用于发光二极管的高温无金晶圆接合的制作方法
【专利摘要】通过在硅晶圆上生长外延LED结构制成的竖直GaN基LED。加入银层并且使其退火以承受大于450℃的温度。提供阻挡层（例如Ni/Ti），在温度高于450℃下，其效用可持续五分钟，防止接合金属扩散进入银层。然后，使用在大于380℃下熔化的高温接合金属(例如AlGe)，将产生的器件晶圆结构晶圆接合至载体晶圆结构。晶圆接合之后，去除硅、加入无金电极(例如Al)并且切割该结构。与电极金属兼容的高温焊料(例如ZnAl)用于管芯附接。管芯附接发生在大于380℃温度下持续十秒，而不熔化接合金属，否则器件被损坏。整个LED不含金，并且因此可在高产量无金半导体制造厂内制造。
【专利说明】用于发光二极管的高温无金晶圆接合【技术领域】[0001]本公开总体涉及硅衬底上制造的GaN基蓝光LED及相关方法和结构。【背景技术】[0002]发光二极管(LED )是将电能转换成光的固态器件。将电压施加至相对的掺杂层时， 从夹置在掺杂层之间的半导体材料的有源层发出光。一种LED器件,在此称为蓝光LED器 件，包括氮化镓(GaN)层。[0003]图1至图3 (现有技术)例示用于制造这种现有技术的蓝光LED器件的现有技术 工艺。硅衬底52上生长缓冲层50，并且在缓冲层上生长模板层51。包括η型层54、有源层 55以及P型层56的外延LED结构53生长于模板层上。银反射镜层57形成在外延LED结 构之上。在银层57之上形成银包覆层58。在包覆层58之上形成阻挡层59。然后，所产生 的器件晶圆结构60晶圆接合至如图1所示的载体晶圆结构61，以形成晶圆接合结构66。[0004]如图所不，载体晶圆结构61包括导电载体63、金子层64以及金/锡子层65。在 晶圆接合之前，在器件晶圆结构60的顶部上也有金子层62。金子层与金/锡子层一起称为 晶圆接合层。[0005]晶圆接合包括将两个晶圆结构60和61压在一起并且提高温度使金/锡子层65 熔化。冷却后，当金/锡子层重新固化时，二个晶圆结构接合在一起，以形成晶圆接合结构 66。如果在晶圆接合过程中，任何金或锡扩散到银层57中，则银的反射率可能会降低，和/ 或银至P层界面处的接触电阻可能提高。提供阻挡层59以防止此种扩散。图1示出图1 至图3的现有技术范例中的阻挡层59的多层结构。阻挡层59包括多个周期。每一周期包 括钼子层以及钛-钨子层。[0006]硅对于有源层所发出的蓝光来说不透明。因此，从接合晶圆结构中去除硅衬底52 和缓冲层50，从而形成图2中例示的晶圆接合结构66。然后将结构66的上表面粗糙化，并 且将η型金属电极67添加到所述结构的顶部，并且将P型金属电极68添加到所述结构的 底部。然后切割具有其电极的晶圆接合结构以形成各个LED器件。[0007]图3 (现有技术)示出作为白光LED组件74的一部分的这些LED器件之一。LED 器件附接至金属核心印刷电路板(PCB)70的金属第一部分69或其它封装，这通称为“管芯 附接”。管芯附接过程期间，LED器件不能加热至过高的温度，否则金/锡晶圆接合材料将 熔化且LED器件将分离。因此通常使用所涂覆的并且在温度不超过150°C的环境下固化的 银环氧树脂71。如图3所示，η电极67通常经由接合线72连接至金属核心PCB 70的金属 第二部分73。
【发明内容】
