CN103474542A

CN103474542A - 发光二极管及其制造方法

Info

Publication number: CN103474542A
Application number: CN2012103233184A
Authority: CN
Inventors: 孙谢阳
Original assignee: Walsin Lihwa Corp
Current assignee: Walsin Lihwa Corp
Priority date: 2012-06-05
Filing date: 2012-09-04
Publication date: 2013-12-25
Also published as: US20130320387A1; TW201351700A

Abstract

本发明提供一种发光二极管及其制造方法。发光二极管包括一半导体复合层及一电极。半导体复合层提供空穴和电子并使空穴和电子结合而释放光。电极形成于半导体复合层上，其中电极含有30％至98％的铝含量。

Description

发光二极管及其制造方法

技术领域

本发明是有关于一种发光二极管及其制造方法，且特别是有关于一种具有高铝含量的电极的发光二极管及其制造方法。

背景技术

随着科技的发展，各式照明技术不断创新。发光二极管为照明技术发展上的一项重要里程碑。发光二极管具有效率高、寿命长、不易破损等优点，使得发光二极管广泛地应用于各式电子装置与灯具中。

传统发光二极管包括P型半导体层、N型半导体层及二电极，二电极分别形成于P型半导体层及N型半导体层上。一般而言，为了避免电极的铝材料受到后续工艺的化学液侵蚀，电极的铝材料的用量少于10％。然而，为了导电性考量，金的用量却因此而提高，导致传统发光二极管的成本无法有效降低。

发明内容

本发明是有关于一种发光二极管及其制造方法，可减少或避免发光二极管的电极发生腐蚀。

本发明的一实施例提供一种发光二极管，包括一半导体复合层及一电极。半导体复合层用以提供空穴和电子并使空穴和电子结合而释放光。电极形成于半导体复合层上，其中电极含有30％至98％的铝含量。

本发明的另一实施例提供一种发光二极管的制造方法，包括以下步骤：形成一半导体复合层于一基板上；形成一电极于半导体复合层上；以及，形成一包覆层包覆电极，其中包覆层是由一贱金属所组成。

为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1绘示依照本发明一实施例的发光二极管的剖视图。

图2绘示依照本发明另一实施例的发光二极管的剖视图。

图3A至3C绘示依照本发明一实施例的发光二极管的制造流程图。

主要元件符号说明：

100、200：发光二极管

110：基板

120：半导体复合层

121：第一半导体层

122：发光层

123：第二半导体层

130、230：第一电极

130s：侧面

130u：上表面

131：第一层结构

132：第二层结构

140、240：第二电极

150：包覆层

160：接垫层

233：第三层结构

具体实施方式

请参照图1，其绘示依照本发明一实施例的发光二极管100的剖视图。发光二极管100包括基板110、半导体复合层120、第一电极130、第二电极140、包覆层150及接垫层160。

基板110例如是硅基板、氮化镓基板、碳化硅基板、蓝宝石基板或以上述基板再进行图形化等加工的基板，但并不以此为限。

半导体复合层120位于基板110上，用以提供空穴和电子并使空穴和电子结合而释放光。详细而言，半导体复合层120是由多层半导体层上下堆迭而成的，其包括第一半导体层121，位于基板110上；发光层122，位于第一半导体层121上且露出部分的第一半导体层121；以及第二半导体层123，位于发光层122上。其中第一半导体层121与第二半导体层123实质上平行，而发光层122是夹设于第一半导体层121与第二半导体层123之间。第一半导体层121、发光层122及第二半导体层123可各自为单层或多层结构，端视实际需求而定。

半导体复合层120可透过一般半导体工艺(例如金属有机化学气相沉积(Metal-organic Chemical Vapor Deposition，MOCVD)外延工艺、薄膜沉积、微影、蚀刻、掺杂)来形成。第一半导体层121例如是P型半导体层与N型半导体层的其中一者，而第二半导体层123则为P型半导体层与N型半导体层的另一者。其中，P型半导体层例如是掺杂镁(Mg)、硼(B)、铟(In)、镓(Ga)或铝(Al)等元素的氮基半导体层，而N型半导体层例如是掺杂硅(Si)、磷(P)、锑(Sb)、砷(As)等元素的氮基半导体层。发光层122可以是三五族二元素化合物半导体(例如是砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、磷化镓(GaP)、氮化镓(GaN))、三五族多元素化合物半导体(例如是砷化铝镓(AlGaAs)、磷砷化镓(GaAsP)、磷化铝镓铟(AlGaInP)、砷化铝铟镓(AlInGaAs))或二六族二元素化合物半导体(例如是硒化镉(CdSe)、硫化镉(CdS)、硒化锌(ZnSe))。

