CN101527340B

CN101527340B - 发光二极管及其形成方法

Info

Publication number: CN101527340B
Application number: CN2008100833166A
Authority: CN
Inventors: 詹玄塘
Original assignee: GUANGJIA PHOTOELECTRIC CO Ltd
Current assignee: Epistar Corp
Priority date: 2008-03-05
Filing date: 2008-03-05
Publication date: 2012-03-21
Anticipated expiration: 2028-03-05
Also published as: CN101527340A

Abstract

本发明提供一种发光二极管及其形成方法。本发明的发光二极管包含具有第一基板、第一导电半导体层、发光层及第二导电半导体层的外延芯片；第二基板，承载外延芯片；绝缘层位于第二基板上，绝缘层具有与外延芯片的一侧邻接的第一部分及与外延芯片的另一侧邻接的第二部分；第一电极，位于绝缘层的第一部分上；及第二电极，位于绝缘层的第二部分上，其中第一电极与第二电极分别电连接第一导电半导体层及第二导电半导体层。

Description

发光二极管及其形成方法

技术领域

本发明涉及一种发光二极管及其形成方法，特别涉及将电极设置在绝缘层上方的发光二极管及其形成方法。

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。

图1显示一般传统的发光二极管10，其包含基板11、黏着层12、外延结构13及形成在外延结构13上方的电极14与15。这种结构，虽具有较佳的电流分布效果，但发光二极管所发出的光向上输出时，容易被电极14与15所吸收或产生散射，导致光输出强度降低。由于亮度提升始终是发光二极管技术发展的主要趋势，因此需要一种新颖的方法来解决现有的问题。

发明内容

本发明系揭示一种发光二极管，其阴极和阳极设置在外延结构周围的绝缘层上方，而没有设置在外延结构上。本发明更利用透明导电层使阴极和阳极电连接外延结构的导电半导体层，因此不但可达成发光的功能，更可避免阴极和阳极正面地阻挡发光层的光线的输出，以提升发光二极管的亮度。

在一方面，本发明一种发光二极管，包含外延芯片，该外延芯片具有第一基板、第一导电半导体层、发光层及第二导电半导体层；第二基板，承载该外延芯片；绝缘层位于该第二基板上，该绝缘层具有与该外延芯片的一侧邻接的第一部分，及与该外延芯片的另一侧邻接的第二部分；第一电极，位于该绝缘层的该第一部分上；及第二电极，位于该绝缘层的该第二部分上，其中该第一电极电连接该第一导电半导体层，且该第二电极电连接该第二导电半导体层。

在另一方面，本发明提供一种发光二极管的形成方法，包含提供至少一个外延芯片，该至少一个外延芯片具有第一导电半导体层及第二导电半导体层；将该至少一个外延芯片连接至第一基板上；在该第一基板上形成绝缘层，该绝缘层具有与该外延芯片的一侧邻接的第一部分，及与该外延芯片的另一侧邻接的第二部分；及在该绝缘层上形成第一电极及第二电极，其中该第一电极电连接该第一导电半导体层，该第二电极电连接该第二导电半导体层。

附图说明

图1显示已知的发光二极管的剖面图。

图2A、2B及图3至图10为依据实施例显示本发明的发光二极管制作过程的结构剖面图。

10发光二极管 11基板

12黏着层 13外延结构

14电极 15电极

21基板 22第一导电半导体层

23发光层 24第二导电半导体层

24a上表面 26外延芯片

26a第一侧 26b第二侧

31基板 32反射层

33黏着层 41间隔

51绝缘层 51a第一部分

51b第二部分 71沟渠

81a第一透明导电层 81b第二透明导电层

91a第一电极 91b第二电极

具体实施方式

以下将参考附图示范本发明的较佳实施例。附图中相似组件采用相同的组件符号。应注意为了清楚呈现本发明，附图中的各组件并非按照实物的比例绘制，而且为避免模糊本发明的内容，以下说明亦省略已知的零组件、相关材料、及其相关处理技术。