[0008]通过在衬底上生长外延LED结构制成竖直GaN基LED。在一个范例中，衬底为导电 硅晶圆。外延LED结构包括η型层、P型层以及设置在η型层与P型层之间的有源层。GaN 基LED为蓝光LED，并且有源层包括一定量的铟。P型层上形成银层，从而形成与外延LED结构的欧姆接触。银层经过退火，使得银至P-GaN界面将能够承受超过450°C的温度。加入 包覆层，并且在包覆层之上提供高温阻挡层。高温阻挡层在450°C下效用可持续五分钟，防 止接合金属扩散进入银层。在一个范例中，阻挡层包括包覆层上的厚度IOOOnm的镍子层， 以及镍子层上的厚度200nm的钛子层。在另一范例中，阻挡层包括包覆层上的厚度IOOOnm 的镍子层、镍子层上的厚度200nm的氮化钛子层以及氮化钛子层上的厚度200nm的钛子层。 在另一范例中，阻挡层包括包覆层上的厚度IOOOnm的镍子层、镍子层上的厚度200nm的氮 化硅子层以及氮化硅子层上的厚度200nm的钛子层。[0009]然后，使用在大于380°C下熔化的高温接合金属，将产生的器件晶圆结构晶圆接 合至载体晶圆结构。在一个范例中，接合金属为锗铝(Te=420°C)，并且晶圆接合发生于 440°C，持续五分钟。接合金属层具有420°C的AlGe界面熔化温度。在器件晶圆结构上提供 厚度大约IOOOnm的铝层，并且在铝上提供厚度50nm的锗帽。在载体器件晶圆结构上提供 厚度IOOOnm的锗层。在晶圆接合期间，器件晶圆结构上的接合金属以及载体晶圆结构上的 接合金属熔化并融合在一起，以形成晶圆接合结构。尽管要承受高于380°C的晶圆接合温度 一段时间(超过一分钟)，银层的反射率以及欧姆接触质量不会劣化。[0010]在另一范例中，接合金属包括硅化铝(Te=580°C )。在其他范例中，其中接合金属 温度低于380°C并且其中LED器件并非不含金，则接合金属可为硅金(Te=370°C )或锗金 (Te=360°C )。[0011]高温晶圆接合之后，例如通过研磨、精研、化学机械抛光(CMP)以及反应性离子蚀 刻(RIE)，从晶圆接合结构去除原始衬底。然后蚀刻所产生的结构，以向下形成通道至LED 平台结构之间的包覆层。等平台结构的暴露顶部被粗糙化。然后加入无金电极。在一个范 例中，无金电极为基本纯铝的电极。然后将产生的晶圆结构切割成各个竖直LED器件。与 特定电极金属兼容的高温焊料(例如ZnAl)用于管芯附接。管芯附接发生于380°C或更高 温(例如400°C持续十秒钟)而不熔化接合金属，否则会损坏银至P-GaN界面的反射率或欧 姆接触特性，或损坏LED器件。在某些范例中，应用保持环，并且在环内提供一定量的荧光 粉并且固化。所产生的完整LED组件不含金。因此，部分制造过程可在高产量的无金半导 体制造厂内进行。相较于包含大量金的传统LED组件，从LED组件中剔除金进一步降低了 制造成本。[0012]以下详细说明中描述进一步细节以及实施例和技术。本
【发明内容】
并不旨在限定本 发明。本发明由权利要求限定。【专利附图】
【附图说明】[0013]附图例示本发明的实施例，其中同样的标记代表同样的器件。[0014]图1 (现有技术)为在现有技术的蓝光LED器件的制造中执行的现有技术的晶圆 接合步骤的例示。[0015]图2(现有技术)为经过图1的晶圆接合并且经过后续去除硅衬底步骤之后得到 的晶圆接合结构的例示。[0016]图3(现有技术)为图2的晶圆接合结构经过添加电极，以及产生的LED器件已经 管芯附接至金属核心PCB之后的例示。[0017]图4为根据一个创新方面的白光LED组件的截面图。[0018]图5为图4的白光LED组件的俯视图。[0019]图6为图4的白光LED组件的放大简化截面图。[0020]图7为图4的LED组件内LED器件的俯视图。[0021]图8A图和图8B—起形成图8。图8为记载有关图4的白光LED组件的制造方法 的每一步骤细节的表。[0022]图9至图16为一组说明制造图4的LED组件的无金高温接合金属过程的图示。[0023]图9为图4的白光LED组件的制造方法中高温晶圆接合步骤的图示。[0024]图10为例示用于图9的高温晶圆接合步骤的温度循环的曲线图。