發(fā)光二極管芯片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管芯片，接合于承載基板上。發(fā)光二極管芯片包括半導體磊晶結構以及至少一電極墊結構。半導體磊晶結構電性連接至承載基板。電極墊結構包括共晶層、阻擋層以及延展層。共晶層適于共晶接合于承載基板上。阻擋層配置于共晶層與半導體磊晶結構之間，以阻擋共晶層材料于共晶接合時擴散。延展層配置于共晶層與半導體磊晶結構之間，且延展層可具有至少一金屬材料堆棧形成。延展層減少在共晶接合的過程中因基板隨著加熱的過程熱脹冷縮而對發(fā)光二極管芯片產生的應力，避免電極墊結構產生裂縫，而維持發(fā)光二極管芯片的質量。
【專利說明】
發(fā)光二極管芯片
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管芯片。
【背景技術】
[0002]發(fā)光二極管(light-emitting d1de，LED)是藉由對半導體材料施加電流，以通過電子與電洞的結合將能量以光的形式釋出。相較于傳統(tǒng)光源，發(fā)光二極管具有低功率消耗、環(huán)保、使用壽命長及反應速率快等優(yōu)勢，使得當前發(fā)光二極管在照明領域及顯示領域中受到極大的重視。
[0003]—般而言，發(fā)光二極管芯片常見的接合技術有打線(wire bonding，W/B)及覆晶(flip chip，F(xiàn)/C)等。其中，覆晶接合技術具有縮小芯片封裝體積及縮短信號傳輸路徑等優(yōu)點，目前已經廣泛應用于發(fā)光二極管芯片的封裝。覆晶接合技術包括以直接鍵合(directbonding)的方式，將發(fā)光二極管芯片上的金屬墊(pad)對準基板上的導電凸塊。接著，通過例如回焊爐對發(fā)光二極管芯片與基板加熱，來達成共晶(eutectic)接合的效果，使發(fā)光二極管芯片與基板上的電路電性連接。然而，在共晶接合的過程中，由于基板隨著加熱的過程熱脹冷縮，而會對發(fā)光二極管芯片產生應力，導致金屬墊產生裂縫。這樣的裂隙將容易導致漏電的情形而使發(fā)光二極管芯片的質量降低。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管芯片，其具有理想的質量。
[0005]本發(fā)明的發(fā)光二極管芯片接合于一承載基板上。發(fā)光二極管芯片包括一半導體磊晶結構以及至少一電極墊結構。電極墊結構將半導體磊晶結構電性連接至承載基板。電極墊結構包括一共晶層、一阻擋層以及一延展層。共晶層適于共晶(eutectic)接合于承載基板上。阻擋層配置于共晶層與半導體磊晶結構之間，以阻擋共晶層材料于共晶接合時擴散。延展層配置于共晶層與半導體磊晶結構之間，且延展層可具有至少一金屬材料堆棧形成。延展層減少在共晶接合的過程中因基板隨著加熱的過程熱漲冷縮而對發(fā)光二極管芯片產生的應力，避免電極墊結構產生裂縫，而維持發(fā)光二極管芯片的質量。
[0006]在本發(fā)明的一實施例中，上述的共晶層包含選自于金(Au)、金/錫(Au/Sn)以及錫/銀/銅(Sn/Ag/Cu)所構成材料群組的至少一種材料。
[0007]在本發(fā)明的一實施例中，上述的阻擋層包含選自于鎳(Ni)、鈦(Ti)以及鉑(Pt)所構成材料群組的至少一種材料。
[0008]在本發(fā)明的一實施例中，上述的延展層包含選自于金、鋁(Al)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鉻(Cr)以及鉑(Pt)所構成材料群組的至少一種材料。
[0009]在本發(fā)明的一實施例中，上述的發(fā)光二極管芯片還包括一附著層，配置于延展層與半導體磊晶結構之間。
[0010]在本發(fā)明的一實施例中，上述的附著層包含選自于鋁(Al)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鉻(Cr)以及鉑(Pt)所構成材料群組的至少一種材料。
[0011]在本發(fā)明的一實施例中，上述的半導體磊晶結構包括一第一型半導體層、一第二型半導體層以及一發(fā)光層。發(fā)光層配置于第一型半導體層與第二型半導體層之間。
[0012]在本發(fā)明的一實施例中，上述的第一型半導體層與第二型半導體層的其中之一個為P型半導體層，而另一個為N型半導體層。
