CN100355096C

CN100355096C - 具有热吸收层的发光元件的制造方法

Info

Publication number: CN100355096C
Application number: CNB03159719XA
Authority: CN
Inventors: 谢明勋; 曾子峰
Original assignee: Epistar Corp
Current assignee: Epistar Corp
Priority date: 2003-09-23
Filing date: 2003-09-23
Publication date: 2007-12-12
Anticipated expiration: 2023-09-23
Also published as: CN1601769A

Abstract

本发明提供一种具有热吸收层的发光元件的制造方法，该制造方法包括下列步骤：于一第一衬底上外延生长形成一发光叠层；于该发光叠层上形成一欧姆电极；以一接合材料粘结该欧姆电极及一暂时衬底；移除该第一衬底；于该发光叠层与第一衬底移除后的接触面上形成一欧姆接触层；于该欧姆接触层上形成一反射层；于该反射层上形成一热吸收层；以及移除该暂时衬底。

Description

具有热吸收层的发光元件的制造方法

技术领域

本发明涉及一种发光元件的制造方法，特别地涉及一种具有热吸收层的发光元件的制造方法。

背景技术

发光元件的应用很广泛，例如，可应用于光学显示装置、激光二极管、交通信号灯、信息储存装置、通讯装置、照明装置以及医疗装置。在本领域中，目前技术人员的重要课题之一是如何提高发光效率。

在台湾专利公告第477079号中公开了一种具有金属衬底的半导体元件，其步骤包括：提供一半导体衬底；形成一外延生长层于该半导体衬底上，该外延生长层由多个半导体层所组成；形成一金属欧姆电极层于该外延生长层上；形成该金属衬底于该金属欧姆电极层上；移除该半导体衬底；以及形成一欧姆电极引线焊盘于该外延生长层下。

在台湾专利公告第540171号中公开了一种高功率发光二极管的制造方法，包括：形成至少一欧姆接触电极于该发光二极管外延生长层远离衬底一面的步骤；于该欧姆接触电极上，镀上一金属光反射层的步骤；于该金属光反射层上，镀上一金属衬底层的步骤；移除原位于该外延生长层衬底的步骤；于该外延生长层所曝露的该外延生长层上，制作至少一欧姆接触电极的步骤；及将该发光二极管外延生长层切割成芯片的步骤。

于上述的制造方法中，制造至少一欧姆电极或欧姆接触电极的步骤是位于形成金属衬底步骤之后，在形成欧姆电极或欧姆接触电极的步骤中，往往需要经过高温工艺，例如高于250℃的温度使得欧姆电极与发光二极管之间形成欧姆接触；由于金属衬底与发光二极管之间的热膨胀系数差异非常大，在此高温工艺中，因为热膨胀系数差异的影响，使得发光二极管破裂，或者产生暗裂，造成漏电流。

为了解决上述热膨胀系数差异产生的发光二极管破裂，或者产生暗裂，进而造成漏电流的问题，本发明人认为若改变工艺，于形成欧姆电极之后，再形成金属衬底，如此金属衬底与发光二极管之间不需经过高温工艺，便可解决上述问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种具有热吸收层的发光元件的制造方法，该热吸收层是由金属材料形成，使得该热吸收层与发光叠层之间不需经过高温工艺，解决了热膨胀系数差异对发光元件产生的影响，以提高产品的成品率。

本发明提供一种具有热吸收层的发光元件的制造方法，其包括：形成一发光叠层，其步骤包括于一第一衬底上外延生长形成一外延生长叠层；于该发光叠层上形成一欧姆电极；以一接合材料粘结该欧姆电极及一暂时衬底；移除该第一衬底；于该外延生长叠层与第一衬底移除后的接触面上形成一欧姆接触层；于该欧姆接触层上形成一反射层；于该反射层上形成一热吸收层；以及移除该暂时衬底。

本发明提供一种具有热吸收层的发光元件的制造方法，其包括：形成一发光叠层，其步骤包括于一第一衬底上外延生长形成一外延生长叠层；于该发光叠层上形成一透明导电欧姆电极；以一接合材料粘结该欧姆电极及一暂时衬底；移除该第一衬底；于该外延生长叠层与第一衬底移除后的接触面上形成一欧姆接触层；于该欧姆接触层上形成一反射层；于该反射层上形成一热吸收层；以及移除该暂时衬底。

