金屬鍵結的發光二極體的製作方法

2024-02-12 17:55:15

金屬鍵結的發光二極體的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種金屬鍵結的發光二極體，包括基板、第一接合金屬層、第二接合金屬層、導電氧化層以及外延層。第一接合金屬層，形成於基板上。第二接合金屬層形成於第一接合金屬層上。導電氧化層形成於第二接合金屬層上。外延層形成於導電氧化層上。
【專利說明】
金屬鍵結的發光二極體
技術領域
[0001 ]本實用新型屬於一種發光二極體，特別屬於一種金屬鍵結的發光二極體。
【背景技術】
[0002] 發光二極體是為目前廣泛應用的產品，其可應用於各種技術領域中。然而，在發光 二極體的技術領域中，目前最重要的問題之一是如何在提高發光二極體亮度時，同時兼顧 降低發光二極體的製造成本。
[0003] 如上所述，在目前有關許多提高發光二極體亮度的技術中，其中之一的方法為利 用金屬作為鍵結形成發光二極體的結構。請參閱圖1A及圖1B，其為現有利用金屬鍵結形成 發光二極體的結構圖。進一步而言，利用金屬鍵結形成的發光二極體，是於第一基板11上形 成半導體層12,並於第二基板13上形成鍵結半導體層12的鍵結層14之後，以一預定溫度鍵 結半導體層12及鍵結層14,之後移除第一基板11。
[0004] 然而，由於上述利用金屬鍵結形成的發光二極體1，其僅僅以單一金屬物質作為鍵 結層14的材料，且在物質的選擇上並未考慮到各種物質的特性以及成本高低的問題，因而 造成在使用物質鍵結上的許多問題。
[0005]據此，如何提供一種利用金屬作為鍵結形成發光二極體的半導體物質時，以便於 克服上述問題，並同時降低發光二極體的製造成本，已成為目前急需研究的課題。 【實用新型內容】
[0006] 鑑於上述問題，本實用新型提供一種金屬鍵結的發光二極體，包括基板、第一接合 金屬層、第二接合金屬層、導電氧化層以及外延層。第一接合金屬層，形成於基板上。第二接 合金屬層形成於第一接合金屬層上。導電氧化層形成於第二接合金屬層上。外延層形成於 導電氧化層上。
[0007] 優選地，其中該第二接合金屬層包括單一金屬物質或複合金屬物質。
[0008] 優選地，其中該單一金屬物質包括金或鉻。
[0009] 優選地，其中該複合金屬物質包括金鋅、鉻金或者金鋅金。
[0010]優選地，其中該基板包括矽基板。
[0011]優選地，其中該外延層包括磷化鋁銦鎵或砷化鎵鋁。
[0012]優選地，其中該導電氧化層包括氧化銦錫、氧化銦鋅或氧化鎳。
[0013] 優選地，還包括一覆蓋層，形成於該外延層及該導電氧化層之間。
[0014] 優選地，其中該覆蓋層的濃度大於1019cnf3。
[0015] 優選地，其中該第一接合金屬層包括:一溼潤層，形成於該基板上;一阻障層，形成 於該溼潤層上；以及一導接層，形成於該阻障層上且鍵結該第二接合金屬層。
[0016] 優選地，其中該溼潤層包括鈦或鉻。
[0017] 優選地，其中該阻障層包括鈀。
[0018] 優選地，其中該導接層包括金。
[0019] 優選地，還包括一不導電氧化層，設置於該外延層及該導電氧化層之間。
[0020] 優選地，其中該不導電氧化層包括氮化矽、氮氧化矽或者二氧化矽。
[0021] 優選地，其中該不導電氧化層包括至少一接孔，連通該外延層及該導電氧化層。
[0022] 優選地，其中該接孔為一金屬物質，包括金鋅、金鈹、鉻或金。
[0023]優選地，其中該第一接合金屬層及該第二接合金屬層以介於250°C至500°C之間的 溫度及介於3000Kg至14000Kg之間的壓力鍵結。
[0024]如上所述，本實用新型金屬鍵結的發光二極體根據不同的物質特性，選擇至少三 種金屬物質作為鍵結的金屬物質，並選擇出一種具有適當的膨脹係數、良好的接合特性、成 本低廉、控制容易、沸點較低以及狀態穩定的金屬鍵結物質群組，從而改善及廣泛地應用於 金屬鍵結髮光二極體的結構。
【附圖說明】

[0025]圖1A及圖1B為現有利用金屬鍵結形成發光二極體的結構圖；
[0026]圖2A及圖2B為依據本實用新型形成金屬鍵結髮光二極體的結構圖；
[0027] 圖2C為依據本實用新型形成金屬鍵結髮光二極體增加覆蓋層的結構圖；