[0013]在本發(fā)明的一實施例中，上述的至少一電極墊結構為多個，并包括彼此獨立的一第一電極墊結構以及一第二電極墊結構。第一型半導體層通過第一電極墊結構電性連接承載基板。第二型半導體層通過第二電極墊結構電性連接承載基板。
[0014]在本發(fā)明的一實施例中，上述的發(fā)光二極管芯片還包括一生長基板。半導體磊晶結構形成于生長基板上，且半導體磊晶結構位于生長基板與多個電極墊結構之間。
[0015]在本發(fā)明的一實施例中，上述的電極墊結構將第一型半導體層與第二型半導體層的其中一個電性連接承載基板。第一型半導體層與第二型半導體層的另一個通過一打線電性連接承載基板。
[0016]本發(fā)明的發(fā)光二極管芯片接合于一承載基板上，發(fā)光二極管芯片包括一半導體磊晶結構以及至少一電極墊結構。電極墊結構將半導體磊晶結構電性連接至承載基板。電極墊結構包括一共晶層以及一延展層。共晶層適于共晶接合于承載基板上。延展層配置于共晶層與半導體磊晶結構之間。延展層的材料與共晶層的材料不同，且延展層的厚度大于300納米。
[0017]基于上述，本發(fā)明實施例的發(fā)光二極管芯片中，延展層配置于共晶層與半導體磊晶結構之間。延展層可具有至少一金屬材料堆棧形成，以緩沖發(fā)光二極管芯片與基板的接合過程中所產生的應力。因此，本發(fā)明實施例的發(fā)光二極管芯片不容易因為基板熱脹冷縮帶來的應力，而造成內部存在裂縫。
[0018]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖作詳細說明如下。
【附圖說明】
[0019]圖1A是本發(fā)明一實施例的發(fā)光二極管芯片接合于承載基板的示意圖；
[0020]圖1B是圖1A實施例的發(fā)光二極管芯片的共晶層的一實施樣態(tài)；
[0021]圖1C是圖1A實施例的發(fā)光二極管芯片的共晶層的另一實施樣態(tài)；
[0022]圖2是本發(fā)明另一實施例的發(fā)光二極管芯片的示意圖；
[0023]圖3是本發(fā)明又一實施例的發(fā)光二極管芯片共晶接合于承載基板的示意圖；
[0024]圖4是本發(fā)明再一實施例的發(fā)光二極管芯片接合于承載基板的示意圖；
[0025]圖5是本發(fā)明另一實施例的發(fā)光二極管芯片接合于承載基板的示意圖；
[0026]圖6A是本發(fā)明一實施例的發(fā)光二極管芯片中電極墊結構的上視示意圖；
[0027]圖6B是圖6A的實施例的電極墊結構中延展層與共晶層的爆炸示意圖；
[0028]圖7A是本發(fā)明一實施例的發(fā)光二極管芯片中電極墊結構的上視示意圖；
[0029]圖7B是圖7A的實施例的電極墊結構中延展層與共晶層的爆炸示意圖；
[0030]圖8A是本發(fā)明一實施例的發(fā)光二極管芯片中電極墊結構的上視示意圖；
[0031]圖8B是圖8A的實施例的電極墊結構中延展層與共晶層的爆炸示意圖；
[0032]圖9A是本發(fā)明一實施例的發(fā)光二極管芯片中電極墊結構的上視示意圖；
[0033]圖9B是圖9A的實施例的電極墊結構中延展層與共晶層的爆炸示意圖。
[0034]附圖標記:
[0035]50:承載基板
[0036]52:電路連接點
[0037]100、200、400、500、600、600&、60013、600。:發(fā)光二極管芯片
[0038]110、210、410、510:半導體磊晶結構
[0039]212、412:第一型半導體層
[0040]214、414:第二型半導體層
[0041]216、416:發(fā)光層
[0042]120、220、420、520、620、620a、620b、620c:電極墊結構
[0043]120a、220a、520a:第一電極墊結構
[0044]120b、220b、520b:第二電極墊結構
[0045]122、222、422、522、622、622&、62213、622。:共晶層
[0046]124、224、424:阻擋層
[0047]126、226、426、526、626、626&、62613、626(::延展層
[0048]HO:合金層
[0049]150:材料層
[0050]150a:第一材料層[0051 ]150b:第二材料層
[0052]228:附著層
[0053]230:絕緣層
