[實用新型]銦鎵鋁氮外延片的倒裝焊結構

有效

• 申請號: 200820112868.0
• 申請日: 2008-04-30
• 公開（公告）號: CN201181713Y
• 公開（公告）日: 2009-01-14
• 發明（設計）人: 熊傳兵;江風益;王立;王古平;章少華
• 申請（專利權）人: 晶能光電(江西)有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;B23K20/02;B23K20/14;B23K37/04
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技術領域

本實用新型涉及一種銦鎵鋁氮外延片的倒裝焊裝置。

背景技術

銦鎵鋁氮半導體發光器件廣泛的用于全色大屏幕顯示、交通信號燈、背光源、固體照明等。銦鎵鋁氮半導體發光材料常用的襯底材料是藍寶石、碳化硅和硅等材料。將原始襯底上生長的銦鎵鋁氮薄膜做成發光器件時，會存在以下缺點：發光材料利用率低、散熱差、P型透明導電層對光有一定的吸收作用，因而對器件的光電性能存在一定的影響。利用外延片壓焊(wafer?bonding)和濕法剝離或激光剝離相結合的技術將原始襯底上生長的銦鎵鋁氮薄膜轉移到新襯底上制備上下電極結構的發光器件，將可以改善出光效率、提高芯片利用率和降低LED的串連電阻。所以，近年來銦鎵鋁氮外延片的壓焊(wafer?bonding)技術被廣泛采用。

目前的銦鎵鋁氮外延片的壓焊(又稱為倒裝焊)一般采用Au或AuSn等塑性比較好或熔點比較低的金屬作為壓焊金屬，加熱方式一般采用傳導加熱方式，即加熱方式是熱阻加熱。要實現外延片的壓焊一般需要在一定的溫度和壓力情況下完成，加熱器要同時承擔傳遞壓力和傳遞溫度的作用，所以目前外延片壓焊的加熱器多半采用具有一定強度和厚度的金屬制作。然而金屬比熱容較大，所以它的升溫速率慢、升溫時間長，這使得壓焊金屬容易擴散到GaN的表面破壞外延片的歐姆接觸性能。對于降溫，如果采用氣體冷卻或液體冷卻會使得金屬加熱器產生很大的內應力，引起變形；如果不采用氣體冷卻或液體冷卻，則降溫時間會很長，它不但影響歐姆接觸，而且影響生產效率。金屬加熱器反復加熱會引起熱疲勞使得加熱器變形和產生裂紋。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種銦鎵鋁氮外延片的倒裝焊結構，該倒裝焊結構不需要通過熱阻加熱方式給壓焊金屬加熱，可以防止熱阻加熱方式中的壓焊金屬由于熱擴散而影響外延片的歐姆接觸性能，該倒裝焊結構可最大程度的避免熱阻加熱方式給外延片造成的品質劣化。

為了解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案：一種半導體外延片的倒裝焊結構，包括對外延片和基板施加壓力的夾合裝置、通過將外延片和基板之間的金屬焊料融化來焊接外延片和基板的加熱裝置；所述夾合裝置包括兩個夾合構件，兩個夾合構件之間形成焊接外延片和基板的工作臺，所述加熱裝置為通過電磁感應來加熱所述壓焊金屬的電磁線圈，所述電磁線圈設于所述工作臺上或工作臺外圍。

所述兩個夾合構件包括與外延片和基板接觸的接觸部位，所述接觸部位最好為比熱容小于中碳鋼的非金屬材料。所述比熱容小于中碳鋼的非金屬材料可以為絕緣體或者半導體。絕緣體則優選為陶瓷或石英材料。比熱容小有利于將外延片上的熱量傳導出去，可以更好的防止外延片過熱，有利于提高外延片的加工質量。選擇陶瓷和石英是出于成本和取材難易程度上的考慮，另外，除了陶瓷和石英以外，還可以采用其它的材料，諸如巖石、有機絕緣體甚至具有特殊結構的半導體材料，當然不是所有半導體材料都合適本實用新型，只有產生渦流熱效應不明顯的半導體材料才可以適合本實用新型。

優選地：所述倒裝焊結構還包括對外延片和基板進行定位的定位裝置，定位裝置設于所述工作臺上。在手工將外延片置于工作臺上的時候，外延片和基板需要進行準確無誤的位置對接，所述定位裝置可以很好的幫助工作人員進行外延片和基板焊接面的對接。當然，外延片和基板也可以采用電腦自控方式對接，即讓機械手通過電腦精確的計算和控制輔以感應器的定位來實現外延片和基板的對接。

優選地：所述電磁線圈為盤繞在所述夾合裝置外圍的圓柱狀線圈，或者為設于所述工作臺外圍的平面狀線圈。圓柱形線圈纏繞在工作臺外圍，將工作臺環繞其中，這種結構可以產生良好的加熱效果。另外，電磁線圈還可以為平面狀線圈，其設在諸如承壓構件下方，使電磁線圈發出的電磁場穿過工作臺區域，也可以實現良好的加熱效果。當然，這種平面狀的電磁線圈還可以設于承壓構件或施壓構件內部。

優選地：所述電磁線圈為設有冷卻液體和氣體通道的空心線圈。在使用電磁加熱過程中，會產生大量的熱能，當需要焊熔較高熔點的金屬或合金的時候，為了保證電磁線圈的正常工作，需要對電磁線圈進行冷卻。使用空心的電磁線圈，讓冷卻液和冷卻氣體在線圈中流動，帶走產生的熱量可以實現良好的散熱效果。另外，除了使用這種空心線圈結構外，還可以管外冷卻的方式冷卻線圈。

優選地：所述夾合裝置及其工作臺設于真空裝置內。真空環境可以使整個倒封裝工藝出于無塵的工作環境下，有利于提高外延片的加工質量。另外也可以出于成本考慮將夾合裝置置于空氣中，使整個工作環境置于自然條件下。