專利名稱：錫銀金焊料凸點、其制造方法及用其焊接發(fā)光裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焊接介質(zhì)，一種制造該焊接介質(zhì)的方法，以及一種使用制造焊接介質(zhì)方法來焊接兩部件的方法，尤其涉及一種錫銀金焊料凸點及其制造方法，以及使用該焊料凸點焊接發(fā)光裝置的方法。
背景技術(shù)：
絲焊已廣泛應(yīng)用于焊接發(fā)光裝置和底層。在發(fā)光裝置和底層之間進行絲焊不僅要對發(fā)光裝置施加激勵電壓，而且要除去焊接過程中發(fā)光裝置產(chǎn)生的熱量。
在發(fā)光裝置(例如，LD或LED)中，為了將激勵電壓保持在低水平，通過其供應(yīng)電流的溝道優(yōu)選為具有低電阻。此外，優(yōu)選地，可快速除去發(fā)光裝置產(chǎn)生的熱量。
同時，隨著包含發(fā)光裝置的芯片的集成度增加，將發(fā)光裝置連接到底層的線長也增加了。
因為將發(fā)光裝置連接到底層的導(dǎo)線的線阻與導(dǎo)線的長度成正比，從而導(dǎo)線長度的增加引起了電阻的增加。
因此，當通過導(dǎo)線向發(fā)光裝置提供電流時，激勵電壓增加。此外，當由發(fā)光裝置產(chǎn)生的熱量通過導(dǎo)線散熱時，散熱效率下降，最終導(dǎo)致發(fā)光裝置的激勵電壓進一步增加。
因此，近來在發(fā)光裝置和底層之間使用倒裝焊接代替絲焊。
當使用倒裝焊接將發(fā)光裝置連接到底層上時，因為過焊料凸點直接相連，熱阻和線阻低于使用絲焊時的情形。
圖1示出使用倒裝焊接將發(fā)光裝置焊接到底層的常規(guī)技術(shù)。
參照圖1，標記14和16分別表示發(fā)光裝置和底層。發(fā)光裝置14被翻轉(zhuǎn)以焊接到底層16上。發(fā)光裝置14包括化合物半導(dǎo)體層12和襯底，該化合物半導(dǎo)體層12形成于襯底上?；衔锇雽?dǎo)體層12包括如N型化合物半導(dǎo)體層(未示出)、P型化合物半導(dǎo)體層(未示出)以及置于兩者之間的有源層。第一和第二襯墊層22a、22b形成于底層16上且彼此隔離。第一和第二襯墊層22a、22b分別面對化合物半導(dǎo)體層12的兩個區(qū)域其上形成N型電極(未示出)的一個區(qū)域，其上形成P型電極(未示出)的另一個區(qū)域(向底層16凸出)。一臺階S形成于兩區(qū)域之間。接觸N型電極的一襯墊層18a形成于化合物半導(dǎo)體層12的N型電極的形成區(qū)域中，而接觸P型電極的襯墊層18b形成于化合物半導(dǎo)體層12的P型電極的形成區(qū)域中。此外，面向接觸N型電極的底層的襯墊層18a表面的一部分被第一金膜20a覆蓋，面向接觸P型電極的底層16的襯墊層18b表面的一部分被第二金膜20b覆蓋。
第一鉑膜24a形成于設(shè)置在底層16上的第一襯墊層22a的上表面上，第二鉑膜24b形成于第二襯墊層22b的上表面上。第一鉑膜24a面向第一金膜20a，第二鉑膜24b面向第二金膜20b。第一鉑膜24a通過第一金錫焊料凸點26a連接到第一金膜20a，第二鉑膜24b通過第二金錫焊料凸點26b連接到第二金膜20b。第一和第二鉑膜24a、24b防止錫從第一和第二金錫焊料凸點26a、26b中擴散到第一和第二襯墊層22a、22b中。
在上述常規(guī)技術(shù)中，第一和第二金錫焊料凸點26a、26b是通過在280℃或更高溫度下加熱金錫焊料幾秒鐘而形成的。當在280℃或更高溫度下加熱金錫焊料時，P型電極的金屬層特性改變。從而，P型電極的接觸電阻增加，導(dǎo)致發(fā)光裝置的激勵電壓升高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種焊料凸點，該焊料凸點是在低于改變發(fā)光裝置電極電阻的溫度下形成的，并增加了在焊接發(fā)光裝置和底層之后的處理中的熱穩(wěn)定性。
