CN205723611U - 金属键结的发光二极管 - Google Patents

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陈怡宏
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Abstract

本实用新型提供一种金属键结的发光二极管，包括基板、第一接合金属层、第二接合金属层、导电氧化层以及外延层。第一接合金属层，形成于基板上。第二接合金属层形成于第一接合金属层上。导电氧化层形成于第二接合金属层上。外延层形成于导电氧化层上。

Description

金属键结的发光二极管
技术领域
本实用新型属于一种发光二极管，特别属于一种金属键结的发光二极管。
背景技术
发光二极管是为目前广泛应用的产品，其可应用于各种技术领域中。然而，在发光二极管的技术领域中，目前最重要的问题之一是如何在提高发光二极管亮度时，同时兼顾降低发光二极管的制造成本。
如上所述，在目前有关许多提高发光二极管亮度的技术中，其中之一的方法为利用金属作为键结形成发光二极管的结构。请参阅图1A及图1B，其为现有利用金属键结形成发光二极管的结构图。进一步而言，利用金属键结形成的发光二极管，是于第一基板11上形成半导体层12，并于第二基板13上形成键结半导体层12的键结层14之后，以一预定温度键结半导体层12及键结层14，之后移除第一基板11。
然而，由于上述利用金属键结形成的发光二极管1，其仅仅以单一金属物质作为键结层14的材料，且在物质的选择上并未考虑到各种物质的特性以及成本高低的问题，因而造成在使用物质键结上的许多问题。
据此，如何提供一种利用金属作为键结形成发光二极管的半导体物质时，以便于克服上述问题，并同时降低发光二极管的制造成本，已成为目前急需研究的课题。
实用新型内容
鉴于上述问题，本实用新型提供一种金属键结的发光二极管，包括基板、第一接合金属层、第二接合金属层、导电氧化层以及外延层。第一接合金属层，形成于基板上。第二接合金属层形成于第一接合金属层上。导电氧化层形成于第二接合金属层上。外延层形成于导电氧化层上。
优选地，其中该第二接合金属层包括单一金属物质或复合金属物质。
优选地，其中该单一金属物质包括金或铬。
优选地，其中该复合金属物质包括金锌、铬金或者金锌金。
优选地，其中该基板包括硅基板。
优选地，其中该外延层包括磷化铝铟镓或砷化镓铝。
优选地，其中该导电氧化层包括氧化铟锡、氧化铟锌或氧化镍。
优选地，还包括一覆盖层，形成于该外延层及该导电氧化层之间。
优选地，其中该覆盖层的浓度大于1019cm-3。
优选地，其中该第一接合金属层包括：一湿润层，形成于该基板上；一阻障层，形成于该湿润层上；以及一导接层，形成于该阻障层上且键结该第二接合金属层。
优选地，其中该湿润层包括钛或铬。
优选地，其中该阻障层包括钯。
优选地，其中该导接层包括金。
优选地，还包括一不导电氧化层，设置于该外延层及该导电氧化层之间。
优选地，其中该不导电氧化层包括氮化硅、氮氧化硅或者二氧化硅。
优选地，其中该不导电氧化层包括至少一接孔，连通该外延层及该导电氧化层。
优选地，其中该接孔为一金属物质，包括金锌、金铍、铬或金。
优选地，其中该第一接合金属层及该第二接合金属层以介于250℃至500℃之间的温度及介于3000Kg至14000Kg之间的压力键结。
如上所述，本实用新型金属键结的发光二极管根据不同的物质特性，选择至少三种金属物质作为键结的金属物质，并选择出一种具有适当的膨胀系数、良好的接合特性、成本低廉、控制容易、沸点较低以及状态稳定的金属键结物质群组，从而改善及广泛地应用于金属键结发光二极管的结构。
附图说明
图1A及图1B为现有利用金属键结形成发光二极管的结构图；
图2A及图2B为依据本实用新型形成金属键结发光二极管的结构图；
图2C为依据本实用新型形成金属键结发光二极管增加覆盖层的结构 图；
图2D为依据本实用新型形成金属键结发光二极管增加不导电氧化层的结构图；
图2E为依据本实用新型形成金属键结发光二极管形成第一接合金属层的结构图。
【符号说明】
1 发光二极管
11 第一基板
12 半导体层
13 第二基板
14 键结层
2 发光二极管
21 第二基板
22 外延层
23 导电氧化层
24 第二接合金属层
25 第一基板
26 第一接合金属层
261 润湿层
262 阻障层
263 导接层
27 覆盖层
28 不导电氧化层
281 接孔
具体实施方式