[0028] 圖2D為依據本實用新型形成金屬鍵結髮光二極體增加不導電氧化層的結構圖；
[0029] 圖2E為依據本實用新型形成金屬鍵結髮光二極體形成第一接合金屬層的結構圖。
[0030] 【符號說明】
[0031] 1 發光二極體
[0032] 11第一基板
[0033] 12半導體層
[0034] 13第二基板
[0035] 14鍵結層
[0036] 2 發光二極體
[0037] 21第二基板
[0038] 22外延層
[0039] 23導電氧化層
[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潤溼層
[0044] 262阻障層
[0045] 263導接層
[0046] 27覆蓋層
[0047] 28不導電氧化層
[0048] 281 接孔
【具體實施方式】
[0049] 請參閱圖2A及圖2B，其為依據本實用新型形成金屬鍵結髮光二極體的結構圖。本 實用新型形成金屬鍵結髮光二極體的結構，其結構形成的順序如下:設置第一基板25;形成 第一接合金屬層26於第一基板25上;設置第二基板21;形成外延層22於第二基板21上;形成 導電氧化層23於外延層22上;形成第二接合金屬層24於導電氧化層23上;鍵結第一接合金 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的發光二極體2包括第一基板25、第一 接合金屬層26、第二接合金屬層24、導電氧化層23以及外延層22。第一接合金屬層26形成於 第一基板25上。第二接合金屬層24形成於第一接合金屬層26上。導電氧化層23形成於第二 接合金屬層24上。外延層22形成於導電氧化層23上。需注意的是，雖然導電氧化層23形成於 外延層22上，但一般而言，導電氧化層23是通過電鍍的方式形成於外延層22上。
[0051]請參閱圖2C，其為依據本實用新型形成金屬鍵結髮光二極體增加覆蓋層的結構 圖。上述結構還包括形成覆蓋層27於外延層22及導電氧化層23之間，以便於與導電氧化層 23形成歐姆接觸，其中覆蓋層27的濃度大於10 19cnf3,包括磷化鎵(GaP)、砷化鋁鎵(AlGaAs) 或者磷砷化鎵(GaAsP)其中之一半導體物質。
[0052]請參閱圖2D，其為依據本實用新型形成金屬鍵結髮光二極體增加不導電氧化層的 結構圖。於本實用新型的另一實施例中，也可設置不導電氧化層28於外延層22及導電氧化 層23之間，其中不導電氧化層28包括氮化矽(SiNy)、氮氧化矽(SiON)或者二氧化矽。換句話 說，不導電氧化層28是可以氮化矽(SiNy)、氮氧化矽(SiON)或者二氧化矽等不同物質堆棧 於外延層22及導電氧化層23之間。此外，不導電氧化層28包括至少一接孔281，連通外延層 22及導電氧化層23,以便於和外延層22形成歐姆接觸。此外，接孔281為金屬物質，包括金鋅 (AuZn)、金鈹(AuBe)、絡(Cr)或金(Au)等金屬物質。
[0053]第一基板25包括矽基板。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。導電氧化層23包括氧化銦錫（ΙΤ0)、氧化銦鋅（ΙΖ0)或氧化鎳(NiO)。
[0054] 請參閱圖2E，其為依據本實用新型形成金屬鍵結髮光二極體形成第一接合金屬層 的結構圖。第二接合金屬層24包括單一金屬物質或複合金屬物質，單一金屬物質包括金或 絡，複合金屬物質包括金鋅、絡金(CrAu)或者金鋅金(金鋅加上金)等其中一種以上的物質。 此外，使用複合金屬物質時，第二接合金屬層24也可設置為多層的金屬層，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包括形成於第一基板25上的溼潤層 261、形成於溼潤層261上的阻障層262及形成於阻障層262上且鍵結第二接合金屬層24的導 接層263,其中溼潤層261包括鈦(Ti)或鉻，阻障層262包括鈀(Pd)，導接層263包括金。此外， 金屬鍵結髮光二極體2的第一接合金屬層26及第二接合金屬層24以介於250°C至500 °C之間 的溫度及介於3000Kg至14000Kg之間的壓力鍵結。