本發(fā)明也提供了一種制造該焊料凸點的方法。
本發(fā)明還提供了一種使用該焊料凸點焊接發(fā)光裝置的方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種由包括第一元素至第三元素的化合物形成的焊料凸點，其中第一元素和第三元素形成一種具有多個中間相和固相線的化合物。第一元素可以是錫。第二元素可以是銀。第三元素可以是金、鈀、鎳、銅和鈉中之一。銀所占重量在3.3％-8％或3％-7.32％之間，金所占重量在20％-36.63％或29.32％-48.96％之間。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種形成焊料凸點的方法，包括(a)在基襯底上形成第一材料供應(yīng)膜；(b)在第一材料供應(yīng)膜上形成二元組合物焊料凸點；以及(c)加熱其上形成了焊料凸點的合成結(jié)構(gòu)。第一材料供應(yīng)膜可以是金膜、鈀膜、鎳膜、銅膜和鈉膜中之一。而且，焊料凸點可以由包括錫銀的化合物形成。
銀的含量可以在3.3％-8％范圍內(nèi)。
可在205℃-235℃范圍內(nèi)的一個溫度下加熱該合成結(jié)構(gòu)。
可在上層膜附著于焊料凸點的上部之后執(zhí)行步驟(c)。可以在焊料凸點的上部和該上層膜之間進一步形成第二材料供應(yīng)膜。第二材料供應(yīng)膜可以由金膜、鈀膜、鎳膜、銅膜和鈉膜中之一形成。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種使用該焊料凸點焊接發(fā)光裝置的方法，其包括(a)形成包括P型電極、N型電極以及形成于P型電極和N型電極之間的化合物半導(dǎo)體層的發(fā)光裝置；(b)在底層上面形成第一襯墊層和第二襯墊層，使第一襯墊層和第二襯墊層彼此隔離；(c)在發(fā)光裝置上形成與P型電極接觸的襯墊層以及與N型電極接觸的另一襯墊層；(d)在第一襯墊層上成形第一焊料凸點，在第二襯墊層上成形第二焊料凸點；(e)通過使與P型電極接觸的襯墊層和與N型電極接觸的襯墊層分別與第一焊料凸點和第二焊料凸點焊接，而將該發(fā)光裝置焊接到底層上，其中第一和第二襯墊層包括第一預(yù)定材料膜，其在焊接過程中向第一焊料凸點和第二焊料凸點供應(yīng)預(yù)定物質(zhì)，以增加第一和第二焊料凸點的熔點。
可依次沉積鈦膜、鉑膜和第一預(yù)定材料膜以形成第一和第二襯墊層。
可依次沉積金膜、鉑膜和鈦膜，以形成與P型電極接觸的襯墊層和與N型電極接觸的襯墊層。
第一和第二焊料凸點可由錫銀形成，銀的含量在3.3％-8％范圍內(nèi)。
第一預(yù)定材料膜可包括第一元素，其與包含在第一和第二焊料凸點中的一種元素一起形成一種具有多個中間相和固相線的化合物，。
第一元素是金、鈀、鎳、銅和鈉中之一。
步驟(e)可包括以下子步驟布置發(fā)光裝置和底層，以使接觸N型電極的襯墊層和接觸P型電極的襯墊層分別面向第一和第二焊料凸點；使接觸N型電極的襯墊層和接觸P型電極的襯墊層分別與第一和第二焊料凸點接觸；以及在205℃-235℃之間的一溫度下加熱該合成結(jié)構(gòu)。
其熔點被增加的焊料凸點可由錫銀金形成，其中銀的含量在3.3％-8％之間，金的含量在20％-36.63％之間。
加熱過程中，施加到合成結(jié)構(gòu)上的壓力在10克-100克之間。
在與N型電極接觸的襯墊層和與P型電極接觸的襯墊層上進一步形成第二預(yù)定材料膜，并且該第二預(yù)定材料膜與第一預(yù)定材料膜作用相同。
