CN100409461C - 一种发光二极管的结构及其制造方法 - Google Patents
一种发光二极管的结构及其制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN100409461C CN100409461C CNB2004100858235A CN200410085823A CN100409461C CN 100409461 C CN100409461 C CN 100409461C CN B2004100858235 A CNB2004100858235 A CN B2004100858235A CN 200410085823 A CN200410085823 A CN 200410085823A CN 100409461 C CN100409461 C CN 100409461C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- ohmic contact
- light
- electrode layer
- metal electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 191
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 102
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 102
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 52
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 26
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 16
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 12
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 12
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- HZXMRANICFIONG-UHFFFAOYSA-N gallium phosphide Chemical compound [Ga]#P HZXMRANICFIONG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910005540 GaP Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 7
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 5
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- MRNHPUHPBOKKQT-UHFFFAOYSA-N indium;tin;hydrate Chemical compound O.[In].[Sn] MRNHPUHPBOKKQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims description 4
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 3
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 3
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims 5
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 4
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 abstract 2
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 abstract 2
- 239000000615 nonconductor Substances 0.000 description 9
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 8
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- FTWRSWRBSVXQPI-UHFFFAOYSA-N alumanylidynearsane;gallanylidynearsane Chemical compound [As]#[Al].[As]#[Ga] FTWRSWRBSVXQPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 5
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 5
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 5
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 5
- UMIVXZPTRXBADB-UHFFFAOYSA-N benzocyclobutene Chemical compound C1=CC=C2CCC2=C1 UMIVXZPTRXBADB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229960000869 magnesium oxide Drugs 0.000 description 2
