(57)【要約】      （修正有）【課題】ＬＥＤウェハーを接合する方法、ＬＥＤチップを製造する方法、及び接合構造を提供する。【解決手段】ＬＥＤウェハーを接合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。融点が約１１０℃以下である接合材料層を第１の金属薄膜の表面上に形成する。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、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。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオード（ＬＥＤ）ウェハーと基板とを接合する方法であって、該接合方法は、
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。
【請求項２】
前記プレソリッド反応温度は８０℃〜２００℃であり、前記プレソリッド時間は０．１秒〜１０分である、請求項１に記載のＬＥＤウェハーを接合する方法。
【請求項３】
前記拡散時間は０．５時間〜３時間である、請求項１に記載のＬＥＤウェハーを接合する方法。
【請求項４】
前記拡散反応温度は８０℃〜２００℃である、請求項１に記載のＬＥＤウェハーを接合する方法。
【請求項５】
前記第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、請求項１に記載のＬＥＤウェハーを接合する方法。
【請求項６】
前記接合材料層の材料は、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、請求項１に記載のＬＥＤウェハーを接合する方法。
【請求項７】
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、請求項１に記載のＬＥＤウェハーを接合する方法。
【請求項８】
前記接合材料層の厚みは０．２マイクロメートル〜５．０マイクロメートルである、請求項１に記載のＬＥＤウェハーを接合する方法。
【請求項９】
発光ダイオード（ＬＥＤ）チップを製造する方法であって、
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。
【請求項１０】
接合構造であって、
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。
【請求項１１】
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それぞれの材料は、Ａｇ２Ｉｎ、ＡｇＩｎ２又はＡｇ３Ｓｎを含む、請求項１０に記載の接合構造。
【請求項１２】
前記第１の金属間化合物層と前記第２の金属間化合物層との間に介在する中間層を更に含み、該中間層の材料は、スズ（Ｓｎ）、ビスマス（Ｂｉ）、インジウム（Ｉｎ）及び亜鉛（Ｚｎ）又はこれらの組み合わせを含む、請求項１０に記載の接合構造。
【請求項１３】
前記第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、請求項１０に記載の接合構造。
【請求項１４】
前記第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、請求項１０に記載の接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の一実施形態による、発光ダイオード（ＬＥＤ）ウェハーと基板とを接合する方法、及びＬＥＤチップを製造する方法の流れ図である。
【図２】図１の各ステップの手順を示す図である。
【図３】図１の各ステップの手順を示す図である。
【図４】図１の各ステップの手順を示す図である。
【図５】図１の各ステップの手順を示す図である。
【図６】図１の各ステップの手順を示す図である。
【図７】図１の各ステップの手順を示す図である。
【図８】図１の各ステップの手順を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
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