CN109841715A - Led芯片和使用该led芯片的led模块 - Google Patents

Abstract

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。

Description

LED芯片和使用该LED芯片的LED模块

技术领域

本发明涉及LED芯片和使用该LED芯片的LED模块。更具体地，本发明涉及一种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。

背景技术

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(solder bumps)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。

发明内容

本发明致力于解决现有技术的问题，并且本发明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。

根据本发明的一个方面的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。

根据本发明另一方面的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。

根据一个实施例，所述开口的面积与所述欧姆接触层表面积之比率为从0.1:1至0.3:1。

根据本发明另一方面的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、覆盖所述半导体堆叠结构的外表面的钝化层、以及通过形成在所述钝化层中的开口连接到所述半导体堆叠结构的外表面的电极焊盘；以及焊接凸块，其将所述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，其中所述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；和被连接到所述多层体的接触体，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半导体堆叠结构接触的欧姆接触部分，并且与所述钝化层接触的所述表面接触部分阻止所述焊料凸块的Sn组分通过所述开口到达所述欧姆接触部分。

根据一个实施例，所述欧姆接触部分包括金属化合物，所述金属化合物包括Au。

根据一个实施例，所述欧姆接触部分包括使用选自由GeAu、GeNiAu、TiPtAu、BeAu和PdGeAu组成的组的金属化合物形成的欧姆接触层。

根据一个实施例，所述半导体堆叠结构包括GaAs半导体层。

根据一个实施例，所述焊料凸块中的每个部分地覆盖所述电极焊盘的侧表面，所述电极焊盘包括通过堆叠两种或更多种金属而形成的金属堆叠结构，并且在所述焊料凸块覆盖的所述金属堆叠结构的高度处不存在Au。

根据一个实施例，所述多层体包括Au端部层、与所述Au端部层接触的扩散阻挡层、以及与所述扩散阻挡层接触的粘合剂层。

根据一个实施例，所述扩散阻挡层是Pt层，并且所述粘合剂层是Ti层。

根据一个实施例，所述多层体包括Au端部层，在所述Au端部层和所述欧姆接触部分之间形成由彼此交替堆叠的Al层和Ti层组成的金属堆叠结构，并且所述Al层的总厚度是所述Ti层的总厚度的两倍。

根据一个实施例，所述Au端部层的厚度小于所述金属堆叠结构中的其他金属层的厚度。

根据本发明，防止了由于作为LED芯片的电极焊盘的构成金属组分的Au与焊料的构成组分之间不必要的化学键合造成的安装基板的电极图案和LED芯片之间的接合强度劣化。作为结果，LED芯片不会遭受弱发光或发光故障的问题，确保了最终产品的高可靠性。

从对实施例的以下描述中将更好地理解本发明的其他优点和效果。

附图说明

图1示出了常规LED模块的示例性结构，其中设置在LED芯片中的电极焊盘通过焊料连接到形成在安装基板上的电极图案。

图2和3是解释现有技术问题的图像。

图4是示出根据本发明的一个实施例的使用LED芯片的LED模块的说明图。

图5示出了图4中所示的LED模块的第一电极焊盘和第二电极焊盘的优选堆叠结构的示例。

图6至10是示出根据本发明的一个实施例的用于构造LED芯片的方法的视图。

图11示出了根据本发明另一实施例的LED模块。

具体实施方式

现在将参照附图详细描述本发明的实施例。提供这些实施例使得本公开彻底和完整，并且向本领域技术人员充分传达本发明的范围。因此，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应该被解释为限于这里给出的示例性实施例。在附图中，为了清楚起见，可以夸大元件的尺寸(诸如宽度、长度和厚度)。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。

参照图4，根据本发明一个实施例的LED模块包括安装基板60和被安装在安装基板60上的LED芯片10。当LED芯片10被安装在安装基板60上时，LED芯片10的电极焊盘15和16分别通过焊料凸块75和76连接到安装基板60的电极65和66。

LED芯片10包括基板11和被设置在基板11上的半导体堆叠结构S。半导体堆叠结构S包括顺序形成在第一导电半导体层12的外表面的一个区域上的有源层13和第二导电半导体层14。这里，第一导电性可以是n型或p型。第二导电性与第一导电性相反，并且可以是n型或p型。