[0025]图11为翻转由图9的晶圆接合步骤得到的晶圆接合结构的步骤的图示。[0026]图12为从图11的晶圆接合结构去除硅衬底的步骤的图示。[0027]图13为将由图12的去除步骤得到的晶圆接合结构表面粗糙化的步骤的图示。[0028]图14为在由图13的粗糙化步骤得到的结构中加入电极的步骤的图示。[0029]图15为高温管芯附接步骤的图示，其中完成的LED器件焊接至铝核心PCB的金属 表面。[0030]图16为将LED器件的p电极线接合至金属核心PCB的金属部分的步骤的图示。[0031]图17为根据一个创新方面的方法200的流程图。【具体实施方式】[0032]在此将详细参考本发明的某些实施例，附图例示其范例。在以下描述以及权利要 求中，当第一层被称为设置于第二层“之上”时，应理解第一层可直接在第二层上，或者第一 和第二层之间可以存在一个或多个介入层。在此使用术语，例如“之上”、“之下”、“上方”、 “下方”、“顶部”、“底部”、“向上”、“向下”、“竖直”以及“横向”来描述所描述的蓝光LED的不 同部分之间的相对取向，应理解，所描述的整体蓝光LED结构实际上可以任何方式在三维 空间中取向。[0033]图4为白光发光二极管(LED)组件100的截面侧视图。图5为白光LED组件100 的俯视图。白光LED组件100包括四个竖直蓝光LED器件101-104，其固定至金属核心印 刷电路板(PCB) 19。从俯视看，保持环20围绕四个竖直蓝光LED器件101-104。保持环20 保持覆盖蓝光LED器件101-104的荧光粉21的量。一部分第一金属结构105通过阻焊层 106内的第一开口暴露。蓝光LED器件101-104的阳极电极通过一定量的焊料18,表面固 定至第一开口内的第一金属结构105。阻焊层106内的第一开口也暴露一部分第二金属结 构107。面向上的蓝光LED器件101-104的阴极电极由线接合至第二金属结构107的暴露 部分。第一焊垫119由阻焊层106内的另一开口形成。第二焊垫120由阻焊层106内的又 一开口形成。如图6的截面图所不,第一和第二金属结构105和107为沉积在介电层108 上的金属层的一部分。介电层108为厚度35um至250um的环氧树脂材料层，其包含无机填 充物，如Al2O315此介电层108将第一和第二金属结构105和107与金属核心PCB19的铝或 铜基部分109隔离。[0034]图6为白光LED组件100的简化截面侧视图。图中仅例示一个竖直蓝光LED104。 图7为图6的白光LED组件100内竖直蓝光LED器件104的俯视图。第一金属电极17具 有栅格形状。竖直LED器件有时称为竖直接触LED器件，以与横向或横向接触LED器件相区别。[0035]图6中白光LED组件100中的竖直蓝光LED器件104包括多个层，图6中示出其 中一些:第一金属电极17、低电阻层(LRL)的粗糙部分4、n型氮化镓层5、应变释放层6、有 源层7、p型氮化镓层8、电流阻挡层9、银层10、用于包覆银层的包覆层11、高温阻挡层12、 高温晶圆接合金属层13、粘结与阻挡层14、导电载体15以及第二金属电极16。参考标记 110表不接合线,其将蓝光LED器件104的第一金属电极17稱合至第二金属结构107。第 一金属电极17以及粗糙部分3是导电的并且用于与η型层5电接触。银层10及其下的所 有层都导电并且用于与P型层8电接触。[0036]在第一创新方面中，整个白光LED组件100不包含金。出于至少两个理由期望白 光LED组件100内没有金。[0037]首先，期望能够使用高产量硅晶圆工厂来执行白光LED器件的某些制造步骤。在 一个范例中，通过第一商业机构的第一半导体制造厂，在硅衬底上生长外延LED结构111。 