第二預(yù)定材料膜包括第二元素，其與包含在第一和第二焊料中的一種元素一起形成一種具有多個中間相和固相線的化合物，。
第二元素可以是金、鈀、鎳、銅和鈉中之一。
根據(jù)本發(fā)明，發(fā)光裝置與底層的倒裝焊接在比常規(guī)溫度更低的溫度下進行。從而，本發(fā)明解決了在傳統(tǒng)倒裝焊接過程中會導(dǎo)致激勵電壓增加的發(fā)光裝置電極電阻增大問題。此外，根據(jù)本發(fā)明，倒裝焊接過程中形成的焊料凸點的熔點為255℃或更高。從而，在溫度低于200℃的后續(xù)處理中焊料凸點保持在其初始狀態(tài)。換句話說，該焊料凸點能保持在熱穩(wěn)定狀態(tài)。因此，根據(jù)本發(fā)明，可從發(fā)光裝置中發(fā)出一致的激光束，尤其是可以從LD中發(fā)出，而且可提高LD的發(fā)射特性和穩(wěn)定性。


通過參考附圖對示例性實施例進行的詳細描述，本發(fā)明的上述和其它特征及優(yōu)點將會變得更加清楚。附圖中圖1是示出將發(fā)光裝置焊接到底層的傳統(tǒng)焊接方法的剖視圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明實施例制造的焊料凸點以及使用該焊料凸點將發(fā)光裝置焊接到底層上的剖視圖；圖3至圖5是示出根據(jù)本發(fā)明實施例焊接發(fā)光裝置工藝的剖視圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例在制造焊料凸點中所用焊料的相圖；圖7是采用根據(jù)本發(fā)明實施例的制造焊料凸點的方法形成的焊料凸點的相圖。
具體實施例方式
下文中，通過參考附圖解釋本發(fā)明的實施例，將詳細描述本發(fā)明的用于焊接的焊料凸點及其制造方法、以及使用該焊料凸點焊接發(fā)光裝置的方法。附圖中，為了清楚起見，可夸大層和區(qū)域的厚度。
在描述將發(fā)光裝置焊接到底層的方法的實施方式的過程中，將對焊料凸點及其制造方法的實施方式加以描述。
參考圖2，附圖標記44表示發(fā)光裝置，例如氮化鎵(GaN)化合物半導(dǎo)體激光二極管(LD)或者發(fā)光二極管(LED)。該發(fā)光裝置44包括襯底40和沉積襯底40下表面的化合物半導(dǎo)體層42。襯底40可以是高阻襯底(例如，藍寶石襯底)或能穿透化合物半導(dǎo)體層42發(fā)出的光的透明襯底?；衔锇雽?dǎo)體層42包括N型化合物半導(dǎo)體層(未示出)和P型化合物半導(dǎo)體層(未示出)。N型化合物半導(dǎo)體層與襯底40接觸。P型化合物半導(dǎo)體層面向N型化合物半導(dǎo)體層。發(fā)光的有源層(未示出)形成于N型和P型化合物半導(dǎo)體層之間。當發(fā)光裝置44是LD時，可進一步在有源層和N型化合物半導(dǎo)體層之間形成N型覆蓋層，并可進一步在有源層和N型化合物半導(dǎo)體層之間形成P型覆蓋層。連接到P型化合物半導(dǎo)體層的P型電極(未示出)形成于化合物半導(dǎo)體層42向下凸出部分上。該化合物半導(dǎo)體層42在臺階(S1)的左邊區(qū)域中具有N型電極(未示出)。P型電極可形成為平坦狀或脊狀。一襯墊層(例如，電連接到N型電極的N型電極襯墊層48a)形成于化合物半導(dǎo)體層42的N型電極形成區(qū)域。另一襯墊層(例如，電連接到P型電極的P型電極襯墊層48b)形成于化合物半導(dǎo)體層42的P型電極形成區(qū)域。第一導(dǎo)體膜50a連接到N型電極襯墊層48a的下表面，第二導(dǎo)體膜50b連接到P型電極襯墊層48b的下表面。