请参阅图2A及图2B，其为依据本实用新型形成金属键结发光二极管的结构图。本实用新型形成金属键结发光二极管的结构，其结构形成的顺序如下：设置第一基板25；形成第一接合金属层26于第一基板25上；设置第二基板21；形成外延层22于第二基板21上；形成导电氧化层23于外延层22上；形成第二接合金属层24于导电氧化层23上；键结第一 接合金属层26及第二接合金属层24；移除第二基板21。
如上所述，以上述顺序形成最终的金属键结的发光二极管2包括第一基板25、第一接合金属层26、第二接合金属层24、导电氧化层23以及外延层22。第一接合金属层26形成于第一基板25上。第二接合金属层24形成于第一接合金属层26上。导电氧化层23形成于第二接合金属层24上。外延层22形成于导电氧化层23上。需注意的是，虽然导电氧化层23形成于外延层22上，但一般而言，导电氧化层23是通过电镀的方式形成于外延层22上。
请参阅图2C，其为依据本实用新型形成金属键结发光二极管增加覆盖层的结构图。上述结构还包括形成覆盖层27于外延层22及导电氧化层23之间，以便于与导电氧化层23形成欧姆接触，其中覆盖层27的浓度大于1019cm-3，包括磷化镓(GaP)、砷化铝镓(AlGaAs)或者磷砷化镓(GaAsP)其中之一半导体物质。
请参阅图2D，其为依据本实用新型形成金属键结发光二极管增加不导电氧化层的结构图。于本实用新型的另一实施例中，也可设置不导电氧化层28于外延层22及导电氧化层23之间，其中不导电氧化层28包括氮化硅(SiNy)、氮氧化硅(SiON)或者二氧化硅。换句话说，不导电氧化层28是可以氮化硅(SiNy)、氮氧化硅(SiON)或者二氧化硅等不同物质堆栈于外延层22及导电氧化层23之间。此外，不导电氧化层28包括至少一接孔281，连通外延层22及导电氧化层23，以便于和外延层22形成欧姆接触。此外，接孔281为金属物质，包括金锌(AuZn)、金铍(AuBe)、铬(Cr)或金(Au)等金属物质。
第一基板25包括硅基板。第二基板21包括砷化镓基板。外延层22包括磷化铝铟镓(AlInGaP)或砷化镓铝。导电氧化层23包括氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)或氧化镍(NiO)。
请参阅图2E，其为依据本实用新型形成金属键结发光二极管形成第一接合金属层的结构图。第二接合金属层24包括单一金属物质或复合金属物质，单一金属物质包括金或铬，复合金属物质包括金锌、铬金(CrAu)或者金锌金(金锌加上金)等其中一种以上的物质。此外，使用复合金属物质时，第二接合金属层24也可设置为多层的金属层，例如，第二接合金 属层24包括金锌层以及金层。第一接合金属层26包括形成于第一基板25上的湿润层261、形成于湿润层261上的阻障层262及形成于阻障层262上且键结第二接合金属层24的导接层263，其中湿润层261包括钛(Ti)或铬，阻障层262包括钯(Pd)，导接层263包括金。此外，金属键结发光二极管2的第一接合金属层26及第二接合金属层24以介于250℃至500℃之间的温度及介于3000Kg至14000Kg之间的压力键结。
请参阅表1，其为各种金属物质其材料特性的比较表。
进一步而言，于本实用新型中选择上述金属物质作为键结的原因在于钛与铬和硅基板在接合时，其接合度相较于其它金属物质优选，金、铂(Pt)、钯的膨胀系数适中，不致于在高温高压贴合时，回到室温的环境下因为各种物质彼此之间的膨胀系数差异太大而产生破片的问题。此外，由于金属蒸镀需要由固体变成液体之后再变成气体，而物质沸点越高代表在金属蒸镀过程中需要更高的能量，因而将造成工作机台不容易控制且容易产生当机等异常问题，因此，本实用新型选择沸点相较于其他金属(例如铂及钛)较低，且蒸镀能量不需过高(因为熔点与沸点较低)的金及钯，则更容易形成稳定状态，因而可避免机台异常而造成的损失。
此外，针对抗酸碱的物质特性，金、铂、钯相较于其它物质有更佳的抗酸碱能力。在芯片贴合的过程中，金与银的硬度不足则容易造成破片的问题。钯的成本相较于金及铂则更为便宜。据此，根据上述各种物质特性及成本的综合考虑，钯为更适合使用在贴合金属中作为键结用的金属物质。
综上所述，本实用新型金属键结的发光二极管根据不同的物质特性，选择至少三种金属物质作为键结的金属物质，并选择出一种具有适当的膨 胀系数、良好的接合特性、成本低廉、控制容易、沸点较低以及状态稳定的金属键结物质群组，藉以改善及广泛地应用于金属键结发光二极管的结构。

