属层(21)，其设置于所述发光二极管磊晶层(10)的接合表面，所述第一金属层(21)在所述发光二极管磊晶层(10)的最外表面具有一金层(215)；以及一第二金属层(22)，其设置于所述基板(30)的接合表面，所述第二金属层(22)在所述基板(30)的最外表面具有一铟层(223)。
2. 根据权利要求1所述的LED晶粒的低温金属黏合层，其特征 在于，所述第一金属层(21)在所述发光二极管磊晶层(10) 表面依序包含一氧化铟锡层(211)、 一银层(212)、 一钛层(213)、 一钼层(214)与一金层(215)，而所述第二金属层 (22 )在所述基板(30 )表面依序包含一钛层(221 )、 一金层 (222)与一铟层(223 )。
3. 根据权利要求2所述的LED晶粒的低温金属黏合层，其特征 在于，所述氧化铟锡层(211)与电洞供应层(13)之间i殳置 一金铍合金垫(216)。
4. 根据权利要求1所述的LED晶粒的低温金属黏合层，其特征 在于，所述第二金属层(22)中铟层(223 )的厚度为 0.5jxm 4(jm。
5. 根据权利要求1所述的LED晶粒的低温金属黏合层，其特征 在于，所述基板(30)的材质选自硅、铝、铜、4艮、碳化硅、 钻石、石墨、钼、及氮化铝之中的任一种。
6. 根据权利要求1所述的LED晶粒的低温金属黏合层，其特征 在于，所述发光二极管磊晶层(10)至少包括一电子供应层(11)、 一电洞供应层(13)以及一活4b层(12)。
7. 根据权利要求6所述的LED晶粒的低温金属黏合层，其特征 在于，所述活化层(12)包含一氮化铝铟镓的周期结构形成的 多层量子井，而所述电子供应层(11 )为N型氮化镓或氮化 铟镓材料制成，所述电洞供应层(13)为P型氮化镓或氮化 铟镓材料制成。
全文摘要
一种LED晶粒的低温金属黏合层，其包括一第一金属层，设置于发光二极管磊晶层的接合表面，该第一金属层在该发光二极管磊晶层表面，可以依序包含一氧化铟锡(ITO)层、一银(Ag)层、一钛(Ti)层、一铂(Pt)层与一金(Au)层；以及一第二金属层，设置于基板的接合表面，该第二金属层于该基板表面，可以依序包含一钛(Ti)层、一金(Au)层与一铟(In)层；据而通过该铟(In)层的低熔点特性，而使该发光二极管磊晶层与该基板可于相对低温下黏合，避免高温破坏薄膜结构，而增加制造良率。
文档编号H01L33/00GK101604714SQ20081010045
公开日2009年12月16日 申请日期2008年6月11日 优先权日2008年6月11日
发明者张智松, 颜良吉 申请人:联胜光电股份有限公司