CN103238225A - 发光二极管组件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种发光二极管（LED）组件及其制造方法。根据本发明，提供了一种LED组件，所述LED组件包括：LED，至少包括N型半导体层和P型半导体层；以及凸块，设置在LED上并且电连接到半导体层，其中，凸块包括由包含锡（Sn）的金化合物构成的第一区域和由金构成的第二区域。

Description

发光二极管组件及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种发光二极管及其制造方法。
背景技术
发光二极管（LED）基本上是包括P型半导体和N型半导体的结的PN结二极管。
在LED中，在P型半导体和N型半导体结合在一起之后，通过向P型和N型半导体供电来使电流流入LED中。然后，当N型半导体中的电子向P型半导体运动时，P型半导体中的空穴向N型半导体运动，从而电子和空穴运动到PN结部分。
当从导带落向价带时，运动到PN结部分的电子与空穴复合。这里，能量辐射到与导带与价带的高度之间的差（即，导电和价带能量之间的能量差）对应的程度。这里，能量以光的形式发射。
这样的LED是发射光的半导体装置并且具有环境友好、低电压、长寿命和低价格等特性。通常，LED经常被应用到用于显示器的灯具或者用于显示诸如数字的简单信息的装置。然而，随着工业技术的发展，特别是随着信息显示和半导体技术的发展，近来已经将LED用于诸如的显示器、照明装置、汽车前灯和投影机的各种应用。
同时，通过在生长基板等上生长或者沉积N型半导体和P型半导体，LED可以被形成为LED芯片。此外，可以通过在诸如submount（子安装件）的载体基板上安装LED芯片来形成LED组件。
这里，有用于在载体基板等上安装LED芯片的几种方法。
在第一种安装方法中，在载体基板上对齐LED芯片，然后通过引线键合将LED芯片安装在载体基板上。
在第二种安装方法中，凸块形成在LED芯片上，通过使用凸块的倒装结合来将LED芯片直接安装在载体基板等上。
这里，用于通过使用凸块来直接安装LED芯片的第二种方法是用于安装倒装芯片的一种方法。
在LED芯片中，由于P型半导体层的光吸收和由光吸收引起的热产生，发射具有紫外区波长的光的紫外LED芯片经常以倒装芯片的形式安装。
同时，与使用引线键合的第一种安装方法相比，第二种安装方法可以实现微型化、重量轻和成本降低等。然而，需要提高诸如LED组件的寿命的可靠性。
发明内容
技术问题
本发明的一个目的是提供一种实施了可靠的倒装结合的LED组件及其制造方法。
本发明的另一目的是提供一种具有增强的可靠性的紫外LED组件及其制造方法。
本发明的又一目的是提供一种稳定地实施了倒装结合的LED组件及其制造方法。
本发明的再一目的是提供一种具有新结构凸块的LED组件及其制造方法。
技术方案
根据本发明的一方面提供了一种LED组件，所述LED组件包括：LED，至少包括N型半导体层和P型半导体层；以及凸块，设置在LED上并且电连接到半导体层，其中，凸块包括由包含锡（Sn）的金（Au）化合物构成的第一区域和由金构成的第二区域。
LED组件还可以包括与N型半导体层和P型半导体层对应的电极焊盘，其中，凸块的第一区域是凸块在电极焊盘侧的预定区域，凸块的第二区域是凸块在半导体层侧的预定区域。
凸块还可以包括在第一区域和第二区域之间的第三区域，第三区域是扩散阻挡层。
扩散阻挡层可以包括镍。
电极焊盘可以由金构成并结合到凸块的第一区域。
N焊盘可以设置在N型半导体层和凸块之间，P焊盘可以设置在P型半导体层和凸块之间。
N焊盘和P焊盘可以分别键合到凸块，N型半导体层和P型半导体层可以分别通过N焊盘和P焊盘电连接到凸块。
LED可以设置在第一基板上，电极焊盘可以设置在第二基板上。
第一基板可以是蓝宝石基板，第二基板可以是AlN基板。
凸块可以使LED和电极焊盘彼此分隔开预定的间隔。
金化合物可以是其中混合了80%（重量）的金和20%（重量）的锡的化合物。
LED可以是用于发射具有紫外波长的光的紫外LED。
N型半导体层可以包括n-AlGaN，P型半导体层可以包括p-AlGaN，在N型半导体层和P型半导体层之间还可以设置了包括AlGaN的活性层。
LED组件还可以包括在电极焊盘上的反射构件或反射膜以沿朝向第一基板的方向反射LED中发射的光。
根据本发明的另一方面，提供了一种LED芯片，所述LED芯片包括：基板；LED，设置在基板上，LED至少包括N型半导体层和P型半导体层；以及凸块，设置在LED上并且电连接到半导体层，其中，凸块包括由包含锡的金化合物构成的第一区域和由金构成的第二区域。
