CN100386896C - 发光二极管及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种发光二极管及其制作方法。形成发光二极管多晶结构于基材上，之后蚀刻部分发光二极管多晶结构，以形成孔洞，再将透明介电材料填入孔洞中。之后，依序形成欧姆接触层及反射层，并蚀刻反射层及欧姆接触层，以暴露透明介电材料，最后形成黏着导电复合层，通过黏着导电复合层与透明介电材料黏着，以固定欧姆接触层与反射层于发光二极管多晶结构上。

Description

发光二极管及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种发光二极管及其制作方法。

背景技术

发光二极管(Light Emitting Diode；LED)因具有生产成本低、结构简单、低耗电、体积小以及安装容易的优势，而大量运用于照明光源以及显示器技术中。

已知的发光二极管的制作方法，通常会在基材上依序形成n型半导体层、发光活性层及p型半导体层，以形成发光二极管外延结构，之后再形成反射层及欧姆接触层。反射层的目的，是将发光二极管外延结构所产生的光，通过反射层的反射，使光朝同一方向发射，以显著地增加亮度。而反射层材料的选取以反射率为主要的考量，其中，银具有高反射率，因此广为使用。然而，随着时间的变迁，银会慢慢的迁移到发光二极管外延结构中，而造成漏电现象，影响发光二极管的效能。因此，克服这个缺点的方法，在形成反射层之后，形成欧姆接触层，以控制银的迁移问题。

然而，银与发光二极管外延结构间的黏着度不佳，因此，在发光二极管的制造过程中，剥离(lift-off)基材的步骤会造成反射层与发光二极管外延结构之间的剥离。而发光二极管外延结构中各层在制造过程期间，由于温度变化等因素，也可能会因各层剥离，而造成各层间贴合的程度劣化。

因此，有必要提供一种发光二极管及其制作方法，以增进反射层与发光二极管外延结构之间的黏着度，且可进一步改善发光二极管外延结构中各层的贴合程度。

发明内容

本发明一方面提供一种发光二极管及其制作方法，可增进反射层与发光二极管外延结构之间的黏着度。

本发明另一方面提供一种发光二极管及其制作方法，可改善发光二极管外延结构中各层的贴合程度。

本发明的发光二极管的制作方法包含形成发光二极管外延结构于基材上，之后蚀刻发光二极管外延结构，以形成孔洞，再将透明介电材料填入孔洞中。之后，依序形成欧姆接触层及反射层，并蚀刻反射层及欧姆接触层，以暴露透明介电材料，最后形成黏着导电复合层，通过黏着导电复合层与透明介电材料黏着，以固定欧姆接触层与反射层于发光二极管外延结构上。

本发明的发光二极管包含导电基材、黏着导电复合层、反射层、欧姆接触层、发光二极管外延结构及透明介电层，其中黏着导电复合层位于导电基材之上，以固定欧姆接触层与反射层于发光二极管外延结构，而透明介电层位于发光二极管外延结构的侧壁，以增加侧光的输出。

附图说明

为让本发明的上述特征、方法、目的及优点能更明显易懂，配合所附图式，加以说明如下：

图1A，2，3，4为依照本发明较佳实施例的发光二极管制作方法的流程示意图；

图1B，1C为图1A实施例的变体；以及

图5A-5D为本发明实施例的发光二极管。

附图符号说明

100    基材             101    发光二极管外延结构

102    n型半导体层      104    发光活性层

106    p型半导体层

110、112、114     透明介电层

116    欧姆接触层       120    反射层

122    第一开口         124    第二开口

125    黏着导电复合层   126    第一黏着导电层

128    第二黏着导电层   10     导电基材

132    阳极电极         134    阴极电极

具体实施方式

本发明提供一种发光二极管及其制作方法，本领域内的技术人员将可通过以下的实施例，伴随图式说明轻易了解本发明，并加以实施。

参见图1A所示结构，先在基材100上制作发光二极管外延结构101，之后，通过典型的微影蚀刻技术，蚀刻部分发光二极管外延结构101，再填入透明介电材料形成透明介电层110。在此所述及的发光二极管外延结构101例如包含磷化铝镓铟发光二极管(AlGaInP)外延结构或氮化铝镓铟发光二极管(AlGaInN)外延结构，其中，为获得结晶品质良好的外延结构，在制作磷化铝镓铟(AlGaInP)发光二极管外延结构时，基材100选用如锗(Ge)、砷化镓(GaAs)或铟化磷(InP)，而在制作氮化铝镓铟(AlGaInN)发光二极管外延结构时，基材100选用如蓝宝石(Sapphire)、硅化碳(SiC)、硅、铝酸锂(LiAlO₂)、氧化锌(ZnO)或氮化镓(GaN)。

