KR20130143424A - Ｌｅｄ 웨이퍼 접합 방법, ｌｅｄ 칩 제조 방법 및 접합 구조물 - Google Patents

Ｌｅｄ 웨이퍼 접합 방법, ｌｅｄ 칩 제조 방법 및 접합 구조물 Download PDF

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린 지안 쉬안
첸 샤우 이
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LED 웨이퍼 접합 방법, LED 칩 제조 방법 및 접합 구조물이 제공된다. LED 웨이퍼 접합 방법은 다음 단계를 포함한다. 제1 금속박막이 LED 웨이퍼 상에 형성된다. 제2 금속박막이 기판 상에 형성된다. 융점이 약 110℃ 이하인 접합재층이 제1 금속박막의 표면에 형성된다. LED 웨이퍼가 기판 상에 배치된다. 접합재층이 예비-고형 반응을 수행하기 위해 예비-고형 시간 동안 예비-고형 반응 온도에서 가열된다. 접합재층이 확산 반응을 수행하기 위해 확산 시간 동안 확산 반응 온도에서 가열되며, 확산 반응 후 제1 및 제2 금속간층의 융점은 약 110℃보다 높다.

Description

ＬＥＤ 웨이퍼 접합 방법, ＬＥＤ 칩 제조 방법 및 접합 구조물{METHOD FOR BONDING LED WAFER, METHOD FOR MANUFACTURING LED CHIP AND BONDING STRUCTURE}
본 기술분야는 LED 웨이퍼 접합 방법, LED 칩 제조 방법 및 접합 구조물에 관한 것이다.
주류의 발광 다이오드(LED) 칩은 세 가지 유형의 구조, 즉 사파이어 베이스 구조, 플립 칩 구조 및 수직 구조를 가진다. 탁월한 기계적 물성을 가지며 비용이 낮은 사파이어 베이스는 주류의 갈륨 질화물(GaN) 성장 기판으로 자리 잡았다.
수직 구조 LED의 경우, 일차적으로 LED 웨이퍼와 열 및 전기 도전성 재료가 접합되고 이어서 사파이어 베이스가 엑시머 레이저에 의해 리프트 오프된다. 높은 방열 성능 및 높은 발광 효율을 가지고 있으며 전류 집중 현상(current clustering)이 없는 수직 구조 LED 칩은 고출력 LED 칩을 위한 주류의 구조가 되었다.
본 개시는 LED 웨이퍼의 접합 방법, LED 칩의 제조 방법 및 접합 구조물에 관한 것이다.
일 실시예에 따르면, 발광 다이오드(LED) 웨이퍼의 접합 방법이 제공된다. 본 접합 방법은 LED 웨이퍼와 기판의 접합을 위한 것이다. 본 접합 방법은 다음 단계들을 포함한다. 제1 금속박막(first metal film)이 LED 웨이퍼 상에 형성된다. 제2 금속박막(second metal film)이 기판 상에 형성된다. 접합재층(bonding material layer)이 제1 금속박막의 표면에 형성되며, 접합재층의 융점은 약 110℃ 이하이다. LED 웨이퍼는 접합재층이 제2 금속박막에 접촉될 수 있도록 기판 상에 배치된다. 접합재층은 제1 금속박막과 접합재층 사이에 제1 금속간층(inter-metallic layer)을 형성하고 제2 금속박막과 접합재층 사이에 제2 금속간층을 형성하기 위한 예비-고형(pre-solid) 반응을 수행하기 위해 예비-고형 시간 동안 예비-고형 반응 온도에서 가열된다. 접합재층은 확산 반응을 수행하기 위해 확산 시간 동안 확산 반응 온도에서 가열되며, 확산 반응 후 제1 및 제2 금속간층의 융점은 약 110℃보다 높다.