根据本发明的又一方面，提供了一种LED组件的制造方法，所述方法包括下述步骤：在第一基板上形成LED，发光二极管至少包括N型半导体层和P型半导体层，形成LED使得N型半导体层和P型半导体层的表面被暴露；形成分别电连接到N型半导体层和P型半导体层的凸块；在第二基板上对应于凸块来形成电极焊盘；对齐LED芯片和第二基板使凸块分别对应于电极焊盘，并使至少凸块的温度增加到第一温度；向第一基板和第二基板施加预定压力，当保持预定压力时，在第一时间内，使至少凸块的温度增加到第二温度；以及当保持预定压力时，从第一时间到第二时间保持第二温度，然后释放预定压力并且冷却凸块，其中，凸块在电极焊盘侧的第一区域由包含锡的金化合物构成，凸块在半导体层侧的第二区域由金构成。
优选地，第一温度是150℃，第二温度是320℃，预定压力是200g，第一时间是70秒，第二时间是80秒。
有益效果
根据本发明，有利地提供了一种执行了可靠的倒装结合的LED组件及其制造方法。
另外，根据本发明，有利地提供了一种具有增强的可靠性的LED组件及其制造方法。
此外，根据本发明，有利地提供了一种稳定地执行了倒装键合的LED组件及其制造方法。
此外，根据本发明，有利地提供了一种具有新结构凸块的LED组件及其制造方法。
附图说明
图1是示出根据本发明实施例的LED组件的透视图。
图2和图3是图1中示出的LED组件的分解透视图。
图4至图10是示出根据本发明实施例的LED组件的制造工艺的剖视图和曲线图。
图11是示出根据本发明另一实施例的LED组件的剖视图。
图12是示出根据本发明又一实施例的LED组件的剖视图。
图13是示出根据本发明示例的LED组件的可靠性的曲线图。
图14是示出根据第一对比示例的LED组件的可靠性的曲线图。
图15是示出根据第二对比示例的LED组件的可靠性的曲线图。
图16是示出根据第三对比示例的LED组件的可靠性的曲线图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图来详细描述本发明的优选实施例。
图1是示出根据本发明实施例的LED组件的透视图。图2和图3是图1中示出的LED组件的分解透视图。
参照图1至图3，根据本发明实施例的LED组件100包括第一基板110、LED120、凸块130、第二基板140和电极焊盘150。
第一基板110可以是使光透射的透光基板。
优选地，第一基板110可以是用于生长半导体层的生长基板。例如，生长基板可以是蓝宝石基板、碳化硅基板或硅基板等，但是不具体限制。
LED120至少包括N型半导体层122和P型半导体层124。如图1和图2所示，LED120可以包括设置在N型半导体层122和P型半导体层124之间的活性层126、以及用于保护N型半导体层122、P型半导体层124和活性层126的绝缘层128。
N型半导体层122可以是由用N型杂质掺杂的半导体材料构成的层，P型半导体层124可以是由用P型杂质掺杂的半导体材料构成的层。
N型半导体层122和P型半导体层124可以形成为具有单层或多次结构。尽管在图中未示出，但是N型半导体层或P型半导体层可以包括接触层和覆盖，并且还可以包括超晶格层（superlattice layer）。
活性层126可以被构造为单层，并且可以具有单量子阱结构或多量子阱结构。
这里，根据由LED120发射的光的波长，N型半导体层122、P型半导体层124和活性层126可以由各种材料构成。
如果LED120意在发射紫外光（例如，具有280nm波长的紫外光），那么N型半导体层122、P型半导体层124和活性层126可以分别包括n-AlGaN、p-AlGaN和AlGaN。
绝缘层128用以保护LED120中的N型半导体层122、P型半导体层124和活性层126。即，绝缘层128用以保护作为最上层的P型半导体层124的表面、被蚀刻以暴露N型半导体层122的P型半导体层124和活性层126的侧表面以及N型半导体层122的被蚀刻并且暴露的表面。
这里，绝缘层128可以设置成预定区域是开口的形式，以使凸块130连接到N型半导体层122和P型半导体层124。另外，绝缘层128可以由包括氧化物或氮化物的绝缘体构成，并且可以优选地由氧化硅构成。
同时，尽管在附图中未示出，但是焊盘138可以设置在后面将描述的凸块130与半导体层122和124之间。具体地讲，N焊盘可以设置在N型半导体层122和凸块130之间，P焊盘可以设置在P型半导体层124和凸块130之间。这里，N焊盘可以由Ti/Au构成，P焊盘也可以由Ti/Au构成。
每个焊盘138可以包括在焊盘下部的预定区域中接触半导体层122或124的欧姆接触层（未示出）。这里，欧姆接触层可以包括Ti/Au或Ni/Au层。具体地讲，N型半导体层122可以具有包括形成在其上的Ti/Au层的欧姆接触层，考虑到P型半导体层124的性质，P型半导体层124可以具有包括形成在其上的Ni/Au层的欧姆接触层。
