LED芯片和使用该LED芯片的LED模块制造技术

公开了一种LED模块。该LED模块包括：安装基板，其包括电极；LED芯片，其包括半导体堆叠结构、覆盖半导体堆叠结构的外表面的钝化层、以及通过形成在钝化层中的开口连接到半导体堆叠结构的外表面的电极焊盘；以及焊接凸块，其将电极焊盘连接到对应的电极并使用由Sn‑M表示的焊料材料(其中M是金属)形成。电极焊盘中的每个包括：多层体，所述多层体包括多个金属层；和被连接到该多层体的接触体。接触体包括在开口外部与钝化层接触的表面接触部分以及通过开口与半导体堆叠结构接触的欧姆接触部分。与钝化层接触的表面接触部分阻止焊料凸块的Sn组分通过开口到达欧姆接触部分。

【技术实现步骤摘要】
LED芯片和使用该LED芯片的LED模块
本专利技术涉及LED芯片和使用该LED芯片的LED模块。更具体地，本专利技术涉及一种LED模块，其中确保了LED芯片的电极焊盘的构成金属组分与焊料的构成金属组分之间的改善的接合强度以及半导体层与金属之间的增强的欧姆接触。
技术介绍
LED模块包括安装基板和被安装在该安装基板上的LED芯片。在LED模块中，焊料被插入在LED芯片中形成的电极焊盘与在安装基板上形成的电极图案之间，以将电极焊盘连接到电极图案。LED芯片可以是倒装芯片类型。在这种情况下，具有不同极性的一对电极焊盘通过焊料凸块(solderbumps)被连接到安装基板的一对电极图案。可替选地，LED芯片可以是垂直型的。在这种情况下，下电极焊盘通过焊料被连接到安装基板的电极图案，并且提供具有与下电极焊盘的极性不同的极性的上电极焊盘。图1示出了常规LED模块的示例性结构。在LED模块中，被设置在LED芯片中的电极焊盘通过焊料被连接到形成在安装基板上的电极图案。参照图1，钝化层3覆盖半导体堆叠结构1的上端表面和/或侧壁表面，所述半导体堆叠结构1包括第一导电半导体层、有源层和第二导电半导体层。在钝化层3中形成开口3a。第一导电半导体层的表面或第二导电半导体层的表面通过开口3a部分地暴露。电极焊盘4通过开口3a形成在半导体堆叠结构1的表面上。电极焊盘4包括焊盘主体4a和形成在焊盘主体4a下方的欧姆接触层4b。欧姆接触层4b与半导体堆叠结构1在开口3a内部接触。使用焊膏形成焊料凸块5，并将电极焊盘4连接到形成在安装基板上的电极图案6a。焊料凸块5覆盖电极焊盘4的侧表面以及电极焊盘4的前端的表面。例如，焊膏可选自Sn-Ag、Sn-Bi、Sn-Zn、Sn-Ag-Cu、Sn-Cu和Sn-Au合金(其都含有Sn)。焊盘主体4a的前端的表面使用Au形成，其对焊料具有高接合强度并且表现出良好的抗氧化特性。电极焊盘4由一个或多个Au层组成，其占总厚度的至少40％。在电极焊盘的Au层中的Au含量高于预定水平的情况下，由于焊料的构成Sn组分和电极焊盘的构成Au组分之间的不必要的接合，可能产生杂质，如图2(b)中的箭头所示。杂质使电极焊盘与安装基板的电极图案之间的接合强度劣化，并且结果，最终产品可能有缺陷。这些缺陷包括发光故障和弱发光。图2(a)是示出电极焊盘和焊料之间的正常接合状态的图像。特别地，当焊料的Sn组分与电极焊盘4的侧表面上的电极焊盘的Au组分之间的化学键的数量与电极焊盘4的内侧的化学键的数量相比过大时，LED模块的可靠性可能劣化，从而电极焊盘4可能会从安装基板的电极图案剥落。这种剥落导致发光失败。实际上，焊料的Sn组分和电极焊盘的Au组分之间的较少数量的化学键对于可靠性更有利。此外，焊料材料可能在形成焊料凸块5期间进入开口3a，从而劣化欧姆接触层4b的性能。特别地，当LED芯片基于GaAs时，可以使用包括Au的合金材料(诸如GeAu、GeNiAu、TiPtAu、BeAu或PdGeAu)以在电极焊盘下方形成欧姆接触层。在这种情况下，焊料的Sn组分穿过开口3a，到达形成欧姆接触层的区域，并与Au组分化学键合，增加了欧姆接触层4a的电特性可能劣化的风险。图3是示出由Sn组分渗透到形成在电极焊盘下面的欧姆接触层产生的金属化合物的显微镜图像。
技术实现思路
