CN102054906A - 发光二极管的制作方法及发光二极管 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发光二极管及其制作方法，其制作方法包括：首先，提供一半导体结构，此半导体结构具有蓝宝石基材与半导体发光层。半导体发光层的第一面接触并覆盖于蓝宝石基材上。接着，将前述半导体结构固定于支撑物上。之后，将半导体结构中的蓝宝石基材去除。接着，将高导热薄膜形成于前述半导体发光层的第一面上。最后再将支撑物移除。

Description

发光二极管的制作方法及发光二极管

技术领域

本发明是有关于一种发光装置及其制作方法，且特别是有关于一种发光二极管及其制作方法。

背景技术

发光二极管由于具有省电、低驱动电压、寿命长以及具有环保效果等优点，使得其大量应用于照明设备与显示器中。上述的发光二极管若应用于照明设备，可使照明设备产生较传统灯泡更佳的亮度与发光效率；若应用于显示器中当成背光源，可缩小显示器的厚度，使显示器更为轻薄。

目前常见的发光二极管的主要架构至少包含一基材与位于基材上的半导体发光层。半导体发光层至少包含P型半导体层与N型半导体层。基材一般多为蓝宝石(sapphire)基材。由于蓝宝石基材的使用可使其上所形成的半导体层的晶形符合发光二极管使用上的需求，因此业界大多采用蓝宝石基材做为发光二极管中的基材。然后，由于蓝宝石为导热效果不佳的材料，因此当应用于大功率的发光二极管时，常使得发光二极管的散热不良并进一步影响到发光二极管整体效能。因此，如何改善发光二极管的散热为此技术领域的人员急需解决的问题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种发光二极管及其制作方法，可以改善发光二极管的散热。

本发明实施例提出一种发光二极管的制作方法。

依照本发明一实施例所述，提出一种发光二极管的制作方法。首先，提供一半导体结构，此半导体结构具有蓝宝石基材与半导体发光层。半导体发光层的第一面接触并覆盖于蓝宝石基材上。接着，将前述半导体结构固定于支撑物上。之后，将半导体结构中的蓝宝石基材去除。接着，将高导热薄膜形成于前述半导体发光层的第一面上。最后再将支撑物移除。

依照本发明另一实施例所述，提出一种发光二极管的制作方法。首先，提供一半导体结构，此半导体结构具有蓝宝石基材与半导体发光层。半导体发光层的一面接触并覆盖于蓝宝石基材上。接着，将前述半导体结构固定于支撑物上。之后，再研磨前述蓝宝石基材，使其厚度介于0～50微米。接着，在研磨后的蓝宝石基材的表面上形成高导热薄膜。最后，将前述支撑物移除。

依照本发明再一实施例所述，提出一种发光二极管的制作方法。首先，提供一基材。之后，将钻石膜形成于基材上。最后，在钻石膜上形成半导体发光层，此半导体发光层包含N型半导体层舆P型半导体层，N型半导体层舆P型半导体层迭置于钻石膜上。

依照本发明又一实施例所述，提出一种发光二极管。此发光二极管包含钻石膜基材与半导体发光层。半导体发光层位于钻石膜上，此半导体发光层包含N型半导体层与P型半导体层，且N型半导体层或P型半导体层接触钻石膜基材。

依照本发明又一实施例所述，提出一种发光二极管。此发光二极管包含蓝宝石基材、半导体发光层与钻石膜。蓝宝石基材的厚度介于0～50微米之间。半导体发光层位于蓝宝石基材上，此半导体发光层包含N型半导体层与P型半导体层，且N型半导体层或P型半导体层接触钻石膜基材。钻石膜位于蓝宝石基材背对半导体发光层的表面上。

本发明上述实施例所述的发光二极管与其制作方法，通过改变蓝宝石厚度并搭配高导热薄膜的形成，可有效地提高发光二极管的散热效率。

附图说明

为让本发明的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的详细说明如下：

图1A～1D是绘示依照本发明一实施例所述的发光二极管制作流程的剖面结构示意图；

图2是绘示依照本发明另一实施例所述的发光二极管的剖面构造示意图；

图3A～3C是绘示依照本发明另一实施例所述的发光二极管制作流程的剖面结构示意图。

【主要组件符号说明】

110：半导体结构              120：蓝宝石基材

130、330：半导体发光层       132、332：P型半导体层

134、334：N型半导体层        140：支撑物

150：高导热薄膜              160、260、360：发光二极管

320：基材                    350：钻石膜

具体实施方式

实施例一

图1A～1D是绘示依照本发明一实施例所述的发光二极管制作流程的剖面结构示意图。在图1A中，首先将半导体结构110固定于支撑物140上，固定的方式例如可采用粘合的方式，但并不限于此种固定方式。半导体结构110包含蓝宝石基材120与半导体发光层130，其中半导体发光层130的一面接触并覆盖于蓝宝石基材120上。