尽管未在附图中明确地示出，但是包括欧姆接触层的N焊盘可以设置在N型半导体层122和凸块130之间，包括欧姆接触层的P焊盘可以设置在P型半导体层124和凸块130之间。可以设置焊盘138，但是可以省略欧姆接触层。相反地，可以设置欧姆接触层，但是可以省略焊盘138。
这里，第一基板110和设置在第一基板110上的LED120的组合可以被称为LED芯片。因此，LED芯片指的是包括LED120和第一基板110。LED120至少包括半导体层122和124，且还包括焊盘138或绝缘层128。
凸块130可以设置在LED120上。对应的凸块130电连接到LED120中N型半导体层122和P型半导体层124。
凸块130可以通过直接接触N型半导体层122和P型半导体层124来形成。在欧姆接触层或焊盘138分别设置在N型半导体层122和P型半导体层124上的情况下，凸块130可以通过接触欧姆接触层或焊盘138来形成。
凸块130不但用以使LED120连接到电极焊盘150而且用以使LED120与电极焊盘150或第二基板140分隔开预定的间隔。LED120与电极焊盘150或第二基板140之间的间隔使在LED120中产生的热可以被容易地消散到外部。
每个凸块130可以包括三个区域。即，每个凸块130可以包括：第一区域132，第一区域132是在电极焊盘150侧的预定区域；第二区域134，第二区域134是在N型半导体层122或P型半导体层124侧的预定区域；以及第三区域136，第三区域136在第一区域132和第二区域134之间，其中，下面将描述这些区域。
这里，“在电极焊盘150侧的预定区域”和“在N型半导体层122或P型半导体层124侧的预定区域”表示凸块130分别接触或者临近于电极焊盘150以及N型半导体层122或P型半导体层124所处的预定区域。
第一区域132可以由包含锡（Sn）的金（Au）化合物构成。第一区域132优选由具有低熔点的材料构成。这里，金化合物可以是AuSn，在AuSn中，混合了80%（重量）的金和20%（重量）的锡。
优选地，第二区域134具有比第一区域132更高的熔点和更大的硬度。此外，第二区域优选由具有高热导性的材料构成。第二区域被设置为在支撑LED120的同时使LED120中产生的热量很容易地消散。第二区域134可以由金构成。
第三区域136设置在第一区域132和第二区域134之间，并且可以是用以防止构成第一区域132和第二区域134的材料向彼此扩散的扩散阻挡层。具体地讲，扩散阻挡层用以防止由于第一区域132中的锡或金向第二区域134扩散而导致第一区域132中的金化合物的成分改变。在金化合物是锡和金的化合物的情况下，其原因为第一区域132的熔点随着锡和金的重量比的改变而改变，从而，可能不能容易地执行凸块130的倒装结合。
第三区域136防止构成第一区域132和第二区域134的材料向彼此扩散，并且可以由任何材料构成，只要该材料具有高导电性即可。优选地，第三区域136（即，扩散阻挡层）可以包括镍（Ni）。
同时，所有的凸块130可以设置为具有相同的厚度。因此，如图1和图2中所示，分别设置在N型半导体层122和P型半导体层124上的凸块130的高度彼此不同。这样的差异由后面将描述的电极焊盘150补偿。
第二基板140可以是安装基板或者载体基板，并且可以是由AlN构成的AlN基板。此外，第二基板140可以是具有LED120安装在其上的子安装件（submount）。
电极焊盘50可以设置在第二基板140上。电极焊盘150可以包括P电极焊盘152和N电极焊盘154。
这里，P电极焊盘152和N电极焊盘154设置为具有彼此不同的厚度以补偿凸块130之间的高度差。即，N电极焊盘154被形成为比P电极焊盘152厚，从而补偿由凸块130之间的高度差引起的阶梯。
出于倒装结合到凸块130的简化以及导电性和导热性的目的，电极焊盘150可以由金或者包含金的金化合物（例如，AuSn）构成。即，在凸块130的第一区域132由包含锡的金化合物构成的情况下，凸块130的第一区域132可以很容易地倒装结合到由金构成的电极焊盘150。在电极焊盘150包含具有高导热性的金的情况下，电极焊盘150使LED120中产生的热能够被平稳地传导并然后在LED120中产生的热传导通过凸块130时被消散。
图4至图10是示出根据本发明实施例的LED组件的制造工艺的剖视图和曲线图。这里，图4至图9是示出沿图1的线A-A’截取的横截面的剖视图。
参照图4，将N型半导体层122、活性层126和P型半导体层124形成在第一基板110上。
这里，可以通过使用诸如金属氧化物化学气相沉积（MOCVD）法、分子束外延（MBE）法和外延生长法的本领域已知的半导体层形成方法顺序地形成半导体层，然后蚀刻P型半导体层124和活性层126的一部分使得N型半导体层122的部分表面暴露，来形成N型半导体层122、活性层126和P型半导体层124。