다른 실시예에 따르면, 발광 다이오드(LED) 칩의 제조 방법이 제공된다. LED 칩의 제조 방법은 다음 단계들을 포함한다. 제1 금속박막이 LED 웨이퍼 상에 형성된다. 제2 금속박막이 기판 상에 형성된다. 접합재층이 제1 금속박막의 표면에 형성되며, 접합재층의 융점은 약 100℃ 이하이다. LED 웨이퍼는 접합재층이 제2 금속박막에 접촉될 수 있도록 기판 상에 배치된다. 접합재층은 제1 금속박막과 접합재층 사이에 제1 금속간층을 형성하고 제2 금속박막과 접합재층 사이에 제2 금속간층을 형성하기 위한 예비-고형 반응을 수행하기 위해 예비-고형 시간 동안 예비-고형 반응 온도에서 가열된다. 접합재층은 확산 반응을 수행하기 위해 확산 시간 동안 확산 반응 온도에서 가열되며, 확산 반응 후 제1 및 제2 금속간층의 융점은 약 110℃보다 높다. LED 웨이퍼의 베이스가 리프트 오프되고 LED 웨이퍼와 기판이 개별화되어(singulated) 복수의 LED 칩을 형성한다.
대안적인 실시예에 따르면, 접합 구조물이 제공된다. 접합 구조물은 기판, 제2 금속박막, 제2 금속간층, 제1 금속간층, 제1 금속박막 및 LED 웨이퍼를 포함한다. 제2 금속박막은 기판 상에 배치된다. 제2 금속박막의 재료는 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni) 또는 이들의 조합을 포함한다. 제2 금속간층은 제2 금속박막 상에 배치된다. 제1 금속간층은 제2 금속간층 상에 배치된다. 제1 금속간층 및 제2 금속간층 각각의 재료는 구리 인듐 주석(Cu-In-Sn) 금속간 화합물, 니켈 인듐 주석(Ni-In-Sn) 금속간 화합물, 니켈 비스무트(Ni-Bi) 금속간 화합물, 금 인듐(Au-In) 금속간 화합물, 은 인듐(Ag-In) 금속간 화합물, 은 주석(Au-Sn) 금속간 화합물, 금 비스무트(Au-Bi) 금속간 화합물 또는 이들의 조합을 포함한다. 제1 금속박막의 재료는 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni) 또는 이들의 조합을 포함한다. LED 웨이퍼는 제1 금속박막 상에 배치된다.
본 개시의 상기 양태 및 다른 양태는 다음에 기재된 비제한적인 실시예(들)에 대한 상세한 설명과 관련지어 검토할 때 더 잘 이해될 것이다. 다음의 설명은 첨부도면을 참조하여 작성되어 있다.
본 개시의 LED 웨이퍼(110), LED 칩(300) 및 접합 구조물(200)은 낮은 접합 열응력, 높은 방열 성능, 높은 접합 강도 및 고온 내열성을 가진다.
도 1은 본 개시의 실시예에 따른 발광 다이오드(LED)와 기판의 접합 방법 및 LED 칩의 재조 방법을 도시한다.
도 2는 도 1에 기술된 각각의 단계의 절차를 도시한다.
다음의 상세한 설명에서는, 설명의 목적으로 다수의 특정 세부사항이 실시예의 철저한 이해를 제공하기 위해 서술되어 있다. 그러나, 하나 이상의 실시예가 이들 특정 세부사항 없이 실시될 수 있음은 물론이다. 한편, 주지된 구조물과 장치는 도면을 단순화하기 위해 개략적으로 도시되어 있다.
이하, 예시적인 실시예가 보통 지식 수준을 가진 기술 분야의 종사자가 쉽게 이해할 수 있도록 첨부도면을 참조하여 상세히 설명될 것이다. 발명의 개념은 본 명세서에 제시된 예시적인 실시예에 한정되지 않고 다양한 형태로 구현될 수 있다. 공지 부품에 대한 설명은 명확성을 위해 생략되었으며 명세서 및 도면에서 유사 참조번호는 유사 요소를 가리킨다.
도 1 내지 도 8을 참조하기 바란다. 도 1은 본 개시의 실시예에 따른 발광 다이오드(LED) 웨이퍼(110)와 기판(170)의 접합 방법 및 LED 칩(300)의 제조 방법의 흐름도를 도시한다. 도 2 내지 도 8은 도 1에 기재된 각각의 단계의 상세한 절차를 도시한다.
단계 S101 내지 S106은 LED 웨이퍼(110)와 기판(170)의 접합 방법에 관한 것이다. 도 7에 도시된 바와 같이, LED 웨이퍼(110)와 기판(170)의 접합을 위한 접합 구조물(200)이 단계 S106의 완료 후 형성된다.
단계 S101 내지 S107은 LED 칩(300)의 제조 방법에 관한 것이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 복수의 LED 칩(300)이 단계 S107의 완료 후 형성된다.