N型和P型電極襯墊層48a和48b可以是多層或單層。當N型和P型電極襯墊層48a、48b分別為多層時，N型電極襯墊層48a可以由金膜、鉑膜和鈦膜組成，其中金膜覆蓋N型電極的全部或一部分。在此，依次沉積金膜、鉑膜和鈦膜。P型電極襯墊層48b可以由金膜、鉑膜和鈦膜組成，其中金膜覆蓋P型電極的全部或一部分。在此，依次沉積金膜、鉑膜和鈦膜。第一導(dǎo)體膜50a形成于N型電極襯墊層48a的下表面，第二導(dǎo)體膜50b形成于P型電極襯墊層48b的下表面。第一和第二導(dǎo)體膜50a、50b可以是相同的導(dǎo)體膜或者相互不同的導(dǎo)體膜。如果第一和第二導(dǎo)體膜50a、50b是相同的導(dǎo)體膜，它們可以是包括下述焊料凸點中包含的元素的導(dǎo)體膜，例如金膜、鈀膜、鎳膜、銅膜或鈉膜之一。焊料凸點中包含的元素可以是具有多個固相線的元素，因為至少兩個中間相存在于包含Sn的相圖中。
參考圖2，附圖標記46表示面向發(fā)光裝置44的底層。第一和第二襯墊層52、54形成于底層46上并彼此間隔。第一襯墊層52面向N型電極襯墊層48a，而第二襯墊層54面向P型電極襯墊層48b。第一襯墊層52包括依次沉積的第一至第三金屬層52a、52b和52c，第二襯墊層54包括依次沉積的第四至第六金屬層54a、54b和54c。第一至第三金屬層52a、52b和52c可分別與第四至第六金屬層54a、54b和54c相同或相異。例如，當?shù)谝恢恋谌饘賹?2a、52b和52c與第四至第六金屬層54a、54b和54c相同時，第一和第四金屬層52a、54a可以是鈦膜，第二和第五金屬層52b、54b可以是鉑膜，第三和第六金屬層52c、54c可以是金膜。第一襯墊層52和第一導(dǎo)體膜50a通過形成于二者之間的第三焊料凸點58a連接在一起，第二襯墊層54和第二導(dǎo)體膜50b通過形成于二者之間的第四焊料凸點56b連接在一起。第三焊料凸點56a由具有熔點255℃或317℃左右的金屬化合物制成，例如錫銀金化合物。如果第三焊料凸點56a使用錫銀金化合物，銀所占重量在3.3％-8％或3％-7.32％之間，金所占重量在20％-36.63％或29.32％-48.96％之間。此外，金可以由鈀、鎳、銅和鈉中之一代替。第三焊料凸點56a中代替金的元素的重量百分比可以不同于其中金的重量百分比。第四焊料凸點58a可由與第三焊料凸點56a相同的金屬化合物制成。第三和第四焊料凸點56a、58a可以包括不同的元素和/或具有不同的化學(xué)配比。
現(xiàn)在參考圖3至圖5描述將發(fā)光裝置焊接到底層的方法。
首先，如圖3所示，以預(yù)定的間隔將第一和第二襯墊層52、54形成于底層46上。
第一和第二襯墊層52、54可以通過以下工藝而形成，即依次沉積在底層46的整個區(qū)域上形成第一和第二襯墊層52、54的多個材料膜；為限制將要形成第一和第二襯墊層52、54的區(qū)域而采用光刻工藝在所述材料膜的上表面形成光致抗蝕劑圖案(未示出)，并通過使用光致抗蝕劑圖案作為蝕刻掩模的蝕刻工藝來反相蝕刻依次沉積的材料膜。
組成第一和第二襯墊層52、54的多個材料膜已經(jīng)在上面進行過描述。因此略去對于這些的說明。
然而，第三金屬層52c和第六金屬層54c可以由一金屬元素形成，其在第一和第二焊料凸點56、58所含的一種元素的相圖中由于具有兩個或多個中間相，因而具有多個固相線，隨后將對第一和第二焊料凸點56、58進行描述。用于形成第三金屬層52c和第六金屬層54c的此類金屬元素的示例包括金、鈀、鎳、銅和鈉。
如上所述，第一和第二襯墊層52、54形成后，第一焊料凸點56形成于第一襯墊層52上，第二焊料凸點58形成于第二襯墊層54上。第一和第二焊料凸點56、58是同時形成的。第一和第二焊料凸點56、58可以由具有低熔點的化合物制成，以使發(fā)光裝置在后續(xù)的將發(fā)光裝置44焊接到底層46的焊接過程中免受熱損傷。
