JP2014007192A - Method for bonding led wafer, method for manufacturing led chip, and bonding structure - Google Patents
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Description
本技術分野はLEDウェハーを接合する方法、LEDチップを製造する方法及び接合構造に関する。 The technical field relates to a method for bonding LED wafers, a method for manufacturing LED chips, and a bonding structure.
主流の発光ダイオード(LED)チップは3つのタイプの構造、すなわち、サファイアベース構造(sapphire base structure)、フリップチップ構造(flip-chip structure)及び縦型構造(vertical structure)を有する。例えば、サファイアベースを有するLEDが、米国特許第7566908号に記述されている。サファイアベースは、機械的特性に優れ、コストが低いという特徴を有し、主流の窒化ガリウム(GaN)成長用基板(growth substrate)になってきている。 Mainstream light emitting diode (LED) chips have three types of structures: a sapphire base structure, a flip-chip structure, and a vertical structure. For example, an LED having a sapphire base is described in US Pat. No. 7,566,908. Sapphire bases are characterized by excellent mechanical properties and low cost, and have become the mainstream gallium nitride (GaN) growth substrate.
縦型構造を有するLEDチップに関しては、LEDウェハー、並びに熱伝導性及び電気伝導性材料が最初に接合され、その後、エキシマーレーザー(excimer laser)を用いて、サファイアベースがリフトオフ(lift off)される。縦型構造を有するLEDチップは、放熱性が高く、発光効率が高く、電流クラスタリング(current clustering)がないという特徴を有し、高電力LEDチップのための主流の構造になっている。 For LED chips having a vertical structure, the LED wafer and the thermally and electrically conductive materials are first bonded and then the sapphire base is lifted off using an excimer laser. . The LED chip having a vertical structure is characterized by high heat dissipation, high luminous efficiency, and no current clustering, and is a mainstream structure for high power LED chips.
本開示はLEDウェハーを接合する方法、LEDチップを製造する方法及び接合構造に関する。 The present disclosure relates to a method for bonding LED wafers, a method for manufacturing LED chips, and a bonding structure.
一実施の形態によれば、発光ダイオード(LED)ウェハーを接合する方法が提供される。該接合方法はLEDウェハー及び基板を接合する方法である。該接合方法は以下のステップを含む。LEDウェハー上に第1の金属薄膜を形成する。基板上に第2の金属薄膜を形成する。第1の金属薄膜の表面上に接合材料層を形成し、接合材料層の融点は約110℃以下である。接合材料層が第2の金属薄膜と接触できるようにするように、LEDウェハーを基板上に配置する。接合材料層をプレソリッド時間(pre-solid time)にわたってプレソリッド反応温度において加熱して、第1の金属薄膜と接合材料層との間に第1の金属間化合物層を形成するとともに第2の金属薄膜と接合材料層との間に第2の金属間化合物層を形成するプレソリッド反応(pre-solid reaction)を実行する。接合材料層を拡散時間にわたって拡散反応温度において加熱して、拡散反応を実行し、拡散反応後の第1の金属間化合物層及び第2の金属間化合物層の融点は約110℃よりも高い。 According to one embodiment, a method for bonding light emitting diode (LED) wafers is provided. The bonding method is a method of bonding an LED wafer and a substrate. The joining method includes the following steps. A first metal thin film is formed on the LED wafer. A second metal thin film is formed on the substrate. A bonding material layer is formed on the surface of the first metal thin film, and the melting point of the bonding material layer is about 110 ° C. or less. The LED wafer is placed on the substrate so that the bonding material layer can contact the second metal film. The bonding material layer is heated at a presolid reaction temperature for a pre-solid time to form a first intermetallic compound layer between the first metal thin film and the bonding material layer and a second A pre-solid reaction is performed in which a second intermetallic compound layer is formed between the metal thin film and the bonding material layer. The bonding material layer is heated at the diffusion reaction temperature for the diffusion time to perform the diffusion reaction, and the melting point of the first intermetallic compound layer and the second intermetallic compound layer after the diffusion reaction is higher than about 110 ° C.
別の実施の形態によれば、発光ダイオード(LED)チップを製造する方法が提供される。LEDチップを製造する方法は以下のステップを含む。LEDウェハー上に第1の金属薄膜を形成する。基板上に第2の金属薄膜を形成する。第1の金属薄膜の表面上に接合材料層を形成し、接合材料層の融点は約110℃以下である。接合材料層が第2の金属薄膜と接触できるようにするように、LEDウェハーを基板上に配置する。接合材料層をプレソリッド時間にわたってプレソリッド反応温度において加熱して、第1の金属薄膜と接合材料層との間に第1の金属間化合物層を形成するとともに第2の金属薄膜と接合材料層との間に第2の金属間化合物層を形成するプレソリッド反応を実行する。接合材料層を拡散時間にわたって拡散反応温度において加熱して、拡散反応を実行し、拡散反応後の第1の金属間化合物層及び第2の金属間化合物層の融点は約110℃よりも高い。LEDウェハーのベースをリフトオフし、LEDウェハー及び基板を個片に切断(singulate)して、複数のLEDチップを形成する。 According to another embodiment, a method of manufacturing a light emitting diode (LED) chip is provided. The method of manufacturing the LED chip includes the following steps. A first metal thin film is formed on the LED wafer. A second metal thin film is formed on the substrate. A bonding material layer is formed on the surface of the first metal thin film, and the melting point of the bonding material layer is about 110 ° C. or less. The LED wafer is placed on the substrate so that the bonding material layer can contact the second metal film. The bonding material layer is heated at a presolid reaction temperature for a presolid time to form a first intermetallic compound layer between the first metal thin film and the bonding material layer and a second metal thin film and the bonding material layer. A pre-solid reaction is performed to form a second intermetallic compound layer between the two. The bonding material layer is heated at the diffusion reaction temperature for the diffusion time to perform the diffusion reaction, and the melting point of the first intermetallic compound layer and the second intermetallic compound layer after the diffusion reaction is higher than about 110 ° C. The base of the LED wafer is lifted off, and the LED wafer and substrate are singulated to form a plurality of LED chips.
代替の実施の形態によれば、接合構造が提供される。該接合構造は、基板と、第2の金属薄膜と、第2の金属間化合物層と、第1の金属間化合物層と、第1の金属薄膜と、LEDウェハーとを含む。基板上に第2の金属薄膜を配置する。第2の金属薄膜の材料は、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)又はこれらの組み合わせを含む。第2の金属薄膜上に第2の金属間化合物層を配置する。第2の金属間化合物層上に第1の金属間化合物層を配置する。第1の金属間化合物層及び第2の金属間化合物層のそれぞれの材料は、銅インジウムスズ(Cu−In−Sn)金属間化合物、ニッケルインジウムスズ(Ni−In−Sn)金属間化合物、ニッケルビスマス(Ni−Bi)金属間化合物、金インジウム(Au−In)金属間化合物、銀インジウム(Ag−In)金属間化合物、銀スズ(Ag−Sn)金属間化合物、金ビスマス(Au−Bi)金属間化合物又はこれらの組み合わせを含む。第1の金属間化合物層上に第1の金属薄膜を配置する。第1の金属薄膜の材料は、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)又はこれらの組み合わせを含む。第1の金属薄膜上にLEDウェハーを配置する。 According to an alternative embodiment, a joint structure is provided. The bonding structure includes a substrate, a second metal thin film, a second intermetallic compound layer, a first intermetallic compound layer, a first metal thin film, and an LED wafer. A second metal thin film is disposed on the substrate. The material of the second metal thin film includes gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), nickel (Ni), or a combination thereof. A second intermetallic compound layer is disposed on the second metal thin film. A first intermetallic compound layer is disposed on the second intermetallic compound layer. The materials of the first intermetallic compound layer and the second intermetallic compound layer are copper indium tin (Cu—In—Sn) intermetallic compound, nickel indium tin (Ni—In—Sn) intermetallic compound, nickel Bismuth (Ni-Bi) intermetallic compound, gold indium (Au-In) intermetallic compound, silver indium (Ag-In) intermetallic compound, silver tin (Ag-Sn) intermetallic compound, gold bismuth (Au-Bi) Including intermetallic compounds or combinations thereof. A first metal thin film is disposed on the first intermetallic compound layer. The material of the first metal thin film includes gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), nickel (Ni), or a combination thereof. An LED wafer is disposed on the first metal thin film.
本開示の上記の態様及び他の態様は、非限定的な実施形態(複数の場合もあり)の以下の詳細な説明に関してよりよく理解されるであろう。以下の説明は、添付の図面を参照して行われる。 The above and other aspects of the present disclosure will be better understood with regard to the following detailed description of non-limiting embodiment (s). The following description is made with reference to the accompanying drawings.
以下の詳細な説明において、開示される実施形態が完全に理解されるよう、説明のために、多くの具体的な細部が記述される。しかしながら、これらの具体的な細部を伴うことなく、1つ又は複数の実施形態を実施できることは明らかであろう。他の例では、図面を簡単にするために、既知の構造及びデバイスは概略的に示される。 In the following detailed description, for purposes of explanation, numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of the disclosed embodiments. It may be evident, however, that one or more embodiments may be practiced without these specific details. In other instances, well-known structures and devices are schematically shown in order to simplify the drawing.
当業者によって容易に理解されるように、以下に、添付の図面を参照しながら、例示的な実施形態が詳細に記述される。本発明の概念は、種々の形態において具現することができ、本明細書において記述される例示的な実施形態には限定されない。明確にするために、周知の部分の説明は省略されており、同様の参照番号は、全体を通して同様の構成要素を指している。 Exemplary embodiments will now be described in detail with reference to the accompanying drawings, as will be readily understood by those skilled in the art. The concepts of the present invention can be embodied in various forms and are not limited to the exemplary embodiments described herein. For clarity, description of well-known parts has been omitted, and like reference numerals refer to like components throughout.
図1〜図8を参照されたい。図1は、本開示の一実施形態による、発光ダイオード(LED)ウェハー110と基板170とを接合する方法、及びLEDチップ300を製造する方法の流れ図を示す。図2〜図8は、図1の各ステップの詳細な手順を示す。
Please refer to FIGS. FIG. 1 shows a flowchart of a method of bonding a light emitting diode (LED) wafer 110 and a
ステップS101〜S106は、LEDウェハー110と基板170とを接合する方法に関する。図7に示されるように、ステップS106が完了した後に、LEDウェハー110と基板170とを接合する接合構造200が形成される。
Steps S101 to S106 relate to a method of bonding the
ステップS101〜S107は、LEDチップ300を製造する方法に関連する。図8に示されるように、ステップS107が完了した後に、複数のLEDチップ300が形成される。
Steps S101 to S107 relate to a method for manufacturing the
図2を参照されたい。ステップS101において、LEDウェハー110上に第1の金属薄膜120が形成される。LEDウェハー110は、例えば、ベース(base)、N型半導体層(N-type semiconductor layer)、発光材料層(luminous material layer)及びP型半導体層(P-type semiconductor layer)を含む。発光材料層はN型半導体層とP型半導体層との間に配置され、P−I−N構造を形成する。ベースは、例えばサファイアベースである。N型半導体層及びP型半導体層の材料は、窒化ガリウム(GaN)、窒化ガリウムインジウム(GaInN)、リン化アルミニウムインジウムガリウム(AlInGaP)、窒化アルミニウム(AlN)、窒化インジウム(InN)、窒化インジウムガリウムヒ素(InGaAsN)、窒化インジウムガリウムリン(InGaPN)又はこれらの組み合わせを含む。一実施形態では、第1の金属薄膜120は、LEDウェハー110の、ベースの反対側の表面上に形成することができる。
Please refer to FIG. In step S <b> 101, the first metal
LEDウェハー110から放射される光のスペクトル(spectrum)は、その波長が380ナノメートル(nm)〜760ナノメートル(nm)の範囲にあるか、又は他の波長範囲にある任意の可視光のスペクトルとすることができる。さらに、LEDウェハー110は、例えば、サファイアベース構造、縦型構造又はフリップチップ構造によって実現することができる。
The spectrum of light emitted from the
第1の金属薄膜120の材料は、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)又はこれらの組み合わせを含む。本ステップにおいて、第1の金属薄膜120は、電気めっき(electroplating)、スパッタリング(sputtering)又は電子銃蒸着(e-gun evaporation)によってLEDウェハー110上に形成することができ、第1の金属薄膜120の厚みは、限定はしないが、例えば、0.1マイクロメートル(μm)〜2.0マイクロメートル(μm)である。例えば、第1の金属薄膜120の厚みは、0.5マイクロメートル(μm)〜1.0マイクロメートル(μm)の範囲にある。
The material of the first metal
図3を参照すると、ステップS102において、基板170上に第2の金属薄膜160が形成される。基板170の材料は、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、モリブデン(Mo)、シリコン(Si)、炭化シリコン(SiC)、窒化アルミニウム(AlN)、金属セラミック複合材料又はこれらの組み合わせを含む。
Referring to FIG. 3, a second metal
第2の金属薄膜160の材料は、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)又はこれらの組み合わせを含む。本ステップにおいて、第2の金属薄膜160は、電気めっき、スパッタリング又は蒸着によって基板170上に形成することができ、第2の金属薄膜160の厚みは、限定はしないが、例えば、約0.1マイクロメートル(μm)〜2.0マイクロメートル(μm)である。例えば、第2の金属薄膜160の厚みは、約0.5マイクロメートル(μm)〜1.0マイクロメートル(μm)の範囲にある。
The material of the second metal
図4を参照すると、ステップS103において、第1の金属薄膜120の表面上に接合材料層140が形成される。接合材料層140の材料は、ビスマスインジウム(Bi−In)、ビスマスインジウム亜鉛(Bi−In−Zn)、ビスマスインジウムスズ(Bi−In−Sn)、ビスマスインジウムスズ亜鉛(Bi−In−Sn−Zn)又はこれらの組み合わせを含む。接合材料層140の融点は、限定はしないが、例えば、約110℃以下である。例えば、ビスマスインジウム(Bi−In)の融点は約110℃であり、ビスマスインジウム亜鉛(例えば、Bi−25In−18Zn(Bi:In:Znの質量比が1:25:18である))の融点は約82℃であり、ビスマスインジウムスズ亜鉛(例えば、Bi−20In−30Sn−3Zn(Bi:In:Sn:Znの質量比が1:20:30:3である))の融点は約90℃であり、ビスマスインジウム亜鉛(例えば、Bi−33In−0.5Zn(Bi:In:Znの質量比が1:33:0.5である))の融点は約110℃である。本ステップにおいて、接合材料層140は、電気めっき、スパッタリング又は蒸着によって第1の金属薄膜120上に形成することができ、接合材料層140の厚みは、限定はしないが、例えば、約0.2マイクロメートル(μm)〜5.0マイクロメートル(μm)である。例えば、接合材料層140の厚みは、約0.5マイクロメートル(μm)〜1.5マイクロメートル(μm)の範囲にある。
Referring to FIG. 4, a
図5を参照されたい。接合材料層140が第2の金属薄膜160と接触できるようにLEDウェハー110が基板170上に配置される。
Please refer to FIG. The
図6を参照すると、ステップS105において、接合材料層140をプレソリッド時間にわたってプレソリッド反応温度において加熱し、第1の金属薄膜120と接合材料層140との間に第1の金属間化合物層130を形成するとともに第2の金属薄膜160と接合材料層140との間に第2の金属間化合物層150を形成するプレソリッド反応を実行する。本開示のこの実施形態のプレソリッド反応は、液固反応(liquid-solid reaction)によって実現され得る。
Referring to FIG. 6, in step S <b> 105, the
本ステップの目的は、LEDウェハー110と基板170とを、現在の位置関係(alignment relation)に従って、あらかじめ固定させて、後続の処理を容易にすることである。プレソリッド反応温度は、接合材料層140の融点以上とすることができる。例えば、プレソリッド反応温度は約80℃以上であるか、又は約80℃〜200℃の範囲である。一例では、プレソリッド時間は約0.1秒〜10分である。一例では、LEDウェハー110に熱応力(thermo-stress)のような予期せぬ影響が起きることがないように、プレソリッド時間は、上記位置関係が効果的に保持されるように極めて短くすることができる。
The purpose of this step is to facilitate the subsequent processing by fixing the
接合材料層140の材料がビスマスインジウムスズ(Bi−In−Sn)である場合には、プレソリッド反応温度は、約82℃以上とすることができる。接合材料層140は、レーザー加熱、熱風加熱(thermal wind heating)、赤外光加熱、熱圧加熱、又は超音波熱圧加熱(ultra-sonic added thermal pressure heating)によって加熱することができる。加熱は、環境温度をプレソリッド反応温度まで高めるか、接合材料層140を直接加熱するか、又は接合材料層140に熱が伝わるように基板170を直接加熱することによって達成することができる。図6を例にとると、基板170の底面がレーザーによって直接加熱され、プレソリッド反応温度は約85℃である。
When the material of the
プレソリッド時間は、プレソリッド反応の状況に応じて調整することができる。すなわち、第1の金属薄膜120と接合材料層140との間に十分なサイズの第1の金属間化合物層130を形成することができる。さらに、第2の金属薄膜160と接合材料層140との間に十分なサイズの第2の金属間化合物層150が形成されたときに、プレソリッド反応を終了することができ、プレソリッド反応に要する時間がプレソリッド時間である。本ステップにおいて、プレソリッド反応は、第1の金属間化合物層130及び第2の金属間化合物層150が依然として非常に薄いときに直ちに終了することができる。代替的には、第1の金属間化合物層130及び第2の金属間化合物層150がより厚くなるまでに、プレソリッド反応を終了することができる。
The pre-solid time can be adjusted according to the situation of the pre-solid reaction. That is, the first
第1の金属薄膜120、接合材料層140及び第2の金属薄膜160の材料に応じて、第1の金属間化合物層130及び第2の金属間化合物層150の材料が決まる。第1の金属間化合物層130及び第2の金属間化合物層150のそれぞれの材料は、銅インジウムスズ(Cu−In−Sn)金属間化合物(例えば、CU6In5又はCu6Sn5)、ニッケルインジウムスズ(Ni−In−Sn)金属間化合物、ニッケルビスマス(Ni−Bi)金属間化合物、金インジウム(Au−In)金属間化合物、銀インジウム(Ag−In)金属間化合物(例えば、Ag2In又はAgIn2)、銀スズ(Ag−Sn)金属間化合物(例えば、Ag3Sn)、金ビスマス(Au−Bi)金属間化合物(例えば、Au2Bi)、金スズ(Au−Sn)金属間化合物(例えば、AuSn4)又はこれらの組み合わせを含む。
The materials of the first
図7を参照すると、ステップS106において、接合材料層140を拡散時間にわたって拡散反応温度において加熱して、拡散反応を実行する。拡散反応は、液固反応又は固固反応(solid-solid reaction)によって実現され得る。拡散反応が液固反応である場合には、拡散反応温度は接合材料層140の融点以上とすることができる。例えば、拡散反応温度が約80℃〜200℃の範囲にある場合には、拡散時間は約0.5時間〜3時間である。
Referring to FIG. 7, in step S106, the
拡散反応が固固反応である場合には、拡散反応温度は、接合材料層140の融点未満である。拡散反応温度が接合材料層140の融点未満であるので、本ステップにおける拡散反応は、プレソリッド反応後の位置関係に何ら影響を及ぼさない。例えば、拡散反応温度は約40℃〜80℃の範囲にあり、拡散時間は約0.5時間〜3時間である。
When the diffusion reaction is a solid-solid reaction, the diffusion reaction temperature is lower than the melting point of the
拡散反応が液固反応である場合には、拡散反応温度は接合材料層140の融点より高い。拡散反応温度が接合材料層140の融点よりも高いので、本ステップにおける拡散反応は、LEDウェハー110と基板170との位置決めにおける正確性を向上するために、LEDウェハー110と基板170とを位置合わせを含むことができる。
When the diffusion reaction is a liquid-solid reaction, the diffusion reaction temperature is higher than the melting point of the
本ステップにおける拡散反応は、拡散反応温度の設定に応じて調整することができる。拡散反応温度がより高ければ、拡散時間をより短くすることができ、拡散反応温度がより低ければより長くすることができる。本開示のこの実施形態において、拡散時間は、例えば、約0.5時間〜3時間である。 The diffusion reaction in this step can be adjusted according to the setting of the diffusion reaction temperature. The higher the diffusion reaction temperature, the shorter the diffusion time, and the lower the diffusion reaction temperature, the longer. In this embodiment of the present disclosure, the diffusion time is, for example, about 0.5 hours to 3 hours.
本ステップにおける拡散反応によって、接合材料層140、第1の金属薄膜120及び第2の金属薄膜160の合金元素が互いに拡散できるようになる。拡散時間は、接合材料層140の合金元素の大部分が拡散されるのに要する時間に設定することができる。すなわち、本ステップは、拡散反応が完了するまで実行することができる。
Due to the diffusion reaction in this step, the alloying elements of the
本ステップは、温度風加熱、オーブン加熱、赤外光加熱又は熱板加熱(thermal plate heating)のようなバッチ処理を採用することができる。 This step can employ batch processing such as temperature air heating, oven heating, infrared light heating or thermal plate heating.
拡散反応後に、第1の金属間化合物層130及び第2の金属間化合物層150の融点は、例えば、約110℃よりも高い。第1の金属間化合物層130及び第2の金属間化合物層150は、異なる材料から形成される場合には、それに応じて融点も異なるであろう。例えば、銀インジウム(Ag−In)金属間化合物(例えば、Ag2In又はAgIn2)の融点は、少なくとも250℃より高く、銀スズ(Ag−Sn)金属間化合物(例えば、Ag3Sn)の融点は、少なくとも450℃より高く、金ビスマス(Au−Bi)金属間化合物の融点は少なくとも350℃より高く、金スズ(Au−Sn)金属間化合物の融点は少なくとも250℃より高い。
After the diffusion reaction, the melting points of the first
拡散反応後に、接合材料層140の一部が、(図7に示されるように)中間層140’を形成するために、第1の金属間化合物層130と第2の金属間化合物層150との間に残される場合がある。一実施形態では、接合材料層140は、完全に反応して、消失する場合がある。中間層140’の材料は、スズ(Sn)、ビスマス(Bi)、インジウム(In)、亜鉛(Zn)又はこれら組み合わせを含む。
After the diffusion reaction, a portion of the
図7を例にとると、ステップS101〜S106が完了した後に、このように、LEDウェハー110と基板170とを接合する接合構造200が完成する。接合構造200は、基板170と、第2の金属薄膜160と、第2の金属間化合物層150と、中間層140’と、第1の金属間化合物層130と、第1の金属薄膜120と、LEDウェハー110とを含む。第2の金属薄膜160が基板170上に配置される。第2の金属間化合物層150が第2の金属薄膜160上に配置される。中間層140’が第2の金属間化合物層150上に配置される。第1の金属間化合物層130が中間層140’上に配置される。第1の金属薄膜120が第1の金属間化合物層130上に配置される。LEDウェハー110が第1の金属薄膜120上に配置される。
Taking FIG. 7 as an example, after steps S101 to S106 are completed, the
図8を参照すると、ステップS107において、LEDウェハー110のベースをリフトオフし、LEDウェハー110及び基板170を個片に切断して、複数のLEDチップ300を形成する。本ステップは、電極処理、項目試験(point testing)及び分類(classification)等を更に含む。最後に、複数のLEDチップ300が形成される。
Referring to FIG. 8, in step S107, the base of the
本開示の実施形態は、LEDウェハー110を接合する方法、LEDチップ300を製造する方法、及びLEDウェハー110と基板170とを接合する接合構造を提供する。LEDウェハー110は低温(例えば、約110℃以下)で接合され、それゆえ、熱膨張係数(coefficients of thermal expansion)の差に起因して生じる熱応力問題を回避する。本実施形態では、接合プロセスは、高圧、高い平坦度、又は保護雰囲気を必要としない。
Embodiments of the present disclosure provide a method for bonding an
本実施形態において、接合材料層140は金属であり、拡散反応後の第1の金属間化合物層130、第2の金属間化合物層150の融点、及び中間層140’の温度は、約250℃より高くなるように高めることができる。本開示のLEDウェハー110、LEDチップ300及び接合構造200は、低い接合熱応力、高い放熱性能(dissipation performance)、高い接合強度、及び高い耐熱性を有する。
In the present embodiment, the
本実施形態において、2インチ径及び650μm厚を有するベースに、Agを含む第1の金属薄膜120をスパッタリングできる。その後、厚みが500nmであるBi薄膜、厚みが500nmであるIn薄膜、及び厚みが1500nmであるSn薄膜が、電子ビーム蒸着によって、第1の金属薄膜120上に堆積される。次に、Electron Visions EV501 Bonding Stationのような接合ステーションによって、ベースが基板170と接合される。基板170の材料はシリコンを含み、基板170の厚みは500μmである。基板170上に、厚みが200nmであるAg薄膜がスパッタリングされる。第1のステージ(プレソリッド反応ステージ)において、ベース及び基板は、5分間、170℃において加熱され、10Nの力で押圧される。第2のステージ(拡散反応ステージ)において、ベース及び基板170は、30分間、170℃において加熱され、3000Nの力で押圧される。それら2つのステージ後に、電子顕微鏡によって、Ag2In、AgIn2、Ag3Snを観察することができる。この実施形態では、Bi薄膜、In薄膜及びSn薄膜は、その順序で堆積されることには限定されない。
In the present embodiment, the first metal
開示されている実施形態に対し様々な変更及び変形を行うことができることが当業者には明らかであろう。詳細な説明及び例は例示的であるものとしてのみみなされることが意図されており、本開示の真の範囲は以下の特許請求の範囲及びそれらの均等物によって示される。 It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made to the disclosed embodiment. It is intended that the detailed description and examples be considered as exemplary only, with a true scope of the disclosure being indicated by the following claims and their equivalents.
Claims (14)
前記LEDウェハー上に第1の金属薄膜を形成し、
前記基板上に第2の金属薄膜を形成し、
前記第1の金属薄膜の表面上に接合材料層を形成し、該接合材料層の融点が110℃以下であり、
前記接合材料層が前記第2の金属薄膜と接触できるようにするように前記基板上に前記LEDウェハーを配置し、
前記接合材料層をプレソリッド時間にわたってプレソリッド反応温度において加熱して前記第1の金属薄膜と前記接合材料層との間に第1の金属間化合物層を形成するとともに前記第2の金属薄膜と前記接合材料層との間に第2の金属間化合物層を形成するプレソリッド反応を実行し、
前記接合材料層を拡散時間にわたって拡散反応温度において加熱して拡散反応を実行し、該拡散反応後の前記第1の金属間化合物層及び前記第2の金属間化合物層の融点が110℃より高い、
発光ダイオード(LED)ウェハーと基板とを接合する方法。 A method of bonding a light emitting diode (LED) wafer and a substrate, the bonding method comprising:
Forming a first metal thin film on the LED wafer;
Forming a second metal thin film on the substrate;
Forming a bonding material layer on the surface of the first metal thin film, the bonding material layer has a melting point of 110 ° C. or less;
Placing the LED wafer on the substrate to allow the bonding material layer to contact the second metal thin film;
The bonding material layer is heated at a presolid reaction temperature for a presolid time to form a first intermetallic compound layer between the first metal thin film and the bonding material layer, and the second metal thin film; Performing a pre-solid reaction to form a second intermetallic compound layer with the bonding material layer;
The bonding material layer is heated at a diffusion reaction temperature for a diffusion time to execute a diffusion reaction, and the melting point of the first intermetallic compound layer and the second intermetallic compound layer after the diffusion reaction is higher than 110 ° C. ,
A method of bonding a light emitting diode (LED) wafer and a substrate.
請求項1に記載のLEDウェハーを接合する方法と、
前記LEDウェハーのベースをリフトオフし、前記LEDウェハー及び前記基板を個片に切断することであって、複数のLEDチップを形成する、リフトオフして切断することと、
を含む、発光ダイオード(LED)チップを製造する方法。 A method of manufacturing a light emitting diode (LED) chip, comprising:
A method of bonding the LED wafer according to claim 1;
Lifting off the base of the LED wafer and cutting the LED wafer and the substrate into pieces, forming a plurality of LED chips, lifting off and cutting;
A method of manufacturing a light emitting diode (LED) chip.
基板と、
前記基板上に配置される第2の金属薄膜と、
前記第2の金属薄膜上に配置される第2の金属間化合物層と、
前記第2の金属間化合物層上に配置される第1の金属間化合物層であって、該第1の金属間化合物層及び前記第2の金属間化合物層のそれぞれの材料は、銅インジウムスズ(Cu−In−Sn)金属間化合物、ニッケルインジウムスズ(Ni−In−Sn)金属間化合物、ニッケルビスマス(Ni−Bi)金属間化合物、金インジウム(Au−In)金属間化合物、銀インジウム(Ag−In)金属間化合物、銀スズ(Ag−Sn)金属間化合物、金ビスマス(Au−Bi)金属間化合物、金スズ(Au−Sn)金属間化合物又はこれらの組み合わせを含む、第1の金属間化合物層と、
前記第1の金属間化合物層上に配置される第1の金属薄膜と、
前記第1の金属薄膜上に配置されるLEDウェハーと、
を含む、接合構造。 A joining structure,
A substrate,
A second metal thin film disposed on the substrate;
A second intermetallic compound layer disposed on the second metal thin film;
A first intermetallic compound layer disposed on the second intermetallic compound layer, wherein each material of the first intermetallic compound layer and the second intermetallic compound layer is copper indium tin (Cu-In-Sn) intermetallic compound, nickel indium tin (Ni-In-Sn) intermetallic compound, nickel bismuth (Ni-Bi) intermetallic compound, gold indium (Au-In) intermetallic compound, silver indium ( Ag-In) intermetallic compound, silver tin (Ag-Sn) intermetallic compound, gold bismuth (Au-Bi) intermetallic compound, gold tin (Au-Sn) intermetallic compound, or a combination thereof, a first An intermetallic compound layer;
A first metal thin film disposed on the first intermetallic compound layer;
An LED wafer disposed on the first metal thin film;
Including junction structure.
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