도 2를 참조하기 바란다. 단계 S101에서, 제1 금속박막(120)이 LED 웨이퍼(110) 상에 형성된다. LED 웨이퍼(110)는 예컨대, 베이스(base), N-형 반도체층(N-type semiconductor layer), 발광재층(luminous material layer) 및 P-형 반도체층(P-type semiconductor layer)을 포함한다. 발광재층은 N-형 반도체층과 P-형 반도체층 사이에 배치되어 P-I-N 구조물을 형성한다. 베이스는 예컨대 사파이어 베이스이다. N-형 반도체층과 P-형 반도체층의 재료는 갈륨 질화물(GaN), 갈륨 인듐 질화물(GaInN), 알루미늄 인듐 갈륨 인화물(AlInGaP), 알루미늄 질화물(AlN), 인듐 질화물(InN), 인듐 갈륨 비소 질화물(InGaAsN), 인화 인듐 갈륨 질화물(InGaPN) 또는 이들의 조합을 포함한다. 일 실시예에서, 제1 금속박막(120)은 베이스에 대향하는 LED 웨이퍼(110) 표면에 형성될 수 있다.
LED 웨이퍼(110)에서 방출되는 발광 스펙트럼은 파장 범위가 380 ㎚ 내지 760 ㎚이거나 다른 파장 범위를 가지는 임의의 가시광 스펙트럼일 수 있다. 또한, LED 웨이퍼(110)는 사파이어 베이스 구조, 수직 구조 또는 플립-칩 구조와 같은 구조로 이루어질 수 있다.
제1 금속박막(120)의 재료는 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni) 또는 이들의 조합을 포함한다. 본 단계에서, 제1 금속박막(120)은 전기도금, 스퍼터링 또는 전자빔 증착에 의해 LED 웨이퍼(110) 상에 형성될 수 있으며, 제1 금속박막(120)의 두께는 예컨대 0.1 ㎛ 내지 2.0 ㎛이지만 이에 한정되지는 않는다. 예컨대, 제1 금속박막(120)의 두께는 0.5 ㎛ 내지 1.0 ㎛의 범위이다.
도 3을 참조하면, 단계 S102에서, 제2 금속박막(160)이 기판(170) 상에 형성된다. 기판(170)의 재료는 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 실리콘(Si), 실리콘 카바이드(SiC), 알루미늄 질화물(AlN), 세라믹 복합재 또는 이들의 조합을 포함한다.
제2 금속박막(160)의 재료는 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni) 또는 이들의 조합을 포함한다. 본 단계에서, 제2 금속박막(160)은 전기도금, 스퍼터링 또는 증착에 의해 기판(170) 상에 형성될 수 있으며, 제2 금속박막(120)의 두께는 예컨대 0.1 ㎛ 내지 2.0 ㎛이지만 이에 한정되지는 않는다. 예컨대, 제2 금속박막(160)의 두께는 0.5 ㎛ 내지 1.0 ㎛의 범위이다.
도 4를 참조하면, 단계 S103에서, 접합재층(140)이 제1 금속박막(120)의 표면에 형성된다. 접합재층(140)의 재료는 비스무트 인듐(Bi-In), 비스무트 인듐 아연(Bi-In-Zn), 비스무트 인듐 주석(Bi-In-Sn), 비스무트 인듐 주석 아연(Bi-In-Sn-Zn) 또는 이들의 조합을 포함한다. 접합재층(140)의 융점은 예컨대 약 110℃ 이하지만 이에 한정되지는 않는다. 예컨대, 비스무트 인듐(Bi-In)의 융점은 약 110℃이고, 비스무트 인듐 아연(예컨대, Bi-25In-18Zn(Bi:In:Zn의 중량비가 1:25:18))의 융점은 약 82℃이며, 비스무트 인듐 주석 아연(예컨대, Bi-20In-30Sn-3Zn(Bi:In:Zn의 중량비가 1:20:30:3))의 융점은 약 90℃이고, 비스무트 인듐 아연(예컨대, Bi-33In-0.5Zn(Bi:In:Zn의 중량비가 1:33:0.5))의 융점은 약 110℃이다. 본 단계에서, 접합재층(140)은 전기도금, 스퍼터링 또는 증착에 의해 제1 금속박막(120) 상에 형성될 수 있으며, 접합재층(140)의 두께는 예컨대 0.2 ㎛ 내지 5.0 ㎛이지만 이에 한정되지는 않는다. 예컨대, 접합재층(140)의 두께는 0.5 ㎛ 내지 1.5 ㎛의 범위이다.
