[发明专利]半导体外延片的压焊结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体外延片的压焊装置。

背景技术

铟镓铝氮半导体发光器件广泛的用于全色大屏幕显示、交通信号灯、背光源、固体照明等。铟镓铝氮半导体发光材料常用的衬底材料是蓝宝石、碳化硅和硅等材料。将原始衬底上生长的铟镓铝氮薄膜做成发光器件时，会存在以下缺点：发光材料利用率低、散热差、P型透明导电层对光有一定的吸收作用，因而对器件的光电性能存在一定的影响。利用外延片压焊(wafer bonding)和湿法剥离或激光剥离相结合的技术将原始衬底上生长的铟镓铝氮薄膜转移到新衬底上制备上下电极结构的发光器件，将可以改善出光效率、提高芯片利用率和降低LED的串连电阻。所以，近年来铟镓铝氮外延片的压焊(wafer bonding)技术被广泛采用。

目前的铟镓铝氮外延片的压焊一般采用Au或AuSn等塑性比较好或熔点比较低的金属作为压焊金属，加热方式一般采用传导加热方式，即加热方式是热阻加热。要实现外延片的压焊一般需要在一定的温度和压力情况下完成，加热器要同时承担传递压力和传递温度的作用，所以目前外延片压焊的加热器多半采用具有一定强度和厚度的金属制作。然而金属比热容较大，所以它的升温速率慢、升温时间长，这使得压焊金属容易扩散到GaN的表面破坏外延片的欧姆接触性能。对于降温，如果采用气体冷却或液体冷却会使得金属加热器产生很大的内应力，引起变形；如果不采用气体冷却或液体冷却，则降温时间会很长，它不但影响欧姆接触，而且影响生产效率。金属加热器反复加热会引起热疲劳使得加热器变形和产生裂纹。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种半导体外延片的压焊结构，该压焊结构不需要通过热阻加热方式给压焊金属加热，可以防止热阻加热方式中的压焊金属由于热扩散而影响外延片的欧姆接触性能，该压焊结构可最大程度的避免热阻加热方式给外延片造成的品质劣化。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种半导体外延片的压焊结构，包括对外延片和基板施加压力的夹合装置、通过将外延片和基板之间的金属焊料融化来焊接外延片和基板的加热装置；所述夹合装置包括两个夹合构件，两个夹合构件之间形成焊接外延片和基板的工作台，压焊结构还包括用于焊接外延片和基板的电磁感应加热装置；电磁感应加热装置包括电磁感应加热外延片和基板的电磁线圈。电磁线圈设于所述工作台上或工作台外围。

优选地：压焊结构还包括对外延片和基板进行定位的定位装置，定位装置设于工作台上。在手工将外延片置于工作台上的时候，外延片和基板需要进行准确无误的位置对接，定位装置可以很好的帮助工作人员进行外延片和基板焊接面的对接。当然，外延片和基板也可以采用电脑自控方式对接，即让机械手通过电脑精确的计算和控制辅以感应器的定位来实现外延片和基板的对接。

优选地：所述电磁线圈为盘绕在所述夹合装置外围的圆柱状线圈，或者为设于所述工作台外围的平面状线圈。圆柱形线圈缠绕在工作台外围，将工作台环绕其中，这种结构可以产生良好的加热效果。另外，电磁线圈还可以为平面状线圈，其设在诸如承压构件下方，使电磁线圈发出的电磁场穿过工作台区域，也可以实现良好的加热效果。当然，这种平面状的电磁线圈还可以设于承压构件或施压构件内部。

优选地：所述电磁线圈为设有冷却液体和气体通道的空心线圈。在使用电磁加热过程中，会产生大量的热能，当需要焊熔较高熔点的金属或合金的时候，为了保证电磁线圈的正常工作，需要对电磁线圈进行冷却。使用空心的电磁线圈，让冷却液和冷却气体在线圈中流动，带走产生的热量可以实现良好的散热效果。另外，除了使用这种空心线圈结构外，还可以管外冷却的方式冷却线圈。

优选地：所述两个夹合构件包括与外延片和基板接触的接触部位，所述接触部位为比热容小于中碳钢的非金属材料。比热容小有利于将外延片上的热量传导出去，可以更好的防止外延片过热，有利于提高外延片的加工质量。

优选地：所述夹合装置及其工作台设于真空装置内。真空环境可以使整个倒封装工艺出于无尘的工作环境下，有利于提高外延片的加工质量。另外也可以出于成本考虑将夹合装置置于空气中，使整个工作环境置于自然条件下。

优选地：所述电磁线圈设于所述真空装置外部，所述真空装置接近所述电磁线圈部位为比热容小于中碳钢的非金属材料。比热容小于中碳钢的非金属材料可以有效避免电磁线圈在真空装置的该部位上产生热量，进而造成不必要的高温环境和电能的浪费。