CN102983258A - 发光二极管晶粒及其制造方法 - Google Patents
发光二极管晶粒及其制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102983258A CN102983258A CN201110297721XA CN201110297721A CN102983258A CN 102983258 A CN102983258 A CN 102983258A CN 201110297721X A CN201110297721X A CN 201110297721XA CN 201110297721 A CN201110297721 A CN 201110297721A CN 102983258 A CN102983258 A CN 102983258A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- emitting diode
- insulating substrate
- light
- metal
- 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.)
- Pending
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 136
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 52
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 136
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 136
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 120
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 55
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 57
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 20
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 20
- 238000001459 lithography Methods 0.000 claims description 20
- 238000007788 roughening Methods 0.000 claims description 20
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 12
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 12
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 12
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 claims description 10
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 10
- 238000007772 electroless plating Methods 0.000 claims description 10
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 10
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical group N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 claims description 10
- 229910017083 AlN Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 claims description 5
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 abstract description 4
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 142
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 20
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 12
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 8
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 6
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 3
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Led Devices (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
Abstract
一种发光二极管晶粒及其制造方法,发光二极管晶粒包含:一散热绝缘基板;一第一金属层,形成于该散热绝缘基板的一表面上;一发光二极管磊晶层;以及一第二金属层,形成于该发光二极管磊晶层上,与该第一金属层接合。本发明的发光二极管晶粒是采用电热分离的结构,通过散热绝缘基板使发光二极管磊晶层所产生的热散逸掉,可使发光二极管晶粒所产生的热量散逸出其外,以增加发光二极管晶粒的使用寿命,并使得发光强度提高。
Description
技术领域
本发明有关一种发光二极管及其制造方法,特别有关一种具有高散热绝缘基板的发光二极管晶粒及其制造方法。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode,LED)属于化合物半导体的一种,其是利用P型及N型半导体材料中的电子空穴结合时,以发光形式来释放出能量。由于发光二极管具有体积小、寿命长、耗电量低、反应速率快等优点,近年来已广泛的应用于光学显示装置、通讯装置与照明设备上,成为日常生活中不可或缺的光电元件。
发光二极管晶粒的结构可分为水平式发光二极管晶粒及垂直式发光二极管晶粒。
水平式发光二极管晶粒的结构由于电极制作区域所占据的面积太大,影响发光二极管晶粒的光源射出的面积;且水平式发光二极管晶粒的共平面电极(CoplanarElectrode)将造成发光二极管的电场分布不均匀,最大电场强度会集中在电极的边缘,因此电流会集中于此,形成电流群聚效应,而造成发光不均匀;此外局部的大电流密度所产生的热量无法散逸出发光二极管晶粒之外,会影响发光二极管晶粒的寿命及其内部量子效应使得发光强度降低。
为了改善水平式发光二极管晶粒的电极制作区域占据太大面积与电流群聚效应,因此提出了垂直式发光二极管晶粒的结构。但目前垂直式发光二极管晶粒的结构是属于电热一体的结构,当发光二极管的使用时间太久时,由于使用发光二极管所产生的热量无法散逸出发光二极管晶粒之外,亦会影响发光二极管晶粒的寿命,而使得发光强度降低。
发明内容
本发明的目的是提出一种发光二极管晶粒及其制造方法,以采用电热分离的结构,可使发光二极管晶粒所产生的热散逸出其外,以增加发光二极管晶粒的使用寿命,并使得发光强度提高。
本发明提供第一种发光二极管晶粒,其包含:
一散热绝缘基板;
一第一金属层,形成于该散热绝缘基板的一表面上;
一发光二极管磊晶层;以及
一第二金属层,形成于该发光二极管磊晶层上,与该第一金属层接合。
根据本发明的第一种发光二极管晶粒,其中,该发光二极管磊晶层之上形成该第二金属层的一电极层,借助微影蚀刻、网印技术、激光划线及一纳米印刷其中之一使该电极层的表面粗糙化。
根据本发明的第一种发光二极管晶粒,其中,该散热绝缘基板的该表面进行微影蚀刻而使该表面粗糙化。
根据本发明的第一种发光二极管晶粒,其中,该第一金属层通过金属镀膜来制作金属图案。
根据本发明的第一种发光二极管晶粒,其中,该金属镀膜是真空镀膜、化学电镀、电镀及网印其中之一。
根据本发明的第一种发光二极管晶粒,其中,该发光二极管磊晶层包含一n型电极层、一发光层及一p型电极层,该n型电极层是一n型氮化镓层,该发光层是一氮化铟镓薄膜层,该p型电极层是一p型氮化镓层。
根据本发明的第一种发光二极管晶粒,其中,该散热绝缘基板是氮化硅、氮化铝、氮化硼及碳化硅其中之一或其复合材料。
根据本发明的第一种发光二极管晶粒,其中,该散热绝缘基板具有500W/(K-m)至100W/(K-m)的热传导系数及10KV至0.5KV的绝缘崩溃电压。
本发明提供第二种发光二极管晶粒,其包含:
一散热绝缘基板,在其一第一表面及一第二表面之间形成通孔;
一第一金属层,形成于该散热绝缘基板的该第一表面、该第二表面及通孔;
一发光二极管磊晶层;以及
一第二金属层,形成于该发光二极管磊晶层上,与该第一金属层接合。
根据本发明的第二种发光二极管晶粒,其中,该发光二极管磊晶层之上形成该第二金属层的一电极层,借助微影蚀刻、网印技术、激光划线及纳米印刷其中之一使该电极层的表面粗糙化。
根据本发明的第二种发光二极管晶粒,其中,该散热绝缘基板的该第一表面进行微影蚀刻而使该第一表面粗糙化。
根据本发明的第二种发光二极管晶粒,其中,该第一金属层通过金属镀膜来制作金属图案。
根据本发明的第二种发光二极管晶粒,其中,该金属镀膜是真空镀膜、化学电镀、电镀及网印其中之一。