第一电极130位于露出部分的第一半导体层121上。第一电极130是由金、铝、银、铜、铂、铬、锡、镍、钛、铬合金、镍合金、铜硅合金、铝铜硅合金、铝硅合金、金锡合金及其组合的至少一者所构成的单层或多层结构，但不以此为限。本实施例的第一电极130是以双层结构为例说明，其包括第一层结构131及第二层结构132。

第一层结构131位于第一半导体层121上，其材质较佳是选自铬、铬合金、镍、镍合金、锡、钛或其组合，此些材质的黏结性强，可增加第一电极130与半导体复合层120的结合性。

第二层结构132位于第一层结构131上。第二层结构132的材质可选自金、铝、银、铜、铂、铜硅合金、铝铜硅合金、铝硅合金、金锡合金或其组合，较佳是选自铝、金或其组合，此些材质的导电性优良，故可提升第一电极130的整体导电性或使第一电极130的整体导电性符合预期设计。

第一电极130可含有约30％至98％的铝含量，此可透过设计第一电极130的层厚度实现。例如，第一层结构131的材质采用铬，其厚度约1000埃，而第二层结构132的材质采用铝，其厚度约33000埃，如此可使第一电极130含有约97％的铝含量。由于铝的含量大，可节省价格相对昂贵的金用量，因此可降低第一电极130的成本。

第二电极140形成于第二半导体层123上，其结构及材质相似于第一电极130，容此不再赘述。虽然本发明实施例的电极数量是以二个(第一电极130及第二电极140)为例说明，然亦可为单个或二个以上。

包覆层150用以包覆第一电极130及第二电极140。包覆层150是由贱金属所组成，例如是由铬、铬合金、镍、锡、钛、镍合金或其组合所组成。由于包覆层150的材质是选自价格便宜的贱金属，故可大幅降低发光二极管100的成本。于另一实施例中，包覆层150的材质亦可由其它具有抗氧化及/或抗腐蚀特性的材质所组成。此外，包覆层150的厚度介于约300至500埃之间。

包覆层150包覆第一电极130的整个上表面130u及整个侧面130s，可避免第一电极130的铝材料露出而受到后续工艺环境或大气环境的酸蚀。同理，第二电极140亦被包覆层150包覆，于此不再赘述。

接垫层160形成于包覆层150上，其可作为一金属线(未绘示)的承载垫。接垫层160的材质例如是金(Au)或含金的合金。由于电极内含有一定含量导电性佳的铝，故此接垫层160的用量可减少，例如，接垫层160的厚度仅500埃或更薄，如此可大幅降低发光二极管100的成本。

由于第一电极130及第二电极140受到包覆层150的保护，可避免电极被后续工艺环境、封装环境或大气环境的酸蚀而易脱落，进而使焊合在接垫层160上金属线稳固地形成于电极上，避免其跟着电极一起脱落。

另一实施例中，发光二极管100更包括一透明导电层(未绘示)形成于第二半导体层123上。此透明导电层的材质例如是铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)等透明材质，其具有电流扩散的效果，使电流能均匀地由第二半导体层123流至发光层122。此透明导电层的厚度约2800埃。

请参照图2，其绘示依照本发明另一实施例的发光二极管200的剖视图。发光二极管200包括基板110、半导体复合层120、第一电极230、第二电极240及包覆层150。其中，沿用与前述实施例相同标号的元件，其材质、结构及选用条件皆与前述实施例相同，于此不再赘述。

第一电极230与第二电极240是以三层结构为例说明，包括第一层结构131、第二层结构132及第三层结构233。其中，第一电极230与第二电极240的第一层结构131是分别形成于第一半导体层121与第二半导体层123上，第二层结构132形成于第一层结构131上，第三层结构233形成于第二层结构132上。第三层结构233的厚度例如是200埃，而其材质可选自铬、铬合金、锡、钛、镍、镍合金或其组合。此外，第三层结构233的材质可与第一层结构131相同，然亦可相异。

请参照图3A至3C，其绘示依照本发明一实施例的发光二极管的制造流程图。需特别说明的是，沿用与前述实施例相同标号的元件，其材质、结构及选用条件皆与前述实施例相同，于此不再赘述。