Claims (18)

1.一种金属键结的发光二极管，其特征在于，包括：
一基板；
一第一接合金属层，形成于该基板上；
一第二接合金属层，形成于该第一接合金属层上；
一导电氧化层，形成于该第二接合金属层上；以及
一外延层，形成于该导电氧化层上。
2.如权利要求1所述金属键结的发光二极管，其特征在于，其中该第二接合金属层包括单一金属物质或复合金属物质。
3.如权利要求2所述金属键结的发光二极管，其特征在于，其中该单一金属物质包括金或铬。
4.如权利要求2所述金属键结的发光二极管，其特征在于，其中该复合金属物质包括金锌、铬金或者金锌金。
5.如权利要求1所述金属键结的发光二极管，其特征在于，其中该基板包括硅基板。
6.如权利要求1所述金属键结的发光二极管，其特征在于，其中该外延层包括磷化铝铟镓或砷化镓铝。
7.如权利要求1所述金属键结的发光二极管，其特征在于，其中该导电氧化层包括氧化铟锡、氧化铟锌或氧化镍。
8.如权利要求1所述金属键结的发光二极管，其特征在于，还包括一覆盖层，形成于该外延层及该导电氧化层之间。
9.如权利要求8所述金属键结的发光二极管，其特征在于，其中该覆盖层的浓度大于1019cm-3。
10.如权利要求1所述金属键结的发光二极管，其特征在于，其中该第一接合金属层包括：
一湿润层，形成于该基板上；
一阻障层，形成于该湿润层上；以及
一导接层，形成于该阻障层上且键结该第二接合金属层。
11.如权利要求10所述金属键结的发光二极管，其特征在于，其中该湿润层包括钛或铬。
12.如权利要求10所述金属键结的发光二极管，其特征在于，其中该阻障层包括钯。
13.如权利要求10所述金属键结的发光二极管，其特征在于，其中该导接层包括金。
14.如权利要求1所述金属键结的发光二极管，其特征在于，还包括一不导电氧化层，设置于该外延层及该导电氧化层之间。
15.如权利要求14所述金属键结的发光二极管，其特征在于，其中该不导电氧化层包括氮化硅、氮氧化硅或者二氧化硅。
16.如权利要求14所述金属键结的发光二极管，其特征在于，其中该不导电氧化层包括至少一接孔，连通该外延层及该导电氧化层。
17.如权利要求16所述金属键结的发光二极管，其特征在于，其中该接孔为一金属物质，包括金锌、金铍、铬或金。
18.如权利要求1所述金属键结的发光二极管，其特征在于，其中该第一接合金属层及该第二接合金属层以介于250℃至500℃之间的温度及介于3000Kg至14000Kg之间的压力键结。
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