然后将产生的器件晶圆结构供应至第二商业机构经营的第二半导体制造厂。由于在第二制 造厂已经处理非常大量的硅集成电路，因此第二制造厂可用有利的低成本执行某些后续处 理。在第二制造厂，加入银反射镜层，加入晶圆接合金属层，载体晶圆结构被晶圆接合至器 件晶圆结构，去除硅衬底、加入第一和第二电极以及将产生的晶圆接合结构切割成各个LED 器件。此后，这些切割的各个LED器件供应给第一或另一商业机构。然后，第一或其它商业 机构执行管芯附接操作，并将η电极17线接合至金属核心PCB的金属部分107，并且加入保 持环20和荧光粉21，以制成完整的白光LED组件100。[0038]然而，金是严重的杂质，会损害通常的硅集成电路。第二制造厂为处理这种集成电 路的高产量厂，并且第二商业机构将不会允许在其半导体制造厂内有任何金。为了降低整 体白光LED组件的制造成本，期望从蓝光LED器件内剔除所有金，以使得通过使用第二商业 机构的半导体制造厂可利用规模经济。[0039]在蓝光LED结构内不要有任何金的第二个理由在于金是昂贵材料。图1至图3的 现有技术中的金/锡接合金属层65包括大量金。此外，图1至图3的现有技术中的P电极 68包含由厚度200nm的金覆盖的厚度20nm的镍。期望能够通过以廉价材料取代金，降低整 体蓝光LED器件的制造成本。因此，在图6的创新白光LED组件100中，使用便宜的铝取代 图1至图3现有技术中P电极68中的金。图1至图3中现有技术LED组件中的管芯附接 所使用的银环氧树脂71并非良好的热导体。因此，期望使用金属焊料处理，将P电极16管 芯附接至底下的金属核心PCB 19。传统上将LED器件的P电极管芯附接至衬底所使用的焊 料不会湿润铝，并且图6创新结构中的金属层16为铝。然而，ZnAl焊料湿润铝。在第二创 新方面中，ZnAl焊接过程用于将蓝光LED器件104管芯附接至铝核心PCB 109的金属部分 105。[0040]然而，ZnAl焊接过程需要至少380°C的温度持续至少十秒钟以熔化ZnAl焊料。如 果图3的传统蓝光LED器件运用此高温ZnAl管芯附接焊接过程，则金/锡晶圆接合层65会 熔化，并且蓝光LED器件会在管芯附接期间分离。在第三创新方面中，使用高温晶圆接合过 程来制成图6的蓝光LED器件104。在一个范例中，高温晶圆接合过程包含将厚度IOOOnm 的铝层沉积在器件晶圆结构上，并且用厚度50nm的锗帽层覆盖此铝层。此外，晶圆接合过 程包括在载体晶圆结构上沉积厚度IOOOnm的锗层。然后，载体晶圆结构与器件晶圆结构压在一起，并且加热至440°C的温度超过一分钟(例如五分钟)，直到铝与锗熔化并融合。由 于使用这一高温晶圆接合过程，此后晶圆接合LED器件可承受以380°C持续超过十秒的管 芯附接处理。[0041]并且，如果图3的传统LED器件的阻挡层用于图6的白光LED组件100中，则高温 AlGe晶圆接合步骤以及高温AlZn管芯附接步骤可能导致铝和/或锗从金属晶圆接合层往 上扩散通过阻挡层并进入银层。如果铝和/或锗以此方式扩散通过阻挡层，则银的反射率 会下降和/或银至P-GaN界面的欧姆接触会劣化。在第四创新方面中，图6的白光LED组 件100利用高温阻挡层12。在晶圆接合过程的五分钟持续时间的高温AlGe晶圆接合过程 期间，此高温阻挡层12阻挡扩散进入银层。并且，阻挡层12在利用高温ZnAl管芯附接过 程期间阻挡扩散进入银层。[0042]此外，如果银层10的银如图3中传统LED器件一样简单地沉积，则AlGe晶圆接合 过程以及所述ZnAl管芯附接的高温循环会导致银至P-GaN界面的欧姆接触劣化。在第五 创新方面中，沉积银层10的银，然后在大约400°C下使此银层退火。