本發(fā)明使用包括錫和銀的金屬化合物(例如，錫銀化合物)來形成第一和第二焊料凸點56、58。該錫銀化合物被制造成包含3.5％重量比的銀，從而使其具有低共熔點，在該共熔點下錫銀化合物立即從固態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)。然而，由于焊料凸點體積的變化以及焊接過程中金的熔化，所以在該焊料凸點中銀的最終含量所占重量在3.3％-8％或3％-7.32％之間。
圖6是包括錫和銀的金屬化合物的相圖。圖6中，金屬化合物中銀和錫的百分比繪制在X軸上，而溫度繪制在Y軸上。附圖標記G1和G2分別代表示出液相線的第一曲線和示出固相線的第二曲線。此外，附圖標記A1代表具有低共熔點的錫銀化合物(含3.5％重量比的銀)。
參考圖6，如果第一和第二焊料凸點56、58是低共熔點錫銀化合物，其中銀的重量比為3.5％，兩凸點的熔點為221℃，該溫度比傳統(tǒng)金錫焊料凸點的最低熔點280℃低大約60℃。
因此，如果第一和第二焊料凸點56、58由錫銀化合物組成，其中銀的含量所占重量在3.3％-8％或3％-7.32％之間，將發(fā)光裝置焊接到底層的工藝可在比采用常規(guī)金錫焊料凸點低得多的溫度下進行。從而可避免用第一和第二焊料凸點56、58進行焊接的過程中對發(fā)光裝置的熱損傷。
如上所述，第一和第二焊料凸點56、58分別形成于第一和第二襯墊層52、54的上表面，然后，按圖4所示準備其上將要形成發(fā)光裝置的襯底40。襯底40可以是高阻襯底，例如籃寶石襯底。如果形成于襯底40上的發(fā)光裝置發(fā)出的光穿透襯底40，襯底40可以是透明襯底，例如硅襯底。形成諸如LD或LED的發(fā)光裝置的化合物半導(dǎo)體層42形成于襯底40上?；衔锇雽?dǎo)體層42通過依次沉積N型化合物半導(dǎo)體層、有源層以及P型化合物半導(dǎo)體層而形成。接著，所得結(jié)構(gòu)被構(gòu)圖成預(yù)定形狀。P型電極(未示出)形成于P型化合物半導(dǎo)體層上，N型電極(未示出)形成于N型化合物半導(dǎo)體層上?？梢栽诨衔锇雽?dǎo)體層42的組成層之間進一步形成另一材料層。例如，可以在N型化合物半導(dǎo)體層和有源層之間形成N型覆蓋層，可以在P型化合物半導(dǎo)體層和有源層之間形成P型覆蓋層。化合物半導(dǎo)體層42具有形成于P型電極形成部分和N型電極形成部分之間的臺階S1。P型電極形成于與臺階S1凸出相同高度的化合物半導(dǎo)體層42的第一區(qū)域R1；N型電極形成于不凸出的化合物半導(dǎo)體層42的第二區(qū)域R2。連接于P型電極的P型電極襯墊層48b形成于化合物半導(dǎo)體層42的第一區(qū)域R1，連接于N型電極的N型電極襯墊層48a形成于化合物半導(dǎo)體層42的第二區(qū)域R2。P型電極襯墊層48b可以是單層或者包括多層。如果P型電極襯墊層48b包括多層，其可用以下方法形成，即包括形成連接于P型電極的第一金屬膜，并依次在第一金屬膜上沉積第二和第三金屬膜。例如，第一金屬膜可以是金膜。第二和第三金屬膜分別是，例如鉑膜和鈦膜。N型電極襯墊層48a也可以與P型電極襯墊層48b有相同的結(jié)構(gòu)，但也可以形成為與P型電極襯墊層48b有不同的結(jié)構(gòu)。第一和第二導(dǎo)體膜50a、50b分別形成于N型和P型電極襯墊層48a、48b上。第一和第二導(dǎo)體膜50a、50b可以由同樣的材料組成，例如金，或者由不同的材料組成。