本专利技术致力于解决现有技术的问题，并且本专利技术的目的在于提供一种LED模块，其中确保了LED芯片的电极焊盘的构成金属组分与焊料的构成金属组分之间的改善的接合强度以及半导体层与金属之间的增强的欧姆接触。根据本专利技术的一个方面的LED芯片包括：半导体堆叠结构，其包括第一导电半导体层以及顺序地形成在所述第一导电半导体层的一个区域上的有源层和第二导电半导体层；钝化层，其覆盖所述半导体堆叠结构的外表面并且包括第一开口和第二开口；第一电极焊盘，其通过所述第一开口连接到所述第一导电半导体层；以及第二电极焊盘，其通过所述第二开口连接到所述第二导电半导体层，其中所述第一电极焊盘包括：多层体，所述多层体包括多个金属层；和被连接到所述多层体的接触体，并且所述接触体包括在所述第一开口外部与所述钝化层接触的表面接触部分以及通过所述第一开口与所述第一导电半导体层接触的欧姆接触部分，并且其中所述第二电极焊盘包括：多层体，所述多层体包括多个金属层；和被连接到所述多层体的接触体，并且所述接触体包括在所述第二开口外部与所述钝化层接触的表面接触部分以及通过所述第二开口与所述第二导电半导体层接触的欧姆接触部分。根据一个实施例，所述多层体中的每个包括由彼此交替堆叠的不同金属层组成的结构。根据一个实施例，所述表面接触部分中的每个包括与所述钝化层和所述欧姆接触部分接触的公共接触金属层。根据一个实施例，所述公共接触金属层和所述钝化层之间的接触界面的高度不同于所述公共接触金属层和所述欧姆接触部分之间的接触界面的高度。根据一个实施例，所述欧姆接触部分中的每个包括与所述第一导电半导体层或所述第二导电半导体层直接接触的欧姆接触层以及形成在所述欧姆接触层上并被插入在所述欧姆接触层和所述表面接触部分之间的一个或多个金属层。根据一个实施例，所述多层体中的每个在其一端处包括Au端部层。根据一个实施例，所述Au端部层具有小于的厚度，并且包括所述Au端部层的Au层的总厚度小于所述多层体厚度的15％。根据一个实施例，所述多层体中的每个包括通过堆叠选自由Pt、Cr、Al、Ni、Ti、Au、Cu、Mo、W和Au组成的组的两种或更多种金属形成的金属堆叠结构。根据一个实施例，所述第一开口或所述第二开口的面积与对应的欧姆接触层的表面积之比率为从0.1:1至0.3:1。根据本专利技术另一方面的LED芯片包括：半导体堆叠结构，其包括第一导电半导体层、有源层和第二导电半导体层；钝化层，其包括通过其所述半导体堆叠结构的下表面的一部分被暴露的开口；上电极焊盘，其被连接到所述半导体堆叠结构的上表面；以及下电极焊盘，其通过所述开口连接到所述半导体堆叠结构的下表面，其中所述下电极焊盘包括：多层体，所述多层体包括多个金属层；和被连接到所述多层体的接触体，并且所述接触体包括在所述开口外部与所述钝化层接触的表面接触部分以及通过所述开口与所述第一导电半导体或所述第二导电半导体层接触的欧姆接触部分。根据一个实施例，所述多层体包括由彼此交替堆叠的不同金属层组成的结构。根据一个实施例，所述表面接触部分包括与所述钝化层和所述欧姆接触部分接触的公共接触金属层。根据一个实施例，所述公共接触金属层和所述钝化层之间的接触界面的高度不同于所述公共接触金属层和所述欧姆接触部分之间的接触界面的高度。根据一个实施例，所述欧姆接触部分包括与所述第一导电半导体层或所述第二导电半导体层直接接触的欧姆接触层以及形成在所述欧姆接触层上并被插入在所述欧姆接触层和所述表面接触部分之间的一个或多个金属层。根据一个实施例，所述多层体中的每个在其一端处包括Au端部层。根据一个实施例，所述Au端部层具有小于的厚度，并且包括所述Au端部层的Au层的总厚度小于所述多层体厚度的15％。根据一个实施例，所述多层体包括通过堆叠选自由Pt、Cr、Al、Ni、Ti、Au、Cu、Mo、W和Au组成的组的两种或更多种金属形成的金属堆叠结构。根据一个实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LED芯片，包括：半导体堆叠结构，其包括第一导电半导体层以及顺序地形成在所述第一导电半导体层的一个区域上的有源层和第二导电半导体层；钝化层，其覆盖所述半导体堆叠结构的外表面并且包括第一开口和第二开口；第一电极焊盘，其通过所述第一开口连接到所述第一导电半导体层；以及第二电极焊盘，其通过所述第二开口连接到所述第二导电半导体层，其中所述第一电极焊盘包括：多层体，所述多层体包括多个金属层；和被连接到所述多层体的接触体，并且所述接触体包括在所述第一开口外部与所述钝化层接触的表面接触部分以及通过所述第一开口与所述第一导电半导体层接触的欧姆接触部分，并且其中所述第二电极焊盘包括：多层体，所述多层体包括多个金属层；和被连接到所述多层体的接触体，并且所述接触体包括在所述第二开口外部与所述钝化层接触的表面接触部分以及通过所述第二开口与所述第二导电半导体层接触的欧姆接触部分。