[0055] 請參閱表1，其為各種金屬物質其材料特性的比較表。 「00561
[0057] 進一步而言，於本實用新型中選擇上述金屬物質作為鍵結的原因在於鈦與鉻和矽 基板在接合時，其接合度相較於其它金屬物質優選，金、鉑(Pt)、鈀的膨脹係數適中，不致於 在高溫高壓貼合時，回到室溫的環境下因為各種物質彼此之間的膨脹係數差異太大而產生 破片的問題。此外，由於金屬蒸鍍需要由固體變成液體之後再變成氣體，而物質沸點越高代 表在金屬蒸鍍過程中需要更高的能量，因而將造成工作機臺不容易控制且容易產生當機等 異常問題，因此，本實用新型選擇沸點相較於其他金屬(例如鉑及鈦)較低，且蒸鍍能量不需 過高（因為熔點與沸點較低）的金及鈀，則更容易形成穩定狀態，因而可避免機臺異常而造 成的損失。
[0058] 此外，針對抗酸鹼的物質特性，金、鉑、鈀相較於其它物質有更佳的抗酸鹼能力。在 晶片貼合的過程中，金與銀的硬度不足則容易造成破片的問題。鈀的成本相較於金及鉑則 更為便宜。據此，根據上述各種物質特性及成本的綜合考慮，鈀為更適合使用在貼合金屬中 作為鍵結用的金屬物質。
[0059]綜上所述，本實用新型金屬鍵結的發光二極體根據不同的物質特性，選擇至少三 種金屬物質作為鍵結的金屬物質，並選擇出一種具有適當的膨脹係數、良好的接合特性、 成本低廉、控制容易、沸點較低以及狀態穩定的金屬鍵結物質群組，藉以改善及廣泛地應用 於金屬鍵結髮光二極體的結構。
【主權項】
1. 一種金屬鍵結的發光二極體，其特徵在於，包括： 一基板； 一第一接合金屬層，形成於該基板上； 一第二接合金屬層，形成於該第一接合金屬層上； 一導電氧化層，形成於該第二接合金屬層上；以及 一外延層，形成於該導電氧化層上。2. 如權利要求1所述金屬鍵結的發光二極體，其特徵在於，其中該第二接合金屬層包括 單一金屬物質或複合金屬物質。3. 如權利要求2所述金屬鍵結的發光二極體，其特徵在於，其中該單一金屬物質包括金 或鉻。4. 如權利要求2所述金屬鍵結的發光二極體，其特徵在於，其中該複合金屬物質包括金 鋅、鉻金或者金鋅金。5. 如權利要求1所述金屬鍵結的發光二極體，其特徵在於，其中該基板包括矽基板。6. 如權利要求1所述金屬鍵結的發光二極體，其特徵在於，其中該外延層包括磷化鋁銦 鎵或砷化鎵錯。7. 如權利要求1所述金屬鍵結的發光二極體，其特徵在於，其中該導電氧化層包括氧化 銦錫、氧化銦鋅或氧化鎳。8. 如權利要求1所述金屬鍵結的發光二極體，其特徵在於，還包括一覆蓋層，形成於該 外延層及該導電氧化層之間。9. 如權利要求8所述金屬鍵結的發光二極體，其特徵在於，其中該覆蓋層的濃度大於 1019cm-3。10. 如權利要求1所述金屬鍵結的發光二極體，其特徵在於，其中該第一接合金屬層包 括： 一溼潤層，形成於該基板上； 一阻障層，形成於該溼潤層上；以及 一導接層，形成於該阻障層上且鍵結該第二接合金屬層。11. 如權利要求10所述金屬鍵結的發光二極體，其特徵在於，其中該溼潤層包括鈦或 鉻。12. 如權利要求10所述金屬鍵結的發光二極體，其特徵在於，其中該阻障層包括鈀。13. 如權利要求10所述金屬鍵結的發光二極體，其特徵在於，其中該導接層包括金。14. 如權利要求1所述金屬鍵結的發光二極體，其特徵在於，還包括一不導電氧化層，設 置於該外延層及該導電氧化層之間。15. 如權利要求14所述金屬鍵結的發光二極體，其特徵在於，其中該不導電氧化層包括 氮化矽、氮氧化矽或者二氧化矽。16. 如權利要求14所述金屬鍵結的發光二極體，其特徵在於，其中該不導電氧化層包括 至少一接孔，連通該外延層及該導電氧化層。17. 如權利要求16所述金屬鍵結的發光二極體，其特徵在於，其中該接孔為一金屬物 質，包括金鋅、金鈹、鉻或金。18. 如權利要求1所述金屬鍵結的發光二極體，其特徵在於，其中該第一接合金屬層及 該第二接合金屬層以介於250°C至500°C之間的溫度及介於3000Kg至14000Kg之間的壓力鍵 結。
【文檔編號】H01L33/48GK205723611SQ201620406969
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年5月6日
【發明人】龔正, 陳怡宏, 梁永隆
【申請人】鼎元光電科技股份有限公司