在半导体堆叠结构S中，第二导电半导体层14的外表面位于距基板11最远的位置处。从第二导电半导体层14的外表面蚀刻半导体堆叠结构S，使得包括第二导电半导体层14和有源层13的总厚度的部分以及仅第一导电半导体层12的厚度的部分被移除以形成凹槽。凹槽的底部形成第一导电半导体层12的外表面。半导体堆叠结构S的横截面被划分成第一发光部分的相对大的横截面和第二发光部分的相对小的横截面。第一发光部分和第二发光部分由凹槽限定。

如本文所使用的，术语“外表面”被定义为表示在生产期间和/或生产之后暴露于外部的上表面或底表面，而不是侧表面。

在LED芯片10中，在第一导电半导体层12的外表面的一个区域上形成具有预定厚度和宽度的第一欧姆接触层1511，并且在第二导电半导体层14的外表面的一个区域上形成具有预定厚度和宽度的第二欧姆接触层1611。第一欧姆接触层1511是第一电极焊盘15的一部分，并且第二欧姆接触层1611是第二电极焊盘16的一部分。

LED芯片10包括电绝缘钝化层17，其覆盖基板11以及半导体堆叠结构S的外表面和侧表面。直接形成在半导体堆叠结构S的外表面的部分上的第一欧姆接触层1511和第二欧姆接触层1611被钝化层17覆盖。

钝化层17包括通过其第一欧姆接触层1511的外表面被分段(sectionwise)暴露的第一开口171(见图9)，以及通过其第二欧姆接触层1611的外表面被分段暴露的第二开口172(见图9)。第一开口171的面积a1(见图9)与第一欧姆接触层1511的外表面的面积A1的比率以及第二开口172的面积a2(见图5)与第二欧姆接触层1611的外表面的面积A2的比率可以表示为：

a1/A1≒0.1～0.3,a2/A2≒0.1～0.3

第一开口171(见图9)的面积大于第二开口172(见图9)的面积，这对于电流扩散是优选的。

当半导体堆叠结构S由GaN半导体层组成时，Ni、Cr、W或Ti可以有利地被用于第一欧姆接触层1511和第二欧姆接触层1611。可替选地，半导体堆叠结构S可以由GaAs半导体层组成。在这种情况下，包括Au的合金材料(诸如GeAu、GeNiAu、TiPtAu、BeAu或PdGeAu)可以有利地被用于第一欧姆接触层1511和第二欧姆接触层1611。

第一电极焊盘15包括：多层体153，其包括多个金属层；以及接触体，其被连接到多层体153。接触体包括在开口171外部与钝化层17接触的表面接触部分152和通过开口171与第一导电半导体层12接触的欧姆接触部分151。

优选地，多层体153包括由多个彼此交替堆叠的不同金属层组成的堆叠结构，这将在下文中详细解释。表面接触部分152包括与钝化层17和欧姆接触部分151同时接触的公共接触金属层。表面接触部分152可以是单个金属层。在这种情况下，表面接触部分152可以与公共接触金属层相同。可替选地，表面接触部分152可包括两个或更多个金属层。在这种情况下，表面接触部分152可以设置有插入在公共接触金属层和多层体153之间的一个或多个金属层以及与钝化层17和欧姆接触部分151同时接触的公共接触金属层。

表面接触部分152的公共接触金属层与钝化层之间的接触界面的高度不同于公共接触金属层与欧姆接触部分151之间的接触界面的高度。这种布置进一步增加了表面接触部分152与使用SiN形成的钝化层17和使用金属形成的欧姆接触部分151的接合强度。

优选地，除了与第一导电半导体层12直接接触的欧姆接触层1511之外，欧姆接触部分151包括形成在欧姆接触层1511上并且插入在欧姆接触层1511和表面接触部分152之间的一个或多个金属层1512。

这里，第一欧姆接触层1511的外表面的面积的70％至90％被钝化层17覆盖，并且第一欧姆接触层1511的外表面的面积的仅10％至30％通过形成在钝化层17中的第一开口171(见图9)被暴露于外部。表面接触部分152包括从绝缘接触区域突出的突起，所述绝缘接触区域与钝化层17接触并且包括通过第一开口171(见图9)与欧姆接触部分151接触的载流接触区域。因此，载流接触区域被放置在绝缘接触区域内部，并且绝缘接触区域的表面积大于载流接触区域的表面积。由于突起的存在，第一电极焊盘15的横截面基本上为“T”形。