도 5를 참조하기 바란다. LED 웨이퍼(110)는 접합재층(140)이 제2 금속박막(160)에 접촉될 수 있도록 기판(170) 상에 배치된다.
도 6을 참조하면, 단계 S105에서, 접합재층(140)은 제1 금속박막(120)과 접합재층(140) 사이에 제1 금속간층(130)을 형성하고 제2 금속박막(160)과 접합재층(140) 사이에 제2 금속간층(150)을 형성하기 위한 예비-고형 반응을 수행하기 위해 예비-고형 시간 동안 예비-고형 반응 온도에서 가열된다. 본 개시의 실시예의 예비-고형 반응은 액체-고체 반응에 의해 이루어질 수 있다.
본 단계의 목적은 후속 공정을 용이하게 하기 위해 전류 정렬 관계(current alignment relationship)에 따라 LED 웨이퍼(110)와 기판(170)을 예비-고형화(pre-solidifying)하는 것이다. 예비-고형 반응 온도는 접합재층(140)의 융점보다 높거나 같을 수 있다. 예컨대, 예비-고형 반응 온도는 약 80℃ 이상이거나, 약 80℃ 내지 약 200℃의 범위이다. 일 실시예에서, 예비-고형 시간은 약 0.1초 내지 10분이다. 일 실시예에서, 예비-고형 시간은 열응력(thermo-stress)과 같은 예기치 않은 효과가 LED 웨이퍼(110) 상에 발생하지 않게 상기 정렬 관계가 효과적으로 유지될 수 있도록 매우 짧을 수 있다.
접합재층(140)의 재료가 비스무트 인듐 주석(Bi-In-Sn)인 경우, 예비-고형 반응 온도는 약 82℃보다 높거나 같다. 접합재층(140)은 레이저 가열, 열풍 가열, 적외선 가열, 열 압력 가열 또는 초음파 추가 열 압력 가열에 의해 가열될 수 있다. 가열 공정은 환경 온도를 예비-고형 반응 온도까지 증가시키거나, 접합재층(140)을 직접 가열하거나, 또는 기판(170)을 직접 가열하여 접합재층(140)에 열을 전달함으로써 이루어질 수 있다. 도 6을 예로 들면, 기판(170)의 저부가 레이저에 의해 직접 가열되며 예비-고형 반응 온도는 약 85℃이다.
예비-고형 시간은 예비-고형 반응의 상황에 따라 조절될 수 있다. 즉, 충분한 크기의 제1 금속간층(130)이 제1 금속박막(120)과 접합재층(140) 사이에 형성될 수 있다. 또한, 예비-고형 반응은 충분한 크기의 제2 금속간층(150)이 제2 금속박막(160)과 접합재층(140) 사이에 형성될 때 종료될 수 있으며 예비-고형 반응의 소요시간은 정확히 예비-고형 시간이다. 본 단계에서, 예비-고형 반응은 제1 금속간층(130)과 제2 금속간층(150)이 아직 매우 얇은 상태에 있을 때에 바로 종료될 수 있으며, 대안적으로는, 제1 금속간층(130)과 제2 금속간층(150)이 보다 두꺼워진 이후에 종료될 수 있다.
제1 금속간층(130)과 제2 금속간층(150)의 재료는 제1 금속박막(120), 접합재층(140) 및 제2 금속박막(160)의 재료에 따라 정해진다. 제1 금속간층(130)과 제2 금속간층(150) 각각의 재료는 구리 인듐 주석(Cu-In-Sn) 금속간 화합물(예컨대, Cu6In5 또는 Cu6Sn5), 니켈 인듐 주석(Ni-In-Sn) 금속간 화합물, 니켈 비스무트(Ni-Bi) 금속간 화합물, 금 인듐(Au-In) 금속간 화합물, 은 인듐(Ag-In) 금속간 화합물(예컨대, Ag2In 또는 AgIn2), 은 주석(Ag-Sn) 금속간 화합물(예컨대, Ag3Sn), 금 비스무트(Au-Bi) 금속간 화합물(예컨대, Au2Bi), 금 주석(Au-Sn) 금속간 화합물(예컨대, AuSn4) 또는 이들의 조합을 포함한다.