【技术特征摘要】
2017.11.27 KR 10-2017-01591861.一种LED芯片，包括：半导体堆叠结构，其包括第一导电半导体层以及顺序地形成在所述第一导电半导体层的一个区域上的有源层和第二导电半导体层；钝化层，其覆盖所述半导体堆叠结构的外表面并且包括第一开口和第二开口；第一电极焊盘，其通过所述第一开口连接到所述第一导电半导体层；以及第二电极焊盘，其通过所述第二开口连接到所述第二导电半导体层，其中所述第一电极焊盘包括：多层体，所述多层体包括多个金属层；和被连接到所述多层体的接触体，并且所述接触体包括在所述第一开口外部与所述钝化层接触的表面接触部分以及通过所述第一开口与所述第一导电半导体层接触的欧姆接触部分，并且其中所述第二电极焊盘包括：多层体，所述多层体包括多个金属层；和被连接到所述多层体的接触体，并且所述接触体包括在所述第二开口外部与所述钝化层接触的表面接触部分以及通过所述第二开口与所述第二导电半导体层接触的欧姆接触部分。2.根据权利要求1所述的LED芯片，其中，所述多层体中的每个包括由彼此交替堆叠的不同金属层组成的结构。3.根据权利要求1所述的LED芯片，其中，所述表面接触部分中的每个包括与所述钝化层和所述欧姆接触部分接触的公共接触金属层。4.根据权利要求3所述的LED芯片，其中，所述公共接触金属层和所述钝化层之间的接触界面的高度不同于所述公共接触金属层和所述欧姆接触部分之间的接触界面的高度。5.根据权利要求1所述的LED芯片，其中，所述欧姆接触部分中的每个包括与所述第一导电半导体层或所述第二导电半导体层直接接触的欧姆接触层以及形成在所述欧姆接触层上并被插入在所述欧姆接触层和所述表面接触部分之间的一个或多个金属层。6.根据权利要求1所述的LED芯片，其中，所述多层体中的每个在其一端处包括Au端部层。7.根据权利要求6所述的LED芯片，其中，所述Au端部层具有小于的厚度，并且包括所述Au端部层的Au层的总厚度小于所述多层体厚度的15％。8.根据权利要求1所述的LED芯片，其中，所述多层体中的每个包括通过堆叠选自由Pt、Cr、Al、Ni、Ti、Au、Cu、Mo、W和Au组成的组的两种或更多种金属而形成的金属堆叠结构。9.根据权利要求5所述的LED芯片，其中，所述第一开口或所述第二开口的面积与对应的欧姆接触层的表面积之比率为从0.1:1至0.3:1。10.一种LED芯片，包括：半导体堆叠结构，其包括第一导电半导体层、有源层和第二导电半导体层；钝化层，其包括通过其所述半导体堆叠结构的下表面的一部分被暴露的开口；上电极焊盘，其被连接到所述半导体堆叠结构的上表面；以及下电极焊盘，其通过所述开口连接到所述半导体堆叠结构的下表面，其中所述下电极焊盘包括：多层体，所述多层体包括多个金属层；和被连接到所述多层体的接触体，并且所述接触体包括在所述开口外部与所述钝化层接触的表面接触部分以及通过所述开口与所述第一导电半导体或所述第二导电半导体层接触的欧姆接触部分。11.根据权利要求10所述的LED芯片，其中，所述多层体包括由彼此交替堆叠的不同金属层组成的结构。12.根据权利要求10所述的LED芯片，其中，所述表面接触部分包括与所述钝化层和所述欧姆接触部分接触的公共接触金属层。13.根据权利要求12所述的LED芯片，其中，所述公共接触金属层和所述钝化层之间的接触界面的高度不同于所述公共接触金属层和所述欧姆接触部分之间的接触界面的高度。14.根据权利要求10所述的LED芯片，其中，所述欧姆接触部分包...

【专利技术属性】
技术研发人员：金大原，元艺琳，
申请(专利权)人：株式会社流明斯，
类型：发明
国别省市：韩国,KR