以此方式使银层10退 火会提高银至P-GaN界面接点的热稳定性，使得此后可承受450°C的温度而无实质劣化。[0043]图8为记载有关白光LED组件的每一制造方法步骤的细节的表。表左栏内的标记 为白光LED组件100的各个层的参考标记。[0044]图9至图16示出使用高温晶圆接合过程制成蓝光LED的无金过程。这些图示并 未依照比例，而仅是概念图。图9的截面图取自图7的截面线A-A。从硅衬底I开始，后续 层的生长或沉积顺序为:缓冲层2、模板层3、LRL 4、η型层5、应变释放层6、有源层7、ρ型 层8、电流阻挡层9、银层10、包覆层11、高温阻挡层12以及高温晶圆接合金属层13的铝部 分。这些层的成分记载在图8的表内。此结构称为器件晶圆结构112。[0045]从导电载体15开始，沉积以下层:粘结层14以及高温晶圆接合金属层13的锗部 分。这些层的成分记载于图8的表内。此结构称为载体晶圆结构113。[0046]图10为示出使用的热压晶圆接合过程的温度循环的曲线图。载体晶圆结构113 以大约每平方英吋五十磅的压力压抵器件晶圆结构112，并且压在一起的晶圆加热到至少 400°C。在特定范例中，晶圆会加热至440°C。晶圆维持在此升高的温度超过一分钟，以确保 整个晶圆具有一致的熔化温度。在特定范例中，升高的温度维持五分钟。铝与锗层熔化并 融合，从而将载体晶圆结构113晶圆接合至器件晶圆结构112。接合金属层13包含重量比 大约49%的铝以及大约51%的锗。此晶圆接合由图9的箭头114表示。[0047]图11示出制造方法的后续步骤。所产生的晶圆接合结构115依照箭头116所示 翻转。[0048]图12示出制造方法的后续步骤。如箭头117所示，硅衬底1、缓冲层2以及模板 层3都从晶圆接合结构115去除。在本范例中，使用研磨、精研、化学机械抛光(CMP)以及 反应离子蚀刻(RIE)技术去除这些层，使得LRL 4的一个GaN子层出现，并且从所述结构的 顶部暴露。然后执行湿蚀刻来蚀刻往下至包覆层11的水平与竖直通道，从而形成LED平台 结构中行与列的二维阵列。每一 LED平台结构包括不同LED器件的外延LED结构。[0049]图13示出制造方法中的后续步骤。将每一 LED平台顶部上暴露的LRL4的上表面 粗糙化，此粗糙化为常见的粗糙化类型，用于有利于光从LED器件发出。[0050]图14示出制造方法中的后续步骤。如图所示在导电载体15上形成第二电极16。在例示的范例中，第二电极16为一层厚度220nm的基本纯铝。第二电极不含金。此外，第一电极17形成于LRL4的粗糙的上表面上,如图所不。在例不的范例中，第一电极17为一层厚度340nm的大致纯铝。第一电极17不含金。
[0051]在如图14中所示已经加入第一和第二电极之后，晶圆接合结构切割成分离的蓝光LED器件。沿着上述蚀刻形成的通道锯开晶圆接合结构115来执行切割。在例示的范例中，将一个产生的蓝光LED器件104结合到图6的白光LED组件100中。
[0052]图15示出制造方法中的后续高温管芯附接步骤。在第一步骤中，涂覆ZnAl焊料膏并回流加热，使得焊料粘在铝核心PCB 19的上表面上的暴露的金属的所选部分。图15中的第一金属部分105与第二金属部分107为例如铝或银层。结果是一定量的ZnAl焊料将第一金属部分105预润湿，如图15中所示的。允许铝核心PCB 19冷却。
[0053]接下来，如箭头118所示，将蓝光LED器件104放置在预润湿的铝核心PCB 19上，然后将结合的结构在回流炉内加热至大约400°C的温度大约十秒，这称为高温管芯附接过程。ZnAl在大约380°C下熔化，但是出于裕量提供额外的20°C。一定量的ZnAl焊料18熔化，并接合至蓝光LED器件104底部上的第二电极16的铝。