根据本发明的第二种发光二极管晶粒,其中,该发光二极管磊晶层包含一n型电极层、一发光层及一p型电极层,该n型电极层是一n型氮化镓层,该发光层是一氮化铟镓薄膜层,该p型电极层是一p型氮化镓层。
根据本发明的第二种发光二极管晶粒,其中,该散热绝缘基板通过钻孔、激光钻孔及黄光微影蚀刻技术其中之一在其该第一表面及该第二表面之间形成通孔。
根据本发明的第二种发光二极管晶粒,其中,该散热绝缘基板是氮化硅、氮化铝、氮化硼及碳化硅其中之一或复合材料。
根据本发明的第二种发光二极管晶粒,其中,该散热绝缘基板具有500W/(K-m)至100W/(K-m)的热传导系数及10KV至0.5KV的绝缘崩溃电压。
本发明提供一种发光二极管晶粒的第一种制造方法,包含:
提供一散热绝缘基板;
形成一第一金属层于该散热绝缘基板的一表面上;
形成一第二金属层于一发光二极管磊晶层上;以及
接合该第一金属层与该第二金属层。
根据本发明的第一种制造方法,进一步包含:
提供一基板;
在该基板上磊晶成长该发光二极管磊晶层与该第二金属层,接合该散热绝缘基板的表面上的该第一金属层;
移除该基板;
形成一第一接合垫于该发光二极管磊晶层上;以及
形成一第二接合垫于该第一金属层。
根据本发明的第一种制造方法,其中,借助微影蚀刻、网印技术、激光划线及纳米印刷其中之一使该发光二极管磊晶层的未形成该第二金属层的该电极层的表面粗糙化。
根据本发明的第一种制造方法,其中,通过微影蚀刻使该散热绝缘基板的该表面粗糙化。
根据本发明的第一种制造方法,其中,通过金属镀膜来制作该第一金属层的金属图案。
根据本发明的第一种制造方法,其中,该金属镀膜是真空镀膜、化学电镀、电镀及网印其中之一。
根据本发明的第一种制造方法,其中,该散热绝缘基板是氮化硅、氮化铝、氮化硼及碳化硅其中之一或其复合材料。
根据本发明的第一种制造方法,其中,该散热绝缘基板具有500W/(K-m)至100W/(K-m)的热传导系数及10KV至0.5KV的绝缘崩溃电压。
本发明提供一种发光二极管晶粒的第二种制造方法,包含:
提供一散热绝缘基板;
在该散热绝缘基板的一第一表面及一第二表面之间形成通孔;
形成一第一金属层于该散热绝缘基板的该第一表面、该第二表面及通孔;
形成一第二金属层于一发光二极管磊晶层上;以及
接合该第一金属层与该第二金属层。
根据本发明的第二种制造方法,进一步包含:
提供一基板;
在该基板上磊晶成长该发光二极管磊晶层与该第二金属层,接合该散热绝缘基板的表面上的该第一金属层;
移除该基板;以及
形成一第一接合垫于该发光二极管磊晶层之上;
其中,将形成于该散热绝缘基板的该第二表面的该第一金属层作为一第二接合垫。
根据本发明的第二种制造方法,其中,借助微影蚀刻、网印技术、激光划线及纳米印刷其中之一使该发光二极管磊晶层的未形成该第二金属层的该电极层的表面粗糙化。
根据本发明的第二种制造方法,其中,通过微影蚀刻使该散热绝缘基板的该第一表面粗糙化。
根据本发明的第二种制造方法,其中,通过金属镀膜来制作该第一金属层的金属图案。
根据本发明的第二种制造方法,其中,该金属镀膜是真空镀膜、化学电镀、电镀及网印其中之一。
根据本发明的第二种制造方法,其中,借助钻孔、激光钻孔及黄光微影蚀刻技术其中之一在该散热绝缘基板的该第一表面及该第二表面之间形成通孔。
根据本发明的第二种制造方法,其中,该散热绝缘基板是氮化硅、氮化铝、氮化硼及一碳化硅其中之一或其复合材料。
根据本发明的第二种制造方法,其中,该散热绝缘基板具有500W/(K-m)至100W/(K-m)的热传导系数及10KV至0.5KV的绝缘崩溃电压。
附图说明
图1为本发明的第一实施例的水平式发光二极管晶粒的结构的剖面示意图;
图2A至2D为本发明的第一实施例的水平式发光二极管晶粒的制造方法的示意图;
图3为本发明的第二实施例的水平式发光二极管晶粒的结构的剖面示意图;
图4为本发明的第三实施例的水平式发光二极管晶粒的结构的剖面示意图;
图5为本发明的第四实施例的水平式发光二极管晶粒的结构的剖面示意图;
图6为本发明的第五实施例的垂直式发光二极管晶粒的结构的剖面示意图;
图7A至7D为本发明的第五实施例的垂直式发光二极管晶粒的制造方法的示意图;
图8为本发明的第六实施例的垂直式发光二极管晶粒的结构的剖面示意图;
图9为本发明的第七实施例的垂直式发光二极管晶粒的结构的剖面示意图;以及
图10为本发明的第八实施例的垂直式发光二极管晶粒的结构的剖面示意图。
主要元件附图标记说明
20 水平式发光二极管晶粒
22 散热绝缘基板
24 金属层
26 发光二极管磊晶层
28 n-GaN层
30 InGaN发射层(Emitting-Layer)
32 p-GaN层
32A 金属层
34 第一接合垫
36 第二接合垫
38 基板
40 水平式发光二极管晶粒
42 发光二极管磊晶层
44 n-GaN层
50 水平式发光二极管晶粒
52 散热绝缘基板
54 金属层
56 水平式发光二极管晶粒
58 金属层
60 垂直式发光二极管晶粒
62 散热绝缘基板
64 金属层
66 发光二极管磊晶层
68 n-GaN层
70 InGaN发射层
72 p-GaN层