上述的半导体发光层130至少包含P型半导体层132与N型半导体层134，P型半导体层132与N型半导体层134叠置于蓝宝石基材120上。其中，P型半导体层132与N型半导体层134的位置可互换。半导体发光层130亦可为其它可行的结构，例如在P型/N型半导体层132/134间配置一层多重量子井(multiple quantum well；MQW)材料层(未绘示)。本发明实施例并不对上述半导体发光层130的构造做限制。

上述P型半导体层132与N型半导体层134的主要材料多由III-V族元素所组成。P型/N型半导体层的主要材料例如可为氮化镓、氮化铝镓、氮化铟镓、砷化镓、磷化镓、砷化铝镓、磷化铝镓铟、硒化锌或碳化硅。

请参考图1B，在固定半导体结构110后，可进一步研磨蓝宝石基材120，使其厚度介于0～50微米或完全去除蓝宝石基材(未绘示)。上述的研磨方式例如可为蚀刻法或激光剥除法。

接着，请参考图1C，进一步在研磨后的蓝宝石基材120上形成一层高导热薄膜150。高导热薄膜可为热传系数大于2W/cm.k的薄膜，如钻石膜、类钻石膜。上述的高导热薄膜若为钻石膜的话，其形成方式可采用化学气相沉积法、物理气相沉积法等沉积方法。通过将上述蓝宝石基材120磨薄，并在蓝宝石基材120上形成高导热薄膜150的方式，可使半导体发光层130所产生的热有效地传递出去。

前述蓝宝石基材的研磨步骤中亦提及可完全将蓝宝石基材去除。若将蓝宝石基材完全去除的话，高导热薄膜将直接形成于半导体发光层上(未绘示)。由于高导热薄膜直接接触半导体发光层，将可更有效地将半导体发光层所产生的热传递出去。

上述高导热薄膜150形成后，可进一步将支撑物140移除。请参考图1D，是绘示制作完成后的发光二极管160。其中，发光二极管160中的蓝宝石基材120的厚度介于0～50微米，钻石膜150位于蓝宝石基材120背对半导体发光层130的表面上。

若前述研磨步骤中采用完全去除蓝宝石基材120的方式的话，其所制成的发光二极管的剖面构造可参考图2。在图2中，发光二极管260的高导热薄膜150直接接触半导体发光层130。通过高导热薄膜150与半导体发光层130的直接接触，可提高发光二极管260的散热效率。

实施例二

图3A～3C是绘示依照本发明另一实施例所述的发光二极管制作流程的剖面结构示意图。请参考图3A，首先将钻石膜350形成于基材320上。基材例如可为硅基材、氧化铝基材、氮化铝基材、蓝宝石基材或碳化硅基材。

接着，请参考图3B，在钻石膜350上形成半导体发光层330，以制成发光二极管360。上述的半导体发光层330至少包含P型半导体层332与N型半导体层334，P型半导体层332与N型半导体层334迭置于钻石膜350上。其中，P型半导体层332与N型半导体层334的位置可互换。

上述半导体发光层330可通过结晶、化学气相沉积等可行的方式形成于钻石膜350上。利用钻石膜350做为半导体发光层350晶体成长的底材，所形成的半导体发光层350的晶形，符合发光二极管使用上的需求，亦可预先成长一缓冲层于钻石膜上，来消除晶格不匹配的情形。同时，通过半导体发光层330与钻石膜350的接触，可进一步改善发光二极管360的散热效率。

上述所制成的发光二极管360所使用的基材320若为蓝宝石基材或硅基材，通常基材320的导热性质并不佳。此时，钻石膜350虽可有效地传递半导体发光层330所产生的热，但受限于基材320的导热性不佳，将使发光二极管360的散热效率受到影响。在此情形下，可如图3C所示，进一步将图3B中的基材320去除，以提高钻石膜350与空气或其它散热媒介的接触，提高发光二极管的散热效果。上述去除基材的方式例如可为蚀刻法或激光剥除法。当然，亦可选择磨薄基材的方式，改善发光二极管的散热效率。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定的范围为准。