[0054]图16示出蓝光LED器件104向下焊接至铝核心PCB 19的最终结构。接下来，利用接合线110将第一电极17的焊垫附接至铝核心PCB 19表面上金属的第二部分107。
[0055]在线接合之后，通过丝网印刷在所述结构上形成硅酮的保持环20 (请参见图4至图6)。或者，保持环20被切割并且成形成正确尺寸，然后应用。保持环20为0.5mm至3.0mm高，且0.2mm至1.5mm宽。硅酮固化之后，一定量的荧光粉21落在蓝光LED器件104上，使得荧光粉由保持环20保持。荧光粉21可固化以形成完整的白光LED组件100。
[0056]图17为根据一个创新方面的方法200的流程图。在衬底上生长外延LED结构(步骤201)。在一个范例中，衬底为硅晶圆。外延LED结构包括η型层、P型层以及设置在η型层与P型层之间的有源层。有源层包括一定量的铟。P型层上形成银反射镜层(步骤202)，从而提供高反射性表面，并且也提供与外延LED结构的欧姆接触。银层经过退火，使得银至P-GaN界面将能够承受后续晶圆接合步骤以及后续管芯附接步骤的高温。在一个范例中，银在大于400°C下退火。
[0057]在加入包覆层之后，在包覆层之上形成阻挡层(步骤203)。阻挡层能够防止接合金属(例如铝和锗)在高温下(例如440°C持续五分钟)扩散穿透阻挡层并到达银层。在一个范例中，阻挡层包括厚度IOOOnm的镍子层，以及厚度200nm的钛子层。硅晶圆与外延LED结构、银层、包覆层以及阻挡层合称为器件晶圆结构。
[0058]然后，使用高温接合金属将器件晶圆结构晶圆接合至载体晶圆结构(步骤204)。高温接合金属在比后续管芯附接过程的温度高的温度下熔化。晶圆接合步骤的结果为晶圆接合结构。去除原始衬底，蚀刻通道以形成LED平台，LED平台的顶部经过粗糙化，加入第一和第二无金电极，并且切割晶圆接合结构(步骤205)，从而形成LED器件。
[0059]然后LED器件在焊接步骤中被管芯附接(步骤206)，以将LED器件的第二无金电极固定至封装或PCB的金属表面。所使用的焊料为与所使用的特定电极金属兼容的焊料。在一个范例中，电极金属为铝，焊料为ZnAl并且管芯附接焊接过程发生在大于380°C的温度下(例如400°C)持续十秒。管芯附接过程的高温并不足以熔化晶圆接合金属层。
[0060]在管芯附接之后，LED器件的第一无金电极线接合至封装或PCB。结果为白光LED组件。在一个范例中，整个白光LED组件不包含金。在一个范例中，步骤201发生在第一商业机构运营的第一半导体制造厂，步骤202-205发生在第二商业机构运营的第二半导体制造厂。步骤206可例如由第一商业机构的第一半导体制造厂或在其它厂执行。
[0061]虽然以上已经出于示范目的描述某些特定具体实施例，不过本专利文件的教示具有一般适用性，并且不限于上述的特定具体实施例。所公开的高温晶圆接合过程并不限于用来制造竖直LED器件，而是也可用于制造横向接触LED器件。虽然在范例中例示管芯附接的焊料覆盖LED器件的整个底部表面，不过在其它范例中，焊料以焊球的阵列形式呈现，其附接至铝核心PCB 19的金属105上的对应铝焊盘阵列。在某些范例中，载体晶圆结构的载体可为非导电载体。虽然以上给出的范例为在硅衬底上生长外延LED结构，不过在其它具体实施例中，外延LED结构生长于其它类型的衬底上(例如蓝宝石衬底)。虽然以上给出的范例涉及在其有源层内包括铟的LED，不过以上公开的高温晶圆接合和焊接也可用于其它类型的LED以及其它晶圆接合产品的制造。因此，在不偏离权利要求限定的本发明范围的情况下，可以实施所描述的实施例的各种特征的各种修改、调整以及组合。
【权利要求】