參考圖5，襯底40和底層46排列成使得第一和第二導(dǎo)體膜50a、50b面向第一和第二焊料凸點56、58。精確排列襯底40和底層46，然后使第一和第二導(dǎo)體膜50a、50b分別與第一和第二焊料凸點56、58接觸，以將形成于襯底40上的發(fā)光裝置倒裝焊接到底層46上?？紤]到第一和第二焊料凸點56、58的熔點，倒裝焊接在溫度205℃-235℃之間的一溫度下進行。在倒裝焊接過程中，一種包含在第一和第二導(dǎo)體膜50a和50b、第一襯墊層52的第三金屬膜52c、以及第二襯墊層54的第六金屬膜54c中的元素(例如金)擴散到第一和第二焊料凸點56、58。
在倒裝焊接過程中，第三金屬膜52c和第六金屬膜54c作為材料供應(yīng)膜向第一和第二焊料凸點56、58供應(yīng)預(yù)定物質(zhì)，通過該物質(zhì)倒裝焊接后第一和第二焊料凸點56、58的熔點升高。第一和第二導(dǎo)體膜50a、50b與第三和第六金屬膜52c、54c起相同的作用。從而，如果將第三和第六金屬膜52c、54c稱作第一材料供應(yīng)膜，第一和第二導(dǎo)體膜50a、50b可被稱作第二材料供應(yīng)膜。
可在5～10秒時間內(nèi)進行倒裝焊接，但是必要時可調(diào)整倒裝焊接的時間。此外，可以在倒裝焊接過程中施加預(yù)定壓力，例如10g-100g的壓力。從而增加第一和第二焊料凸點56、58內(nèi)金的擴散能力。
倒裝焊接過程中，如圖2所示，發(fā)光裝置44被焊接到底層46上，并且第一和第二焊料凸點56、58變成含金量在29.32％-48.96％之間的第三和第四焊料凸點56a、58a。
倒裝焊接過程中，如果將熔入第一和第二焊料凸點56、58的預(yù)定物質(zhì)不是金而是另一種元素，例如鈀、鎳、銅或鈉，包含在第三和第四焊料凸點56a、58a中的該元素的含量可以與預(yù)定物質(zhì)為金時的含量不同。
如果第一和第二焊料凸點56、58由錫銀化合物組成，并且倒裝焊接過程中金元素被熔入第一和第二焊料凸點56、58，則第三和第四焊料凸點56a、58a的組成變成是錫銀金。
圖7是金錫的相圖。參考圖7，當金所占重量是29.32％時(A2)，熔點是255℃。當金所占重量是48.96％時(A3)，熔點是317℃。因此，可以得出當金所占重量在29.32％-48.96％之間時，第三和第四焊料凸點56a、58a的熔點在255℃-317℃之間。圖7中的數(shù)字表示具有對應(yīng)于這些數(shù)字的固相線的金錫化合物的熔點。
當完成倒裝焊接時，第三和第四焊料凸點56a、58a的熔點等于或大于255℃。因此，在后續(xù)處理(如，封裝工藝)中，可以保持第三和第四焊料凸點56a、58a的高溫特性。
具體的說，封裝工藝通常在等于或低于200℃的溫度下進行。該溫度遠遠低于第三和第四焊料凸點56a、58a的熔點，從而當?shù)谌偷谒暮噶贤裹c56a、58a首次形成時，兩者在封裝工藝中具有同樣的相。
因此，第三和第四焊料凸點56a、58a不受在低溫下進行的后續(xù)倒裝焊接過程的影響，從而發(fā)光裝置44可以抵抗熱損傷。因此，發(fā)光裝置44的激勵電壓不增加。
考慮上面關(guān)于形成第三和第四焊料凸點56a、58a的描述。底層46可看作一基礎(chǔ)襯底，其上形成第一和第二焊料凸點56、58。第一和第二襯墊層52、54的第三和第六金屬膜52c、54c，以及第一和第二導(dǎo)體膜50a、50b是供應(yīng)預(yù)定元素的材料供應(yīng)膜。預(yù)定元素與第一和第二焊料凸點56、58的一種元素結(jié)合形成一種具有多個中間相和固相線的化合物。此外，該發(fā)光裝置44以及N型和P型電極襯墊層48a、48b可作為上層，該上層與形成于第一和第二襯墊層52、54上的第一和第二焊料凸點56、58接觸，并使來自材料供應(yīng)膜的預(yù)定元素更多地擴散到第一和第二焊料凸點56、58中。