- 235000012245 magnesium oxide Nutrition 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 238000000927 vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 2
- 239000004821 Contact adhesive Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N tris Chemical compound OCC(N)(CO)CO LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Led Devices (AREA)
Abstract
本发明是采用高导电性与高反射率的金属基板，取代传统吸光的砷化镓基板，并在二极管制造完成后再采用半导体制程形成串接导线，以使两相邻的发光二极管形成串联。其技术特征包含以粘以镜面保护层保护发光二极管磊晶片的金属反射层p及n个电极，一高一低，因此而形成具有高导热与高反射率基板的p、n电极同侧的发光二极管。再利用蚀刻技术对两个相邻发光二极管磊晶片连接处施以蚀刻以形成沟渠，再形成一介电层填入沟渠，并保护相邻发光二极管之侧壁。最后再形成连线金属层，用以将一发光二极管的p电极连接至n电极，完成二个发光二极管的串接。本发明的发光二极管大幅度提高了发光二极管的发光效率，增加了发光强度。
Description
技术领域：
本发明是关于一种发光二极管(Light Emitting Diode；LED)芯片的结构及其制造方法。特别是一种有关p、n两电极同向的磷化铝镓铟(AlGaInp)及砷化铝镓发光二极管的结构及其制造方法。
背景技术：
传统的磷化铝镓铟发光二极管具有一双异质结构(DoubleHeterostructure；DH)，其构造如图5所示，是在一n型砷化镓(GaAs)基板(Substrate)3上成长一铝含量再70％-100％的n型(AlxGa1-x)0.5In0.5P下包覆层4、一(AlxGa1-x)0.5In0.5P的活性层5、一铝含量在70％-100％的p型(AlxGa1-x)0.5In0.5P的上包覆层6，以及一p型高能隙的电流分散层(CurrentSpreading Layer)7，这一层的材料可以是磷化镓、磷砷化镓、磷化铟镓或砷化铝镓等。
接着利用改变活性层5的组成，便可以改变发光二极管发光波长，使其产生从650nm红色至555nm纯绿色的波长。但这种传统的发光二极管有一个缺点，就是活性层产生的光，往下入射至砷化镓基板3时，由于砷化镓基板3的能隙较小，因此入射至砷化镓基板3的光将会被吸收掉，而无法生成高效率的发光二极管。
为了避免基板3的吸光，传统上有一些文献揭露出LED的技术，然而这些技术都有其缺点以及限制。例如Sugaware等人发表于[Appl.PhysLett.Vol.61，1775-1775(1992)]便揭示了一种利用加入一层分散布拉格反射层(Distributed Bragg Reflector；DBR)于砷化镓基板上，藉以反射入射向砷化镓基板的光，并减少砷化镓基板吸收。
Kish等人发表于[Appl.Phys.Lett.Vol.64，No.21，2839，(1994)]之文献，名称为「Very high-efficiency semiconductor wafer-bondedtransparent-substrate(AlxGa1-x)0.5In0.5P/GaP」，揭示一种粘接晶片(Waferbonded)的透明式基板(Transparent-Substrate；TS)(AlxGa1-x)0.5In0.5P/GaP发光二极管。这种TS AlGaInP LED是利用气相外延法(VPE)而形成厚度相当厚(约50μm)的P型磷化镓(GaP)窗户(Window)层，然后再以已知的化学蚀刻法，选择性地移除N型磷化镓(GaAs)基板。接着将此曝露出的N型(AlxGa1-x)0.5In0.5P下包覆层，粘接至厚度约为8-10mil的N型磷化镓基板上。
由于此晶片粘接(Wafer Bonding)是将两种III-V族化合物半导体直接粘接在一起，因此要在较高温度下，加热加压一段时间才能完成。就发光亮度而言，以这种方法所制得的TS AlGaInP LED，比传统吸收式基板(Absorbing-Substrate；AS)AlGaInP LED的亮度大两倍以上。然而，这种TS AlGaInP LED的缺点就是制造过程太过繁杂，且通常会在接合接口具有一非欧姆接点的高电阻特性。
另一种传统技术，例如Horng等人发表于[Appl.Phys.Lett.Vol.75，No.20，3054，(1999)文献，名称为「AlGaInP light-emitting diodes withmirror substrates fabricated by wafer bonding 」]。Horng等人揭示了一种利用芯片融合技术以形成镜面基板(Mirror-Substrate；MS)磷化铝镓铟/金属/二氧化硅/硅LED。其使用AuBe/Au作为粘着材料藉以接合硅基板于LED外延层。
发明内容：
本发明提供一种发光二极管结构，其结构包括具有一发光层的多层外延结构，通过金属粘接层于硅基板相结合。此二极管的发光层可为同质结构(Homostructure)、单异质结构(Single heterostructure，SH)、双异质结构(Double heterostucture，DH)或多重量子井结构(Multi quatum wells，MQWs)。