1.一种装置，包括:外延发光二极管(LED)结构，包括η型层、P型层以及设置在所述η型层与所述P型层之间的有源层，其中所述有源层包括一定量的铟；载体；以及金属接合层，设置在所述外延LED结构与所述载体之间，其中所述金属接合层将所述外延LED结构与所述载体接合在一起，并且其中所述金属接合层具有至少大约380摄氏度的熔化温度。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述金属接合层基本由铝和锗构成。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述金属接合层基本由铝和硅构成。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述外延LED结构、所述载体以及所述金属接合层为LED器件的部分，所述装置还包括:具有金属表面的结构；以及一定量的焊料，将所述LED器件接合至所述结构，其中所述焊料的熔化温度低于所述金属接合层的熔化温度。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述焊料包括锌和铝。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述结构为印刷电路板(PCB)。
7.根据权利要求4所述的装置，其中，所述LED器件还包括铝电极，并且其中所述铝电极与所述焊料直接接触。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述外延LED结构、所述载体以及所述金属接合层为LED器件的部分，其中所述LED器件还包括设置在所述金属接合层与所述外延LED结构之间的阻挡层，并且其中在所述LED器件遭受450摄氏度的温度持续五分钟时，所述阻挡层防止来自所述金属接合层的接合金属扩散通过所述阻挡层。
9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述外延LED结构、所述载体以及所述金属接合层为LED器件的部分，其中所述LED器件还包括设置在所述金属接合层与所述外延LED结构之间的阻挡层，并且其中所述阻挡层包括一定量的镍。
10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述外延LED结构、所述载体以及所述金属接合层为LED器件的部分，其中所述LED器件还包括设置在所述金属接合层与所述外延LED结构之间的经退火的银层。
11.根据权利要求1所述的装置，其中，所述外延LED结构、所述载体以及所述金属接合层为LED器件的部分，其中所述LED器件还包括电耦合至所述η型层的第一电极，其中所述 LED器件还包括电耦合至所述P型层的第二电极，并且其中所述LED器件基本不包括金。
12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述第二电极为一定量的铝，其中一定量的焊料将所述第二电极附接至金属表面，并且其中所述焊料的熔化温度低于所述金 属接合层的溶化温度。
13.根据权利要求1所述的装置，其中，所述载体为一定量的硅。
14.一种制造方法，包括:(a)通过在至少大约380摄氏度的温度下熔化设置在载体晶圆结构与器件晶圆结构之间的接合金属，将所述载体晶圆结构晶圆接合至所述器件晶圆结构，其中所述器件晶圆结构包括外延发光二极管(LED)结构，其中所述外延LED结构包括η型层、P型层以及设置在所述η型层与所述p型层之间的有源层，其中所述有源层包括一定量的铟，并且其中所述载体晶圆结构包括载体。
15.根据权利要求14所述的制造方法，其中，所述载体为硅晶圆。