发光二极管外延结构101的制作，为分别依序形成n型半导体层102，发光活性层104，以及p型半导体层106于基材100上。发光活性层104的结构可以是同质结构(homo-structure)、单异质结构(single hetero-structure)、双异质结构(double hetero-structure)或是多重量子井结构(Multi-quantum Well；MQW)。各透明介电层110中心点之间的距离，可依设计者的需求而定，在较佳实施例中，其距离为最终发光二极管(如图5A)的宽度。

在图1A中所揭示的实施例中，蚀刻部分发光二极管外延结构101至n型半导体层102的某一深度，在其它实施例中，蚀刻的深度不需严谨控制，仅需蚀刻至n型半导体层102，以确定之后填入透明介电材料时，形成的透明介电层110的深度可以超过n型半导体层102与发光活性层104的界面，如此，在形成发光二极管(如图5A)的各个制程步骤期间，此透明介电层110固定发光二极管外延结构101，以此来确保n型半导体层102、发光活性层104以及p型半导体层106的贴合，减少已知技术中各层间剥离的问题。再者，透明介电层110高度超过p型半导体层106的上表面，进一步增进固定发光二极管外延结构101的目的。

图1B、1C揭示本发明的其它实施例，在图1B中，发光二极管外延结构101被蚀刻至基材100，并以透明介电材料填满，形成透明介电层112，在图1C中，则于蚀刻发光二极管外延结构101之后，仅形成透明介电层(liner)114，亦可达到确保n型半导体层102、发光活性层104以及p型半导体层106贴合的目的。透明介电材料选自二氧化硅(SiO₂)、氮化硅(Si₃N₄)、热固性树脂苯并环丁烯(benzocyclobutene BCB)或聚酰亚胺(polyimide)。

形成图1A的结构后，参见图2，以已知技术依序形成欧姆接触层(ohmic contact layer)116及反射层120，之后，再以微影蚀刻技术形成第一开口122。反射层120可用于将发光二极管外延结构101产生的光反射，以使光从同一方向输出，而欧姆接触层116则可防止反射层116的材料(如银)，随时间变迁而迁移到发光二极管外延结构101中，造成漏电现象，影响发光效能的缺失。第一开口122供透明介电层110与之后填入第一开口122的黏着导电材料接触，将于下面详细说明。

接着，如图3所示，蚀刻部分欧姆接触层116及反射层120，以形成第二开口124，之后，再形成黏着导电复合层125。此黏着导电复合层125可为一层或多层，可与透明介电层110及导电基材130(图4)形成良好黏着的材料皆适用于此。于本发明的实施例中，黏着导电复合层125包含第一黏着导电层126及第二黏着导电层128，第一黏着导电层126的材料包含铬(Cr)、钛(Ti)、铂(Pt)及其合金，可直接与透明介电层110接触，形成良好黏着，借此，第一黏着导电层126完整包覆反射层120及欧姆接触层116，使得欧姆接触层116、反射层120与发光二极管外延结构101间各层间紧密贴合，减少各层间剥离问题。第二黏着导电层128的材料包含Ni、Au及其合金，可为一层或多层，用于与之后贴合的导电基材130(图4)形成良好黏着，且此第二黏着导电层128与第一黏着导电层126间也可紧密贴合。此时，由于发光二极管外延结构101借由透明介电层110的固定，发光二极管外延结构101中各层的黏着良好，而通过黏着导电复合层125，也使得欧姆接触层116、反射层120与发光二极管外延结构101间紧密贴合，因此，之后施加激光进行剥离(lift-off)基材100技术时，不会有任何层剥离的现象。蚀刻部分欧姆接触层116及反射层120，以形成第二开口124，非本发明方法的必要步骤，此步骤的目的将于后详细说明。

如图4所示，基材100已通过施加激光剥离(lift-off)技术，而自图3的结构中移除。将黏着层(未揭示)形成于导电基材130上，再以热压方式使黏着层贴合黏着导电复合层125，则可使导电基材130与黏着导电复合层125贴合。之后，分别制作阳极电极132及阴极电极134，其中阴极电极134的宽度与第二开口124的宽度大致上相等，也可依预定阴极电极134的宽度，在形成第二开口124时，决定微影蚀刻的制程参数，以确定第二开口124的宽度。阴极电极134的宽度与第二开口124的宽度相同，是为了电流扩散效应。