[0054]240:電流阻擋層
[0055]250:電流分散層
[0056]260:金屬電極層
[0057]260a、460a:第一金屬電極層
[0058]260b、460b:第二金屬電極層
[0059]270:生長基板
[0060]W:打線
【具體實施方式】
[0061]圖1A是本發(fā)明一實施例的發(fā)光二極管芯片接合于承載基板的示意圖，請參考圖1A。發(fā)光二極管芯片100包括半導體磊晶結構110以及多個電極墊結構120，且發(fā)光二極管芯片100通過這些電極墊結構120接合于承載基板50上。半導體磊晶結構110的材料可以例如是氮化鎵(GaN)、銦氮化鎵(InGaN)或者是其他適于電致發(fā)光的半導體材料，本發(fā)明亦不對半導體磊晶結構110的材料加以限制。在本實施例中，電極墊結構120包括彼此獨立的第一電極墊結構120a以及第二電極墊結構120b。第一電極墊結構120a以及第二電極墊結構120b的結構相同，且兩個都是用以將半導體磊晶結構110電性連接至承載基板50。具體而言，第一電極墊結構120a以及第二電極墊結構120b兩個可以連接至半導體磊晶結構110的同一導電型態(tài)的半導體層或是連接至不同導電型態(tài)不同半導體層。
[0062]承載基板50例如是電路板或是導電基板，且承載基板50上配置有相對應于電極墊結構120 (第一電極墊結構120a、第二電極墊結構120b)所在位置的電路接點(未顯示)。當發(fā)光二極管芯片100通過電極墊結構120而接合于承載基板50上之后，半導體磊晶結構110可根據(jù)電路接點傳遞而來的電流而被驅動并且發(fā)光。在一些實施例中，電極墊結構120的數(shù)量可以依據(jù)半導體磊晶結構的設計，以及依據(jù)承載基板50上的電路設計而改變，本發(fā)明并不對電極墊結構120的數(shù)量加以限制。也就是說，電極墊結構120亦可以是單一個或者是至少二個以上。
[0063]電極墊結構120是一個多層結構且包括共晶層122、阻擋層124以及延展層126。阻擋層124配置于共晶層122與半導體磊晶結構110之間，而延展層126配置于阻擋層124與半導體磊晶結構110之間。以本實施例而言，第一電極墊結構120a與第二電極墊結構120b的制作方式可以是在半導體磊晶結構110上依序形成延展層126、阻擋層124與共晶層122的復合材料層，接著將此復合材料層圖案化而形成彼此獨立的第一電極墊結構120a與第二電極墊結構120b。因此，第一電極墊結構120a與第二電極墊結構120b具有相同的疊層結構。
[0064]共晶層122適于共晶(eutectic)接合于承載基板50上。例如，在通過覆晶技術(flip-chip)將發(fā)光二極管芯片100接合于承載基板50的過程中，共晶層122因加熱到共晶點(eutectic point)，例如是攝氏(°C )285度，而與承載基板50上的電路接點(未顯示)接合。具體而言，為了使共晶層122在加熱過程中易于達到共晶點而與承載基板50接合，共晶層122的材料包含選自于金(Au)、金/錫(Au/Sn)以及錫/銀/銅(Sn/Ag/Cu)所構成材料群組的至少一種材料。
[0065]圖1B是圖1A實施例的發(fā)光二極管芯片的共晶層的一實施樣態(tài)，而圖1C是圖1A實施例的發(fā)光二極管芯片的共晶層的另一實施樣態(tài)。請先參考圖1B，在本實施例中，共晶層122還可包含至少一合金層140及至少一材料層150，且材料層150設置于相鄰二合金層140之間。另外，請參考圖1C，在本實施例中，材料層可由至少一第一材料層150a及至少一第二材料層150b堆棧組合，并設置于至少一合金層140上。具體而言，合金層140的材料包含選自于金/錫(Au/Sn)或錫/銀/銅(Sn/Ag/Cu)所構成材料群組的至少一種材料的合金。另外，在圖1B的實施例中，材料層150的材料包含選自于金、錫(Sn)、鋁(Al)、鎳(Ni)、鈦(Ti)以及鉑(Pt)所構成材料群組的至少一種材料。在圖1C的實施例中，第一材料層150a的材料包含選自于金、錫(Sn)、鋁(Al)、鎳(Ni)、鈦(Ti)以及鉑(Pt)所構成材料群組的至少一種材料。第二材料層150b的材料包含選自于金、錫(Sn)、鋁(Al)、鎳(Ni))、鈦(Ti)以及鉑(Pt)所構成材料群組的至少一種材料。另外，至少在圖1B以及圖1C的實施例中，材料層150至少包含一合金層140所包含的一材質。接著，請繼續(xù)參考圖1A，共晶層122除了可以選自上述的共晶層122材料外，其亦可選自其他適合與承載基板50通過加熱而形成共晶接合的材料，本發(fā)明并不以此為限。
