CN100477301C

CN100477301C - 发光二极管的制造方法

Info

Publication number: CN100477301C
Application number: CNB2004101049755A
Authority: CN
Inventors: 陈泽澎; 谢素芬
Original assignee: Epistar Corp
Current assignee: Epistar Corp
Priority date: 2004-12-21
Filing date: 2004-12-21
Publication date: 2009-04-08
Anticipated expiration: 2024-12-21
Also published as: CN1797801A

Abstract

一种用于制造发光二极管的方法。首先提供发光二极管外延片，此发光二极管外延片包含第一基材及外延层。平坦化发光二极管外延片的外延层的表面。至少在部分平坦化的表面上形成一欧姆接触层。形成金属光反射层覆盖欧姆接触层与发光二极管外延片。在金属光反射层上形成扩散障碍层。接合第二基材到扩散障碍层上，接着移除第一基材。

Description

发光二极管的制造方法

技术领域

本发明涉及一种发光二极管的制造方法，尤其涉及一种利用液相外延生长法成长的商用发光二极管外延片来制造发光二极管的方法。

背景技术

目前利用有机金属气相磊晶法(MOVPE)所成长的磷化铝镓铟(AlGaInP)发光二极管外延层，其波长范围最长至645nm。而波长大于645nm的发光二极管外延层(主要为砷化铝镓的红外线及红色发光二极管)，则以利用液相外延生长法(LPE)为主。

以液相外延生长法成长的砷化铝镓(AlGaAs)外延片，不仅输出功率(output power)相当高，并且其成本相当低廉。然而砷化镓基材会吸收光线，导致以液相外延生长法成长的砷化铝镓外延片所制成的发光二极管，具有发光效率不佳的缺点。美国专利5,185,288揭示一种改善其发光效率的方法，是通过成长一非常厚且其能带(Energy Bandgap)大于发光层的砷化铝镓外延层，来做为透光基材。最后将会吸收光线的砷化镓基材移除，因而避免基材吸光的问题，并改善了发光二极管的发光效率。然而此方法必须成长一非常厚的透光基材，因而使得成长时间过长，并且使得制造成本较高。此外，由于砷化铝镓基材与砷化镓基材一样具有散热性不佳的缺点，使其不适合在高电流下操作。

砷化铝镓外延片的另一个缺点则是其表面常具有波浪状(ripple)或梯田状(terrace)的条纹并且弯曲，使得后续的晶粒制造程序较为困难。

因此，有必要有一种发光二极管的制造方法，能在发光二极管外延片表面不平整或弯曲的情形下，将发光二极管的外延片由导热性差的基材转换成导热性佳的基材，以改善发光二极管的散热特性并解决基材吸光的问题。

发明内容

本发明揭露一种用于制造发光二极管的方法。首先将具有第一基材及外延层的发光二极管外延片平坦化。至少在部分平坦化的表面上形成一欧姆接触层。形成一金属光反射层覆盖欧姆接触层与发光二极管外延片。在金属光反射层上形成一扩散障碍层。再由接合层将第二基材接合到扩散障碍层上，接着移除第一基材。因为利用商用发光二极管外延片而使得制造成本降低，并且因为使用散热良好的基板或金属基板，而大幅地改善发光二极管的散热特性，也没有基材吸光的问题。

附图说明

图1为本发明实施例的砷化铝镓外延片的示意图；

图2为将图1所示的砷化铝镓外延片平坦化的示意图；

图3为在图2所示的外延片上形成欧姆接触层、金属光反射层、及扩散障碍层的示意图；

图4为本发明实施例的第二基材的示意图；

图5为将图4所示的第二基材结合到外延片后的示意图；

图6为本发明实施例的发光二极管的示意图。

具体实施方式

本发明揭露一种发光二极管10(示于图6)的制造方法。在依照本发明的一实施例中，利用液相外延生长法成长的砷化铝镓外延片来制造发光二极管。一般以液相外延生长法成长的砷化铝镓外延片100，具有低成本的优点，如图1所示。砷化铝镓外延片100具有第一基材120与外延层140，而外延层140则包括下限制层142、有源层144与上限制层146。参照图1，在本实施例中的砷化铝镓外延片100为双异质结构(double heterostructure，DH)的红色发光二极管外延片，波长约为660nm，且其具有p型砷化镓基材120、p型砷化铝镓下限制层142(铝含量约在60％至80％)、p型砷化铝镓有源层144(铝含量约在30％至35％)、以及n型砷化铝镓上限制层146。在此必须注意，前述砷化铝镓外延片100的结构是用于说明本发明，使本发明能更易于了解，而非用于限制本发明。熟悉本领域的技术人员应当知道，本发明可使用其它任何具有基材及外延层的商用发光二极管外延片。

接下来对n型砷化铝镓上限制层146的表面148进行平坦化的步骤，如图2所示。在本实施例中，平坦化是以机械研磨(mechanical polishing)的方式来进行。首先将砷化铝镓外延片100接合到研磨基板160，并用p型砷化镓基材120接触研磨基板160。在本实施例中，使用蜡(wax)将砷化铝镓外延片100接合到研磨基板160，然而熟悉本领域的技术人员应当知道接合的方式可使用任何已知的技术。接着对n型砷化铝镓的上限制层146的表面148进行机械研磨，使表面148平坦化，且不会具有如前所述的波浪状或梯田状的条纹，或其它不平整的缺陷。另外需说明的是，研磨基板160可使用任何易于进行机械研磨的材料，而在本实施例中，研磨基板160为玻璃片。在完成机械研磨之后，便将研磨基板160移除。