发光二极管结构亦包括第一欧姆接点金属电极层(也就是P型欧姆接点金属电极层)和第二欧姆接点金属电极层(也就是N型欧姆接点金属电极层)。第一欧姆接点金属电极层(也就是P型欧姆接点金属电极层)藉由通道于第一金属钉线电极层连接，第一金属钉线电极层在第一导电型外延层上，或第一金属钉线电极层在金属连接层上，第二金属钉线电极层在第二欧姆接点金属电极层(也就是N型欧姆接点金属电极层)上，使得第一金属钉线电极层与第二金属钉线电极层相对基板是位于同一侧，经由切割，化学蚀刻或离子蚀刻及保护层以形成串并联晶粒。
此外，本发明更提供一种发光二极管的制造方法。首先，在发光二极管外延层上形成第一欧姆接点金属电极层，并在其上沉积镜面保护层，如导电型的氧化铟锡(Indium tinoxide)，或非导体型的镜面保护层。当然若采用非导体型的镜面保护层形时，欲利用金属粘接层或高导电导热基板做电极时，就得对非导体型的镜面保护层进行蚀刻，以形成与第一欧姆接点金属电极层连接的通道。接着，在高导热基板上形成非导体型的保护层，藉由一金属粘接层，如In，Au，Al，Ag等金属，将此发光二极管外延层与含非导体型保护层的高导热基板相结合，并把发光二极管基板移除至导电型蚀刻终止层。
其次，分两部分蚀刻，以便能与第一欧姆接点金属电极层相通。第一部分，蚀刻至第一导电型外延层。第二部分，由第一导电型外延层蚀刻一斜坡金属连接通道，并蚀刻至第一欧姆接点金属电极层。接下来，在第一导电型外延层形成第一金属钉线电极层，藉斜坡金属连接通道让第一金属钉线电极层和第一欧姆接点金属电极层(也就是P型欧姆接点金属电极层)相通。最后再形成第二欧姆接点金属电极层(也就是N型欧姆接点金属电极层)和第二金属钉线电极层。因此，第一金属钉线电极层和第二金属钉线电极层相对于高导热基板，是位于同一侧。接着，以切割、化学蚀刻或离子蚀刻把两晶粒分开，以介电层填充被蚀刻区及相邻晶粒的侧壁，接着，再形成金属连接层于介电层上以连接第一晶粒的第一欧姆接点金属电极层(也就是P型欧姆接点金属电极层)和第二晶粒的第二欧姆接点金属电极层(也就是N型欧姆接点金属电极层)，以完成晶粒串联。
本发明的优点为提供了一种简单的LED芯片粘结结构，可在较低的温度下进行芯片粘结，减少V族元素在粘结过程中挥发的问题；本发明通过通道连接可以得到较佳的光电特性，在相同定电流下，有较小而稳定的电压，以及较佳的电流分布，在相同电压下，可以得到较佳发光强度；本发明采用一个金属粘接层，来接合发光二极管与硅基板，因此，即便发光二极管外延片表面不平整，也可以利用粘接层将其紧密地接合在一起；本发明中两个钉线电极在同一侧，和III-V氮族(如GaN，InGaN)相同，易于RGB三个颜色同时封装，同时，可串并联使用；本发明经由切割、化学蚀刻或离子蚀刻把各晶粒间的金属分开，以保护层填充被蚀刻区，再以金属连接形成串联，并联或并串联晶粒。
附图说明：
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1至图5是本发明一个较佳实施例的发光二极管的制造流程示意图；
图6是传统发光二极管的结构示意图。
图号对照说明：
2：基板欧姆接点电极层
3：基板
4：下包覆层
5：活性层
6：上包覆层
7：高能隙电流分散层
8：外延欧姆接点金属电极层
9：金属钉线电极层
10：高导热基板
12：非导体型保护层
14：金属粘接层
16：P型欧姆接点外延层
18：P型磷化铝镓铟上包覆层
20：磷化铝镓铟活性层
22：N型磷化铝镓甸下包覆层
24：蚀刻终止层
26：N型砷化镓基板
28：P型欧姆接点金属电极层
30：镜面保护层
30A：绝缘型镜面保护层之电性连接通道
31：连接通道
32：N型欧姆接点金属电极层
34：金属钉线电极层
36：介电层
38：连接金属层
具体实施方式：
本发明揭露了一种发光二极管结构及其制造方法。
如图1A所示，本发明发光二极管的外延结构包括依序堆迭的N型砷化镓(GaAs)基板26、蚀刻终止层(Etching Stop Layer)24N型磷化铝镓铟(AlXGa1-x)0.5In0.5P的下包覆(Cladding)层22与磷化铝镓铟(AlxGa1-X)0.5In0.5P的活性层(Active Layer)20，P型磷化铝镓铟(AlxGa1-x)0.5In0.5P的上包覆层18以及P型欧姆接点外延层(Ohmic Contact Epitaxial Layer)(欧姆接点外延层)16.接着，以传统技术在P型欧姆接点外延层16上形成P型欧姆接点金属电极层(第一欧姆接点金属电极层)28。随后，在其上再沉积镜面保护层30，上述的镜面保护层30材料是选自氧化铟锡(Indium tin oxide)、氧化铟(IndiumOxide)、氧化锡(Tin oxide)、氧化锌(Zinc oxide)、氧化镁(Magnesiumoxide)、氧化铝(A1203)、二氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiNx)之中的一种。由于氧化铝(A1203)、二氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiNx)为绝缘层。而本发明中除了可应用第一欧姆接点金属电极层(也就是P型欧姆接点金属电极层)28作为电极外，亦可以以后续的金属反射层作为电极，因此，在此情况下，就需要以微影及蚀刻技术对镜面保护层30形成连接通道30A，连接通道30A可提供金属粘接层14的注入而与第一欧姆接点金属电极层(也就是P型欧姆接点金属电极层)28形成电性连接，其结果参考图1B。P型欧姆接点外延层16的材料可以是砷化铝镓、磷化铝镓铟或磷砷化镓，只要其能隙大于活性层20，不会吸收活性层产生的光，且具有高的载流子浓度，以利于形成欧姆接点，便可能选择作为P型欧姆接点外延层16的候选者。上述的活性层20，其铝含量的范围是在X＝0~0.45，而上、下包覆层其铝含量约控制在x＝0.5~1.0，当活性层20的铝含量x＝0时，活性层的组成是Ga0.5In0.5P，而发光二极管的波长λd约是在635nm.