在实施例中，本发明提供一种形成发光二极管的方法。参考图2A至图2B，本发明方法包含提供具有第一导电半导体层和第二导电半导体层的外延结构。如图2A所示，提供基板21，基板21包含n型砷化镓(GaAs)基板。之后，在基板21上形成多层外延层，其中形成多层外延层的步骤包含在基板21上形成第一导电半导体层22，在第一导电半导体层22上形成发光层23，在发光层23上形成第二导电半导体层24。第一导电半导体层22包含n型(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P外延层，而发光层23包含未经掺杂的(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P外延层，且第二导电半导体层24包含p型(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P外延层。未经掺杂的(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P外延发光层23中，代表Al含量的x约介于0至0.45(x＝0～0.45)，而在第一导电半导体层22或第二导电半导体层24中，代表Al含量的x约介于0.5至1.0(x＝0.5～1.0)。当发光层23的Al含量x＝0时，发光层23的组成为Ga_0.5In_0.5P，而其所发出的光波长约为635nm(属红色可见光范围)。此外，发光层23的结构包含同质结构(homo-structure)、单异质结构(Single Hetero-structure，SH)、双异质结构(Double Hetero-structure，DH)或多重量子阱结构(Multiple Quantum Well，MQW)。应注意，多层外延层中除了有上述各层外也可视需要包含其它外延层。

然后，通过合适的切割技术，沿着图1所示的虚线A-A’进行切割以形成数个外延芯片26，如图2B所示。切割后外延芯片26的外型可有多种变化，可为矩形、三角形、椭圆形或圆形，如图2C至图2D的各俯视图所示。

参考图3，提供另一基板31。基板31可选自玻璃基板、蓝宝石基板、SiC基板、GaP基板、GaAsP基板、ZnSe基板、ZnS基板、ZnSSe基板等，但不以此为限。接着，以合适的现有技术在基板31上依次形成反射层32及黏着层33。反射层32的材质较佳可选自Sn、Al、Au、Pt、An、Ge、及Ag等。黏着层33较佳则可选自旋涂玻璃、硅树脂、BCB(B-staged bisbenzocyclobutene)树脂、环氧树脂(Epoxy)、聚酰亚胺(polyimide)、或过氟环丁烷(prefluorocyclobutane，PFCB)等。

参考图4，以合适的现有技术将外延芯片26通过黏着层33连接至基板31上。外延芯片26在基板31上的排放位置可视需要有多种变化，但应注意各外延芯片26间需至少有一个使彼此相互隔开的间隔41以使后续的绝缘材料填入其中。

参考图5，以合适的现有技术施加绝缘层51毯覆式地覆盖各外延芯片26并充填基板31上的各间隔41。操作完成后，绝缘层51将具有与外延芯片26的第一侧26a邻接的第一部分51a，及与外延芯片26的第二侧26b邻接的第二部分51b。应注意，较佳而言，间隔41可环绕各外延芯片26，故绝缘层51也可环绕每一外延芯片26。图5所示的虚线B-B’为切割线，本发明完成后续各步骤后将沿B-B’进行切割。绝缘层51的材质与黏着层33类似，即可为旋涂玻璃、硅树脂、苯并环丁烯(benzocyclobutene，BCB)、环氧树脂(Epoxy)、聚酰亚胺(polyimide)、或过氟环丁烷(prefluorocyclobutane，PFCB)等。

接着，参考图6，以合适的现有技术研磨绝缘层51以露出外延芯片26的上表面24a(即为第二导电半导体层24的上表面)。较佳而言，经过研磨后，绝缘层51的顶表面51c与第二导电半导体层的上表面24a共平面。

参考图7，在研磨步骤完成之后，以合适的光刻蚀刻技术在外延芯片26中形成沟渠71，以暴露出第一导电半导体层22。较佳而言，沟渠71更暴露出绝缘层51的第一部分51a的垂直侧壁51d。