도 7을 참조하면, 단계 S106에서, 접합재층(140)은 확산 반응을 수행하기 위해 확산 시간 동안 확산 반응 온도에서 가열된다. 확산 반응은 액체-고체 반응 또는 고체-고체 반응에 의해 이루어질 수 있다. 확산 반응이 액체-고체 반응일 경우, 확산 반응 온도는 접합재층(140)의 융점보다 높거나 같을 수 있다. 예컨대, 확산 반응 온도가 약 80℃ 내지 200℃의 범위일 경우, 확산 시간은 약 0.5시간 내지 3시간이다.
확산 반응이 고체-고체 반응일 경우, 확산 반응 온도는 접합재층(140)의 융점보다 낮다. 확산 반응 온도가 접합재층(140)의 융점보다 낮으므로, 본 단계의 확산 반응은 예비-고형 반응 후의 정렬 관계에 어떤 영향도 미치지 않게 된다. 예컨대, 확산 반응 온도는 약 40℃ 내지 80℃의 범위이고 확산 시간은 약 0.5시간 내지 3시간이다.
확산 반응이 액체-고체 반응일 경우, 확산 반응 온도는 접합재층(140)의 융접보다 높다. 확산 반응 온도가 접합재층(140)의 융점보다 높으므로, 본 단계의 확산 반응은 LED 웨이퍼(110)와 기판(170)의 정렬 정확도를 높이기 위해 LED 웨이퍼(110)와 기판(170)의 위치를 조정하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 단계의 확산 반응은 확산 반응 온도의 설정에 따라 조절될 수 있다. 확산 반응 온도가 보다 높은 경우에는 확산 시간이 단축될 수 있고 확산 반응 온도가 보다 낮은 경우에는 확산 시간이 연장될 수 있다. 본 개시의 실시예에서, 확산 시간은 예컨대 약 0.5시간 내지 3시간이다.
본 단계의 확산 반응은 접합재층(140), 제1 금속박막(120) 및 제2 금속박막(160)의 합금 원소들이 서로 확산될 수 있도록 하기 위한 것이다. 확산 시간은 접합재층(140)의 합금원소의 대부분의 확산하는 데 소요되는 시간으로 설정될 수 있다. 즉, 본 단계는 확산 반응이 완료될 때까지 수행될 수 있다.
본 단계는 열풍 가열, 오븐 가열, 적외선 가열, 또는 열판 가열 방식의 배치(batch) 처리를 채택할 수 있다.
확산 반응 후, 제1 금속간층(130)과 제2 금속간층(150)의 융점은 예컨대 약 110℃보다 높다. 제1 금속간층(130)과 제2 금속간층(150)이 상이한 재료로 형성되는 경우, 이들 층의 융점도 이에 따라 달라질 것이다. 예컨대, 은 인듐(Ag-In) 금속간 화합물(예컨대, Ag2In 또는 AgIn2)의 융점은 적어도 약 250℃를 초과하고, 은 주석(Ag-Sn) 금속간 화합물(예컨대, Ag3Sn)의 융점은 적어도 450℃를 초과하며, 금 비스무트(Au-Bi) 금속간 화합물의 융점은 적어도 350℃를 초과하고, 금 주석(Au-Sn) 금속간 화합물의 융점은 적어도 250℃를 초과한다.
확산 반응 후, (도 7에 도시된 바와 같은) 중간층(140')을 형성할 목적으로 접합재층(140)의 일부를 제1 금속간층(130)과 제2 금속간층(150) 사이에 남길 수 있다. 일 실시예에서, 접합재층(140)은 완전히 반응되어 소멸할 수도 있다. 중간층(140')의 재료는 주석(Sn), 비스무트(Bi),인듐(In), 아연(Zn) 또는 이들의 조합을 포함한다.
도 7을 예로 들면, 단계 S101 내지 S106이 완료된 후 LED 웨이퍼(110)와 기판(170)의 접합을 위한 접합 구조물(200)이 완성된다. 접합 구조물(200)은 기판(170), 제2 금속박막(160), 제2 금속간층(150), 중간층(140'), 제1 금속간층(130), 제1 금속박막(120) 및 LED 웨이퍼(110)를 포함한다. 제2 금속박막(160)은 기판(170) 상에 배치된다. 제2 금속간층(150)은 제2 금속박막(160) 상에 배치된다. 중간층(140')은 제2 금속간층(150) 상에 배치된다. 제1 금속간층(130)은 중간층(140') 상에 배치된다. 제1 금속박막(120)은 제1 금속간층(130) 상에 배치된다. LED 웨이퍼(110)는 제1 금속박막(120) 상에 배치된다.