上述化合物的比例，例如活性层(ALxGa1-x)0.5In0.5P，仅是举出一个较佳例子，并非用以限制本发明，本发明同样适合于其它的比例。此外在本发明中，AlGaInP活性层20的结构可以是采用传统的同质结构(Homostructure)，单异质结构(Single Heterostructure)，双异质结构(Double heterostucture，DH)或多重量子井结构(Multi Quatum Wells；MQWs)。所谓的双异质结构(DH)即包括第1A图及第1B图所示的N型磷化铝镓铟(AlxGa1-x)0.5In0.5P下包覆层22与磷化铝镓铟(AlxGa1-x)0.5In0.5P上包覆层18，其中这三层之较佳厚度分别约为0.5~3.0、05.~2.0、05.~3.0μm。
在本发明中，蚀刻终止层24的材质可以是任何III-V族元素的化合物半导体，只要其晶格常数可以和砷化镓基板26相匹配以免产生差排，且蚀刻速率是远低于由砷化镓物质所组成的基板26，便可以当作蚀刻终止层24。
在本发明中蚀刻终止层24的较佳材质可为磷化铝镓(InGaP)或砷化铝镓(AlGaAs)。在本实施例中N型磷化铝镓铟下包覆层22的蚀刻速率也远低于砷化镓基板26。因此，只要其厚度较厚，也可以不需要另一层组成不同的外延层来当作蚀刻终止层。
如图2所示的结构，此结构包括金属粘接层14，所使用的材质可以In，Au，Al，Ag等金属。而基板10可以采用高热导基板如硅(Si)芯片，碳化硅(SiC)芯片、磷化镓(GaP)芯片或Au，Al，Cu金属等，非导体型保护层12可以为氧化铝(A1203)、二氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiNx)等介电材料或旋涂式玻璃(SOG)、硅树脂(Silicone)、苯并环丁烯树脂(Benzo cyclo-butene；BCB)、环氧树脂(Epoxy)，聚亚酰胺(Polyimide)等保护层。
接着，将图1A及图1B已形成P型欧姆接点金属电极层28及镜面保护层30的发光二极管芯片及图2的非导体型保护层12和高导热基板10通过接点粘接层14粘在一起，粘着的过程是在200℃~600℃左右的高温加压加热一段时间完成.让金属粘接层14将图1A所示的发光二极管外延片与高导热基板10紧密的粘结在一起。
粘着好的外延片，接着以腐蚀液(如5H3PO4∶3H2O2∶3H2O或是1NH4OH∶35H2O2)腐蚀，将不透光的N型砷化镓基板26除去。蚀刻终止层24如果采用InGaP仍然会吸收活性层20产生的光。因此，也必须以腐蚀液完全除去。接着，分两阶段微影技术及干式蚀刻法，例如RIE进行蚀刻。
如图3A及图3B所示，首先，利用将N型磷化铝镓铟下包覆层22、磷化铝镓铟活化层20、P型磷化铝镓铟上包覆层18、及部分P型欧姆接点外延层16依序由上而下蚀刻，以暴露出欧姆接点外延层16的蚀刻平台。接着，再以微影及蚀刻技术进行第二阶段蚀刻，蚀刻欧姆接点外延层16以暴露出P型欧姆接点金属电极层28的连接通道。
接着，形成光阻图案(未图示)于N型磷化铝镓铟下包覆层22以定义N型欧姆接点金属电极层(第二欧姆接点金属电极层)32。请注意光阻图案仅于N型磷化铝镓铟下包覆层22上有开口以定义N型欧姆接点金属电极层32位置。其余部分都被光阻图案所覆盖。随后再形成N型欧姆接点金属电极层32。最后，再去除形成于光阻上的金属层及光阻以定义N型欧姆接触电极32。
随后，再如同形成N型欧姆接触电极32的方法。以光阻图案定义两个金属钉线电极层34的位置(包含裸露N型欧姆接触电极32的开口及裸露连接通道31之开口)。在P型欧姆接点外延层16的光阻图案开口可稍大于连接通道31。随后再以选自铝或金的钉线金属层形成于光阻上，并填满光阻图案的开口以连接P型欧姆接点金属电极层28及形成于N型欧姆接触电极32上，最后再去除光阻上的钉线金属层及光阻图案。因此如图3A及图3B所示，形成了两个金属钉线电极层34相对于高导热基板，都在同一侧的发光二极管结构。
接着，以切割，化学蚀刻或离子蚀刻把各晶粒间的金属分开，再以介电层36，例如氧化铝(A1203)、二氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiNx)等介电材料或旋涂式玻璃(SOG)、硅树脂(Silicone)、苯并环丁烯树脂(Benzocyclo-butene；BCB)、环氧树脂(Epoxy)、聚亚酰胺(Polyimide)等保护层，填充被蚀刻区，再以金属层38连接第一晶粒的第一欧姆接点金属电极层(也就是P型欧姆接点金属电极层)28和第二晶粒的第二欧姆接点金属电极层(也就是N型欧姆接点金属电极层)32，形成串联晶粒，如图5A所示。图5B所示为一串联晶粒电路示意图。除串联外，也可以并联，或串联等多种组合。
由于上述发明的结构是通过金属粘接层14将非导体型保护层12和高导热基板10与包含镜面保护层30的发光二极管外延片粘在一起。因此，本发明也可以作如下变化，如图4A所示，如第一实施例所述第1阶段蚀刻方法，由下包覆层22依序蚀刻，停止于金属粘接层14。接着，再如同第一实施例所述方法形成钉线金属层34及介电层36，最后结果如图4A(镜面保护层30是导电型)或图4B(镜面保护层30是非导电层)所示，形成了两个金属钉线电极层34相对于高导热基板，都在同一侧的发光二极管结构。
接着，如前所述以切割，化学蚀刻或离子蚀刻把相邻各晶粒间的金属分开，于形成一个介电层36填充被蚀刻区并保护相邻晶粒的侧壁，最后再以liftoff(剥离)技术，形成连接金属层38以连接第一晶粒的第一欧姆接点金属电极层和和第二晶粒的第二欧姆接点金属电极层，以构成串联晶粒，如图5B所示的电路。