72 A 金属层
74 第一接合垫
76 第二接合垫
78 通孔
79 基板
80 垂直式发光二极管晶粒
82 发光二极管磊晶层
84 n-GaN层
90 垂直式发光二极管晶粒
92 散热绝缘基板
94 金属层
100 垂直式发光二极管晶粒
102 金属层
具体实施方式
参考以下附图以说明本发明的具有高散热绝缘基板的发光二极管晶粒及其制造方法的数个较佳实施例。
图1为本发明的第一实施例的水平式发光二极管晶粒的结构的剖面示意图。在图1中,水平式发光二极管晶粒20包含有一散热绝缘基板22、一金属层24、一发光二极管磊晶层26及一金属层32A。
金属层24形成于不透明的散热绝缘基板22的一表面上。金属层32A形成于发光二极管磊晶层26上,而与金属层24接合。金属层32A用以反射发光二极管磊晶层26所发出的光及将发光二极管磊晶层26所产生的热量通过金属层24传导至散热绝缘基板22。散热绝缘基板22用以散热由金属层24、32A所传导的热量。
其中,发光二极管磊晶层26包含作为n型电极层的一n-GaN(n型氮化镓)层28、作为发光层的一InGaN发射层(Emitting-Layer)(氮化铟镓薄膜层)30及作为p型电极层的一p-GaN(p型氮化镓)层32。
发光二极管磊晶层26的n-GaN层28的上表面形成有一第一接合垫(BondingPad)34,金属层24的上表面形成有一第二接合垫36。第一接合垫34与第二接合垫36是作为芯片封装时连接至发光二极管的外部接脚(Pin)之用。其中,第一接合垫34及第二接合垫36是由钛/铝/铂/金(Ti/Al/Pt/Au)等的单层金属材料、多层金属材料或合金材料所构成。
不透明的散热绝缘基板22具有500W/(K-m)至100W/(K-m)的热传导系数及10KV至0.5KV的绝缘崩溃电压。散热绝缘基板22是氮化硅(Si3N4)、氮化铝(AlN)、氮化硼(BN)及碳化硅(SiC)其中之一或其复合材料。
图2A至2D为本发明的第一实施例的水平式发光二极管晶粒的制造方法的示意图。图2A至2D中所述的构件与图1的构件相同的使用相同的元件附图标记。
参考以下附图以说明本发明的水平式发光二极管晶粒的制造方法的较佳实施例。
在图2A中,首先提供一基板38,例如蓝宝石(Sapphire)基板。在基板38的上表面依序磊晶成长n-GaN层28、InGaN发射层(Emitting-Layer)30及p-GaN层32,以形成发光二极管磊晶层26,并在p-GaN层32上磊晶成长金属层32A。
在图2B中,提供具有500W/(K-m)至100W/(K-m)的热传导系数及10KV至0.5KV的绝缘崩溃电压的散热绝缘基板22,在散热绝缘基板22的一表面上形成金属层24。
在图2C中,以芯片至晶片(Chip to Wafer)方式或晶片至晶片(Wafer to Wafer)方式接合金属层24与金属层32A。在图2D中,以激光剥离方式移除发光二极管磊晶层26的n-GaN层28上的基板38。
接着,形成第一接合垫34于发光二极管磊晶层26的n-GaN层28的上表面,并形成第二接合垫36于金属层24的上表面。第一接合垫34及第二接合垫36是由钛/铝/铂/金等的单层金属材料、多层金属材料及合金材料其中之一构成。在完成上述的制造方法后便形成图1的水平式发光二极管晶粒的结构。
由于水平式发光二极管晶粒20使用散热绝缘基板22,以形成电(如发光二极管磊晶层26)热(如散热绝缘基板22)分离的结构,如此可使发光二极管磊晶层26所产生的热量通过散热绝缘基板22散逸出去,因此增加水平式发光二极管晶粒20的使用寿命,并使得其发光强度提高。
图3为本发明的第二实施例的水平式发光二极管晶粒的结构的剖面示意图。图3中所述的构件与图1的构件相同的使用相同的元件附图标记,并省略其说明。
在图3中,借助微影蚀刻、网印技术、激光划线或纳米印刷使发光二极管磊晶层42的n-GaN层44的表面粗糙化,以在n-GaN层44的上表面形成凹凸的表面。如此以提高水平式发光二极管晶粒40的光萃取效应(Light Extraction Efficiency),降低水平式发光二极管晶粒40因全反射所造成的热量,使得可增加水平式发光二极管晶粒40的使用寿命,并使得其发光强度提高。
在第二实施例中,可以不在发光二极管磊晶层42的n-GaN层44的上表面形成凹凸的表面,而水平式发光二极管晶粒40仍然具有提高光萃取效应的功效。
图4为本发明的第三实施例的水平式发光二极管晶粒的结构的剖面示意图。图4中所述的构件与图3的构件相同的使用相同的元件附图标记,并省略其说明。
在图4中,借助微影蚀刻、网印技术、激光划线及纳米印刷其中之一使散热绝缘基板52的表面粗糙化,以在散热绝缘基板52的上表面形成凹凸的表面。接着,金属层54形成在散热绝缘基板52的凹凸的上表面。
如此形成在散热绝缘基板52的凹凸的表面上的金属层54以反射发光二极管磊晶层42所发出的光,可提高水平式发光二极管晶粒50的光萃取效应,降低水平式发光二极管晶粒50因全反射所造成的热量,使得增加水平式发光二极管晶粒50的使用寿命,并使得其发光强度提高。