Claims (20)

1.一种发光二极管的制作方法，其特征在于，包含：

提供一半导体结构，该半导体结构具有一蓝宝石基材与一半导体发光层，该半导体发光层的一第一面接触并覆盖于该蓝宝石基材上；

固定该半导体结构于一支撑物上；

去除该蓝宝石基材；

形成一高导热薄膜于该半导体发光层的该第一面上；以及

移除该支撑物。

2.根据权利要求1所述的发光二极管的制作方法，其特征在于，该高导热薄膜为大于2W/cm.k的薄膜。

3.根据权利要求1所述的发光二极管的制作方法，其特征在于，该高导热薄膜为钻石膜。

4.根据权利要求3所述的发光二极管的制作方法，其特征在于，该钻石膜的形成方法为化学气相沉积法。

5.根据权利要求1所述的发光二极管的制作方法，其特征在于，去除该蓝宝石基材的方法为蚀刻法或激光剥除法。

6.根据权利要求1所述的发光二极管的制作方法，其特征在于，该半导体发光层包含一N型半导体层与一P型半导体层。

7.一种发光二极管的制作方法，其特征在于，包含：

提供一半导体结构，该半导体结构具有一蓝宝石基材与一半导体发光层，该半导体发光层的一面接触并覆盖于该蓝宝石基材上；

固定该半导体结构于一支撑物上；

研磨该蓝宝石基材使其厚度介于0～50微米；

形成一高导热薄膜于研磨后的该蓝宝石基材的表面；以及

移除该支撑物。

8.根据权利要求7所述的发光二极管的制作方法，其特征在于，该高导热薄膜为大于2W/cm.k的薄膜。

9.根据权利要求7所述的发光二极管的制作方法，其特征在于，该高导热薄膜为钻石膜。

10.根据权利要求9所述的发光二极管的制作方法，其特征在于，该钻石膜的形成方法为化学气相沉积法。

11.根据权利要求7所述的发光二极管的制作方法，其特征在于，研磨该蓝宝石基材的方法为蚀刻法或激光剥除法。

12.根据权利要求7所述的发光二极管的制作方法，其特征在于，该半导体发光层包含一N型半导体层与一P型半导体层，该N型半导体层与该P型半导体层叠置于该蓝宝石基材上。

13.一种发光二极管的制作方法，其特征在于，包含：

提供一基材；

形成一钻石膜于该基材上；以及

形成一半导体发光层于该钻石膜上，该半导体发光层包含一N型半导体层与一P型半导体层，该N型半导体层与该P型半导体层叠置于该钻石膜上。

14.根据权利要求13所述的发光二极管的制作方法，其特征在于，该基材是选自于由硅基材、氧化铝基材、氮化硅基材、蓝宝石基材及碳化硅基材所构成的族群。

15.根据权利要求13所述的发光二极管的制作方法，其特征在于，还包含去除该基材，使提高钻石膜与散热媒介接触的面积，以提高散热的效果。

16.根据权利要求15所述的发光二极管的制作方法，其特征在于，去除该基材的方式为蚀刻法或激光剥除法。

17.一种发光二极管，其特征在于，包含：

一钻石膜基材；以及

一半导体发光层，位于该钻石膜上，该半导体发光层包含一N型半导体层与一P型半导体层，且该N型半导体层或该P型半导体层接触该钻石膜基材。

18.根据权利要求17所述的发光二极管，其特征在于，该半导体发光层的主要材料是选自于由氮化镓、氮化铝镓、氮化铟镓、砷化镓、磷化镓、砷化铝镓、磷化铝镓铟、硒化锌及碳化硅所构成的族群。

19.一种发光二极管，其特征在于，包含：

一蓝宝石基材，该蓝宝石基材的厚度介于0～50微米之间；

一半导体发光层，位于该蓝宝石基材上，该半导体发光层包含一N型半导体层与一P型半导体层，且该N型半导体层或该P型半导体层接触该蓝宝石基材；以及

一钻石膜，位于该蓝宝石基材背对该半导体发光层的一表面上。

20.根据权利要求19所述的发光二极管，其特征在于，该半导体发光层的主要材料是选自于由氮化镓、氮化铝镓、氮化铟镓、砷化镓、磷化镓、砷化铝镓、磷化铝镓铟、硒化锌及碳化硅所构成的族群。

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