参照图5，在N型半导体层122和P型半导体层124上形成焊盘138，即，N焊盘（形成在N型半导体层122上的焊盘138）和P焊盘（形成在P型半导体层124上的焊盘138）。
焊盘138可以由Ti/Au形成。在形成均具有欧姆接触层的焊盘138的情况下，首先在N型半导体层122和P型半导体层124上分别形成Ti/Al层和Ni/Al层，然后在它们上分别形成Ti/Au层，从而形成均具有欧姆接触层的焊盘138。即，可以通过在N型半导体层122上顺序地形成Ti/Al层和Ti/Au层来形成在N型半导体层122上具有欧姆接触层的焊盘138，可以通过在P型半导体层124上顺序地形成Ni/Al层和Ti/Au层来形成在P型半导体层124上具有欧姆接触层的焊盘138。
参照图6，在N型半导体层122、活性层126和P型半导体层124形成在其上的第一基板110的表面上形成绝缘膜之后，蚀刻绝缘膜的预定区域使得焊盘138的部分表面被暴露，从而形成绝缘层128。
即，在基板的整个表面上形成绝缘膜，然后暴露焊盘138的预定区域，从而绝缘层128用以覆盖并且保护由参照图4描述的蚀刻步骤暴露的P型半导体层124和活性层126的侧表面、以及参照图5描述的形成焊盘138的步骤之后暴露的N型半导体层122和P型半导体层124的表面。
通过上述工艺，可以通过形成包括在第一基板110上形成的半导体层122、124和126、焊盘138以及绝缘层128的LED120来形成LED芯片100。
参照图7，在LED芯片100的焊盘138上分别形成凸块130。
这里，可以通过形成分别由用于形成LED芯片100上的第二区域134、第三区域136和第一区域132的材料构成的三层，然后蚀刻上述三层，来形成凸块130。
即，通过顺序地形成用于在第一基板110上形成用于形成第二区域的材料层（例如，包含金的金层）、扩散阻挡层（例如，包含镍的镍层）和包含锡的金化合物层（例如，AuSn层）来形成均具有第二区域134、第三区域136和第一区域132的凸块130。
这里，如果凸块130同时形成在N型半导体层122和P型半导体层124上，那么它们具有相同的厚度（即，高度）。因此，如图7中所示，在形成在N型半导体层122上的凸块130和形成在P型半导体层124上的凸块130之间可能出现阶梯。
可以用后面将参照图8进行描述的电极焊盘150来补偿这样的阶梯。
参照图8，在第二基板140上形成电极焊盘150。
这里，可以与参照图7描述的凸块130（即，N型半导体层122和P型半导体层124）对应地形成电极焊盘150。电极焊盘150可以包括与形成在N型半导体层122上的凸块130对应的N电极焊盘154和与形成在P型半导体层124上的凸块130对应的P电极焊盘152。
如图8中所示，N电极焊盘154可以被形成为比P电极焊盘152厚。较厚的N电极焊盘是154用于补偿参照图7描述的凸块130之间的阶梯。
因此，可以通过使用两次执行沉积工艺分别形成P电极焊盘152和N电极焊盘154的方法，或者可以通过使用同时形成P电极焊盘152和N电极焊盘154直到P电极焊盘152具有期望的厚度为止、使用掩模覆盖P电极焊盘152、然后将N电极焊盘154形成得更厚的方法，来形成电极焊盘150。
参照图9和图10，设置有凸块130的LED芯片（这里，LED芯片具有设置在第一基板上的LED120）、设置有电极焊盘150的第二基板140以及至少凸块130被加热到如图10的曲线图中所示的第一温度，同时，LED芯片和第二基板140彼此对齐。这里，可以基于凸块130和电极焊盘150来对齐LED芯片和第二基板140。
如图9和图10中所示，当将预定压力160施加到第一基板110或第二基板140时，使至少凸块130的温度增加达到第二温度。这里，从第一温度增加到第二温度执行了第一时间，第二温度维持长达从第一时间到第二时间的预定时间。然后，通过在第二时间之后释放该预定压力并且使凸块130冷却到室温，来将凸块130倒装结合到电极焊盘150，且将具有凸块130的LED芯片安装在具有电极焊盘150的第二基板140上，从而形成根据本发明实施例的LED组件100。这里，如上所述的施加压力并同时增加温度的方法可以是热压（T/C）法。
在这种情况下，第一温度、第二温度、预定温度、第一时间和第二时间的条件根据凸块130和电极焊盘150而改变。即，在每个凸块130包括金为80%（重量）且锡为20%（重量）的AuSn层的第一区域并且电极焊盘150由金构成的情况下，优选地是，第一温度是150℃，第二温度是320℃，预定压力是200g，第一时间是70秒，以及第二时间是80秒。也就是说，在第一基板110和第二基板140彼此对齐之后，将第一基板110和第二基板140加热到150℃。然后，在向第一基板110和第二基板140施加200g的压力的同时，通过长达70s的温度增加来将第一基板110和第二基板140加热到320℃，然后维持200g的压力和320℃的温度长达10秒。接着，在释放压力的同时，使第一基板110和第二基板140冷却，从而凸块130分别倒装结合到电极焊盘150。