第二电极焊盘16包括：多层体163，其包括多个金属层；以及接触体，其被连接到多层体163。接触体包括在开口172外部与钝化层17接触的表面接触部分162和通过开口172与第二导电半导体层14接触的欧姆接触部分161。

优选地，多层体163包括由多个彼此交替堆叠的不同金属层组成的堆叠结构，这将在下文中详细解释。表面接触部分162包括与钝化层17和欧姆接触部分161同时接触的公共接触金属层。表面接触部分162可以是单个金属层。在这种情况下，表面接触部分162可以是公共接触金属层。可替选地，表面接触部分162可包括两个或更多个金属层。在这种情况下，表面接触部分162可以设置有插入在公共接触金属层和多层体163之间的一个或多个金属层以及与钝化层17和欧姆接触部分161同时接触的公共接触金属层。

表面接触部分162的公共接触金属层与钝化层之间的接触界面的高度不同于公共接触金属层与欧姆接触部分161之间的接触界面的高度。这种布置进一步增加了表面接触部分162与使用SiN形成的钝化层17和使用金属形成的欧姆接触部分161的接合强度。

优选地，除了与第二导电半导体层14直接接触的欧姆接触层1611之外，欧姆接触部分161包括形成在欧姆接触层1611上并且插入在欧姆接触层1611和表面接触部分162之间的一个或多个金属层1612。

这里，第二欧姆接触层1611的外表面的面积的70％至90％被钝化层17覆盖，并且第二欧姆接触层1611的外表面的面积的仅10％至30％通过形成在钝化层17中的第二开口172(见图9)被暴露于外部。表面接触部分162包括从绝缘接触区域突出的突起，所述绝缘接触区域与钝化层17接触并且包括通过第二开口172(见图9)与欧姆接触部分161接触的载流接触区域。因此，载流接触区域被放置在绝缘接触区域内部，并且绝缘接触区域的表面面积大于载流接触区域的表面积。由于突起的存在，第二电极焊盘16的横截面基本上为“T”形。

另一方面，第一焊料凸块75将第一电极焊盘15连接到被设置在安装基板60上的第一电极65，并且第二焊料凸块76将第二电极焊盘16连接到被设置在安装基板60上的第二电极66。这里，第一焊料凸块75和第二焊料凸块76与第一电极焊盘15和第二电极焊盘16的端面接触并且在压力下展开以分别覆盖第一电极焊盘15和第二电极焊盘16的侧表面。

第一电极焊盘15和第二电极焊盘16分别在其端部包括Au端部层1539和1639，以便在防止第一电极焊盘15和第二电极焊盘16氧化的同时，改善第一电极焊盘15和第二电极焊盘16分别与第一焊料凸块75和第二焊料凸块76的接合强度。端部层1539和1639通过Au电镀或沉积形成。端部层1539和1639中的每一个具有小于的高度。如果端部层1539和1639的高度超过 则焊料凸块的Sn与Au组分过度化学键合，导致第一电极焊盘15和16与半导体堆叠结构S的低接合强度。因此，端部层1539和1639的高度被限制为小于

如图5中最佳所示，第一电极焊盘的多层体153包括通过在Au端部层1539和表面接触部分152之间堆叠两种或更多种金属而形成的中间金属堆叠结构。金属可选自包括Pt、Cr、Al、Ni、Ti、Au、Cu、Mo、W和Au的组。同样地，第二电极焊盘的多层体163包括通过在Au端部层1639和表面接触部分162之间堆叠两种或更多种金属而形成的中间金属堆叠结构。金属可选自包括Pt、Cr、Al、Ni、Ti、Au、Cu、Mo、W和Au的组。

在该实施例中，在多层体153的Au端部层1539与表面接触部分152之间的中间金属堆叠结构中不存在Au，并且在多层体163的Au端部层1639与表面接触部分162之间的中间金属堆叠结构中不存在Au。由Sn-M(其中M是选自Ag、Au、Zn和Pb的金属)表示的金属材料制成的焊料凸块75和76(见图4)分别覆盖第一电极焊盘15和第二电极焊盘16的侧表面(见图4)，但是抑制焊料凸块的Sn组分与除Au端部层1539和1639之外的金属堆叠结构中存在的金属组分化学键合。可替选地，Au层可以存在于Au端部层1539或1639与接触体之间的中间金属堆叠结构中。在这种情况下，包括Au端部层1539或1639的Au层的总厚度被限制为第一多层体153或第二多层体163的总厚度的15％或更小，使得Au和Sn之间的化学键合可以被最小化。