在第三实施例中,可以不在发光二极管磊晶层42的n-GaN层44的上表面形成凹凸的表面,而水平式发光二极管晶粒50仍然具有提高光萃取效应的功效。
图5为本发明的第四实施例的水平式发光二极管晶粒的结构的剖面示意图。图5中所述的构件与图3的构件相同的使用相同的元件附图标记,并省略其说明。
在图5中,通过金属镀膜来制作金属层58的金属图案,以在金属层58的上表面形成凹凸的表面。其中,金属镀膜是真空镀膜、化学电镀、电镀或网印。
如此成凹凸的表面的金属层58以反射发光二极管磊晶层42所发出的光,可提高水平式发光二极管晶粒56的光萃取效应,降低水平式发光二极管晶粒56因全反射所造成的热量,使得增加水平式发光二极管晶粒56的使用寿命,并使得其发光强度提高。
在第四实施例中,可以不在发光二极管磊晶层42的n-GaN层44的上表面形成凹凸的表面,而水平式发光二极管晶粒56仍然具有提高光萃取效应的功效。
图6为本发明的第五实施例的垂直式发光二极管晶粒的结构的剖面示意图。在图6中,垂直式发光二极管晶粒60包含有一散热绝缘基板62、一金属层64、一发光二极管磊晶层66及一金属层72A。
借助钻孔、激光钻孔或黄光微显蚀刻技术在不透明的散热绝缘基板62的上表面及下表面之间形成通孔78。金属层64形成于不透明的散热绝缘基板78的上表面、下表面上及通孔78内。金属层72A形成于发光二极管磊晶层66上,而与金属层64接合。
金属层72A用以反射发光二极管磊晶层66所发出的光及将发光二极管磊晶层66所产生的热量通过金属层64传导至散热绝缘基板62。散热绝缘基板62用以发散由金属层64及金属层72A所传导的热量。
其中,发光二极管磊晶层66包含作为n型电极层的一n-GaN层68、作为发光层的一InGaN发射层(Emitting-Layer)70及作为p型电极层的一p-GaN层72。
发光二极管磊晶层66的n-GaN层68的上表面形成有一第一接合垫74,形成在散热绝缘基板62的下表面的金属层64作为第二接合垫76。第一接合垫74与第二接合垫76是作为芯片封装时连接至发光二极管的外部接脚之用。其中,第一接合垫74是由钛/铝/铂/金(Ti/Al/Pt/Au)等的单层金属材料、多层金属材料或合金材料所构成。
不透明的散热绝缘基板62具有500W/(K-m)至100W/(K-m)的热传导系数及10KV至0.5KV的绝缘崩溃电压。散热绝缘基板62是氮化硅(Si3N4)、氮化铝(AlN)、氮化硼(BN)及碳化硅(SiC)其中之一或其复合材料。
图7A至7D为本发明的第五实施例的垂直式发光二极管晶粒的制造方法的示意图。图7A至7D中所述的构件与图6的构件相同的使用相同的元件附图标记。
参考以下附图以说明本发明的垂直式发光二极管晶粒的制造方法的较佳实施例。
在图7A中,首先提供一基板79,例如蓝宝石基板。在基板79的上表面依序磊晶成长n-GaN层68、InGaN发射层(Emitting-Layer)70及p-GaN层72,以形成发光二极管磊晶层66,并在p-GaN层72上磊晶成长金属层72A。
在图7B中,提供为500W/(K-m)至100W/(K-m)的热传导系数及10KV至0.5KV的绝缘崩溃电压的散热绝缘基板62。以钻孔或、激光钻孔或黄光微影蚀刻技术在散热绝缘基板62的上表面及下表面之间形成通孔78。形成金属层64于散热绝缘基板62的第一表面、第二表面上及通孔78中。其中,将形成于散热绝缘基板62的下表面的金属层64作为第二接合垫76。
在图7C中,以芯片至晶片方式或晶片至晶片方式接合金属层64与金属层72A。在图7D中,以激光剥离方式移除发光二极管磊晶层66的n-GaN层68上的基板79。
接着,形成第一接合垫74于发光二极管磊晶层66的n-GaN层68的上表面,第一接合垫74是由钛/铝/铂/金等的单层金属材料、多层金属材料及合金材料其中之一构成。在完成上述的制造方法以形成图6的垂直式发光二极管晶粒60的结构。
由于垂直式发光二极管晶粒60使用散热绝缘基板62,以形成电(如发光二极管磊晶层66)热(如散热绝缘基板62)分离的结构,如此可使发光二极管磊晶层66所产生的热量通过散热绝缘基板62散逸出去,因此增加垂直式发光二极管晶粒60的使用寿命,并使得其发光强度提高。
图8为本发明的第六实施例的垂直式发光二极管晶粒的结构的剖面示意图。图8中所述的构件与图6的构件相同的是使用相同的元件附图标记,并省略其说明。
在图8中,借助微影蚀刻、网印技术、激光划线或一纳米印刷使发光二极管磊晶层82的n-GaN层84的表面粗糙化,以在n-GaN层84的上表面形成凹凸的表面。如此以提高垂直式发光二极管晶粒80的光萃取效应,降低垂直平式发光二极管晶粒80因全反射所造成的热量,使得增加垂直式发光二极管晶粒80的使用寿命,并使得其发光强度提高。
在第六实施例中,可以不在发光二极管磊晶层82的n-GaN层84的上表面形成凹凸的表面,而垂直式发光二极管晶粒80仍然具有提高光萃取效应的功效。