[0066]阻擋層124用以阻擋共晶層122的材料于共晶接合時的擴散。舉例而言，阻擋層124可用以阻擋共晶層122材料于共晶接合時擴散而進入半導體磊晶結構110，以避免半導體磊晶結構110在共晶接合的過程中，受到共晶層122材料的污染。一般而言，為了使阻擋層124能在制程溫度達到共晶層122的共晶點溫度時，依然具有良好的阻擋效果，阻擋層124的材料包含選自于金(Au)、鋁(Al)、鎳(Ni)、鈦(Ti)以及鉑(Pt)所構成材料群組的至少一種材料或堆棧組成。此外，阻擋層124除了可以選自上述的阻擋層124材料外，其亦可對應于共晶層122的材料，而選用其他適于阻擋共晶層122材料擴散的材料。本發(fā)明并不限制共晶層122以及阻擋層124的材料。
[0067]在本實施例中，延展層126配置于阻擋層124與半導體磊晶結構110之間。延展層126可具有至少一金屬材料堆棧形成。延展層減少在共晶接合的過程中因基板隨著加熱的過程熱脹冷縮而對發(fā)光二極管芯片產生的應力，避免金屬墊產生裂縫，而維持發(fā)光二極管芯片的質量。具體而言，延展層126的材料包含選自于金(Au)、鋁(Al)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鉻(Cr)以及鉑(Pt)所構成材料群組的至少一種材料。此外，延展層126除了可以選自上述材料夕卜，亦可選自其他金(Au)、鋁(Al)、鎳(Ni)、鈦(Ti)以及鉑(Pt)所構成材料的堆棧或部分周期性堆棧的至少一種材料的組合。另外，在一些實施例中，阻擋層124或延展層126可以例如是由重量百分比80%的金與重量百分比20%的錫組成，本發(fā)明并不以此設限。
[0068]—般而言，發(fā)光二極管芯片100與承載基板50的熱膨脹系數(shù)(coeff icient ofthermal expans1n,CTE)不同。當發(fā)光二極管芯片100與承載基板50共晶接合的過程中，承載基板50因溫度提升所增加的體積通常大于發(fā)光二極管芯片100所增加的體積，這使得承載基板50產生較發(fā)光二極管芯片100更明顯的形變。因此，發(fā)光二極管芯片100的電極墊結構120承受到來自承載基板50因熱脹冷縮所造成的應力。當上述應力過大時，電極墊結構120容易產生裂縫，進而使得發(fā)光二極管芯片100可能產生漏電的情形。
[0069]在本實施例中，由于發(fā)光二極管芯片100的電極墊結構120包括延展層126，且延展層126可具有至少一金屬材料堆棧形成。因此，延展層126得以緩和承載基板50因熱脹冷縮所造成的應力，以避免電極墊結構120產生裂縫。具體而言，在本實施例中，不容易因為承載基板50的熱脹冷縮帶來的應力，而造成發(fā)光二極管芯片100內部存在裂縫。
[0070]圖2是本發(fā)明另一實施例的發(fā)光二極管芯片的示意圖。請參考圖2。發(fā)光二極管芯片200包括半導體磊晶結構210以及多個電極墊結構220，而電極墊結構220包括彼此獨立的第一電極墊結構220a以及第二電極墊結構220b。另外，發(fā)光二極管芯片200可以進一步還包括絕緣層230、電流阻擋層240、透明導電層250、金屬電極層260以及生長基板270。
[0071]具體而言，半導體磊晶結構210包括第一型半導體層212、第二型半導體層214以及發(fā)光層216。發(fā)光層216配置于第一型半導體層212與第二型半導體層214之間。具體而言，第一型半導體層212與第二型半導體層214其中一個為P型半導體層，而另一個為N型半導體層。也就是說，第一型半導體層212與第二型半導體層214為具有不同摻雜型態(tài)的兩個半導體層。在一些實施例中，發(fā)光層216包括量子井(quantum wel I，QW)結構，或是多重量子井(multiple quantum well，MQW)。另外，半導體嘉晶結構210可以用以取代圖1A的半導體嘉晶結構110。
