一种多电极氮化镓基半导体器件的制造方法 【技术领域】
本发明涉及光电子技术领域，尤其是一种多电极氮化镓基半导体器件的制造方法。
技术背景
氮化镓基光电子工业或电子器件是目前主要的研究和产业化发展领域。其中氮化镓基发光二极管已被用于显示、装饰、照明等广泛的经济生活中。通过采用不同的材料和结构，发光二极管能够辐射波长覆盖从紫外到绿光的范围，通过荧光转换，也实现了白光发光二极管。氮化镓基材料还用于激光器、大功率晶体管及太阳盲点探测器。
氮化镓基器件通常生长在炭化硅衬底或蓝宝石衬底上。蓝宝石衬底导热系数小，对于蓝宝石衬底上的高功率氮化镓基器件，为了提高效率和可靠性，散热是技术关键。为解决散热问题，倒装芯片是一个常用方法。
除了散热目的，倒装芯片有利于发光二极管出光效率，大功率晶体管的频率响应，和太阳盲点探测器的光接收效率。
现有的倒装芯片方法有：导电胶胶合；焊料键合。这些方法都有一个共同的缺点，那就是芯片与基底粘合过程中，存在流动粘合体。对于单电极芯片，此方法尚可，但对多电极芯片，由于流动粘合体的虹吸现象，太小的间距将导致电极间粘合体的短接，造成电极短路。为避免短路，芯片与基底间距不能太小，而太大的间距将会严重影响基底地导热效率。
【发明内容】
本发明提出一种多电极氮化镓基半导体器件的制造方法，包括以下步骤：
提供具有二个或二个以上在同一侧电极的氮化镓光电子或电子器件，其上用电镀、溅射或蒸发形成一厚度为0.5um--3um的金属材料层；在低于金属溶合温度情况下，通过加压、或加压和加热，将氮化镓光电子或电子器件的外延侧，键合到一个导热性好的基底上。
在加压过程中加入超声波，提高键合质量；键合前需对易氧化金属表面进行去氧化膜处理；两个以上芯片同时键合到相同数目的基底上；可采用冷压键合的方法将氮化镓光电子或电子器件直接与基底粘合，键合面含有软金属，如金、银、铟、铅或含以上金属的合金；压力范围为；也可采用扩散键合法，使氮化镓光电子或电子器件上的金属或合金层与基板表面的金属层不同，在键合温度小于金属及合金融解温度下，通过金属间扩散的方法实现键合；键合面的一侧含有金属，如金、银、铅、锡、铋、锗、锌或这些金属的合金，另一侧含有不同于前一侧的金属或合金面；压力范围范围为1000-5000PSI，温度范围为80-250摄氏度。
本发明利用氮化镓基器件硬度远大于其他半导体材料的特点，采用加压为主的方法，在无金属融解的情况下，实现氮化镓光电子或电子器件与导热基底的粘合，粘合时无液体存在，不会存在虹吸现象，避免了多电极键合由于虹吸现象造成的短路现象。
【附图说明】
图1为本发明一实施例将氮化镓基发光二极管芯片键合到一个氮化铝基底的工艺过程。
具体实施例
实施例一
本发明的一种方法为采用冷压键合的方法将芯片直接与基底粘合，由于键合在低于金属溶合温度进行芯片与基底粘合时无液体存在，不会存在虹吸现象，避免了多电极健合由于虹吸现象千万的短路现象。图1为按照本发明，将氮化镓基发光二极管芯片键合到一个氮化铝基底的工艺过程。(a)为一个双电极饮料化镓基发光二极管芯片的顶视图；(b)为此氮化镓基发光二极管芯片的前视图；(c)为氮化铝基底的顶视图；(d)为氮化铝基底的前视图；(e)为芯片倒装到氮化铝基底的前视图右视图。其中，1、2分别为正负电极接触面，蒸发了0.5um到3um金。其接触面图案由刻蚀方法或剥离技术方法产生；3为蓝宝石衬底；4为外延发光层；5、6为蒸发在金垫上的软质金属，如金、银、铅、铟中的一种，其厚度为2到15um；7、8为正负电极打线盘；9为氮化铝基底。本发明的键盘合过程为：1).先将双电极氮化镓基发光二极管芯片倒置与氮化铝基底上；2).将1与5，2与6对齐；3).对氮化镓基发光二极管芯片背面施加压力。对于一个13mil×13mil的芯片，压力范围为30-200克。冷压键合是通过软质金属形变后与另一金属密切接触形成的键合。
实施例二
本发明的另一种形式为用扩散键合方法。由于氮化镓基器件硬度大，且合金温度高(＞500℃)，可利用高温、高压的扩散键合方法其通常方法是将基底表面用电镀、溅射或蒸发方法形成一种与芯片表面不同的金属合金，然后将芯片与其底紧密压合接触，在键合温度小于金属及合金融解温度下，通过金属间扩散的方法实现键合。扩散键合工艺与冷压键合相似。如图一中，5、6金属为锡。在加压(压力范围为100-300克)的同时，对芯片及基底加热(温度80-250℃)。加压使得金与锡密切接触，加热使得金与锡相互扩散形成合金。