[发明专利]LED芯片键合方法及LED芯片

说明书

技术领域

本发明涉及半导体光电器件制造技术领域，特别涉及一种LED芯片键合方法及LED芯片。

背景技术

在当前全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下，节约能源是我们未来面临的重要的问题。在照明领域，LED（Light Emitting Diode，发光二级管）的应用正吸引着世人的目光，LED作为一种新型的绿色光源产品，必然是未来发展的趋势，二十一世纪将进入以LED为代表的新型照明光源时代。

LED的应用中，LED芯片的制造是其中最为关键的一个步骤，而芯片键合是LED芯片制造过程中优选的一个工艺过程。芯片键合主要是指：在两种衬底/基板上生长相应的金属层，然后通过一定的外界条件使两种衬底上生长的金属层粘合在一起。

目前，对于GaN基外延层都是在同质或异质衬底上通过外延工艺生长，然而若不将外延层转移到其它衬底上，则无论从应力的释放、光的吸收、散热等方面都会对器件造成影响，使其发光效率较低。若将GaN基外延层通过芯片键合转移到散热性好，膨胀系数相近的基板上，不仅能提高器件的可靠性，还能避免异质衬底对光的吸收，显著提高光强，更利于满足固态照明对LED可靠性和光强的需求。

目前，LED芯片转移方式大多采用固态Au-Au扩散键合或者Au-Sn共晶键合，且Au层的厚度至少需要1微米，而Au-Sn共晶键合的共晶温度需要280℃左右，这样后面LED芯片的制造工艺和焊线都不能超过这个温度，导致工艺窗口狭窄。以上无论采用固相Au-Au扩散键合或者Au-Sn共晶键合，所使用的Au含量至少70%以上，而Au作为贵金属，会大幅度增加制造成本，阻碍LED进入照明领域。

针对以上问题，有必要寻找一种更适合的键合方式解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种LED芯片键合方法及LED芯片，以解决现有技术的芯片键合方法中制造成本高或者工艺窗口狭窄的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种LED芯片键合方法，包括：

提供衬底，所述衬底上顺次形成有外延层、欧姆接触层、第一粘结层、第一钎料阻挡层及第一键合层；

提供基板，所述基板上顺次形成有第二粘结层、第二钎料阻挡层及第二键合层；

在第一键合层表面和/或第二键合层表面形成钎料层，所述钎料层的材料为金属或者合金；

将所述衬底与基板贴合，其中，所述钎料层的表面为贴合面，直至所述钎料层完全扩散至所述第一键合层及第二键合层。

可选的，在所述的LED芯片键合方法中，所述钎料层的材料为熔点小于等于400℃的金属或者含熔点小于400℃金属的合金。

可选的，在所述的LED芯片键合方法中，所述钎料层的材料为Sn、In、Pb、Bi、Sn_xCu_1-x、Sn_xPb_1-x、Bi_xSn_1-x、Pb_xSb_ySn_1-x-y、Sn_xAg_1-x或Sn_xAg_yCu_1-x-y。

可选的，在所述的LED芯片键合方法中，所述钎料层扩散至所述第一键合层及第二键合层后，形成混合层，所述混合层在600℃以下物化性能稳定。

可选的，在所述的LED芯片键合方法中，所述混合层的材料为合金。

可选的，在所述的LED芯片键合方法中，所述混合层的材料为Ni_xSn_1-x、Ni_xIn_1-x、Cu_xSn_1-x、Cr_xIn_1-x或Ti_xIn_1-x。

可选的，在所述的LED芯片键合方法中，所述第一键合层及第二键合层的材料为Pt、Ni、Ti、Cu和Cr中的一种。

可选的，在所述的LED芯片键合方法中，所述第一钎料阻挡层及第二钎料阻挡层的材料为Pt、Ni、TiW、W、TiN和TiWN中的一种或组合。

可选的，在所述的LED芯片键合方法中，所述第一粘结层和第二粘结层的材料为Ti、Cr或Ni。

可选的，在所述的LED芯片键合方法中，在所述欧姆接触层和第一粘结层之间还形成有反射镜层和/或反射镜阻挡层。