[0072]在本實施例中，半導體磊晶結構210形成于生長基板270上。生長基板270的材料包含藍寶石(sapphire)。然而在一些實施例中，其材料亦可以包含碳化娃(SiC)、娃(Si)或者其他適于作為半導體磊晶的基板的材料。另外，亦可以利用鐳射剝離(laser ablat1n)或其他物理、化學方法，將生長基板270移除自發(fā)光二極管芯片200。
[0073]半導體磊晶結構210形成于生長基板270之后，電流阻擋層240、透明導電層250以及金屬電極層260會依序制作于半導體磊晶結構210上，接著再形成絕緣層230與電極墊結構220。絕緣層230至少包覆半導體磊晶結構210且絕緣層230中設置有多個接觸開口以讓電極墊結構220電性連接至半導體磊晶結構210。
[0074]電流阻擋層240配置于第一型半導體層212上，而透明導電層250配置于第一型半導體層212上且覆蓋電流阻擋層240。電流阻擋層240的材料例如包括二氧化硅(silicond1Xide，Si02)，或是其他具有電流阻擋作用的材料。電流阻擋層240具有特定的圖案而暴露出第一型半導體層212的部分面積，而透明導電層250接觸第一型半導體層212被電流阻擋層240暴露出來的此部分面積。因此，透明導電層250可以電性連接第一型半導體層212。透明導電層250用以將半導體磊晶結構210中的電流均勻分散，使發(fā)光層216的發(fā)光區(qū)域較大，且發(fā)光均勾度較佳。透明導電層250的材料例如包括氧化銦錫(indium tin oxide ,ITO)，或是其他具有電流分散作用的材料
[0075]金屬電極層260則包括了電性連接第一型半導體層212的第一金屬電極層260a以及電性連接第二型半導體層214的第二金屬電極層260b。第一金屬電極層260a接觸于透明導電層250且電流阻擋層240的面積對應于第一金屬電極層260a的面積。如此，電流阻擋層240可用以調整電流的流動方向，降低電流在第一金屬電極層260a遮擋住的面積區(qū)域中流動，這有助于提升發(fā)光二極管芯片200的發(fā)光效率。金屬電極層260 (第一金屬電極層260a、第二金屬電極層260b)的材料例如包括金(Au)、鋁(Al)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鉻(Cr)以及鉑(Pt)所構成材料的堆?；虿糠种芷谛远褩５闹辽僖环N材料的組合，或是其他電導率(electricconductivity)良好的材料，其中金屬電極層260(第一金屬電極層260a、第二金屬電極層260b)的材料還可包含一鎳(Ni)或鈦(Ti)的材料，用以阻擋共晶接合的過程中，共晶層的錫(Sn)或金(Sn)的材料因擴散而導致的金屬墊的裂縫，從而維持發(fā)光二極管芯片的質量。
[0076]另外，絕緣層230可以包括一布拉格反射鏡(distributed Bragg ref lector ,DBR)結構，由相鄰二不同折射層的材料交替排列組成周期結構、部分周期結構、漸變增加結構或漸變減少結構。也就是說，布拉格反射鏡結構中至少一相鄰的兩個層會是由各自的厚度與材質組成且與反射波長范圍有關。具體而言，布拉格反射鏡結構可以將半導體磊晶結構210發(fā)出的光線反射出去。然而在一些實施例中，絕緣層230亦可以在具有絕緣性質的條件下，包含其他不同的結構特征，本發(fā)明并不以此為限。
[0077]在本實施例中，半導體磊晶結構210是水平式結構。電極墊結構220包括有連接于第一金屬電極層260a的第一電極墊結構220a與連接于第二金屬電極層260b的第二電極墊結構220b，而且第一電極電結構220a與第二電極電結構220b都是連接于半導體磊晶結構210的同一側。此時，第一電極墊結構220a可以藉由連接于第一金屬電極層260a與透明導電層250來電性連接至第一型半導體層212，而第二電極墊結構220b則藉由連接于第二金屬電極層260b來電性連接至第二型半導體層214。
[0078]各個電極墊結構220(第一電極墊結構220a或第二電極墊結構220b)包括共晶層222、阻擋層224、延展層226以及附著層228，其中共晶層222、阻擋層224與延展層226可以相同于圖1A的共晶層122、阻擋層124與延展層126。附著層228配置于延展層226與半導體磊晶結構210之間，用以確保各電極墊結構220與發(fā)光二極管芯片200的連接。具體而言，附著層228包含選自于鎳(Ni)、鈦(ti)、鉻(Cr)以及鉑(Pt)所構成材料群組的至少一種材料。