16.根据权利要求14所述的制造方法，其中，所述接合金属包括铝和锗。
17.根据权利要求14所述的制造方法，其中，所述接合金属包括铝子层以及锗子层，其中所述铝子层在(a)的所述晶圆接合时为所述器件晶圆结构的一部分，其中所述锗子层在 (a)的所述晶圆接合时为所述载体晶圆结构的一部分，并且其中所述铝子层与所述锗子层在(a)的所述晶圆接合期间熔化到一起。
18.根据权利要求14所述的制造方法，其中，所述接合金属包括铝和硅。
19.根据权利要求14所述的制造方法，还包括:(b)在(a)之前，在所述器件晶圆结构的所述外延LED结构之上提供银层；以及(C)在(b)之后并且(a)之前，在所述银层之上提供阻挡层，其中所述阻挡层包括一定量的镍。
20.根据权利要求14所述的制造方法，还包括:(b)在(a)之前，在所述器件晶圆结构的所述外延LED结构之上提供银层；以及(C)在(b)之后并且(a)之前，在至少大约400摄氏度的温度下，将所述银层退火至所述外延LED结构上。
21.根据权利要求14所述的制造方法，其中，所述载体为硅层，并且其中(a)的所述晶圆接合产生晶圆接合结构，所述方法还包括:(b)在(a)之后，从所述晶圆接合结构去除所述硅层；(c)在(b)之后，形成与所述η型层接触的第一电极，并且形成与所述P型层接触的第二电极；以及(d)切割所述晶圆接合结构，从而形成LED器件。
22.根据权利要求21所述的制造方法，其中，所述LED器件基本不包括金。
23.根据权利要求21所述的制造方法，其中，所述接合金属具有熔化温度，所述方法还包括:(e)通过熔化所述LED器件与金属表面之间的一定量焊料，将所述LED器件焊接至所述金属表面，其中所述焊料的熔化温度低于所述接合金属的熔化温度。
24.根据权利要求23所述的制造方法，其中，(e)的所述焊接产生LED组件，并且其中所述LED组件基本不包括金。
25.一种制造方法，包括:(a)通过熔化一定量的焊料，将LED器件附接至金属表面，其中所述焊料具有熔化温度，其中所述LED器件包括外延LED结构、载体部分以及设置在所述外延LED结构与所述载体部分之间的一定量的接合金属，其中所述外延LED结构包括η型层、P型层以及设置在所述η型层与所述P型层之间的有源层，其中所述接合金属具有至少大约380摄氏度的熔化温度，并且其中所述焊料的熔化温度低于所述接合金属的熔化温度。
26.根据权利要求25所述的制造方法，其中，所述焊料包括锌和铝。
27.根据权利要求25所述的制造方法，其中，所述接合金属包括铝和锗。
28.根据权利要求25所述`的制造方法，其中，所述LED器件还包括阻挡层以及银层，其中所述阻挡层设置在所述接合金属与所述银层之间，并且其中所述阻挡层包括一定量的镍。
29.一种装置，包括:外延LED结构，包括η型层、P型层以及设置在所述η型层与所述P型层之间的有源层， 其中所述有源层包括铟；导电载体；接合金属层，将所述外延LED结构接合至所述导电载体；铝电极，设置在所述导电载 体的表面之上；具有金属表面的衬底；以及用于将所述铝电极焊接至所述金属表面而不熔化所述接合金属层的构件，并且其中所述装置基本不包括金。
30.根据权利要求29所述的装置，其中，所述接合金属层具有高于380摄氏度的熔化温度。
31.根据权利要求30所述的装置，其中，所述接合金属层包括:第一金属的第一子层；以及第二金属的第二子层。
【文档编号】H01L33/62GK103563100SQ201280012102
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2012年6月8日 优先权日:2011年8月2日
【发明者】C-W·庄, C-K·林, L·杨, 浜口教仁 申请人:东芝技术中心有限公司