根據(jù)本發(fā)明的上面說明所述，發(fā)光裝置與底層的倒裝焊接在遠低于常規(guī)溫度下進行。從而，本發(fā)明解決了在傳統(tǒng)倒裝焊接過程中產(chǎn)生的發(fā)光裝置中電極電阻增加的問題，而該問題將導(dǎo)致激勵電壓的增加。此外，根據(jù)本發(fā)明，倒裝焊接過程中形成的焊料凸點的熔點為255℃或更高。從而，在溫度低于200℃的后續(xù)處理過程中焊料凸點保持其初始狀態(tài)。換句話說，該焊料凸點可保持熱穩(wěn)定狀態(tài)。因此，根據(jù)本發(fā)明，可從發(fā)光裝置中發(fā)出一致的激光束，尤其是可以從LD中發(fā)出，并且可提高LD的發(fā)射特性和可靠性。
應(yīng)該理解到，上面對本發(fā)明示例性實施例的描述是為了向本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚完整地公開本發(fā)明的概念。上面的描述不應(yīng)該被解釋為限制本發(fā)明的保護范圍。例如，通過參考圖7的相圖，倒裝焊接過程中包含在第三和第四焊料凸點56a、58a中金含量可以超出所描述的范圍而不脫離本發(fā)明的保護范圍，如所占重量大于48.96％或者小于39.32％。同樣，在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)，焊料凸點可僅形成于第二襯墊層54和第二導(dǎo)體膜50b之間。
權(quán)利要求
1.一種由包括第一元素至第三元素的化合物形成的焊料凸點，其中第一元素和第三元素形成一種具有多個中間相和固相線的化合物。
2.如權(quán)利要求1所述焊料凸點，其中第一元素是錫。
3.如權(quán)利要求1所述焊料凸點，其中第二元素是銀。
4.如權(quán)利要求2所述焊料凸點，其中第二元素是銀。
5.如權(quán)利要求1所述焊料凸點，其中第三元素是從包括金、鈀、鎳、銅和鈉的一組元素中選出的一種。
6.如權(quán)利要求2所述焊料凸點，其中第三元素是從包括金、鈀、鎳、銅和鈉的一組元素中選出的一種。
7.如權(quán)利要求3所述焊料凸點，其中第三元素是從包括金、鈀、鎳、銅和鈉的一組元素中選出的一種。
8.如權(quán)利要求3所述焊料凸點，其中銀所占重量在3.3％-8％或3％-7.32％之間。
9.如權(quán)利要求5所述焊料凸點，其中金所占重量在20％-36.63％或29.32％-48.96％之間。
10.一種形成焊料凸點的方法包括(a)在基襯底上形成第一材料供應(yīng)膜；(b)在第一材料供應(yīng)膜上形成一種二元化合物的焊料凸點；以及(c)加熱在其上形成了焊料凸點的合成結(jié)構(gòu)。
11.如權(quán)利要求10所述方法，其中第一材料供應(yīng)膜是從包括金膜、鈀膜、鎳膜、銅膜和鈉膜的一組中選出的一種。
12.如權(quán)利要求10所述方法，其中焊料凸點由包括錫銀的化合物形成。
13.如權(quán)利要求12所述方法，其中銀的含量在3.3％-8％范圍內(nèi)。
14.如權(quán)利要求10所述方法，其中在205℃-235℃之間的一溫度下加熱該合成結(jié)構(gòu)。
15.如權(quán)利要求10所述方法，其中在將一上層膜連接于該焊料凸點的上部之后執(zhí)行步驟(c)。
16.如權(quán)利要求15所述方法，其中在焊料凸點的上部和該上層膜之間進一步形成第二材料供應(yīng)膜。