도 8을 참조하면, 단계 S107에서, LED 웨이퍼(110)의 베이스가 리프트 오프되고 LED 웨이퍼(110)와 기판(170)은 개별화되어 복수의 LED 칩(300)을 형성한다. 본 단계는 전극 처리, 포인트 테스트 및 분류와 같은 과정을 추가로 포함한다. 마지막으로, 복수의 LED 칩(300)이 형성된다.
본 개시의 실시예는 LED 웨이퍼(110)의 접합 방법, LED 칩(300)의 제조 방법 및 LED 웨이퍼(110)와 기판(170)의 접합을 위한 접합 구조물을 제공한다. LED 웨이퍼(110)는 (예컨대, 약 110℃ 이하의) 낮은 온도에서 접합되고, 따라서 열팽창계수의 차이로 인해 발생하는 열응력 문제를 방지한다. 실시예에서, 접합 공정은 높은 압력, 높은 수준의 평탄도 또는 보호성 대기를 필요로 하지 않는다.
실시예에서, 접합재층(140)은 금속이고 제1 금속간층(130), 제2 금속간층(150)의 융점 및 확산 반응 후의 중간층(140')의 온도는 약 250℃보다 높게 증가될 수 있다. 본 개시의 LED 웨이퍼(110), LED 칩(300) 및 접합 구조물(200)은 낮은 접합 열응력, 높은 방열 성능, 높은 접합 강도 및 고온 내열성을 가진다.
일 실시예에서, 2 인치(5.05 ㎝)의 직경과 650 ㎛의 두께를 가지는 베이스에 Ag를 포함하는 제1 금속박막(120)이 스퍼터링될 수 있다. 그 후, 두께가 500 ㎚인 Bi박막, 두께가 500 ㎚인 In박막, 두께가 1500 ㎚인 Sn박막이 전자빔 증착에 의해 제1 금속박막(120) 상에 증착될 수 있다. 다음으로, 베이스가 Electron Visions EV501 Bonding Station과 같은 접합 스테이션에 의해 기판(170)에 접합된다. 기판(170)의 재료는 실리콘을 포함하며, 기판(170)의 두께는 500 ㎛이다. 두께가 200 ㎚인 Ag박막이 기판(170) 상에 스퍼터링된다. 제1 단계(예비-고형 반응 단계)에서, 베이스와 기판은 5분 동안 170℃로 가열되고 10N의 힘으로 압착된다. 제2 단계에서(확산 반응 단계), 베이스와 기판(170)은 30분 동안 170℃로 가열되고 3000N의 힘으로 압착된다. 이 두 단계를 거치고 나면 Ag2In, AgIn2, Ag3Sn이 전자현미경에 의해 관찰될 수 있다. 본 실시예에서, Bi박막, In박막 및 Sn박막이 꼭 순서대로 증착될 필요는 없다.
기술분야의 당업자라면 개시된 실시예에 대한 다양한 변경과 수정이 가능하다는 것을 당연히 알 수 있을 것이다. 명세 사항과 범례는 오직 예시적인 것으로 간주되어야 하며, 본 개시의 실제 범위는 이하의 특허청구범위 및 균등예를 통해 드러나도록 의도되어 있다.