图4的结构中，欧姆接触层116的材料，如氧化铟锡(ITO)，可与p型半导体层106形成良好的欧姆接触，而第一黏着导电层126的材料，如铬(Cr)，不会与p型半导体层106形成欧姆接触，因此，第一黏着导电层126与p型半导体层106的界面，会形成电流阻障(current blocking)，使得A区域(虚线区域)内的电流量较小，在A区域的发光较少，A区域之外的其它区域的发光强度将会相对地提高，增加发光亮度。因此，通过阴极电极134的位置及宽度相对应于第二开124，则可解决已知技术中，发光二极管外延结构101产生朝向阴极电极134的光，被阴极电极134吸收的缺点。

最后，自透明介电层110中间位置切开，则形成本发明的发光二极管10，如图5A所示。本发明的发光二极管的其它实施例揭示于图5B、5C、及5D，图5B所揭示的发光二极管20相较于图5A的发光二极管10，不具有第二开124。根据图1B的结构，依序进行图2至图4的步骤，最后再切割则可获得图5C的发光二极管30。而根据图1C的结构，选择性地将图1C的透明介电层底部114a移除(或于图1C中形成不具有透明介电层底部114a的透明介电层)，再依序进行图2至图4的步骤，最后再切割，则可获得图5D的发光二极管40。其中，发光二极管10、20、30分别具有透明介电层110、112，因此，相较于已知技术，可增加侧光的输出。而发光二极管40的反射层120将整个发光二极管外延结构101包覆，因此所有发光可以从同一方向输出，增加发光二极管40的发光亮度。根据本发明的发光二极管的多种实施例，可依不同结构而得到不同的优点，符合设计者不同的需求。

本发明通过参考不同的实施例描述如上，本领域内的技术人员应有的认知是附图及详细说明仅作说明而非限定，且不是限制本发明于所揭露的特定型式及范例。相反地，不脱离本发明的精神及范畴，在所附的权利要求范围下，本发明更包含本领域技术人员显而易见的修饰、变化、重新排列、取代、替换、设计选择及实施例。因此，可预期的是所附的权利要求书包含所有进一步的修饰、变化、重新排列、取代、替换、设计选择及实施例。

Claims (10)

1.一种发光二极管的制作方法，其特征在于，包含：

提供基材；

形成发光二极管外延结构于该基材上；

蚀刻该发光二极管外延结构，以形成孔洞；

将透明介电材料填入该孔洞中；

形成欧姆接触层于该发光二极管外延结构上；

形成反射层于该欧姆接触层上；

蚀刻该反射层及该欧姆接触层，以暴露该透明介电材料；以及

形成黏着导电复合层于该反射层上，该黏着导电复合层穿透该反射层及该欧姆接触层黏着该透明介电材料，通过该黏着导电复合层与该透明介电材料黏着，以固定该欧姆接触层与该反射层于该发光二极管外延结构。

2.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，其中所述透明介电材料选自包含SiO₂、Si₃N₄、苯并环丁烯、聚酰亚胺及其组合物所组成的群组。

3.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，其中所述黏着导电复合层包含第一导电层，所述第一导电层的材料选自包含铬、钛、铂及其合金所组成的群组。

4.如权利要求3所述的制作方法，其特征在于，其中所述黏着导电复合层包含第二导电层，该第二导电层的材料选自包含Ni、Au及其合金所组成的群组。

5.一种发光二极管，其特征在于，包含：

导电基材；

黏着导电复合层，位于该导电基材上；

反射层，位于该黏着导电复合层上；

欧姆接触层，位于该反射层上；

发光二极管外延结构位于该欧姆接触层上，且该发光二极管外延结构具有侧壁；以及

透明介电层位于该发光二极管外延结构的该侧壁上，

其中，该黏着导电复合层穿过该反射层与该欧姆接触层以接触该发光二极管外延结构，促使该欧姆接触层与该反射层固定于该发光二极管外延结构。

6.如权利要求5所述的发光二极管，其特征在于，其中该透明介电层的

材料是选自包含SiO₂、Si₃N₄、苯并环丁烯、聚酰亚胺及其组合物所组成的群组。

7.如权利要求5所述的发光二极管，其特征在于，其中该黏着导电复合层包含第一导电层，该第一导电层的材料选自包含铬、钛、铂及其合金所组成的群组。

8.如权利要求7所述的发光二极管，其特征在于，其中该黏着导电复合层包含第二导电层，该第二导电层的材料选自包含Ni、Au及其合金所组成的群组。

9.如权利要求5所述的发光二极管，其特征在于，其中该发光二极管外延结构包含：

第一掺杂型半导体层；

发光活性层于该第一掺杂型半导体层上；以及

第二掺杂型半导体层于该发光活性层上。

10.如权利要求9所述的发光二极管，其特征在于，其中该第二掺杂型半导体层具有一表面，与该黏着导电复合层接触。

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