本发明提供一种具有热吸收层的发光元件的制造方法，其包括：形成一发光叠层，其步骤包括于一第一衬底上外延生长形成一外延生长叠层；于该发光叠层上形成一金属欧姆电极；以一接合材料粘结该欧姆电极及一暂时衬底；移除该第一衬底；于该外延生长叠层与第一衬底移除后的接触面上形成一欧姆接触层；于该欧姆接触层上形成一反射层；于该反射层上形成一热吸收层；以及移除该暂时衬底。

所述热吸收层形成的方法包括选自于电镀、电铸、无电解电镀及电弧蒸镀之中的至少一种方法或其它可替代的方法；所述第一衬底，包括选自于蓝宝石、GaP、GaAs、SiC、Si及Ge所构成的材料族群中的至少一种材料；所述暂时衬底，包括选自于蓝宝石、玻璃、Si及GaAs所构成的材料族群中的至少一种材料或其它可替代的材料；所述的欧姆接触层包括选自于氧化铟锡、GeAu、BeAu、Au、Ni、Ti、Al Pt所构成的材料族群中的至少一种材料；所述的反射层包括选自于氧化铟锡、Ag、Al及Au所构成的材料族群中的至少一种材料；所述的热吸收层包括选自于Cu、Al、Au、Ag、W及其合金所构成的材料族群中的至少一种材料或其它可替代的材料；所述的接合材料包括选自于聚酰亚胺(PI)、苯并环丁烷(BCB)或过氟环丁烷(PFCB)所构成的材料族群中的至少一种材料或其它可替代的材料。

附图说明

图1为一示意图，显示了根据本发明一优选实施例的一种具有热吸收层的发光元件；

图2为一示意图，显示了根据本发明的制造方法制造图1所示的发光元件的步骤中的第一叠层；

图3为一示意图，显示了根据本发明的制造方法制造图1所示的发光元件的步骤中的第二叠层；

图4为一示意图，显示了根据本发明的制造方法制造图1所示的发光元件的步骤中的第三叠层；

图5为一示意图，显示了根据本发明另一优选实施例的一种具有热吸收层的发光元件。

图6为一示意图，显示了根据本发明的制造方法制造图5所示的发光元件的步骤中的第一叠层。

图7为一示意图，显示了根据本发明的制造方法制造图5所示的发光元件的步骤中的第二叠层。

图8为一示意图，显示了根据本发明的制造方法制造图5所示的发光元件的步骤中的第三叠层。

附图标记说明

1 发光元件

10 第一衬底

111 第一接触层

112 第一束缚层

113 发光层

114 第二束缚层

115 第二接触层

12 透明导电欧姆电极

13 接合材料

14 暂时衬底

15 欧姆接触层

16 反射层

17 热吸收层

18 引线焊盘

2 发光元件

20 第一衬底

211 第一接触层

212 第一束缚层

213 发光层

214 第二束缚层

215 第二接触层

22 金属欧姆电极

23 接合材料

24 暂时衬底

25 欧姆接触层

26 反射层

27 热吸收层

28 引线焊盘

具体实施方式

请参阅图1，根据本发明一优选实施例的具有热吸收层的发光元件1，其制造方法如图2所示，包括：选择一第一衬底10；于该第一衬底10上依次形成一第一接触层111、一第一束缚层112、一发光层113、一第二束缚层114、一第二接触层115；于该第二接触层115上形成一透明导电欧姆电极12；请参阅图3，选择一接合材料13；选择一暂时衬底14；以该接合材料13粘结该透明导电欧姆电极12及该暂时衬底14；移除该第一衬底10；请参阅图4，于该第一接触层111与第一衬底10移除后的接触面上形成一欧姆接触层15；于该欧姆接触层15上形成一反射层16；于该反射层16上形成一热吸收层17；最后移除该暂时衬底14及接合材料13，以及于该透明导电欧姆电极上低温形成一引线焊盘18，由此形成发光元件1。