接着，参考图8，以合适的沉积、印刷或溅射技术，分别在绝缘层51的第一部分51a的上方及绝缘层51的第二部分51b的上方形成第一透明导电层81a及第二透明导电层81b。应注意，较佳而言，第一透明导电层81a向下延伸覆盖绝缘层51的垂直侧壁51d以实质地接触第一导电半导体层22；而第二透明导电层81b则向外延伸以实质地接触第二导电半导体层24。第一透明导电层81a及第二透明导电层81b可同步形成，其可用的材质包含氧化铟锡、氧化镉锡、氧化锌、或氧化锌锡等等。

参考图9，以合适的沉积、印刷或溅射技术，分别在绝缘层51的第一部分51a及绝缘层51的第二部分51b上方形成第一电极91a及第二电极91b。电极的材料通常是导电性佳的金属，例如金(Au)或镍(Ni)等。由图所示应可了解，第一电极91a可通过第一透明导电层81a电连接第一导电半导体层22；而第二电极91b则可通过第一透明导电层81b电连接第二导电半导体层24。换言之，第一电极91a或第二电极91b由绝缘层51所支撑，而非堆叠在外延芯片26正上方。所以，较佳而言，本发明的第一电极91a或第二电极91b可实质上未覆盖第一导电半导体层24或第二导电半导体层22。

完成第一电极91a及第二电极91b之后，可沿图9所示的切割线B-B’切割基板31以形成多个发光二极管组件100，如图10所示。发光二极管组件100为向上发光型二极管组件，包含具有基板21、第一导电半导体层22、发光层23及第二导电半导体层24的外延芯片26。外延芯片26设置在另一基板31上。基板31除承载外延芯片26外，还有绝缘层51邻接外延芯片26。详言之，绝缘层51具有与外延芯片26的第一侧26a邻接的第一部分51a，及与外延芯片26的另一侧26b邻接的第二部分51b。发光二极管组件100的第一电极91a及第二电极91b分别设在绝缘层51的第一部分51a及第二部分51b上。通过第一透明导电层81a及第二透明导电层81b，第一电极91a及第二电极91b分别电连接第一导电半导体层24及第二导电半导体层22。第一电极91a及第二电极91b位于发光层23的同侧。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的权利要求；凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在权利要求内。