[0079]在本實施例中，第一電極墊結構220a與第二電極墊結構220b都用來接合至外部的承載基板(如圖1A所示的承載基板50)。當上述電極墊結構220與承載基板共晶接合時，延展層226的設置得以緩和承載基板因熱脹冷縮所造成的應力，以避免電極墊結構220產生裂縫。具體而言，在本實施例中，不容易因為承載基板因熱脹冷縮帶來的應力，而造成發(fā)光二極管芯片200質量不佳。
[0080]圖3是本發(fā)明又一實施例的發(fā)光二極管芯片共晶接合于承載基板的示意圖。請先參考圖3，在本實施例中，發(fā)光二極管芯片100可以是圖1A的發(fā)光二極管芯片100，其構件與功能皆可參考圖1A的發(fā)光二極管芯片100相關敘述，在此不再贅述。另外，發(fā)光二極管芯片100也可以由發(fā)光二極管芯片200來取代。在本實施例中，發(fā)光二極管芯片100藉由一連接件52接合于承載基板50上，其中連接件52的材料包括金(Au)、錫(Sn)、金/錫(Au/Sn)以及錫/銀/銅(Sn/Ag/Cu)所構成材料群組的至少一種材料。
[0081]圖4是本發(fā)明再一實施例的發(fā)光二極管芯片接合于承載基板的示意圖。請參考圖
4。發(fā)光二極管芯片400與發(fā)光二極管芯片100的不同的處在于，發(fā)光二極管芯片400采垂直式結構，而發(fā)光二極管芯片100采水平式結構。具體而言，接合于承載基板50上的發(fā)光二極管芯片400包括半導體嘉晶結構410、電極墊結構420、第一金屬電極層460a、第二金屬電極層460b以及打線W。半導體磊晶結構410包括第一型半導體層412、第二型半導體層414以及夾于第一型半導體層412與第二型半導體層414之間的發(fā)光層416。第一金屬電極層460a電性連接于第一型半導體層412，而第二金屬電極層460b電性連接于第二型半導體層414。打線W將第一金屬電極層460a電性連接承載基板50。電極墊結構420將第二金屬電極層460b電性連接承載基板50。
[0082]在本實施例中，電極墊結構420是一個多層結構且包括共晶層422、阻擋層424以及延展層426。阻擋層424配置于共晶層422與半導體磊晶結構410之間，而延展層426配置于阻擋層424與半導體磊晶結構410之間。共晶層422、阻擋層424以及延展層426的材質以及物理性質可以參照圖1A的實施例中共晶層122、阻擋層124以及延展層126的材質與性質。也就是說，多層結構設計的電極墊結構420有助于降低接合制程中因為制程溫度變化導致電極墊結構420產生裂隙的機率，藉此提升發(fā)光二極管芯片400的質量。
[0083]圖5是本發(fā)明另一實施例的發(fā)光二極管芯片接合于承載基板的示意圖，請參考圖
5。在本實施例中，發(fā)光二極管芯片500包括半導體磊晶結構510與電極墊結構520，其中電極墊結構520可以包括彼此獨立的第一電極墊結構520a與第二電極墊結構520b。半導體磊晶結構510可以類似于圖2的半導體磊晶結構210，且至少包括第一型半導體層、第二型半導體層以及發(fā)光層，其中第一電極墊結構520a與第二電極墊結構520b分別電性連接第一型半導體層與第二型半導體層。
[0084]在本實施例中，第一電極墊結構520a與第二電極墊結構520b各自具有由共晶層522與延展層526所組成的多層結構，其中延展層526配置于共晶層522與半導體磊晶結構510之間。另外，延展層526的材料與共晶層522的材料不同，且延展層526的厚度大于300納米。換言之，發(fā)光二極管芯片500與發(fā)光二極管芯片100的主要差異在于，發(fā)光二極管芯片500的電極墊結構520不包括圖1A的阻擋層。
[0085]舉例而言，延展層526的材料可以是金、鋁、鎳或鈦，而共晶層522的材料可以是金/錫。再舉例而言，延展層526的材料可以是金、鋁、鎳或鈦，而共晶層522的材料可以是錫/銀/銅。另外，發(fā)光二極管芯片500亦可以利用如同圖3的實施例所敘述的方式，將發(fā)光二極管芯片500共晶接合于承載基板50上。在本實施例中，當發(fā)光二極管芯片500與承載基板50共晶接合時，延展層526得以緩和承載基板50因熱脹冷縮所造成的應力，而避免電極墊結構520產生裂縫。藉此，發(fā)光二極管芯片500的質量得以提升。在此，電極墊結構520的設計并不以僅包括共晶層522與延展層526為限。在其他的實施例中，電極墊結構520除了共晶層522與延展層526外，還可以在半導體磊晶結構510與延展層526之間設置有圖2中所記載的附著層228。另外，本實施例的電極墊結構520也可以應用于圖4中的發(fā)光二極管芯片400，以取代發(fā)光二極管芯片400中的電極墊結構420。