如果凸块130和电极焊盘150与上述凸块130和电极焊盘150不同，则可以改变条件。
图11是示出根据本发明另一实施例的LED组件的剖视图。
参照图11，根据本发明当前的实施例的LED组件100’与参照图1至图3描述的LED组件100几乎是相似的，用于制造LED组件100’的方法也与参照图4至图10描述的用于制造LED组件100的方法几乎是相似的。因此，将只描述不同，并将省略对相同构造的描述。
除了在第二基板140上设置反射构件170之外，根据本发明当前的实施例的LED组件100’与LED组件100相同。
另外，除了在第二基板140上形成电极150之后并且在对齐第一基板110和第二基板140之前形成反射构件170之外，根据本发明当前的实施例的用于制造LED组件100’的方法与用于制造LED组件100的方法相同。
反射构件170通过反射从LED组件100’的LED120发射的光来起到增加光提取效率的作用。即，LED组件100’可以包括反射构件170，该反射构件170通过反射在LED120中产生的、朝向第二基板140传播并然后在第二基板140中被吸收的光或者在朝向第二基板140传播的同时损失的光，并然后使光沿朝向第一基板110的方向传播，来起到增加沿朝向第一基板110的方向的提取的光的量的作用。
如图11中所示，反射构件170被设置为具有三角形的横截面，使得LED120中产生的光在第一基板110的上方向上集中，并且可以根据从LED120产生的光的波长而由合适的材料构成。在LED120发射可见光的情况下，反射构件可以由金属材料（例如，Cu、Al、Cr、Au或Ag等）构成，在LED发射紫外光的情况下，反射构件可以包括HfO2。在反射构件170由金属材料构成的情况下，为了使反射构件170与电极焊盘150之间绝缘，还可以将绝缘构件（未示出）设置在反射构件170和电极焊盘150之间。另外，在反射构件170包括HfO2以反射紫外光的情况下，难以形成具有与图12中示出的反射构件170的形状相同形状的绝缘体反射构件。在这种情况下，具有与反射构件170的形状相同形状的反射构件可以由另一材料形成，然后，包括HfO2的涂层或薄膜层可以形成在反射构件的表面上。
图12是示出根据本发明又一实施例的LED组件的剖视图。
参照图12，根据本发明当前的实施例的LED组件100”与参照图1至图3描述的LED组件100几乎是相似的，用于制造LED组件100”的方法也与参照图4至图10描述的用于制造LED组件100的方法几乎是相似的。因此，将只描述不同，并将省略对相同构造的描述。
除了在第二基板140上设置反射膜180之外，根据本发明当前的实施例的LED组件100”与LED组件100相同。
另外，除了在第二基板140上形成电极150之后并且在对齐第一基板110和第二基板140之前形成反射膜180之外，根据本发明当前的实施例的用于制造LED组件100”的方法与用于制造LED组件100的方法相同。即，可以通过下述步骤形成反射膜180：在第二基板140上形成电极焊盘150，仅使预定部分分别结合到电极焊盘150的表面的凸块130，然后在其它的表面上形成反射膜180。
反射膜180可以通过反射从LED组件100”的LED120发射的光来起到增加光提取效率的作用。即，LED组件100”可以包括反射膜180，该反射膜180通过反射在LED120中产生、朝向第二基板140传播并然后在第二基板140中被吸收的光或者在朝向第二基板140传播的同时损失的光，并然后使光沿朝向第一基板110的方向传播，来起到增加沿朝向第一基板110的方向的提取的光的量的作用。
这里，反射膜180可以根据从LED120产生的光的波长而由合适的材料构成。在LED120发射可见光的情况下，反射膜可以由金属材料（例如，Cu、Al、Cr、Au或Ag等）构成，在LED发射紫外光的情况下，反射膜可以包括HfO2。在反射膜180由金属材料构成的情况下，为了使反射膜180与电极焊盘150之间绝缘，还可以将绝缘构件（未示出）设置在反射膜180和电极焊盘150之间。另外，在反射膜180包括HfO2以反射紫外光的情况下，可以通过用HfO2涂覆电极焊盘150来形成反射膜180。这里，为了提高HfO2层的涂覆或者反射性质，还可以将另一层（例如，SiO2层）设置在电极焊盘150和HfO2层之间。
实验性示例
在本实验性示例中，评价了根据本发明实施例的LED组件的可靠性。评价了参照图1至图3描述的LED组件100的可靠性。
这里，LED组件100的LED120是发射具有紫外波长的光的紫外LED。紫外LED包括包含n-AlGaN的N型半导体层122、包含p-AlGaN的P型半导体层124和包含AlGaN的活性层126。