请参阅图5，根据本发明一优选实施例的具有热吸收层的发光元件2，其制造方法如图6所示，包括：选择一第一衬底20；于该第一衬底20上依次形成一第一接触层211、一第一束缚层212、一发光层213、一第二束缚层214、一第二接触层215；于该第二接触层215上形成一金属欧姆电极22，由于金属欧姆电极22会遮光，无法整面形成于第二接触层215之上，因此金属欧姆电极22部分形成于第二接触层215之上；于该金属欧姆电极上形成一引线焊盘28，请参阅图7，选择一接合材料23；选择一暂时衬底24；以该接合材料23粘结该引线焊盘28、该部分第二接触层215与该暂时衬底24；移除该第一衬底20；请参阅图8，于该第一接触层211与第一衬底20移除后的接触面上形成一欧姆接触层25；于该欧姆接触层25上形成一反射层26；于该反射层26上形成一热吸收层27；以及最后移除该暂时衬底24及接合材料23，由此形成发光元件2。

所述热吸收层的形成方法包括选自于电镀、电铸、无电解电镀及电弧蒸镀之中的至少一种方法或其它可替代的方法；所述第一衬底，包括选自于蓝宝石、GaP、GaAs、SiC、Si及Ge所构成的材料族群中的至少一种材料；所述暂时衬底，包括选自于蓝宝石、玻璃、Si及GaAs所构成的材料族群中的至少一种材料或其它可替代的材料；所述的接合材料包括选自于聚酰亚胺(PI)、苯并环丁烷(BCB)或过氟环丁烷(PFCB)所构成的材料族群中的至少一种材料；所述的引线焊盘包括选自于Al、Al/Ti、Au、Ni/Au、Pt/Au、Pd/Au、Cr/Au、Ta/Ti、TiW、Pt/Ni/Au、Mo/Au及Co/Au所构成的材料族群中的至少一种材料；所述的金属欧姆电极包括选自于GeAu、BeAu、Au、Ni、Ti、Al及Pt所构成的材料族群中的至少一种材料；所述的透明导电欧姆电极包括选自于氧化铟锡、氧化镉锡、氧化锑锡、氧化锌、氧化锌锡、GeAu、BeAu、Au、Ni、Ti、Al及Pt所构成的材料族群中的至少一种材料；所述的欧姆接触层包括选自于氧化铟锡、GeAu、BeAu、Au、Cu、Ti及Pt所构成的材料族群中的至少一种材料；所述的反射层包括选自于氧化铟锡、Ag、Al及Au所构成材料族群中的至少一种材料；所述的热吸收层包括选自于Cu、Al、Au、Ag、W及其合金所构成的材料族群中的至少一种材料或其它可替代的材料；所述第一束缚层，包括选自于AlGaInP、AlInP、AlN、GaN、AlGaN、InGaN及AlInGaN所构成的材料族群中的至少一种材料；所述发光层，包括选自于AlGaInP、GaN、InGaN及AlInGaN所构成的材料族群中的至少一种材料；所述第二束缚层，包括选自于AlGaInP、AlInP、AlN、GaN、AlGaN、InGaN及AlInGaN所构成的材料族群中的至少一种材料；所述第二接触层，包括选自于GaP、GaAs、GaAsP、InGaP、AlGaInP、AlGaAs、GaN、InGaN及AlGaN所构成的材料族群中的至少一种材料；所述第二接触层，包括选自于GaP、GaAs、GaAsP、InGaP、AlGaInP、AlGaAs、GaN、InGaN及AlGaN所构成的材料族群中的至少一种材料。

虽然本发明的发光元件已以优选实施例披露如上，然而本发明的保护范围并不仅限于上述的优选实施例，而应以权利要求书所界定的为准。因此任何本领域技术人员，在不脱离本发明的权利要求范围及精神下，应当可以做出各种改动。