本发明并不限于是适用于高度磷化铝镓铟发光二极管，本发明也可以适用于其它发光二极管材料，如砷化铝镓红色及红外线发光二极管。
Claims (10)
1. 一种发光二极管，其特征在于：包含两个多层磷化铝镓铟外延层结构被以一介电层隔离，而构成在一晶片上之第一外延层结构及第二外延层结构；所述每一个外延层结构包含：一上包覆层、一活性层、以及一下包覆层；一欧姆接点外延层形成于所述上包覆层上；一第一欧姆接点金属电极层形成于欧姆接点外延层上；一镜面保护层形成于该欧姆接点外延层上，并包履该第一欧姆接点金属电极层；一金属粘接层；一基板；一绝缘型保护层形成于基板上，并以金属粘接层粘合绝缘型保护层与镜面保护层；一第二欧姆接点金属电极层形成于该下包覆层上；图案化每一多层磷化铝镓铟以裸露出部份的第一欧姆接点金属电极层，并形成一连接通道于其中，用以电性连接该第一欧姆接点金属电极层；一金属钉线电极层形成于裸露的第一欧姆接点金属电极层上及该第二欧姆接点金属电极层上；其中所述发光二极管更包含一金属层形成于介电层上，并连接所述第一外延层结构之第一欧姆接点金属电极层及所述第二外延层结构之第二欧姆接点金属电极层，以构成串联结构。
2. 如权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述镜面保护层是选自导体型的氧化铟锡、氧化铟、氧化锡、氧化锌、氧化镁或绝缘型的氧化铝、二氧化硅或氮化硅之中的一种。
3. 如权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述镜面保护层是选自绝缘型的镜面保护层时，更包含至少一个连接通道，用以提供金属粘接层经由该连接通道连接第一欧姆接点金属电极层。
4. 如权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述基板是选自Au、Al、Cu、硅、磷化镓、或碳化硅其中一种。
5. 如权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述绝缘型保护层是选自氧化铝、二氧化硅、氮化硅、旋涂式玻璃、硅树脂、BCB、环氧树脂，及聚亚酰胺及其混合所组成的族群的其中之一。
6. 一种发光二极管的制造方法，其特征在于：包含提供一暂时基板；依序形成一蚀刻终止层、一多层磷化铝镓铟外延层结构在所述暂时基板上，所述外延层结构包含一下包覆层，一活性层，一上包覆层；形成一欧姆接点外延层于所述上包覆层上；形成一第一欧姆接点金属电极层于该欧姆接点外延层上；形成一个镜面保护层于所述欧姆接点外延层并包覆所述第一欧姆接点金属电极层；提供一个基板；形成一个绝缘型保护层于基板上；提供一个金属粘接层，用以粘合该绝缘型保护层与镜面保护层；去除所述暂时基板与所述蚀刻终止层；以微影及蚀刻技术蚀刻该粘合后的结构体，起始于该下包覆层终止于所述金属粘接层以形成两个第一通道，该两个第一通道相距以一个发光二极管晶粒距离；形成一第二欧姆接点金属电极层于该下包覆层上；形成金属钉线电极层于所述欧姆接点金属电极层及所述金属粘接层，以分别电连接该发光二极管的欧姆接点金属电极层电极；形成一条隔离沟渠，该隔离沟渠位于所述每一个第一通道的边缘，用以将该发光二极管分隔为一第一外延层结构及一第二外延层结构；形成介电层以填补该隔离沟渠及形成于隔离沟渠旁的第一通道的侧壁上；及形成一个金属层于介电层上；用以分别连接所述隔离沟渠两旁的第一外延层结构至第二外延层结构上的金属钉线电极层。
7. 如权利要求6所述的一种发光二极管的制造方法，其特征在于：所述镜面保护层是选自导体型的氧化铟锡、氧化铟、氧化锡、氧化锌、氧化镁之中的一种。
8. 如权利要求6所述的一种发光二极管的制造方法，其特征在于：所述镜面保护层是选自绝缘型的氧化铝、二氧化硅或氮化硅之中的一种，此时，更包含至少形成一个连接通道于所述镜面保护层之中，用以提供所述金属粘接层经由该连接通道连接所述第一欧姆接点金属电极层。
9. 如权利要求6所述的一种发光二极管的制造方法，其特征在于：所述基板是选自Au、Al、Cu、硅、磷化镓、或碳化硅之中一种，金属粘接层的材质则选自包括In，Au，Ag，Al其中的一种金属。
10. 如权利要求6所述的一种发光二极管的制造方法，其特征在于：所述金属粘接层粘合所述绝缘型保护层与镜面保护层的步骤，是在200℃～600℃范围内加压及加热而成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2004100858235A CN100409461C (zh) | 2004-10-20 | 2004-10-20 | 一种发光二极管的结构及其制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2004100858235A CN100409461C (zh) | 2004-10-20 | 2004-10-20 | 一种发光二极管的结构及其制造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1601774A CN1601774A (zh) | 2005-03-30 |
| CN100409461C true CN100409461C (zh) | 2008-08-06 |
Family
ID=34667070