Au层优选地形成在其中第一电极焊盘15或第二电极焊盘16未被焊料凸块覆盖的中间金属堆叠结构的高度处。

第一电极焊盘的多层体153包括与Au端部层1539接触的用于改善可焊性并防止氧化的Pt层1538，以及与Pt层1538接触的Ti层1537。Au/Pt/Ti堆叠结构优选地形成在距欧姆接触层151最远的位置处。第一电极焊盘的多层体163包括与Au端部层1639接触的用于改善可焊性并防止氧化的Pt层1638，以及与Pt层1638接触的Ti层1637。Au/Pt/Ti堆叠结构优选地形成在距欧姆接触层161最远的位置处。Ti层1537和1637用作粘合剂层，并且Pt层1538和1638充当扩散阻挡层，以防止焊料的Sn组分与焊盘的构成金属材料化学键合。不排除使用除Au端部层1539以外的Au层或使Au层的厚度最小化，而优选地在Pt层1538和欧姆接触层1511之间插入由彼此交替堆叠的Al层和Ti层组成的金属堆叠结构。这里，Al层的总厚度优选地为Ti层的总厚度的至少两倍。优选的是，Au端部层1539在除欧姆接触层之外的各个金属层中具有最小的厚度。不是排除使用除Au端部层1639以外的Au层或使Au层的厚度最小化，而优选地在Pt层1638和欧姆接触层1611之间插入由彼此交替堆叠的Al层和Ti层组成的金属堆叠结构。这里，Al层的总厚度优选地为Ti层的总厚度的至少两倍。优选的是，Au端部层1639在除欧姆接触层之外的各个金属层中具有最小的厚度。

再次参照图4，通过以下过程制造LED模块。首先，分别在第一导电半导体层12和第二导电半导体层14的外表面上形成构成第一电极焊盘15和第二电极焊盘16的部分的欧姆接触层1511和1611。其后，形成钝化层17以覆盖欧姆接触层1511和1611、第一导电半导体层12和第二导电半导体层14。然后，通过其使欧姆接触层1511和1611分别暴露的开口171和172被形成在钝化层17中。形成第一电极焊盘15和第二电极焊盘16的其他部分，所述其他部分包括在开口171内部与欧姆接触层1511接触的部分、在开口172内部与欧姆接触层1611接触的部分、在开口171外部与钝化层17接触的部分、以及在开口172外部与钝化层17接触的部分，使得当第一电极焊盘15和第二电极焊盘16分别通过第一焊料凸块75和第二焊料凸块76连接到被设置在安装基板60上的电极时，可以完全阻止焊料的Sn组分到达欧姆接触部分151的欧姆接触层1511以及欧姆接触部分161的欧姆接触层1611。

现在参照图6至10，将给出关于根据本发明的一个实施例的用于制造LED模块的方法的描述。

该方法基本上包括用于制备LED芯片的工艺和使用焊料凸块将LED芯片安装在子安装基板上的工艺。

如图6至图10所示，LED芯片制备工艺包括：形成半导体堆叠结构，所述半导体堆叠结构包括在基板11上按此顺序形成的第一导电半导体层12、有源层13和第二导电半导体层14，所述第一导电半导体层12的外表面121和第二导电半导体层14的外表面141被暴露(见图6)；在第一导电半导体层12的外表面的一个区域上形成第一欧姆接触层1511，并且在第二导电半导体层14的外表面的一个区域上形成第二欧姆接触层1611(见图7)；在半导体堆叠结构的外表面上形成钝化层17，以覆盖第一欧姆接触层1511和第二欧姆接触层1611(见图8)；形成通过其第一欧姆接触层1511的外表面被分段地和部分地暴露的第一开口171，并且形成通过其第二欧姆接触层1611的外表面被分段地和部分地暴露的第二开口172(见图9)；并且形成第一电极焊盘15和第二电极焊盘16的其他部分，所述其他部分包括作为欧姆接触部分的一部分与第一欧姆接触层1511接触(见图4)在第一开口171(见图9)内部的金属层1512(见图4)、作为欧姆接触部分的一部分与第二欧姆接触层1611接触(见图4)在第二开口172(见图9)内部的金属层1612(见图4)、表面接触部分152和162(见图4)、以及多层体153和163(见图4)。