Claims

1.一种具有热吸收层的发光元件的制造方法，至少包括下列步骤：

于一第一衬底上形成一发光叠层；

于该发光叠层上形成一欧姆电极；

以一接合材料将该发光叠层及一暂时衬底互相粘结，使得该欧姆电极介于该发光叠层及该暂时衬底之间；

移除该第一衬底；

于该发光叠层与第一衬底移除后的接触面上形成一欧姆接触层；以及

于该欧姆接触层上形成一热吸收层。

2.如权利要求1所述的具有热吸收层的发光元件的制造方法，其中于形成一欧姆接触层之后与形成一热吸收层之前，还包括形成一反射层。

3.如权利要求1所述的具有热吸收层的发光元件的制造方法，其中还包括移除该接合材料。

4.如权利要求1所述的具有热吸收层的发光元件的制造方法，其中还包括移除该暂时衬底。

5.如权利要求1所述的具有热吸收层的发光元件的制造方法，其中该第一衬底包括选自于蓝宝石、GaP、GaAs、SiC、Si及Ge所构成的材料族群中的至少一种材料。

6.如权利要求1所述的具有热吸收层的发光元件的制造方法，其中该热吸收层的形成方法包括选自于电镀、电铸、无电解电镀及电弧蒸镀之中的至少一种方法。

7.如权利要求1所述的具有热吸收层的发光元件的制造方法，其中该暂时衬底包括选自于蓝宝石、玻璃、Si及GaAs所构成的材料族群中的至少一种材料。

8.如权利要求1所述的具有热吸收层的发光元件的制造方法，其中该接合材料包括选自于聚酰亚胺、苯并环丁烷或过氟环丁烷所构成的材料族群中的至少一种材料。

9.如权利要求1所述的具有热吸收层的发光元件的制造方法，其中该欧姆电极包括选自于氧化铟锡、氧化镉锡、氧化锑锡、氧化锌、氧化锌锡、GeAu、BeAu、Au、Ni、Ti、Al及Pt所构成的材料族群中的至少一种材料。

10.如权利要求1所述的具有热吸收层的发光元件的制造方法，其中该欧姆接触层包括选自于氧化铟锡、GeAu、BeAu、Au、Cu、Ti及Pt所构成的材料族群中的至少一种材料。

11.如权利要求1所述的具有热吸收层的发光元件的制造方法，其中该热吸收层包括选自于Cu、Al、Au、Ag、W及其合金所构成的材料族群中的至少一种材料。

12.如权利要求2所述的具有热吸收层的发光元件的制造方法，其中该反射层包括选自于氧化铟锡、Ag、Al及Au所构成的材料族群中的至少一种材料。

13.如权利要求1所述的具有热吸收层的发光元件的制造方法，其中于该发光叠层上形成一欧姆电极步骤之后及以一接合材料将该发光叠层与一暂时衬底互相粘结步骤之前，还包括于该欧姆电极之上形成一引线焊盘。

14.如权利要求3所述的具有热吸收层的发光元件的制造方法，其中于移除该接合材料之后，还包括于该欧姆电极之上形成一引线焊盘。

15.如权利要求13所述的具有热吸收层的发光元件的制造方法，其中该引线焊盘包括选自于Al、Al/Ti、Au、Ni/Au、Pt/Au、Pd/Au、Cr/Au、Ta/Ti、TiW、Pt/Ni/Au、Mo/Au以及Co/Au所构成的材料族群中的至少一种材料。

16.如权利要求14所述的具有热吸收层的发光元件的制造方法，其中该引线焊盘包括选自于Al、Al/Ti、Au、Ni/Au、Pt/Au、Pd/Au、Cr/Au、Ta/Ti、TiW、Pt/Ni/Au、Mo/Au以及Co/Au所构成的材料族群中的至少一种材料。

17.如权利要求1所述的具有热吸收层的发光元件的制造方法，其中该发光叠层的形成方法包括于该第一衬底上依次形成一第一接触层、一第一束缚层、一发光层、一第二束缚层、一第二接触层。

18.一种具有热吸收层的发光元件的制造方法，至少包括下列步骤：

于一第一衬底上形成一发光叠层；

于该发光叠层上形成一透明导电欧姆电极；

以一接合材料将该发光叠层及一暂时衬底互相粘结，使得该透明导电欧姆电极介于该发光叠层及该暂时衬底之间；

移除该第一衬底；

于该发光叠层与第一衬底移除后的接触面上形成一欧姆接触层；

于该欧姆接触层上形成一反射层；

于该反射层上形成一热吸收层；以及

移除该暂时衬底。

19.一种具有热吸收层的发光元件的制造方法，至少包括下列步骤：

于一第一衬底上形成一发光叠层；

于该发光叠层上部分形成一金属欧姆电极；

以一接合材料将该发光叠层与一暂时衬底互相粘结，使得该金属欧姆电极介于该发光叠层及该暂时衬底之间；

移除该第一衬底；

于该欧姆接触层上形成一反射层；

于该反射层上形成一热吸收层；以及

移除该暂时衬底。

20.如权利要求18或19所述的具有热吸收层的发光元件的制造方法，其中还包括移除该接合材料。

21.如权利要求18或19所述的具有热吸收层的发光元件的制造方法，其中该第一衬底包括选自于蓝宝石、GaP、GaAs、SiC、Si及Ge所构成的材料族群中的至少一种材料。