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB2004100858235A Expired - Lifetime CN100409461C (zh) | 2004-10-20 | 2004-10-20 | 一种发光二极管的结构及其制造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN100409461C (zh) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008031280A1 (en) * | 2006-09-13 | 2008-03-20 | Helio Optoelectronics Corporation | Light emitting diode structure |
| KR100872717B1 (ko) | 2007-06-22 | 2008-12-05 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광 소자 및 그 제조방법 |
| CN101345275B (zh) * | 2007-07-10 | 2010-06-09 | 晶元光电股份有限公司 | 发光元件 |
| CN101409318B (zh) * | 2007-10-12 | 2010-06-09 | 台达电子工业股份有限公司 | 发光二极管芯片的制造方法 |
| CN101494260B (zh) * | 2008-01-23 | 2013-02-13 | 晶元光电股份有限公司 | 发光二极管元件 |
| CN101924116B (zh) * | 2009-06-12 | 2014-04-23 | 刘胜 | 可扩展的超大尺寸发光二极管芯片及制造方法 |
| CN102237464B (zh) * | 2010-04-26 | 2013-07-03 | 亿光电子工业股份有限公司 | 发光二极管结构及其制作方法 |
| CN102270652B (zh) * | 2010-06-07 | 2013-01-23 | 晶发光电股份有限公司 | 具有跨接电极的发光二极管模组及其制造方法 |
| US8581267B2 (en) * | 2011-11-09 | 2013-11-12 | Toshiba Techno Center Inc. | Series connected segmented LED |
| WO2013075269A1 (zh) * | 2011-11-25 | 2013-05-30 | 海立尔股份有限公司 | 高电压交流发光二极管结构 |
| CN103378244A (zh) | 2012-04-27 | 2013-10-30 | 无锡华润华晶微电子有限公司 | 发光二极管器件及其制造方法 |
| CN102983147A (zh) * | 2012-09-24 | 2013-03-20 | 杭州士兰明芯科技有限公司 | 一种发光二极管芯片及其制造方法 |
| CN104681575A (zh) * | 2013-11-29 | 2015-06-03 | 晶元光电股份有限公司 | 发光二极管元件 |
| CN104681576B (zh) * | 2015-03-04 | 2018-03-20 | 扬州中科半导体照明有限公司 | 一种具有双绝缘层的发光二极管阵列及其生产方法 |
| CN114038975B (zh) * | 2021-10-26 | 2023-07-18 | 重庆康佳光电技术研究院有限公司 | 一种发光二极管芯片制造方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1355570A (zh) * | 2000-11-27 | 2002-06-26 | 国联光电科技股份有限公司 | 发光二极体及其制造方法 |
| CN1369920A (zh) * | 2001-02-12 | 2002-09-18 | 国联光电科技股份有限公司 | 发光二极管及其制造方法 |
| US6583448B2 (en) * | 2001-09-13 | 2003-06-24 | United Epitaxy Company, Ltd. | Light emitting diode and method for manufacturing the same |
| US20040124428A1 (en) * | 2002-12-31 | 2004-07-01 | United Epitaxy Co., Ltd. | Light emitting diode and method of making the same |
| US6762069B2 (en) * | 2002-11-19 | 2004-07-13 | United Epitaxy Company, Ltd. | Method for manufacturing light-emitting element on non-transparent substrate |
| CN1516296A (zh) * | 2003-01-10 | 2004-07-28 | 晶元光电股份有限公司 | 具有粘结反射层的发光二极管及其制造方法 |
-
2004