前面的描述主要涉及一种LED模块，其中LED芯片通过倒装芯片接合而被安装在安装基板上。

图11解释了根据本发明另一实施例的包括垂直LED芯片的LED模块。

参照图11，LED模块包括安装基板60和被安装在安装基板60上的垂直LED芯片10。当LED芯片10被安装在安装基板60上时，LED芯片10的电极焊盘15通过焊料凸块75连接到安装基板60的电极65。

LED芯片10包括半导体堆叠结构，该半导体堆叠结构包括按此顺序形成的第一导电半导体层12、有源层13和第二导电半导体层14。这里，第一导电性可以是n型或p型。第二导电性与第一导电性相反，并且可以是n型或p型。

具有预定厚度和宽度的下欧姆接触层1511被形成在半导体堆叠结构的下外表面的一个区域上，并且上欧姆接触层1611被形成在半导体堆叠结构的上外表面的一个区域上。下欧姆接触层1511是下电极焊盘15的一部分，并且上欧姆接触层1611是上电极焊盘16的一部分。

LED芯片10包括至少覆盖半导体堆叠结构的下外表面的电绝缘钝化层17。被直接形成在半导体堆叠结构的下外表面的部分上的下欧姆接触层1511被钝化层17覆盖。

钝化层17包括通过其下欧姆接触层1511的外表面被分段暴露的开口171。开口171的面积a与下欧姆接触层1511的外表面的面积A的比率可以表示为：

a/A≒0.1～0.3

这里，半导体堆叠结构由能够发射红光的GaAs基半导体层组成，这对于电流扩散是优选的。包括Au的合金材料(诸如GeAu、GeNiAu、TiPtAu、BeAu或PdGeAu)可以有利地被用于下欧姆接触层1511。

下电极焊盘15包括：多层体153，其包括多个金属层；以及接触体，其被连接到多层体153。接触体包括在开口171外部与钝化层17接触的表面接触部分152和通过开口171与第一导电半导体层12接触的欧姆接触部分151。

优选地，多层体153包括由多个彼此交替堆叠的不同金属层组成的堆叠结构，这将在下文中详细解释。表面接触部分152包括与钝化层17和欧姆接触部分151同时接触的公共接触金属层。表面接触部分152可以是单个金属层。在这种情况下，表面接触部分152可以与公共接触金属层相同。可替选地，表面接触部分152可包括两个或更多个金属层。在这种情况下，表面接触部分152可以设置有插入在公共接触金属层和多层体153之间的一个或多个金属层以及与钝化层17和欧姆接触部分151同时接触的公共接触金属层。

表面接触部分152的公共接触金属层与钝化层之间的接触界面的高度不同于公共接触金属层与欧姆接触部分151之间的接触界面的高度。这种布置进一步增加了表面接触部分152与使用SiN形成的钝化层17和使用金属形成的欧姆接触部分151的接合强度。

优选地，除了与第一导电半导体层12直接接触的欧姆接触层1511之外，欧姆接触部分151包括形成在欧姆接触层1511上并且插入在欧姆接触层1511和表面接触部分152之间的一个或多个金属层1512。

这里，第一欧姆接触层1511的外表面的面积的70％至90％被钝化层17覆盖，并且第一欧姆接触层1511的外表面的面积的仅10％至30％通过形成在钝化层17中的第一开口171被暴露于外部。表面接触部分152包括从绝缘接触区域突出的突起，所述绝缘接触区域与钝化层17接触并且包括通过开口171与欧姆接触部分151接触的载流接触区域。因此，载流接触区域被放置在绝缘接触区域内部，并且绝缘接触区域的表面面积大于载流接触区域的表面面积。由于突起的存在，第一电极焊盘15的横截面基本上为“T”形。

焊料凸块75将下电极焊盘15连接到被设置在安装基板60上的电极65。这里，焊料凸块75与下电极焊盘15的下端部表面接触并在压力下扩展以覆盖下电极焊盘15的侧表面。

下电极焊盘15在其一端处包括Au端部层1539，以便在防止下电极焊盘15氧化的同时，提高焊料凸块75的焊料的可焊性。端部层1539通过Au电镀或沉积形成。端部层1539具有小于的高度。如果端部层1539的高度超过 则焊料凸块的Sn与Au组分过度化学键合，导致下电极焊盘15与半导体堆叠结构的低接合强度。因此，Au端部层1539的高度被限制为小于