17.如權(quán)利要求16所述方法，其中第二材料供應(yīng)膜是從包括金膜、鈀膜、鎳膜、銅膜和鈉膜的一組中選出的一種。
18.一種焊接發(fā)光裝置的方法包括(a)形成包括P型電極、N型電極、以及在該P型電極和該N型電極之間形成的化合物半導(dǎo)體層的發(fā)光裝置；(b)在底層上形成第一襯墊層和第二襯墊層，使得該第一襯墊層和該第二襯墊層彼此間隔；(c)在該發(fā)光裝置上形成與該P型電極接觸的襯墊層以及與該N型電極接觸的另一襯墊層；(d)在該第一襯墊層上形成第一焊料凸點，在該第二襯墊層上形成第二焊料凸點；(e)通過分別將第一焊料凸點和第二焊料凸點焊接至與N型電極接觸的襯墊層和與P型電極接觸的襯墊層而將該發(fā)光裝置焊接到該底層上，其中，第一和第二襯墊層包括第一預(yù)定材料膜，在焊接過程中該第一預(yù)定材料膜向第一焊料凸點和第二焊料凸點供應(yīng)一種預(yù)定物質(zhì)，以增加第一和第二焊料凸點的熔點。
19.如權(quán)利要求18所述方法，其中依次沉積鈦膜、鉑膜和第一預(yù)定材料膜以形成第一和第二襯墊層。
20.如權(quán)利要求18所述方法，其中依次沉積金膜、鉑膜和鈦膜以形成與P型電極接觸的襯墊層和與N型電極接觸的襯墊層。
21.如權(quán)利要求18所述方法，其中第一和第二焊料凸點由錫銀化合物形成，并且銀的含量在3.3％-8％之間。
22.如權(quán)利要求18所述方法，其中第一預(yù)定材料膜包括一種第一元素，該第一元素和包含在第一和第二焊料凸點中的一種元素一起形成一種具有多個中間相和固相線的化合物。
23.如權(quán)利要求19所述方法，其中第一預(yù)定材料膜包括一種第一元素，該第一元素和包含在第一和第二焊料凸點中的一種元素一起形成一種具有多個中間相和固相線的化合物。
24.如權(quán)利要求22所述方法，其中第一元素是從包括金、鈀、鎳、銅和鈉的一組元素中選出的一種。
25.如權(quán)利要求18所述方法，其中步驟(e)包括布置發(fā)光裝置和底層，以使接觸N型電極的襯墊層和接觸P型電極的襯墊層分別面向第一和第二焊料凸點；使接觸N型電極的襯墊層和接觸P型電極的襯墊層分別與第一和第二焊料凸點接觸；以及在205℃-235℃之間的一溫度下加熱該合成結(jié)構(gòu)。
26.如權(quán)利要求18所述方法，其中其熔點已增加的焊料凸點是由錫銀金化合物形成的，其中銀的含量在3.3％-8％之間，金的含量在20％-36.63％之間。
27.如權(quán)利要求25所述方法，其中加熱過程中，施加到該合成結(jié)構(gòu)上的力在10克-100克之間。
28.如權(quán)利要求18所述方法，其中在接觸N型電極的襯墊層和接觸P型電極的襯墊層上進一步形成第二預(yù)定材料膜，并且該第二預(yù)定材料膜具有與第一預(yù)定材料膜相同的作用。
29.如權(quán)利要求28所述方法，其中第二預(yù)定材料膜包括一種第二元素，該第二元素和包含在第一和第二焊料凸點中的一種元素一起形成一種具有多個中間相和固相線的化合物。
30.如權(quán)利要求29所述方法，其中第二元素是從包括金、鈀、鎳、銅和鈉的一組元素中選出的一種。
全文摘要
提供一種焊料凸點及其制造方法，以及使用該焊料凸點制造方法焊接發(fā)光裝置的方法。具體而言，該焊料凸點由包括第一元素至第三元素的化合物形成，其中第一和第三元素一起形成一種具有多個中間相和固相線的化合物。
文檔編號H01L21/60GK1603054SQ200410089930
公開日2005年4月6日 申請日期2004年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月1日
發(fā)明者崔源璟, 蔡秀熙, 郭準燮 申請人:三星電子株式會社