如图3A所示，可采用例如金属有机化学气相沉积(MOCVD)外延工艺，形成半导体复合层120于基板110上，其中半导体复合层120包括第一半导体层121、发光层122及第二半导体层123。详细而言，依序于基板110上形成第一半导体层121、发光层122以及第二半导体层123。

接着，以曝光显影的方式定义一光阻开口(未绘示)，再以感应耦合等离子体(Inductively coupled plasma，ICP)蚀刻位于光阻开口中的第二半导体层123，再向下蚀刻发光层122及第一半导体层121，直到露出部分的第一半导体层121为止。

请续参图3B，可采用例如蒸镀工艺、溅镀工艺及微影工艺，形成第一电极130于露出部分的第一半导体层121上，以及形成第二电极140于第二半导体层123上。详细而言，可先以曝光显影的方式分别定义光阻开口(未绘示)于露出部分的第一半导体层121及第二半导体层123上，然后使用例如蒸镀方式，依序形成前述第一层结构131的材料及第二层结构132的材料于光阻开口内，以形成第一电极130及第二电极140。此外，于另一实施例中，可依序形成第一层结构131的材料、第二层结构132的材料及第三层结构233的材料于光阻开口内，以形成第一电极230(图2)及第二电极240(图2)。

接着，如图3C所示，可采用例如蒸镀工艺、溅镀工艺及微影工艺，形成包覆层150包覆第一电极130及第二电极140，其中包覆层150是由贱金属所组成，例如由铬、铬合金、锡、钛、镍、镍合金或其组合所组成。

然后，可采用例如蒸镀工艺、溅镀工艺及微影工艺，形成图1的接垫层160于包覆层150上，至此形成如图1所示的发光二极管100。

图2的发光二极管200的制造方法相似于发光二极管100，容此不再赘述。

根据本发明实施例的发光二极管及其制造方法具有许多优点，以下举出其中几个：

(1).一实施例中，电极含有约30％至98％的铝含量。由于铝的含量大，可节省价格相对昂贵的金用量，因此可降低电极的成本。

(2).一实施例中，包覆层完整包覆电极，其中包覆层是由贱金属所组成，故可大幅降低发光二极管的成本。

(3).一实施例中，包覆层包覆整个电极，因此可避免电极露出而受到后续工艺环境的氧化腐蚀问题产生。

综上所述，虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，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者为准。

Claims

1.一种发光二极管，包括：

一半导体复合层，用以提供空穴和电子并使空穴和电子结合而释放光；以及

一电极，形成于该半导体复合层上，其中该电极含有30％至98％的铝含量。

2.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，该电极是由金、铝、银、铜、铂、铬、锡、镍、钛、铬合金、镍合金、铜硅合金、铝铜硅合金、铝硅合金、金锡合金及其组合的至少一者所构成的单层或多层结构。

3.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，更包括：

一包覆层，用以包覆该电极，其中该包覆层是由一贱金属所组成。

4.如权利要求3所述的发光二极管，其特征在于，该贱金属为铬、铬合金、镍、锡、钛、镍合金或其组合。

5.一种发光二极管，包括：

一半导体复合层，用以提供空穴和电子并使空穴和电子结合而释放光；

一电极，形成于该半导体复合层上；以及

6.如权利要求5所述的发光二极管，其特征在于，该电极是由金、铝、银、铜、铂、铬、锡、镍、钛、铬合金、镍合金、铜硅合金、铝铜硅合金、铝硅合金、金锡合金及其组合的至少一者所构成的单层或多层结构。

7.如权利要求5所述的发光二极管，其特征在于，该电极含有30％至98％的铝含量。

8.如权利要求5所述的发光二极管，其特征在于，该贱金属为铬、铬合金、镍、锡、钛、镍合金或其组合。

9.一种发光二极管的制造方法，包括：

形成一半导体复合层于一基板上；

形成一电极于该半导体复合层上；以及

形成一包覆层包覆该电极，其中该包覆层是由一贱金属所组成。

10.如权利要求9所述的制造方法，其特征在于，该电极是由金、铝、银、铜、铂、铬、锡、镍、钛、铬合金、镍合金、铜硅合金、铝铜硅合金、铝硅合金、金锡合金及其组合的至少一者所构成的单层或多层结构。

11.如权利要求9所述的制造方法，其特征在于，该电极含有30％至98％的铝含量。

12.如权利要求9所述的制造方法，其特征在于，该贱金属为铬、铬合金、镍、锡、钛、镍合金或其组合。