下电极焊盘15包括通过在Au端部层1539和下欧姆接触层1511之间堆叠两种或更多种金属而形成的中间金属堆叠结构。金属可选自包括Pt、Cr、Al、Ni、Ti、Au、Cu、Mo、W和Au的组。在Au端部层1539和下欧姆接触层1511之间的多层体153中不存在Au，或者Au层的总厚度被限制为多层体厚度的15％或更小。因此，尽管由Sn-M(其中M是选自Ag、Au、Zn和Pb的金属)表示的金属材料制成的焊料凸块覆盖下电极焊盘15的侧表面，但很少或没有化学键合发生在焊料凸块的Sn组分和除Au端部层1539之外的金属堆叠结构的金属组分之间。

当使用由Sn-M表示的焊膏(其中M是选自Ag、Au、Zn和Pb的金属)将包括一个或多个电极焊盘的GaAs基LED芯片安装在子安装基板上时，作为一个或多个电极焊盘的一部分的欧姆接触层可以包括选自由GeAu、GeNiAu、TiPtAu、BeAu和PdGeAu组成的组的至少一种金属化合物。这里，欧姆接触层中的每个可以通过将包括不同单个金属组分的两层或更多层堆叠成几纳米到几百纳米的厚度并且根据金属组分的种类将堆叠快速退火到～170-430℃而形成。这里没有解释下电极焊盘15的其他部分的结构，但其与前一实施例中解释的第一电极焊盘的结构相同。

Claims (30)

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。

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。

15.根据权利要求10所述的LED芯片，其中，所述多层体在其一端处包括Au端部层。

16.根据权利要求15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％。

17.根据权利要求10所述的LED芯片，其中，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而形成的金属堆叠结构。

18.根据权利要求14所述的LED芯片，其中，所述开口的面积与所述欧姆接触层表面积之比率为从0.1:1至0.3:1。

19.一种LED模块，包括：安装基板，该安装基板包括电极；LED芯片，该LED芯片包括半导体堆叠结构、覆盖所述半导体堆叠结构的外表面的钝化层、以及通过形成在所述钝化层中的开口连接到所述半导体堆叠结构的外表面的电极焊盘；以及焊接凸块，其将所述电极焊盘连接到对应的电极并使用由Sn-M表示的材料(其中M是金属)形成，其中所述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；和被连接到所述多层体的接触体，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半导体堆叠结构接触的欧姆接触部分，并且与所述钝化层接触的所述表面接触部分阻止所述焊料凸块的Sn组分通过所述开口到达所述欧姆接触部分。

20.根据权利要求19所述的LED模块，其中，所述多层体在其一端处包括Au端部层，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％。

21.根据权利要求19所述的LED模块，其中，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而形成的金属堆叠结构。

22.根据权利要求19所述的LED模块，其中，所述欧姆接触部分包括与所述半导体堆叠结构直接接触的欧姆接触层，并且所述开口的面积与所述欧姆接触层的表面积的比率为从0.1:1至0.3:1。

23.根据权利要求19所述的LED模块，其中，所述欧姆接触部分包括金属化合物，所述金属化合物包括Au。

24.根据权利要求19所述的LED模块，其中，所述欧姆接触部分包括使用选自由GeAu、GeNiAu、TiPtAu、BeAu和PdGeAu组成的组的金属化合物而形成的欧姆接触层。

25.根据权利要求19所述的LED模块，其中，所述半导体堆叠结构包括GaAs半导体层。

26.根据权利要求19所述的LED模块，其中，所述焊料凸块中的每个部分地覆盖所述电极焊盘的侧表面，所述电极焊盘包括通过堆叠两种或更多种金属而形成的金属堆叠结构，并且在所述焊料凸块覆盖的所述金属堆叠结构的高度处不存在Au。

27.根据权利要求19所述的LED模块，其中，所述多层体包括Au端部层、与所述Au端部层接触的扩散阻挡层、以及与所述扩散阻挡层接触的粘合剂层。

28.根据权利要求27所述的LED模块，其中，所述扩散阻挡层是Pt层，并且所述粘合剂层是Ti层。

29.根据权利要求19所述的LED模块，其中，所述多层体包括Au端部层，在所述Au端部层和所述欧姆接触部分之间形成由彼此交替堆叠的Al层和Ti层组成的金属堆叠结构，并且所述Al层的总厚度是所述Ti层的总厚度的两倍。

30.根据权利要求29所述的LED模块，其中，所述Au端部层的厚度小于所述金属堆叠结构中的其他金属层的厚度。