通过使用外延生长法在蓝宝石基板上生长包括N型半导体层122、P型半导体层124和活性层126的半导体层来形成紫外LED。N型半导体层122、P型半导体层124和活性层126主要包括AlGaN，并且通过向AlGaN添加N型杂质或P型杂质来生长。
凸块130包括由金为80%（重量）和锡为20%（重量）的AuSn层构成的第一区域132、由金构成的第二区域134和由镍构成的第三区域136。
在紫外LED中，设置有凸块130的LED芯片安装在设置有电极焊盘150的第二基板（即，通过使用参照图9和图10描述的T/C方法作为安装方法而设置有电极焊盘150的子安装件）上。
这里，在以常温向LED组件施加20mA的功率的同时，来评价评价作为表示输出功率根据时间（小时）相对于初始输出功率的减小的程度的变化率（%）的可靠性。低变化率（%）指的是尽管测试时间逝去，但是输出功率几乎不从初始输出功率发生改变，即，根据时间的变化变小。因此，由于变化率（%）低，所以LED组件的可靠性优异。
图13是示出根据本发明实施例的LED组件的可靠性的曲线图。
如图13所示，根据本发明实施例的LED组件100示出了随着测试时间逝去，在初始测试时间（即，大约25小时内的测试时间）内变化率减小的趋势。然而，在测试时间超过50小时之后，测量的变化率为大约为-10%，其中，变化稍微减小但是几乎没有改变。尽管测试时间接近250小时，但是测量的变化率为大约-10%。
对比示例1
对比示例1与实验性示例的相同之处在于：使用T/C方法（与实验性示例的安装方法相同的安装方法）来设置凸块，以及在设置有电极焊盘的子安装件上安装具有紫外LED的LED芯片。然而，对比示例1与实验性示例的不同之处在于：与实验性示例的LED组件不同，对比示例1的凸块仅由金构成。
使用与上文的实验性示例的LED组件的可靠性测量方法相同的方法来测量对比示例1的LED组件的可靠性。
图14是示出根据第一对比示例的LED组件的可靠性的曲线图。
如图14所示，在凸块仅由金构成的情况下，可靠性测量一开始，测量的变化率就迅速增加了将近-50%。在测试时间超过100小时之后，变化率是大约-85%，由此可以理解的是，与初始输出功率相比，输出功率显著减小。
对比示例2
对比示例2与实验性示例的相同之处在于：设置了与实验性示例的凸块相同的凸块，具有紫外LED的LED芯片安装在设置有电极焊盘的子安装件上。然而，对比示例2与实验性示例的不同之处在于：不通过T/C方法而通过热超声（T/S）法来将LED芯片安装在子安装件上。
T/S方法是这样一种将设置有凸块的LED芯片安装在设置有电极焊盘的子安装件上的方法：在子安装件上对齐LED芯片，然后在向LED芯片的基板或子安装件施加700g的压力的同时用1W的功率施加超声波长达120秒。
这里，子安装件保持在170℃的温度，但是不向LED芯片施加热。
使用与实验性示例的LED组件可靠性测量方法相同的方法来测量对比示例2的LED组件的可靠性。
图15是示出根据第二对比示例的LED组件的可靠性的曲线图。
如图15所示，在对比示例的LED组件中，在实验的初始阶段，测量的变化率为-10%。当测试时间接近大约250小时时，测量的变化率为-15%。直到测试时间接近500小时，测量的变化率几乎不变。
对比示例3
与对比示例1类似，对比示例3是凸块仅由金构成的LED组件，与对比示例2类似，LED芯片使用T/S方法安装在子安装件上。使用与实验性示例的LED组件的可靠性测量方法相同的方法测量对比示例3的LED组件的可靠性。
图16是示出根据第三对比示例的LED组件的可靠性的曲线图。
如图16中所示，在本对比示例的LED组件中，在实验的初始阶段，迅速增加的变化率是大约-30%。然后，随着测试时间流逝，变化率逐渐增加。因此，可以看出的是，随着测试时间流逝，与初始输出功率相比，输出功率平稳减小。
因此，通过在实验性示例和对比示例1至3中测量的可靠性，可以看出的是，包括金为80%（重量）和锡为20%（重量）的AuSn层的凸块130增加了LED组件的可靠性，具体地讲，与凸块130相比，设置有紫外LED的LED组件不仅仅是由金构成。另外，还可以看出的是，与T/S方法相比，通过T/C方法在子安装件上安装LED芯片增加了LED组件的可靠性。
通过实验性示例和对比示例1至3，可以看出的是，当设置有包括金为80%（重量）和锡为20%（重量）的AuSn层的凸块的倒装结合到由金构成的电极焊盘时，LED芯片使用本发明中公开的T/C方法来安装在子安装件上，从而提供一种可靠的LED组件。
这是由于实验性示例和对比示例1至3中的LED组件包括紫外LED芯片，并且使用外延生长法来生长紫外LED芯片的半导体层，即，N型半导体层122、P型半导体层124和活性层126。