[0086]圖6A是本發(fā)明一實施例的發(fā)光二極管芯片中電極墊結構的上視示意圖，而圖6B是圖6A的實施例的電極墊結構中延展層與共晶層的爆炸示意圖。請同時參考圖6A以及圖6B。在本實施例中，發(fā)光二極管芯片600可以選自圖1A的發(fā)光二極管芯片100、圖2的發(fā)光二極管芯片200或是圖5的發(fā)光二極管芯片500，其構件與功能皆可參考前述的發(fā)光二極管芯片相關敘述，在此不再贅述。另外，圖6A以及圖6B并未顯示承載基板50。在本實施例中，發(fā)光二極管芯片600具有二個電極墊結構620。這些電極墊結構620的表面面積小于發(fā)光二極管芯片600的表面面積。另外，電極墊結構620的延展層626與共晶層622具有相同的面積且延展層626與共晶層622的形狀也彼此對應。具體而言，一電極墊結構620與另一電極墊結構620各別電性連接第一型半導體層及第二型半導體層，且電極墊結構620的面積可與另一電極墊結構620的面積相同或不相同，電極墊結構620的形狀可與另一電極墊結構620的形狀相同或不相同，本發(fā)明并不以此為限。因此，圖6A中僅可以觀看到共晶層622。在一些實施例中，電極墊結構620可還包括如同圖1A的阻擋層、圖2的附著層228或上述兩個。
[0087]圖7A是本發(fā)明一實施例的發(fā)光二極管芯片中電極墊結構的上視示意圖，而圖7B是圖7A的實施例的電極墊結構中延展層與共晶層的爆炸示意圖。請同時參考圖7A以及圖7B。在本實施例中，發(fā)光二極管芯片600a類似于圖6A的發(fā)光二極管芯片600，構件與功能皆可參考圖6A的發(fā)光二極管芯片600相關敘述。發(fā)光二極管芯片600a和發(fā)光二極管芯片600的差異在于，在發(fā)光二極管芯片600a的各電極墊結構620a中，共晶層622a的面積小于延展層626a的面積，且單一個延展層626a的區(qū)塊上設置有三個共晶層622a的區(qū)塊或至少一共晶層622a的區(qū)塊。具體而言，共晶層622a的區(qū)塊具有相同或不相同的面積或形狀，且共晶層622a的區(qū)塊設置于延展層626a上。這些共晶層622a藉由延展層626a電性連接半導體磊晶結構。
[0088]圖8A是本發(fā)明一實施例的發(fā)光二極管芯片中電極墊結構的上視示意圖，而圖SB是圖8A的實施例的電極墊結構中延展層與共晶層的爆炸示意圖。請同時參考圖8A以及圖8B。在本實施例中，發(fā)光二極管芯片600b類似于圖6A的發(fā)光二極管芯片600，構件與功能皆可參考圖6A的發(fā)光二極管芯片600相關敘述。發(fā)光二極管芯片600b和發(fā)光二極管芯片600的差異在于，發(fā)光二極管芯片600b具有四個電極墊結構620b。另外，電極墊結構620b的延展層626b與共晶層622b具有相同面積，并且兩個的形狀也相應。因此，圖8A中僅可以觀看到共晶層
622bo
[0089]圖9A是本發(fā)明一實施例的發(fā)光二極管芯片中電極墊結構的上視示意圖，而圖9B是圖9A的實施例的電極墊結構中延展層與共晶層的爆炸示意圖。請同時參考圖9A以及圖9B。在本實施例中，發(fā)光二極管芯片600c類似于圖8A的發(fā)光二極管芯片600b，構件與功能皆可參考圖8A的發(fā)光二極管芯片600b相關敘述。發(fā)光二極管芯片600c和發(fā)光二極管芯片600b的差異在于，在發(fā)光二極管芯片600c的各電極墊結構620c中，共晶層622c區(qū)分成四個區(qū)塊，配置在同一個延展層626c的四個角落。此外，共晶層622a的面積小于延展層626a的面積。
[0090]值得注意的是，上述圖式所顯示的發(fā)光二極管芯片的示意圖僅為本發(fā)明一些實施例的實施樣態(tài)，而非用以限制本發(fā)明。本發(fā)明實施例的發(fā)光二極管芯片可依據(jù)不同的芯片設計以及電路設計，對電極墊結構的配置位置、面積、形狀等條件作調整。另外，發(fā)光二極管芯片也可以依不同設計需求而加入其他材料層(例如是阻擋層)。