图9为本发明的第七实施例的垂直式发光二极管晶粒的结构的剖面示意图。图9中所述的构件与图8的构件相同的是使用相同的元件附图标记,并省略其说明。
在图9中,借助微影蚀刻一网印技术、激光划线或纳米印刷使散热绝缘基板92的表面粗糙化,以在散热绝缘基板92的上表面形成凹凸的表面。接着,金属层94形成在散热绝缘基板92的凹凸的上表面上。
如此形成在散热绝缘基板92的凹凸的表面的金属层94以反射发光二极管磊晶层82所发出的光,可提高垂直式发光二极管晶粒90的光萃取效应,降低垂直式发光二极管晶粒90因全反射所造成的热量,使得增加垂直式发光二极管晶粒90的使用寿命,并使得其发光强度提高。
在第七实施例中,可以不在发光二极管磊晶层82的n-GaN层84的上表面形成凹凸的表面,而垂直式发光二极管晶粒90仍然具有提高光萃取效应的功效。
图10为本发明的第八实施例的垂直式发光二极管晶粒的结构的剖面示意图。图10中所述的构件与图8的构件相同的是使用相同的元件附图标记,并省略其说明。
在图10中,通过金属镀膜来制作金属层102的金属图案,以在金属层102的上表面形成凹凸的表面。其中,金属镀膜是真空镀膜、化学电镀、电镀或网印。
如此成凹凸的表面的金属层102以反射发光二极管磊晶层82所发出的光,可提高垂直式发光二极管晶粒100的光萃取效应,降低垂直式发光二极管晶粒100因全反射所造成的热量,使得增加垂直式发光二极管晶粒100的使用寿命,并使得其发光强度提高。
在第八实施例中,可以不在发光二极管磊晶层82的n-GaN层84的上表面形成凹凸的表面,而垂直式发光二极管晶粒100仍然具有提高光萃取效应的功效。
本发明的优点是提出一种发光二极管晶粒及其制造方法,以采用电热分离的结构,通过散热绝缘基板将发光二极管磊晶层所产生的热散逸掉,可使发光二极管晶粒所产生的热量散逸出其外,以增加发光二极管晶粒的使用寿命,并使得发光强度提高。
虽然本发明已参照较佳具体例及举例性附图叙述如上,惟其应不被视为是限制性的。熟悉本领域的技术人员对其形态及具体例的内容做各种修改、省略及变化,均不离开本申请权利要求所主张的范围。
Claims (34)
1.一种发光二极管晶粒,其特征在于包含:
一散热绝缘基板;
一第一金属层,形成于该散热绝缘基板的一表面上;
一发光二极管磊晶层;以及
一第二金属层,形成于该发光二极管磊晶层上,与该第一金属层接合。
2.根据权利要求1所述的发光二极管晶粒,其特征在于,该发光二极管磊晶层之上形成该第二金属层的一电极层,借助微影蚀刻、网印技术、激光划线及纳米印刷其中之一使该电极层的表面粗糙化。
3.根据权利要求1所述的发光二极管晶粒,其特征在于,该散热绝缘基板的该表面进行微影蚀刻而使该表面粗糙化。
4.根据权利要求1所述的发光二极管晶粒,其特征在于,该第一金属层通过金属镀膜来制作金属图案。
5.根据权利要求4所述的发光二极管晶粒,其特征在于,该金属镀膜是真空镀膜、化学电镀、电镀及网印其中之一。
6.根据权利要求1所述的发光二极管晶粒,其特征在于,该发光二极管磊晶层包含一n型电极层、一发光层及一p型电极层,该n型电极层是一n型氮化镓层,该发光层是一氮化铟镓薄膜层,该p型电极层是一p型氮化镓层。
7.根据权利要求1所述的发光二极管晶粒,其特征在于,该散热绝缘基板是氮化硅、氮化铝、氮化硼及碳化硅之其中之一或其复合材料。
8.根据权利要求1所述的发光二极管晶粒,其特征在于,该散热绝缘基板具有500W/(K-m)至100W/(K-m)的热传导系数及10KV至0.5KV的绝缘崩溃电压。
9.一种发光二极管晶粒,其特征在于包含:
一散热绝缘基板,在其一第一表面及一第二表面之间形成通孔;
一第一金属层,形成于该散热绝缘基板的该第一表面、该第二表面及通孔;
一发光二极管磊晶层;以及
一第二金属层,形成于该发光二极管磊晶层上,与该第一金属层接合。
10.根据权利要求9所述的发光二极管晶粒,其特征在于,该发光二极管磊晶层之上形成该第二金属层的一电极层,借助微影蚀刻、网印技术、激光划线及纳米印刷其中之一使该电极层的表面粗糙化。
11.根据权利要求9所述的发光二极管晶粒,其特征在于,该散热绝缘基板的该第一表面进行一微影蚀刻而使该第一表面粗糙化。
12.根据权利要求9所述的发光二极管晶粒,其特征在于,该第一金属层通过金属镀膜来制作金属图案。
13.根据权利要求12所述的发光二极管晶粒,其特征在于,该金属镀膜是真空镀膜、化学电镀、电镀及网印其中之一者。
14.根据权利要求9所述的发光二极管晶粒,其特征在于,该发光二极管磊晶层包含一n型电极层、一发光层及一p型电极层,该n型电极层是一n型氮化镓层,该发光层是一氮化铟镓薄膜层,该p型电极层是一p型氮化镓层。
15.根据权利要求9所述的发光二极管晶粒,其特征在于,该散热绝缘基板以钻孔、激光钻孔及黄光微影蚀刻技术之其特征在于一者在其该第一表面及该第二表面之间形成通孔。
16.根据权利要求9所述的发光二极管晶粒,其特征在于,该散热绝缘基板是氮化硅(Si3N4)、氮化铝、氮化硼及碳化硅其中之一或其复合材料。
17.根据权利要求9所述的发光二极管晶粒,其特征在于,该散热绝缘基板具有500W/(K-m)至100W/(K-m)的热传导系数及10KV至0.5KV的绝缘崩溃电压。
18.一种发光二极管晶粒的制造方法,其特征在于包含:
提供一散热绝缘基板;
形成一第一金属层于该散热绝缘基板的一表面上;
形成一第二金属层于一发光二极管磊晶层上;以及
接合该第一金属层与该第二金属层。
19.根据权利要求18所述的制造方法,其特征在于进一步包含:
提供一基板;
在该基板上磊晶成长该发光二极管磊晶层;
在该基板上磊晶成长该发光二极管磊晶层与该第二金属层,接合该散热绝缘基板的表面上的该第一金属层;
移除该基板;
形成一第一接合垫于该发光二极管磊晶层之上;以及
形成一第二接合垫于该第一金属层。
20.根据权利要求18或19所述的制造方法,其特征在于,借助微影蚀刻、网印技术、激光划线及纳米印刷其中之一使该发光二极管磊晶层的未形成该第二金属层的该电极层的表面粗糙化。
21.根据权利要求18或19所述的制造方法,其特征在于,通过微影蚀刻使该散热绝缘基板的该表面粗糙化。
22.根据权利要求18或19所述的制造方法,其特征在于,通过金属镀膜来制作该第一金属层的一金属图案。
23.根据权利要求22所述的制造方法,其特征在于,该金属镀膜是真空镀膜、化学电镀、电镀及网印其中之一。
24.根据权利要求18或19所述的制造方法,其特征在于,该散热绝缘基板是氮化硅(Si3N4)、氮化铝、氮化硼及碳化硅其中之一或其复合材料。
25.根据权利要求18或19所述的制造方法,其特征在于,该散热绝缘基板具有500W/(K-m)至100W/(K-m)的热传导系数及10KV至0.5KV的绝缘崩溃电压。
26.一种发光二极管晶粒之制造方法,其特征在于包含:
提供一散热绝缘基板;
在该散热绝缘基板的一第一表面及一第二表面之间形成通孔;
形成一第一金属层于该散热绝缘基板的该第一表面、该第二表面及通孔;
形成一第二金属层于一发光二极管磊晶层上;以及
接合该第一金属层与该第二金属层。
27.根据权利要求26所述的制造方法,其特征在于进一步包含:
提供一基板;
在该基板上磊晶成长该发光二极管磊晶层;
在该基板上磊晶成长该发光二极管磊晶层与该第二金属层,接合该散热绝缘基板的表面上的该第一金属层;
移除该基板;以及
形成一第一接合垫于该发光二极管磊晶层之上;
其中,将形成于该散热绝缘基板的该第二表面的该第一金属层作为一第二接合垫。
28.根据权利要求26或27所述的制造方法,其特征在于,借助微影蚀刻、网印技术、激光划线及纳米印刷其中之一使该发光二极管磊晶层的未形成该第二金属层的该电极层的表面粗糙化。
29.根据权利要求26或27所述的制造方法,其特征在于,通过微影蚀刻使该散热绝缘基板的该第一表面粗糙化。
30.根据权利要求26或27所述的制造方法,其特征在于,通过金属镀膜来制作该第一金属层的金属图案。
31.根据权利要求30所述的制造方法,其特征在于,该金属镀膜是真空镀膜、化学电镀、电镀及网印其中之一。
32.根据权利要求26或27所述的制造方法,其特征在于,借助钻孔、激光钻孔及黄光微影蚀刻技术其中之一在该散热绝缘基板的该第一表面及该第二表面之间形成通孔。
33.根据权利要求26或27所述的制造方法,其特征在于,该散热绝缘基板是氮化硅、氮化铝、氮化硼及碳化硅其中之一或其复合材料。
34.根据权利要求26或27所述的制造方法,其特征在于,该散热绝缘基板具有500W/(K-m)至100W/(K-m)的热传导系数及10KV至0.5KV的绝缘崩溃电压。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
TW100131839 | 2011-09-05 | ||
TW100131839A TW201312815A (zh) | 2011-09-05 | 2011-09-05 | 發光二極體晶粒及其製程 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102983258A true CN102983258A (zh) | 2013-03-20 |
Family
ID=47857105
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201110297721XA Pending CN102983258A (zh) | 2011-09-05 | 2011-09-30 | 发光二极管晶粒及其制造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN102983258A (zh) |
TW (1) | TW201312815A (zh) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100632006B1 (ko) * | 2005-09-27 | 2006-10-09 | 삼성전기주식회사 | 발광다이오드 패키지 |
CN101459209A (zh) * | 2007-12-14 | 2009-06-17 | 台达电子工业股份有限公司 | 发光二极管装置及其制造方法 |
CN102122691A (zh) * | 2011-01-18 | 2011-07-13 | 王楚雯 | Led外延片、led结构及led结构的形成方法 |
-
2011
- 2011-09-05 TW TW100131839A patent/TW201312815A/zh unknown
- 2011-09-30 CN CN201110297721XA patent/CN102983258A/zh active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100632006B1 (ko) * | 2005-09-27 | 2006-10-09 | 삼성전기주식회사 | 발광다이오드 패키지 |
CN101459209A (zh) * | 2007-12-14 | 2009-06-17 | 台达电子工业股份有限公司 | 发光二极管装置及其制造方法 |
CN102122691A (zh) * | 2011-01-18 | 2011-07-13 | 王楚雯 | Led外延片、led结构及led结构的形成方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW201312815A (zh) | 2013-03-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102117869B (zh) | 一种剥离发光二极管衬底的方法 | |
CN101661985B (zh) | 一种垂直结构氮化镓基发光二极管制作方法 | |
CN102738334B (zh) | 具有电流扩展层的发光二极管及其制作方法 | |
CN101150156B (zh) | 发光元件及其制造方法 | |
CN102509731B (zh) | 交流式垂直发光元件及其制作方法 | |
CN103730480B (zh) | 一种高压驱动倒装led薄膜芯片的制造方法 | |
CN101510580A (zh) | 一种具有电流阻挡层的发光二极管 | |
CN103681996A (zh) | 一种紫外发光二极管及其制备方法 | |
WO2015176532A1 (zh) | 一种氮化物发光二极管组件的制备方法 | |
CN103258926A (zh) | 一种led垂直芯片结构及制作方法 | |
Wei et al. | Improving light output of vertical-stand-type InGaN light-emitting diodes grown on a free-standing GaN substrate with self-assembled conical arrays | |
TW201115070A (en) | Heat dissipation substrate | |
CN106449914B (zh) | 一种GaN基发光二极管外延结构及其制备方法 | |
CN103441212A (zh) | Led芯片的制作工艺、led芯片结构及led封装结构 | |
CN101359707A (zh) | 一种发光二极管及其制作方法 | |
KR20090105462A (ko) | 수직구조 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자 및이의 제조 방법 | |
CN102299226A (zh) | 一种垂直结构发光二极管及其制造方法 | |
CN106784229B (zh) | 一种双联节能led半导体芯片及降低功耗的方法 | |
TWM255514U (en) | Structure improvement of Gallium Indium Nitride light-emitting diode | |
CN110289281A (zh) | 一种倒装GaN基HEMT-LED集成器件及其制备方法 | |
CN102214754B (zh) | 发光二极管及其制造方法 | |
CN115275770A (zh) | 一种新型led与激光器集成结构及其制备方法 | |
CN102903805A (zh) | 制作倒装高电压交直流发光二极管的方法 | |
CN102983258A (zh) | 发光二极管晶粒及其制造方法 | |
CN210692539U (zh) | 一种倒装GaN基HEMT-LED集成器件 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C05 | Deemed withdrawal (patent law before 1993) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130320 |