在LED组件具有紫外LED芯片的情况下，构成紫外LED芯片中的N型半导体层122、P型半导体层124和活性层126的基础材料可以是AlGaN。在相同的温度条件下，AlGaN中的Al和Ga具有彼此不同的扩散长度，Ga的扩散长度比Al的扩散长度长。这意味着，在相同的温度条件下，与Al相比，Ga具有更高的属于第III族位置的概率。在相同的温度条件下，与Al相比，Ga具有更高的属于第III族位置的概率，这意味着与Al相比，Ga具有更高的结晶度的可能性。
因此，为了针对包括Ga和Al的AlGaN执行具有优异结晶度的外延生长，必须在具有高的Al结晶度的温度条件下执行外延生长。然而，在具有高的Al结晶度的温度条件下执行外延生长的情况下，存在Ga可能蒸发的问题。因此，由于在GaN的生长温度和AlN的生长温度之间的中间温度条件下生长AlGaN，所以难以生长具有高结晶度的AlGaN。
使用引起低结晶度的生长方法生长的AlGaN在层内部中具有高位错密度，因此，对紫外LED芯片的可靠性具有不良影响。此外，因为与AlN的生长温度相比，AlGaN层在较低的温度条件下生长，所以在AlGaN层中Al附近的碳（C）和氢（H）的含量增加，碳和氢导致存在降低AlGaN层的发光功率的非发光能级。
因此，当倒装结合紫外LED芯片时，如对比示例1至3中所述，凸块仅由金构成或者使用T/S方法进行结合，因此，由于对包括具有高位错密度和高碳氢含量的AlGaN层的半导体层具有不良影响而劣化LED组件的可靠性。然而，凸块被设置为使用如实验性示例中描述的T/C方法进行结合并且具有金为80%（重量）和锡为20%（重量）的AuSn层，因此，可以通过使对包括具有高位错密度和高碳氢含量的AlGaN层的半导体层的不良影响最小化来增加LED组件的可靠性。
另外，由于碳（C）和氢（H）的含量高，所以紫外LED芯片具有高位错密度并且可以很容易受到热的不良影响。与使用如对比示例1至3中描述的T/S方法结合或者仅由金构成的凸块相比，在凸块被设置为使用如实验性示例中描述的T/C方法进行结合并且具有金为80%（重量）和锡为20%（重量）的AuSn层的情况下，可以稳定地执行并且维持通过凸块的结合。因此，紫外LED芯片中产生的热通过凸块被有效地传导到子安装件，从而增加了散热效果。因此，可能使由紫外LED芯片中产生的热引起的不良影响最小化并且增加可靠性。
尽管已经结合优选的实施例描述了本发明，但是本发明不限于此。本领域技术人员将理解的是，在不脱离由权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其做出各种修改和改变，并且这些修改和改变将落在本发明的范围内。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种发光二极管（LED）组件，包括：
LED，至少包括N型半导体层和P型半导体层；
凸块，设置在LED上并且电连接到半导体层；以及
电极焊盘，与N型半导体层和P型半导体层对应，
其中，凸块包括分别地由包含锡（Sn）的金（Au）化合物构成的第一区域和由金构成的第二区域，
其中，凸块的第一区域是凸块在电极焊盘侧的预定区域，凸块的第二区域是凸块在半导体层侧的预定区域。
3.根据权利要求1所述的LED组件，其中，凸块还包括在第一区域和第二区域之间的第三区域，第三区域是扩散阻挡层。
4.根据权利要求3所述的LED组件，其中，扩散阻挡层包括镍。
5.根据权利要求1所述的LED组件，其中，电极焊盘由金构成并结合到凸块的第一区域。
6.根据权利要求1所述的LED组件，其中，N焊盘设置在N型半导体层和凸块之间，P焊盘设置在P型半导体层和凸块之间。
7.根据权利要求6所述的LED组件，其中，N焊盘和P焊盘分别结合到凸块，N型半导体层和P型半导体层分别通过N焊盘和P焊盘电连接到凸块。
8.根据权利要求1所述的LED组件，其中，LED设置在第一基板上，电极焊盘设置在第二基板上。
9.根据权利要求8所述的LED组件，其中，第一基板是蓝宝石基板，第二基板是AlN基板。
10.根据权利要求1所述的LED组件，其中，凸块使LED和电极焊盘彼此分隔开预定的间隔。
11.根据权利要求1所述的LED组件，其中，金化合物是混合了80%（重量）的金和20%（重量）的锡的化合物。
12.根据权利要求1所述的LED组件，其中，LED是用于发射具有紫外波长的光的紫外LED。
13.根据权利要求12所述的LED组件，其中，N型半导体层包括n-AlGaN，P型半导体层包括p-AlGaN，在N型半导体层和P型半导体层之间还设置了包括AlGaN的活性层。
14.根据权利要求1所述的LED组件，还包括在电极焊盘上的反射构件或反射膜，以沿朝向第一基板的方向反射LED中发射的光。
15.一种LED芯片，包括：
基板；