[0091]綜上所述，本發(fā)明實施例的發(fā)光二極管芯片中將延展層設置于電極墊結構中來緩沖接合過程中因為溫度變化所產生的應力。因此，本發(fā)明實施例的發(fā)光二極管芯片不容易因為基板熱脹冷縮帶來的應力，而造成內部存在裂縫。換言之，本發(fā)明實施例的發(fā)光二極管芯片可以具有理想的質量。
[0092]雖然本發(fā)明已以實施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術領域中普通技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，當可作些許的改動與潤飾，故本發(fā)明的保護范圍當視所附權利要求界定范圍為準。
【主權項】
1.一種發(fā)光二極管芯片，其特征在于，接合于一承載基板上，所述發(fā)光二極管芯片包括: 一半導體磊晶結構；以及 至少一電極墊結構，將所述半導體磊晶結構電性連接至所述承載基板，且所述電極墊結構包括: 一共晶層，適于共晶接合于所述承載基板上； 一阻擋層，配置于所述共晶層與所述半導體磊晶結構之間，；以及 一延展層，配置于所述阻擋層與所述半導體磊晶結構之間。2.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述共晶層包含選自于金、金/錫以及錫/銀/銅所構成材料群組的至少一種材料。3.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述阻擋層包含選自于鎳、鈦以及鉑所構成材料群組的至少一種材料。4.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述延展層包含選自于金、銀、鋁、鎳、鈦、鉻以及鉑所構成材料群組的至少一種材料。5.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，還包括一附著層，配置于所述延展層與所述半導體磊晶結構之間。6.根據(jù)權利要求5所述的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述附著層包含選自于鎳、鈦、鉻以及鉑所構成材料群組的至少一種材料。7.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述至少一電極墊結構為多個，并包括彼此獨立的一第一電極墊結構以及一第二電極墊結構。8.—種發(fā)光二極管芯片，其特征在于，接合于一承載基板上，所述發(fā)光二極管芯片包括: 一半導體磊晶結構；以及 至少一電極墊結構，將所述半導體磊晶結構電性連接至所述承載基板，且所述電極墊結構包括: 一共晶層，適于共晶接合于所述承載基板上；以及 一延展層，配置于所述共晶層與所述半導體磊晶結構之間，其中所述延展層的材料與所述共晶層的材料不同，且所述延展層的厚度大于300納米。9.根據(jù)權利要求8所述的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述共晶層包含選自于金、金/錫以及錫/銀/銅所構成材料群組的至少一種材料。10.根據(jù)權利要求8所述的發(fā)光二極管電極墊，其特征在于，所述延展層包含選自于金、銀、鋁、鎳、鈦、鉻以及鉑所構成材料群組的至少一種材料。11.根據(jù)權利要求8所述的發(fā)光二極管電極墊，其特征在于，還包括一附著層，形成于所述延展層與所述發(fā)光二極管磊晶層之間。12.根據(jù)權利要求11所述的發(fā)光二極管電極墊，其特征在于，所述附著層包含選自于鎳、鈦、鉻以及鉑所構成材料群組的至少一種材料。13.根據(jù)權利要求8所述的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述至少一電極墊結構為多個，并包括彼此獨立的一第一電極墊結構以及一第二電極墊結構。
【文檔編號】H01L33/62GK105895772SQ201610089450
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年2月17日
【發(fā)明人】黃逸儒, 莊東霖, 沈志銘, 許圣宗, 黃冠杰, 黃靖恩, 丁紹瀅
【申請人】新世紀光電股份有限公司