Claims

1.一种发光二极管，包含：

外延芯片，该外延芯片具有第一基板、第一导电半导体层、发光层及第二导电半导体层；

第二基板，承载该外延芯片；

绝缘层位于该第二基板上，该绝缘层具有与该外延芯片的一侧邻接的第一部分，及与该外延芯片的另一侧邻接的第二部分；

第一电极，位于该绝缘层的该第一部分上；及

第二电极，位于该绝缘层的该第二部分上，且不形成在该外延芯片正上方，

其中该第一电极电连接该第一导电半导体层，且该第二电极电连接该第二导电半导体层。

2.如权利要求1所述的发光二极管，其中该第一电极与该第二电极位于该发光层的同一侧。

3.如权利要求1所述的发光二极管，其中该绝缘层具有顶表面，其与该第二导电半导体的上表面共平面。

4.如权利要求1所述的发光二极管，其中该绝缘层的材质为旋涂玻璃、硅树脂、苯并环丁烯、环氧树脂、聚酰亚胺、或过氟环丁烷。

5.如权利要求1所述的发光二极管，更包含：

第一透明导电层位于该绝缘层的该第一部分的上方，该第一透明导电层连接该第一电极与该第一导电半导体层；及

第二透明导电层位于该绝缘层的该第二部分的上方，该第二透明导电层连接该第二电极与该第二导电半导体层。

6.如权利要求5所述的发光二极管，其中该绝缘层的该第一部分具有垂直侧壁，该第一透明导电层覆盖该垂直侧壁。

7.如权利要求5所述的发光二极管，其中该第一透明导电层及该第二透明导电层的材质均为氧化铟锡、氧化镉锡、氧化锌、或氧化锌锡。

8.如权利要求1所述的发光二极管，其中该第一电极或该第二电极皆未覆盖该第一导电半导体层或该第二导电半导体层。

9.如权利要求1所述的发光二极管，其中该绝缘层环绕该外延芯片。

10.如权利要求1所述的发光二极管，更包含黏着层位于该第一基板与该第二基板之间。

11.如权利要求10所述的发光二极管，其中该黏着层的材质为旋涂玻璃、硅树脂、苯并环丁烯、环氧树脂、聚酰亚胺、或过氟环丁烷。

12.如权利要求1所述的发光二极管，更包含反射层位于该第一基板与该第二基板之间。

13.如权利要求12所述的发光二极管，其中该反射层的材质为选自Sn、Al、Au、Pt、An、Ge、及Ag所组成的群组。

14.一种发光二极管的形成方法，包含：

提供至少一个外延芯片，该至少一个外延芯片具有第一导电半导体层及第二导电半导体层；

将该至少一个外延芯片连接至第一基板上；

在该第一基板上形成绝缘层，该绝缘层具有与该外延芯片的一侧邻接的第一部分，及与该外延芯片的另一侧邻接的第二部分；及

在该绝缘层上形成第一电极及第二电极，其中该第二电极不形成在该外延芯片正上方，且该第一电极电连接该第一导电半导体层，该第二电极电连接该第二导电半导体层。

15.如权利要求14所述的发光二极管的形成方法，其中提供该至少一个外延芯片的步骤包含：

在第二基板上依次形成该第一导电半导体层及该第二导电半导体层；及

切割该第二基板，以形成该至少一个外延芯片。

16.如权利要求15所述的发光二极管的形成方法，其中切割该第二基板更包含使该至少一个外延芯片呈现矩形、三角形、椭圆形或圆形。

17.如权利要求14所述的发光二极管的形成方法，其中在将该至少一个外延芯片连接至该第一基板上之前，更包含在该第一基板上形成反射层。

18.如权利要求17所述的发光二极管的形成方法，其中该反射层的材质为选自Sn、Al、Au、Pt、An、Ge、及Ag所组成的群组。

19.如权利要求14所述的发光二极管的形成方法，其中将该至少一个外延芯片连接至该第一基板上的步骤包含在该第一基板上形成黏着层，该黏着层连接该外延芯片与该第一基板。

20.如权利要求19所述的发光二极管，其中该黏着层的材质为旋涂玻璃、硅树脂、苯并环丁烯、环氧树脂、聚酰亚胺、或过氟环丁烷。

21.如权利要求14所述的发光二极管，其中在该第一基板上形成该绝缘层包含：

使该绝缘层覆盖该第一基板及该外延芯片；及

研磨该绝缘层以露出该外延芯片。

22.如权利要求14所述的发光二极管，其中该绝缘层的材质为旋涂玻璃、硅树脂、苯并环丁烯、环氧树脂、聚酰亚胺、或过氟环丁烷。

23.如权利要求14所述的发光二极管的形成方法，其中在形成该第一电极及该第二电极之前更包含：

在该绝缘层上方形成第一透明导电层，该第一透明导电层连接该第一导电半导体层；

在该绝缘层上方形成第二透明导电层，该第二透明导电层连接该第二导电半导体层。

24.如权利要求23所述的发光二极管的形成方法，其中在形成该第一电极及该第二电极之前更包含：

在该至少一个外延芯片中形成沟渠，以使该绝缘层的垂直侧壁暴露于该沟渠中；及

使该第一透明导电层覆盖该垂直侧壁。

25.如权利要求23所述的发光二极管的形成方法，其中该第一透明导电层及该第二透明导电层的材质为氧化铟锡、氧化镉锡、氧化锌、或氧化锌锡。

26.如权利要求14所述的发光二极管的形成方法，其中在形成该第一电极及该第二电极之后，更包含切割该第一基板以形成多个发光二极管。