LED，设置在基板上，LED至少包括N型半导体层和P型半导体层；
凸块，设置在LED上并且电连接到半导体层，以及
电极焊盘，与N型半导体层和P型半导体层对应，
其中，凸块包括由包含锡（Sn）的金（Au）化合物构成的第一区域和由金构成的第二区域，
其中，凸块的第一区域是凸块在电极焊盘侧的预定区域，凸块的第二区域是凸块在半导体层侧的预定区域。
16.一种LED芯片的制造方法，包括下述步骤：
在第一基板上形成LED，LED至少包括N型半导体层和P型半导体层，形成LED使得N型半导体层和P型半导体层的表面被暴露；
形成分别电连接到N型半导体层和P型半导体层的凸块；
在第二基板上形成与凸块对应的电极焊盘；
对齐LED芯片和第二基板，使凸块分别对应于电极焊盘，并使至少凸块的温度增加到第一温度；
向第一基板和第二基板施加预定压力，并在保持所述预定压力的同时，在第一时间内，使至少凸块的温度增加到第二温度；以及
在所述保持预定压力的同时，从第一时间到第二时间保持第二温度，然后释放所述预定压力并且冷却凸块，
其中，凸块在电极焊盘侧的第一区域由包含锡的金化合物构成，凸块在半导体层侧的第二区域由金构成。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，第一温度是150℃，第二温度是320℃，所述预定压力是200g，第一时间是70秒，第二时间是80秒。

Claims (17)

1.一种发光二极管（LED）组件，包括：
LED，至少包括N型半导体层和P型半导体层；以及
凸块，设置在LED上并且电连接到半导体层，
其中，凸块包括由包含锡（Sn）的金（Au）化合物构成的第一区域和由金构成的第二区域。
2.根据权利要求1所述的LED组件，还包括与N型半导体层和P型半导体层对应的电极焊盘，
其中，凸块的第一区域是凸块在电极焊盘侧的预定区域，凸块的第二区域是凸块在半导体层侧的预定区域。
3.根据权利要求1所述的LED组件，其中，凸块还包括在第一区域和第二区域之间的第三区域，第三区域是扩散阻挡层。
4.根据权利要求3所述的LED组件，其中，扩散阻挡层包括镍。
5.根据权利要求1所述的LED组件，其中，电极焊盘由金构成并结合到凸块的第一区域。
6.根据权利要求1所述的LED组件，其中，N焊盘设置在N型半导体层和凸块之间，P焊盘设置在P型半导体层和凸块之间。
7.根据权利要求6所述的LED组件，其中，N焊盘和P焊盘分别结合到凸块，N型半导体层和P型半导体层分别通过N焊盘和P焊盘电连接到凸块。
8.根据权利要求1所述的LED组件，其中，LED设置在第一基板上，电极焊盘设置在第二基板上。
9.根据权利要求8所述的LED组件，其中，第一基板是蓝宝石基板，第二基板是AlN基板。
10.根据权利要求1所述的LED组件，其中，凸块使LED和电极焊盘彼此分隔开预定的间隔。
11.根据权利要求1所述的LED组件，其中，金化合物是混合了80%（重量）的金和20%（重量）的锡的化合物。
12.根据权利要求1所述的LED组件，其中，LED是用于发射具有紫外波长的光的紫外LED。
13.根据权利要求12所述的LED组件，其中，N型半导体层包括n-AlGaN，P型半导体层包括p-AlGaN，在N型半导体层和P型半导体层之间还设置了包括AlGaN的活性层。
14.根据权利要求1所述的LED组件，还包括在电极焊盘上的反射构件或反射膜，以沿朝向第一基板的方向反射LED中发射的光。
15.一种LED芯片，包括：
基板；
LED，设置在基板上，LED至少包括N型半导体层和P型半导体层；以及
凸块，设置在LED上并且电连接到半导体层，
其中，凸块包括由包含锡的金化合物构成的第一区域和由金构成的第二区域。
16.一种LED芯片的制造方法，包括下述步骤：
在第一基板上形成LED，LED至少包括N型半导体层和P型半导体层，形成LED使得N型半导体层和P型半导体层的表面被暴露；
形成分别电连接到N型半导体层和P型半导体层的凸块；
在第二基板上形成与凸块对应的电极焊盘；
对齐LED芯片和第二基板，使凸块分别对应于电极焊盘，并使至少凸块的温度增加到第一温度；
向第一基板和第二基板施加预定压力，并在保持所述预定压力的同时，在第一时间内，使至少凸块的温度增加到第二温度；以及
在保持所述预定压力的同时，从第一时间到第二时间保持第二温度，然后释放所述预定压力并且冷却凸块，
其中，凸块在电极焊盘侧的第一区域由包含锡的金化合物构成，凸块在半导体层侧的第二区域由金构成。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，第一温度是150℃，第二温度是320℃，所述预定压力是200g，第一时间是70秒，第二时间是80秒。
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