- 2004-10-20 CN CNB2004100858235A patent/CN100409461C/zh not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1355570A (zh) * | 2000-11-27 | 2002-06-26 | 国联光电科技股份有限公司 | 发光二极体及其制造方法 |
| CN1369920A (zh) * | 2001-02-12 | 2002-09-18 | 国联光电科技股份有限公司 | 发光二极管及其制造方法 |
| US6583448B2 (en) * | 2001-09-13 | 2003-06-24 | United Epitaxy Company, Ltd. | Light emitting diode and method for manufacturing the same |
| US6762069B2 (en) * | 2002-11-19 | 2004-07-13 | United Epitaxy Company, Ltd. | Method for manufacturing light-emitting element on non-transparent substrate |
| US20040124428A1 (en) * | 2002-12-31 | 2004-07-01 | United Epitaxy Co., Ltd. | Light emitting diode and method of making the same |
| CN1516296A (zh) * | 2003-01-10 | 2004-07-28 | 晶元光电股份有限公司 | 具有粘结反射层的发光二极管及其制造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1601774A (zh) | 2005-03-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5021157B2 (ja) | 発光ダイオード、及びその製造方法 | |
| US10340309B2 (en) | Light emitting device | |
| US6838704B2 (en) | Light emitting diode and method of making the same | |
| US7615392B2 (en) | Light emitting diode and method of making the same | |
| CN101933166B (zh) | 无引线接合的晶圆级发光二极管 | |
| CN101840972B (zh) | 倒装芯片式半导体光电元件的结构及其制造方法 | |
| CN100409461C (zh) | 一种发光二极管的结构及其制造方法 | |
| CN101897048A (zh) | 用于半导体发光器件的接触 | |
| TW200408142A (en) | Light emitting diode and method of making the same | |
| CN108630718A (zh) | 发光元件 | |
| CN109585618A (zh) | 一种高压发光二极管芯片以及制备方法 | |
| CN1167139C (zh) | 发光二极管及其制造方法 | |
| TW200417067A (en) | Light emitting diode and method of making the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: JINGYUAN PHOTOELECTRIC CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: GUOLIAN PHOTOELECTRIC SCIENCE AND TECHNOLOGY CO LTD Effective date: 20060127 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20060127 Address after: Hsinchu science industry zone, Taiwan, Hsinchu, five 5 Li Li Road Applicant after: EPISTAR Corp. Address before: Floor ten, No. nine, Hsinchu Road, Hsinchu Science Park, Taiwan, China Applicant before: UNITED EPITAXY CO.,LTD. Effective date of registration: 20060127 Address after: Science Park, Taiwan, Hsinchu Province, five Li Road, Hsinchu, No. 5 Applicant after: EPISTAR Corp. Address before: Floor ten, No. nine, Hsinchu Road, Hsinchu Science Park, Taiwan, China Applicant before: UNITED EPITAXY CO.,LTD. |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |