CN109671810A - 无衬底的发光二极管及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种无衬底的发光二极管制造方法，包括下列步骤：提供不透光衬底；形成外延层于不透光衬底上；蚀刻部分外延层以形成开孔；形成绝缘层于外延层上；蚀刻部分绝缘层及开孔上的绝缘层，以形成第一开口及第二开口；分别形成第一电极及第二电极于第一开口及第二开口中；提供电路板；接合第一电极、第二电极及电路板；以及移除不透光衬底。另外，本发明还提供了一种利用上述方法完成的无衬底的发光二极管。
Description
技术领域
本发明涉及发光二极管及其制造方法，尤其涉及一种无衬底的发光二极管及其制造方法。
背景技术
请参阅图1，其为现有技术的发光二极管的结构示意图。倒装芯片(Flip-Chip)为目前其中一种芯片封装的技术，其通过通过在芯片上设置连接点，并将芯片翻转，使连接点与电路板15直接连接。
承上所述，目前利用覆晶技术完成发光二极管1(LED)的结构及方法中，在芯片粘接到电路板15之前，承载芯片所使用的衬底11为透光衬底11，以便于使LED发光。再者，为了将衬底11压合粘接到电路板15上而不损坏芯片结构，目前透光衬底11使用的厚度必须超过60微米(μm)以上，加上原有外延层12、绝缘层13以及电极14的厚度更远大于80微米以上，因而使得完成后发光二极管结构1的厚度无法达到轻薄的要求。
据此，如何提供一种厚度较薄的发光二极管的结构及其制造方法已成为目前急需研究的课题。
发明内容
本发明提供了一种无衬底的发光二极管制造方法，包括下列步骤：提供不透光衬底；形成外延层于不透光衬底上；蚀刻部分外延层以形成开孔；形成绝缘层于外延层上；蚀刻部分绝缘层及开孔上的绝缘层，以形成第一开口及第二开口；分别形成第一电极及第二电极于第一开口及第二开口中；提供电路板；接合第一电极、第二电极及电路板；以及移除不透光衬底。
本发明还提供了一种利用上述方法完成的无衬底的发光二极管，该无衬底的发光二极管包括外延层、绝缘层、第一电极、第二电极以及电路板。外延层具有一开孔；绝缘层设置于外延层上及开孔中，具有暴露外延层的第一开口及第二开口，第二开口设置于外延层的开孔中；第一电极设置于第一开口中以电性连接外延层；第二电极设置于第二开口中以电性连接外延层；电路板连接第一电极及第二电极。
承上所述，本发明的无衬底的发光二极管及其制造方法在制程中通过使用不透光衬底，并于最终完成的产品中移除，使得发光二极管的整体厚度可达到小于50微米的尺寸，相较于现有技术的技术使用超过60微米厚度的透光衬底，本发明的无衬底的发光二极管及其制造方法可进一步达到重量轻以及体积薄的要求，使得本发明制作出的无衬底的发光二极管可更广泛地应用于各种LED的产品中。
附图说明
图1为现有技术的发光二极管的结构示意图；
图2A至图2I为本发明的无衬底的发光二极管制造方法的步骤流程图；
图2J为本发明的无衬底的发光二极管制造方法另一实施例图；以及
图2K为本发明的无衬底的发光二极管制造方法包括外延层的步骤流程图。
【符号说明】
1 发光二极管
11衬底
12外延层
13绝缘层
14电极
15电路板
2 无衬底的发光二极管
21不透光衬底
22外延层
221 开孔
222 第一半导体层
223 第二半导体层
23绝缘层
231 第一开口
232 第二开口
241 第一电极
242 第二电极
25电路板
26蚀刻停止层
具体实施方式
请参阅图2A至图2I，其为本发明的无衬底的发光二极管制造方法的步骤流程图。无衬底的发光二极管制造方法包括下列步骤：提供一不透光衬底21；形成一外延层22于不透光衬底21上；蚀刻部分外延层22以形成一开孔221；形成一绝缘层23于外延层22上；蚀刻部分绝缘层23及开孔221上的绝缘层23，以形成暴露外延层22的第一开口231及第二开口232；分别形成第一电极241及第二电极242于第一开口231及第二开口232中；提供一电路板25；接合第一电极241、第二电极242及电路板25；以及移除不透光衬底21。
承上所述，本发明的无衬底的发光二极管制造方法在最后的步骤中通过移除不透光衬底21，使得外延层22、绝缘层23、第一电极241以及第二电极242的总厚度小于50微米(μm)。于本发明的一实施例中，不透光衬底21包括砷化镓(GaAs)衬底。
于本发明的一实施例中，绝缘层23包括二氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiliconNitride)。
请参阅图2J，其为本发明的无衬底的发光二极管制造方法另一实施例图。无衬底的发光二极管制造方法还包括形成一蚀刻停止层26于不透光衬底21(于图2J中已移除不透光衬底21)以及外延层22之间。蚀刻停止层26、外延层22、绝缘层23、第一电极241以及第二电极242的总厚度小于50微米。蚀刻停止层26包括砷化铝(AlAs)或磷化铟镓(InGaP)，并根据不同材料性质选择不同的溶液移除不透光衬底21。例如，当使用砷化铝材料作为蚀刻停止层26时，使用氟化氢(HF)的溶液移除不透光衬底；当使用磷化铟镓材料作为蚀刻停止层26时，使用氢氧化铵(NH4OH)、双氧水或水的溶液移除不透光衬底21。
请参阅图2K，其为本发明的无衬底的发光二极管制造方法包括外延层的步骤流程图。外延层22包括第一半导体层222及第二半导体层223，且第一半导体层222设置于第二半导体层223上，或者第二半导体层222设置于第一半导体层222上。第一半导体层222包括P型半导体层，第二半导体层223包括N型半导体层，或者第一半导体层222包括N型半导体层，第二半导体层223包括P型半导体层。
承上所述，在蚀刻部分外延层22以形成开孔221的步骤中，开孔221的深度超过第一半导体层222或第二半导体层223的深度，以便于形成于绝缘层23第一开口231及第二开口232中的第一电极241及第二电极242分别电性连接至第一半导体层222及第二半导体层223。
请参阅图2I，其为本发明的无衬底的发光二极管的结构示意图。本发明提供一种通过上述制造方法完成的无衬底的发光二极管2，包括外延层22、绝缘层23、第一电极241、第二电极242以及电路板25。外延层22具有一开孔221。绝缘层23没置于外延层22上及开孔221中，具有暴露外延层22的第一开口231及第二开口232(如图2E所示)，第二开口232设置于外延层22的开孔221中。第一电极241设置于第一开口231中以电性连接外延层22。第二电极242设置于第二开口232中以电性连接外延层22。电路板25连接第一电极241及第二电极242。
承上所述，本发明通过上述方法完成的无衬底的发光二极管2由于不包括现有技术的技术中的透光衬底，因而可使得外延层22、绝缘层23、第一电极241以及第二电极242的总厚度小于50微米(μm)。于本发明的一实施例中，不透光衬底25包括砷化镓(GaAs)衬底。
于本发明的一实施例中，绝缘层23包括二氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiliconNitride)。
请参阅图2J，其为本发明无衬底的发光二极管包括蚀刻停止层的结构图。无衬底的发光二极管还包括蚀刻停止层26，形成于不透光衬底21(已移除)以及外延层22之间。蚀刻停止层26、外延层22、绝缘层23、第一电极241以及第二电极242的总厚度小于50微米。蚀刻停止层26包括砷化铝(AlAs)或磷化铟镓(InGaP)，并根据不同材料性质选择不同的溶液移除不透光衬底21。例如，当使用砷化铝材料作为蚀刻停止层26时，使用氟化氢(HF)的溶液移除不透光衬底21；当使用磷化铟镓材料作为蚀刻停止层26时，使用氢氧化铵(NH4OH)、双氧水或水的溶液移除不透光衬底21。
外延层22包括第一半导体层222及第二半导体层223，且第一半导体层222设置于第二半导体层223上，或者第二半导体层223设置于第一半导体层222上。第一半导体层222包括P型半导体层，第二半导体层223包括N型半导体层，或者第一半导体层222包括N型半导体层，第二半导体层223包括P型半导体层。
承上所述，外延层22的开孔221深度超过第一半导体层222或第二半导体层223的深度，以便于设置在绝缘层23第一开口231及第二开口232中的第一电极241及第二电极242分别电性连接至第一半导体层222及第二半导体层223。
综上所述，本发明的无衬底的发光二极管及其制造方法在制程中通过使用不透光衬底，并于最终完成的产品中移除，使得发光二极管的整体厚度可达到小于50微米(μm)的尺寸，相较于现有技术的技术使用超过60微米厚度的透光衬底，本发明的无衬底的发光二极管及其制造方法可进一步达到重量轻以及体积薄的要求，使得本发明制作出的无衬底的发光二极管可更广泛地应用于各种LED产品中。
Claims (18)
1.一种无衬底的发光二极管制造方法，包括：
提供一不透光衬底；
形成一外延层于该不透光衬底上；
蚀刻部分该外延层以形成一开孔；
形成一绝缘层于该外延层上；
蚀刻部分该绝缘层及该开孔上的该绝缘层，以形成暴露该外延层的一第一开口及一第二开口；
分别形成一第一电极及一第二电极于该第一开口及该第二开口中；
提供一电路板；
接合该第一电极、该第二电极及该电路板；以及
移除该不透光衬底。
2.如权利要求1所述的无衬底的发光二极管制造方法，其中该外延层、该绝缘层、该第一电极以及该第二电极的一总厚度小于50微米。
3.如权利要求1所述的无衬底的发光二极管制造方法，还包括形成一蚀刻停止层于该不透光衬底以及该外延层之间。
4.如权利要求3所述的无衬底的发光二极管制造方法，其中该蚀刻停止层、该外延层、该绝缘层、该第一电极以及该第二电极的一总厚度小于50微米。
5.如权利要求3所述的无衬底的发光二极管制造方法，其中该蚀刻停止层包括砷化铝(AlAs)。
6.如权利要求3所述的无衬底的发光二极管制造方法，其中该蚀刻停止层包括磷化铟镓(InGaP)。
7.如权利要求1所述的无衬底的发光二极管制造方法，其中该不透光衬底包括砷化镓(GaAs)衬底。
8.如权利要求1所述的无衬底的发光二极管制造方法，其中该绝缘层包括二氧化硅(SiO2)或氮化硅(Silicon Nitride)。
9.如权利要求1所述的无衬底的发光二极管制造方法，其中该外延层包括一第一半导体层及一第二半导体层，且该第一半导体层设置于该第二半导体层上，或者该第二半导体层设置于该第一半导体层上。
10.如权利要求9所述的无衬底的发光二极管制造方法，其中该蚀刻部分该外延层的步骤蚀刻至超过该第一半导体层或该第二半导体层的一深度。
11.一种无衬底的发光二极管，包括：
一外延层，具有一开孔；
一绝缘层，设置于该外延层上及该开孔中，具有暴露该外延层的一第一开口及一第二开口，该第二开口设置于该外延层的该开孔中；
一第一电极，设置于该第一开口中以电性连接该外延层；
一第二电极，设置于该第二开口中以电性连接该外延层；以及
一电路板，连接该第一电极及该第二电极。
12.如权利要求11所述的无衬底的发光二极管，其中该外延层、该绝缘层、该第一电极以及该第二电极的一总厚度小于50微米。
13.如权利要求11所述的无衬底的发光二极管，还包括一蚀刻停止层，形成于该不透光衬底以及该外延层之间。
14.如权利要求13所述的无衬底的发光二极管，其中该蚀刻停止层、该外延层、该绝缘层、该第一电极以及该第二电极的一总厚度小于50微米。
15.如权利要求13所述的无衬底的发光二极管，其中该蚀刻停止层包括砷化铝(AlAs)或磷化铟镓(InGaP)。
16.如权利要求11所述的无衬底的发光二极管，其中该不透光衬底包括砷化镓(GaAs)衬底。
17.如权利要求11所述的无衬底的发光二极管，其中该绝缘层包括二氧化硅(SiO2)或氮化硅(Silicon Nitride)。
18.如权利要求11所述的无衬底的发光二极管，其中该外延层包括一第一半导体层及一第二半导体层，且该第一半导体层设置于该第二半导体层上，或者该第二半导体层设置于该第一半导体层上。
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