22.如权利要求18或19所述的具有热吸收层的发光元件的制造方法，其中该热吸收层的形成方法包括选自于电镀、电铸、无电解电镀及电弧蒸镀之中的至少一种方法。

23.如权利要求18或19所述的具有热吸收层的发光元件的制造方法，其中该暂时衬底包括选自于蓝宝石、玻璃、Si及GaAs所构成的材料族群中的至少一种材料。

24.如权利要求18或19所述的具有热吸收层的发光元件的制造方法，其中该接合材料包括选自于聚酰亚胺、苯并环丁烷或过氟环丁烷所构成的材料族群中的至少一种材料。

25.如权利要求18所述的具有热吸收层的发光元件的制造方法，其中该透明导电欧姆电极包括选自于氧化铟锡、氧化镉锡、氧化锑锡、氧化锌、氧化锌锡、GeAu、BeAu、Au、Ni、Ti、Al及Pt所构成的材料族群中的至少一种材料。

26.如权利要求19所述的具有热吸收层的发光元件的制造方法，其中该金属欧姆电极包括选自于GeAu、BeAu、Au、Ni、Ti、Al及Pt所构成的材料族群中的至少一种材料。

27.如权利要求18或19所述的具有热吸收层的发光元件的制造方法，其中该欧姆接触层包括选自于氧化铟锡、GeAu、BeAu、Au、Cu、Ti及Pt所构成的材料族群中的至少一种材料。

28.如权利要求18或19所述的具有热吸收层的发光元件的制造方法，其中该热吸收层包括选自于Cu、Al、Au、Ag、W及其合金所构成的材料族群中的至少一种材料。

29.如权利要求18或19所述的具有热吸收层的发光元件的制造方法，其中该反射层包括选自于氧化铟锡、Ag、Al及Au所构成的材料族群中的至少一种材料。

30.如权利要求18所述的具有热吸收层的发光元件的制造方法，其中于该发光叠层上形成一透明导电欧姆电极步骤之后及以一接合材料将该发光叠层与一暂时衬底互相粘结步骤之前，还包括于该透明导电欧姆电极之上形成一引线焊盘。

31.如权利要求18所述的具有热吸收层的发光元件的制造方法，其中于移除该暂时衬底之后，还包括于该欧姆电极之上形成一引线焊盘。

32.如权利要求19所述的具有热吸收层的发光元件的制造方法，其中于该发光叠层上形成一金属欧姆电极步骤之后及以一接合材料将该发光叠层与一暂时衬底互相粘结步骤之前，还包括于该金属欧姆电极之上形成一引线焊盘。

33.如权利要求19所述的具有热吸收层的发光元件的制造方法，其中于移除该暂时衬底之后，还包括于该金属欧姆电极之上形成一引线焊盘。

34.如权利要求30所述的具有热吸收层的发光元件的制造方法，其中该引线焊盘包括选自于Al、Al/Ti、Au、Ni/Au、Pt/Au、Pd/Au、Cr/Au、Ta/Ti、TiW、Pt/Ni/Au、Mo/Au以及Co/Au所构成的材料族群中的至少一种材料。

35.如权利要求31所述的具有热吸收层的发光元件的制造方法，其中该引线焊盘包括选自于Al、Al/Ti、Au、Ni/Au、Pt/Au、Pd/Au、Cr/Au、Ta/Ti、TiW、Pt/Ni/Au、Mo/Au以及Co/Au所构成的材料族群中的至少一种材料。

36.如权利要求32所述的具有热吸收层的发光元件的制造方法，其中该引线焊盘包括选自于Al、Al/Ti、Au、Ni/Au、Pt/Au、Pd/Au、Cr/Au、Ta/Ti、TiW、Pt/Ni/Au、Mo/Au以及Co/Au所构成的材料族群中的至少一种材料。

37.如权利要求33所述的具有热吸收层的发光元件的制造方法，其中该引线焊盘包括选自于Al、Al/Ti、Au、Ni/Au、Pt/Au、Pd/Au、Cr/Au、Ta/Ti、TiW、Pt/Ni/Au、Mo/Au以及Co/Au所构成的材料族群中的至少一种材料。

38.如权利要求18或19所述的具有热吸收层的发光元件的制造方法，其中该发光叠层的形成方法包括于该第一衬底上依次形成一第一接触层、一第一束缚层、一发光层、一第二束缚层、一第二接触层。