接着请参照图3，在n型砷化铝镓上限制层146上的部分区域镀上欧姆金属，以形成欧姆接触层170。在本实施例中，使用氧化铟锡、金锗合金或金锗镍合金来形成欧姆接触层170，然而熟悉本领域的技术人员应当知道，其它已知的材料也可用于本发明，在此不再赘述。欧姆接触层170可以为网格状(grid)、网状(mesh)或其它形状。接着在欧姆接触层170上形成金属光反射层180，其反射率较佳为大于80％，以有效地反射p型砷化铝镓有源层144所产生的光线。金属光反射层180可包含：银、铝、金、及其它类似的材料。然后再形成扩散障碍层(diffusion barrier layer)190。扩散障碍层190可以使用高温金属，例如钨(W)、氮化钨(WN)、氮化钛(TiN)、钼(Mo)，或是使用透明导电层，例如氧化铟锡、氧化锌等。在本发明其它实施例中，欧姆接触层170不是使用氧化铟锡时，则必须在欧姆接触层170上再形成扩散障碍层(未图标)，以避免欧姆接触层170或n-型砷化铝镓上限制层与其上面的金属光反射层180产生反应而降低光反射率。另外，图3至图6将下限制层142、有源层144、与上限制层146描绘为外延层140是为了说明方便起见，以便能更清楚的说明本发明的特征，而非限制外延层140的结构。

接下来将第二基材200通过接合层210接合到扩散障碍层190。第二基材200包括基板层220与中间层240，如图4所示。接合层210的材料则包括金锡合金(Au-Sn alloy)、金锗合金(Au-Ge alloy)、铅锡合金(Pb-Sn alloy)、铟(In)、金铟合金(Au-In alloy)，或钯铟合金(Pd-In alloy)等具有粘着特性的材料。基板层220所使用的材料包括任何散热性良好的材料或金属材料，例如硅、铝、锗、铜、碳化硅等其它类似材料。在本实施例中，基板层220是使用硅为材料，而中间层240的材料则使用欧姆接触材料。若基板层220使用金属材料时，中间层240则选用能与接合层210或基板层220反应的材料，以增强粘着效果。为增强接合层210与扩散障碍层190之间的结合能力，可在扩散障碍层190上加辅助接合层195。例如当接合层为金锡合金(Au-Sn alloy)或金铟合金(Au-In alloy)时，可加一层金(Au)或金铬合金(Au-Cr alloy)做为辅助接合层195，以达成良好的接合效果。

图5显示了将第二基材200接合到辅助接合层195的结构。接着用已知的方法将第一基材120移除，例如使用化学蚀刻液5H₃PO₄:3H₂O₂:3H₂O或NH₄OH:35H₂O₂，将不透光的p型砷化镓基材120移除，以曝露出p型砷化铝镓下限制层142的下表面。移除p型砷化镓基材120之后，在p型砷化铝镓下限制层142所曝露的下表面的部分区域镀上p型欧姆接触金属，如图6所示，以完成发光二极管10的结构。

由上述实施例所知，本发明是利用成本较低的商用发光二极管外延片而提供发光二极管10，其具有良好的散热特性，并且没有基材吸光的问题。然而上述的实施例是用来描述本发明，并且本发明的技术仍可有许多修改与变化之外。因此，本发明并不限于以上特定实施例的描述，本发明的申请专利范围包含所有此类修改与变化，以能真正符合本发明的精神与范围。

附图标号说明

10 发光二极管

120 第一基材 140 外延层

142 下限制层 144 有源层

146 上限制层 148 表面

160 研磨基板 170 欧姆接触层

180 金属光反射层 190 扩散障碍层

195 辅助接合层 200 第二基材

210 接合层 220 基板层

240 中间层 260 欧姆接触金属

Claims

1.一种发光二极管的制造方法，包含：

提供发光二极管外延片，所述发光二极管外延片包含第一基材及外延层；

平坦化所述发光二极管外延片的外延层的表面；

至少在部分平坦化的表面上形成一欧姆接触层；

形成一金属光反射层覆盖所述欧姆接触层与所述外延层；

利用接合层将所述发光二极管外延片与第二基材接合在一起；以及移除所述第一基材。

2.如权利要求1所述的发光二极管的制造方法，其特征在于，在所述发光二极管外延片与所述第二基材接合之前，还包含在所述金属光反射层上形成扩散障碍层及辅助接合层。

3.如权利要求1所述的发光二极管的制造方法，其特征在于，平坦化所述外延层的步骤还包含：

接合所述发光二极管外延片的第一基材到研磨基板；

机械研磨所述外延层的表面；以及

移除所述研磨基板。

4.如权利要求1所述的发光二极管的制造方法，其特征在于，所述外延层包含下限制层、有源层、以及上限制层。

5.如权利要求1所述的发光二极管的制造方法，其特征在于，所述发光二极管外延片包含以液相外延生长法成长的砷化铝镓外延片。

6.如权利要求1所述的发光二极管的制造方法，其特征在于，所述第二基材包括基板层与中间层。

7.如权利要求6所述的发光二极管的制造方法，其特征在于，所述基板层为具有良好导热性的基板。

8.如权利要求6所述的发光二极管的制造方法，其特征在于，所述中间层为欧姆接触层或粘着层。

9.一种发光二极管的制造方法，包含：

提供以液相外延生长法成长的砷化铝镓外延片，所述砷化铝镓外延片包含第一基材及外延层；

接合所述发光二极管外延片的第一基材到研磨基板；

机械研磨所述外延层的表面，以平坦化所述表面；

移除所述研磨基板；

至少在部分平坦化的表面上形成欧姆接触层；

形成金属光反射层覆盖所述欧姆接触层与所述外延层；

通过接合层将所述发光二极管外延片与第二基材接合在一起；以及

移除所述第一基材。

10.如权利要求9所述的发光二极管的制造方法，其特征在于，所述第二基材包括基板层与中间层。