110: LED 웨이퍼 120: 제1 금속박막
130: 제1 금속간층 140: 중간층
150: 제2 금속간층 160: 제2 금속박막
170: 기판 200: 접합 구조물
300: LED 칩

Claims (14)

  1. 기판에 발광 다이오드(LED) 웨이퍼를 접합하는 LED 웨이퍼 접합 방법으로서,
    제1 금속박막을 LED 웨이퍼 상에 형성하는 제1 금속박막 형성 단계와,
    제2 금속박막을 상기 기판 상에 형성하는 제2 금속박막 형성 단계와,
    접합재층을 상기 제1 금속박막의 표면에 형성하되, 상기 접합재층의 융점은 110℃ 이하인 접합재층 형성 단계와,
    상기 접합재층이 상기 제2 금속박막에 접촉될 수 있도록 LED 웨이퍼를 기판 상에 배치하는 LED 웨이퍼 배치 단계와,
    상기 제1 금속박막과 상기 접합재층 사이에 제1 금속간층을 형성하고 상기 제2 금속박막과 상기 접합재층 사이에 제2 금속간층을 형성하기 위한 예비-고형 반응을 수행하기 위해 예비-고형 시간 동안 예비-고형 반응 온도에서 상기 접합재층을 가열하는 접합재층 가열 단계와,
    확산 반응을 수행하기 위해 확산 시간 동안 확산 반응 온도에서 상기 접합재층을 가열하되, 확산 반응 후 상기 제1 및 제2 금속간층의 융점은 약 110℃보다 높은 확산 반응 수행 단계를 포함하는 LED 웨이퍼 접합 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 예비-고형 반응 온도는 80℃ 내지 200℃이고, 상기 예비-고형 시간은 0.1초 내지 10분인 LED 웨이퍼 접합 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 확산 시간은 0.5시간 내지 3시간인 LED 웨이퍼 접합 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 확산 반응 온도는 80℃ 내지 200℃인 LED 웨이퍼 접합 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 금속박막의 재료는 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni) 또는 이들의 조합을 포함하는 LED 웨이퍼 접합 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 접합재층(140)의 재료는 비스무트 인듐(Bi-In), 비스무트 인듐 아연(Bi-In-Zn), 비스무트 인듐 주석(Bi-In-Sn), 비스무트 인듐 주석 아연(Bi-In-Sn-Zn) 또는 이들의 조합을 포함하는 LED 웨이퍼 접합 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 금속간층 및 상기 제2 금속간층의 각각의 재료는 구리 인듐 주석(Cu-In-Sn) 금속간 화합물, 니켈 인듐 주석(Ni-In-Sn) 금속간 화합물, 니켈 비스무트(Ni-Bi) 금속간 화합물, 금 인듐(Au-In) 금속간 화합물, 은 인듐(Ag-In) 금속간 화합물, 은 주석(Au-Sn) 금속간 화합물, 금 비스무트(Au-Bi) 금속간 화합물, 금 주석(Au-Sn) 금속간 화합물 또는 이들의 조합을 포함하는 LED 웨이퍼 접합 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 접합재층의 두께는 0.2 ㎛ 내지 5.0 ㎛인 LED 웨이퍼 접합 방법.
  9. 발광 다이오드(LED) 칩의 제조 방법으로서,
    제1항에 따른 LED 웨이퍼의 접합 방법과,
    LED 웨이퍼를 리프트 오프하고 LED 웨이퍼와 기판을 개별화하여 복수의 LED 칩을 형성하는 단계를 포함하는 LED 칩 제조 방법.
  10. 기판과,
    상기 기판 상에 배치되는 제2 금속박막과,
    상기 제2 금속박막 상에 배치되는 제2 금속간층과,
    상기 제2 금속간층 상에 배치되는 제1 금속간층과,
    상기 제1 금속간층 상에 배치되는 제1 금속박막과,
    상기 제1 금속박막 상에 배치되는 LED 웨이퍼를 포함하되,
    상기 제1 금속간층 및 상기 제2 금속간층의 각각의 재료는 구리 인듐 주석(Cu-In-Sn) 금속간 화합물, 니켈 인듐 주석(Ni-In-Sn) 금속간 화합물, 니켈 비스무트(Ni-Bi) 금속간 화합물, 금 인듐(Au-In) 금속간 화합물, 은 인듐(Ag-In) 금속간 화합물, 은 주석(Ag-Sn) 금속간 화합물, 금 비스무트(Au-Bi) 금속간 화합물, 금 주석(Au-Sn) 금속간 화합물 또는 이들의 조합을 포함하는 접합 구조물.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1 금속간층 및 상기 제2 금속간층의 각각의 재료는 Ag2In, AgIn2 또는 Ag3Sn을 포함하는 접합 구조물.
  12. 제10항에 있어서, 상기 제1 금속간층 및 상기 제2 금속간층 사이에 개재되는 중간층을 추가로 포함하되, 상기 중간층의 재료는 주석(Sn), 비스무트(Bi), 인듐(In) 및 아연(Zn) 또는 이들의 조합을 포함하는 접합 구조물.
  13. 제10항에 있어서, 상기 제2 금속박막의 재료는 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni) 또는 이들의 조합을 포함하는 접합 구조물.
  14. 제10항에 있어서, 상기 제1 금속박막의 재료는 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni) 또는 이들의 조합을 포함하는 접합 구조물.
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