CN1198339C - 发光二极管的结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种发光二极管的结构及其制造方法，该发光二极管具有镜面反射层，其镜面反射层为由一透明导体氧化层和一高反射金属层所构成的复合反射层，透明导电型氧化层可允许绝大多数的光通过然后再被反射金属层反射回来。透明导电型氧化层可以选取和高反射金属层不会反应或几乎不反应的材料，这样即使是在高温环境下，也可避免在进行欧姆接触退火步骤时反射金属层和III-V族化合物半导体的反应所导致反光性退化的问题。因此，具有上述的镜面反射层的发光二极管可以使得产品具有高良率，进而降低制造成本。

Description

发光二极管的结构及其制造方法

技术领域

本发明涉及发光二极管(Light Emitting Diode；LED)技术，具体是有关发光二极管的结构及其制造方法，特别是关于一种具有复合反射层的高亮度发光二极管的结构及其制造方法。

背景技术

传统的磷化铝镓铟发光二极管具有双异质结构(Double Heterostructure；DH)，其构造如图1所示，由下而上分别为：基板欧姆接触电极层1A，一n型砷化镓(GaAs)基板(Substrate)1，一铝含量在70％-100％的n型(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P的下包覆层3，一(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P的活性层5，一铝含量在70％-100％的p型(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P的上包覆层7，以及一p型高能隙的电流分散层(CurrentSpreading Layer)9，这一层的材料可以是磷化镓、磷砷化镓、磷化铟镓、氧化锡或砷化铝镓等。不过由于所述砷化镓基板1的能隙小，因此所述活性层5所发出的光，其朝向所述砷化镓基板1的光将会全部被所述砷化镓基板1所吸收。因此，所述磷化铝镓铟发光二极管的发光的量子效率是很低的。除此之外，由于砷化镓的热传导率仅约44W/m-℃，因此，以如此小的砷化镓的热传导率不足以将所有发光二极管的热能散掉。

为克服以上基板吸光的缺点，传统上有一些文献揭露出LED的技术，然而这些技术都有其缺点以及限制。例如Sugawara等人发表于[Appl.Phys Lett.Vol.61，1775-1777(1992)]便揭示了一种加入一层分散布拉格反射层(DistributedBragg Reflector；DBR)于砷化镓基板1上，其发光二极管的结构请参考图2。由于其结构与图1相似，因此，部分相似功能的薄膜都以相同图号标示。图2中，Sugawara等人除了增加了所述分散布拉格反射层2形成于所述砷化镓基板1与下包覆层3之间，以反射朝向所述砷化镓基板1的光线外，更增加了一阻挡区域10以加强电流的分布。不过，所述DBR层2对所述磷化铝镓铟发光二极管的反射效率也仅约80％而已，除此之外，反射特性又和反射角度有关。所述DBR层2仅对垂直入射于或接近垂直入射所述砷化镓基板1可以非常有效率。因此，所述DBR层2对于光量子效率的改善效果有限。

另一实施例为Kish等人发表于[Appl.Phys Lett.Vol.64，No.21，2839，(1994)]的文献，名称为“Very high-efficiency semiconductor wafer-bondedtransparent-substrate(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P/GaP”，揭示一种粘接晶圆(Waferbonding)的透明式基板(Transparent-Substrate；TS)(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P/GaP发光二极管。请参考图3所示的示意图。其中，Kish等人以透明基板TS 13取代了砷化镓基板。TS AlGaInP LED以利用氢化物的气相外延法(Hydride vaporphase epitaxy；HVPE)形成厚度相当厚(约50μm)的p型磷化镓(GaP)窗户(Window)层11于发光结构外延层12上。发光结构外延层包含0.75μm厚的p-型Al0.5In0.5P包覆层7、活性层(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P5、1μm厚的n-型Al_0.5In_0.5P包覆层3形成于暂时性n型砷化镓基板上。在所述p型磷化镓(GaP)窗户(Window)层11形成后，再以习知的化学蚀刻法，选择性地移除n型砷化镓(GaAs)基板。接着将此曝露出的n型(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P下包覆层3，粘接至厚度约为8-10mil的n型磷化镓基板TS 13上。就发光亮度而言，以这种方式所制得的TS AlGaInP LED，比传统吸收式基板(Absorbing-Substrate；AS)AlGaInP LED其亮度大两倍以上。然而，这种TS AlGaInP LED的缺点就是制造过程太过繁杂，且通常会在接合界面具有一非欧姆接触的高电阻特性，因此，无法获得高生产良率且难以降低制造成本。

另一种传统技术，例如Horng等人发表于[Appl.Phys Lett.Vol.75，No.20，3054(1999)]的文献，名称为“AlGaInP light-emitting diodes with mirrorsubstrates fabricated by wafer bonding”报导了一种利用晶片融合技术以形成镜面基板(Mirror-Substrate；MS)磷化铝镓铟/金属层/二氧化硅/硅基板的LED制造技术。另一篇报导请参见J Electronic Materials，Vol.30，No.8，2001，907文献，名称为“Wafer bonding of 50-mm-diameter mirror substratesto AlGaInP light-emitting diode wafers”，请参考图4A，其使用AuBe23、Au镜面层21，厚度约为100nm、150nm，该金属镜面(21、23)粘着于SiO₂25、硅基板27而形成一镜面基板30。光发射外延层结构20则示于图4B，其与图2有相近的结构。其中在n型的砷化镓基板1与n型AlGaAs/GaAs DBR层2之间多了一砷化镓缓冲层2a。并且有一p型砷化镓盖层(capping)15取代电流分散层9。随后，请参考图4C，所述镜面基板30与所述光发射外延层结构20粘着后，再依序移除所述砷化镓基板1、所述砷化镓缓冲层2a与所述n型AlGaAs/GaAs DBR层2。最后，再形成n型AuGeNi/Au电极19于所述n型包覆层3上。最后结构请参考图4C。

所述镜面基板30的目的在于反射朝向吸收性基板方向的光线，以及提供更佳热传导能力的支撑基板。所述镜面基板30中的硅的热传导率为124至148W/m-℃。因此，所述镜面基板30有助于解决散热问题。不过，由于所述AlGaInP光发射外延层常会有类似小山丘般鼓起的缺陷(Hillock defects)(未图示)形成于其上表面。这些超小型小山丘聚集区将会造成光发射外延层20与镜面基板30粘着在一起时产生问题，而使得发光二极管晶片的性能下降。进一步而言，由于要达到低欧姆接触阻抗的好处，400℃或更高温度的退火常是必要的。在上述温度下退火，金镜面层21和III-V族半导体化合物(即p型GaAs盖层15)将会反应。除此之外，上述AlGaInP二极管的p型电极21(Au镜面层21作为p型电极)和所述n型电极19都形成于同一侧。因此，上述AlGaInP发光二极管要比传统p型电极和n型电极不同侧的二极管尺寸大。

另一实施例为由Chen等人所获得的美国专利第6,319,778B1揭示的发光二极管，其中具有一反射金属层以增加光的输出。该发光二极管的结构示于图5。其由光发射外延层40和一支撑基板35所组成，并以低温的焊锡层39将所述的两者40、35接合在一起。所述光发射外延层40包含一n型包覆层41、一AlGaInP活性层42、一p型包覆层43、一p型GaAs盖层44和一p型欧姆接触层45。所述支撑基板35包含一导电性杂质高掺杂的硅基板36，且分别以金属层37b及37a镀于所述硅基板的上下两面。因此，在此条件下，形成垂直注入电流型的LED结构，其n型电极(n型欧姆接触金属电极)47和p型电极37a在不同侧的技术即可完成。不过上述的n型欧姆接触金属电极47是在所述光发射外延层40和一支撑基板35粘着后再进行，因此，为达到低接触电阻的目的，高温退火工艺通常是必要的，但这一工艺步骤，通常就会牺牲掉反射金属层37b的反射率。如果不希望牺牲掉反射层的反射率，势必不能进行高温退火，换言之，就不能达到低阻值欧姆接触的目的。

发明内容

有鉴于此，本发明的一目的是提供一具有反射金属层的高效率发光二极管结构。

本发明的另一目的是提供一种防止反射金属层和p型欧姆接触层之间因退火而反应的结构(本发明在反射金属层与p型欧姆接触层之间多加了一惰性导电性氧化层)。

本发明的再一目的是提供一种防止粘着层与反射金属层反应的结构，以进一步避免反射金属层和相邻层反应。

本发明的更一目的是提供发光二极管散热良好的基板。

本发明提供一种高效率发光二极管结构，其结构至少包含一发光二极管外延层结构长在一晶格常数匹配的基板上，并可以因应电流的注入而发光；一反射金属层，由透明的导电型氧化层和高反射的金属层所组成，形成于p型透明欧姆接触层上；一硅基板，上下两面均沉积一金属，再利用焊锡层或金属或金属硅化物将高反射金属层与硅基板粘着在一起。

此外为防止粘着层与反射金属层反应也可以先在反射金属层上先形成一导电型氧化层。

本发明的具体技术方案实现如下：

一种发光二极管，至少包含：

一导体基板；

一光发射层结构，具有多层发光二极管外延层，用以当电流注入后产生光；

一透明导电型氧化层形成于该光发射层结构上；

一反射金属层形成于该透明导电型氧化层上；以及

一金属粘着层粘着该导体基板及该反射金属层，以形成该发光二极管。

如上所述的发光二极管，其中的导体基板为导热与导电的良导体，其导体基板的材料为选自由铜、铝、SiC、AlN及硅所组成的族群其中的一种；其中上述的透明导电型氧化层为选自由In₂O₃、SnO₂、CdO、ZnO、ITO(氧化铟锡)、CTO(氧化镉锡)、CuAlO₂、CuGaO₂及SrCu₂O₂所组成的族群其中的一种；而其中的反射金属层为选自由金、银、铝所组成的族群其中的一种；其中上述的金属粘着层为选自In、Sn、Au-Be合金、Au-Si合金、Pb-Sn合金、Au-Ge合金和PdIn合金其中的一种；且该发光二极管，更可包含一扩散阻挡层形成于该反射金属层及该金属粘着层之间，其扩散阻挡层材料为选自由导电性氧化层、高温金属层、高温金属硅化物层所组成的族群其中的一种。

一种发光二极管，由下层至上层至少包含：

一导体基板；

一反射金属层形成于该导体基板上；

一透明导电型氧化层形成于该反射金属层上；以及

一光发射层结构，形成于该透明导电型氧化层上，该光发射层结构具有多层发光二极管外延层，用以当电流注入后产生光。

如上所述的发光二极管，其中的导体基板为热的良导体，同时也为电的良导体，其导体基板的材料为选自由铜、铝、SiC、AlN及硅所组成的族群其中的一种；其中上述的透明导电型氧化层为选自由In₂O₃、SnO₂、CdO、ZnO、ITO、CTO、CuAlO₂、CuGaO₂及SrCu₂O₂所组成的族群其中的一种；而其中的反射金属层为选自由金、银、铝所组成的族群其中的一种；该发光二极管，更包含一金属粘着层形成于该反射金属层与该导体基板之间，该金属粘着层为选自In、Sn、Au-Be合金、Au-Si合金、Pb-Sn合金、Au-Ge合金和PdIn合金其中的一种；且该发光二极管更可包含一扩散阻挡层形成于该反射金属层及该金属粘着层之间，其扩散阻挡层材料为选自由导电性氧化层、高温金属层、高温金属硅化物层所组成的族群其中的一种。

一种发光二极管，该发光二极管由一导体基板、一多层发光二极管外延层及一反射层所组成，该反射层介于该导体基板和该多层发光二极管外延层之间，用以反射该多层发光二极管外延层产生的光，其特征在于该反射层是由一透明导电型氧化层及一高反射率金属层所组成，且该透明导电型氧化层连接该多层发光二极管外延层和高反射率金属层，用以防止该高反射率金属层与该发光二极管外延层间的反应。

如上所述的发光二极管，其中的导体基板为热的良导体，同时也为电的良导体，其导体基板的材料为选自由铜、铝、SiC、AlN及硅所组成的族群其中的一种；其中上述的透明导电型氧化层为选自由In₂O₃、SnO₂、CdO、ZnO、ITO、CTO、CuAlO₂、CuGaO₂及SrCu₂O₂所组成的族群其中的一种；而其中的反射金属层为选自由金、银、铝所组成的族群其中的一种。

一种发光二极管的制造方法，至少包含以下步骤：

提供一发光二极管外延层，该外延层包含多层III-V族化合物半导体层形成于一暂时性基板上；

形成一透光性导电氧化层在该外延层上；

形成一反射金属层于该透光性导电氧化层上；

提供一导体基板，该导体基板具有第一欧姆接触金属层于该导体基板的上表面，一第二欧姆接触金属层于该导体基板的下表面；

利用一低熔点金属粘着层将该第一欧姆接触金属层与该反射金属层粘贴在一起；

移除该暂时性基板；以及

形成一欧姆接触金属层于该发光二极管外延层的裸露表面，以作为欧姆接触电极。

如上所述的发光二极管的制造方法中，更可包含先形成一扩散阻挡层于该反射金属层上，再进行该低熔点金属粘着层粘着步骤。

本发明提供了一种高效率的发光二极管结构及其制造方法，该发光二极管具有高反射率的金属反射镜以避免产生的光被基板吸收，由透明导体氧化层和高反射金属层构成的复合反射层，可以避免在进行欧姆接触退火步骤时反射金属层和III-V族化合物半导体的反应所导致反光性退化的问题，因此，具有上述的复合反射层的发光二极管可以使得产品具有高良率，进而降低制造成本。

附图说明

图1为依据习知技术所制造的发光二极管结构的横截面示意图；

图2为依据习知技术，具有分散布拉格反射层的发光二极管的横截面示意图；

图3为依据习知技术所制造的发光二极管具有一依据粘着技术而形成的透明材料作为基板；

图4A至图4C为依据习知技术所制造的发光二极管层，具有AlGaInP/金属层/SiO₂/Si的镜面基板；

图5为依据习知技术所制造的发光二极管层，具有一反射金属层且反射金属层粘合于一导电性硅基板上；

图6A至图6C为利用本发明的方法第一实施例所制造的发光二极管外延层结构与基板结构及两者粘着后的结构，具有惰性透明导体层于反射金属层与外延层结构之间的横截面示意图；

图7A至图7B为依据本发明的方法第二实施例的AlGaInN发光二极管外延层结构与支撑的基板结构的横截面示意图；

图8为AlGaInN发光二极管结构的横截面示意图。

具体实施方式

以下举出较佳实施例，并结合附图，对本发明的技术内容、特征及优点作进一步详细说明。

实施例1

首先请先参照图6A所示发光二极管的外延结构层118的横截面示意图，包括由下而上依序堆叠的一n型砷化镓(GaAs)基板100、一蚀刻终止层(Etching StopLayer)102、一n型磷化铝镓铟(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P下包覆(Cladding)层104，其中铝含量范围由50％至100％均可、一未掺杂的磷化铝镓铟(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P活性层(Active Layer)106，其中铝含量范围为0-45％，当铝含量x＝0时，活性层的组成是Ga_0.5In_0.5P，而发光二极管所发出的光波长λd约为635nm，即约为红光范围、一p型(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P上包覆(Cladding)层108，其中铝含量范围也可由50至100％、一p型欧姆接触外延层(Ohmic Contact Epitaxial Layer)110。

此外，其中所述蚀刻终止层102的材质可以是任何III-V族元素的化合物半导体，不过，晶格常数需能与所述砷化镓基板100相匹配以减少差排的产生，另一点是当利用蚀刻混合剂(例如：5H₃PO₄∶3H₂O₂∶3H₂O或是1NH₄OH∶35H₂O₂)蚀刻时，蚀刻速率需小于对所述砷化镓基板100的蚀刻速率，此外，所述蚀刻终止层102也需要高载流子浓度以降低欧姆接触电阻值。典型而言，载流子浓度为高于1×10¹⁸/cm³。在本发明中蚀刻终止层102的较佳材质可为磷化铟镓(InGaP)或砷化铝镓(AlGaAs)。

所述p型欧姆接触外延层110则应选择对所述活性层106而言具有高度透光性的材料，这一层材料因此在此及往后称为透明欧姆接触层110。换言之，透明欧姆接触层110为选自能隙(energy band gap)大于所述活性层106的材料，同时掺以高载流子浓度，以利于形成欧姆接触。依据上述要求，透明欧姆接触层110，可以选自III-V族半导体化合物中合于上述要求的材料。例如若所述活性层106发出的光的波长范围在590nm至650nm，则这样可以选择砷化铝镓(AlGaAs)或磷砷化镓(GaAsP)。而若波长在560nm附近及其下时，可以选择磷化镓(GaP)。此外，透明欧姆接触层110的载流子浓度为高于1×10¹⁸/cm³。

随后，再形成一具有点状或网状图案的p型欧姆金属接触图案层112于透明欧姆接触层110上。p型欧姆金属接触图案层112的材料可以选择像Au-Be，Au-Zn或Cr-Au这一类型的金属层，以加强电流的均匀分布。而所述点状或网状的p型欧姆金属接触图案层112可以采用以下的顺序形成。一种方式是先形成p型欧姆金属接触层，次形成一光阻图案于其上，再应用蚀刻技术形成所述p型欧姆金属接触图案层112，最后再移除光阻图案。另一种方式是先形成一光阻图案于所述透明欧姆接触层110上，次形成p型欧姆金属接触层，后再应用胶布粘着方式去除附着力不佳的p型欧姆金属接触层，以形成p型欧姆金属接触图案层112，最后再移除光阻图案。

所述的p型欧姆金属接触图案层112覆盖率若愈高将会减少光输出，但其也会相对使发光二极管的顺向电压值减低。因此，在权衡光线输出和接触电阻两者的损益下，所述p型欧姆金属接触图案层112的覆盖率在10％以下较为理想。随后所述的发光二极管结构体再进行350-600℃的高温退火步骤，以降低接触电阻值。接着，再先后形成一透明导电型氧化层114及一高反射金属层116于透明欧姆接触层110上，如图示，当然包含将所述p型欧姆金属接触图案层112覆盖于其中。所述透明导电型氧化层114，依据本发明的方法为一高导电性良好光穿透性的氧化层，且不会和所述高反射金属层116起反应。例如：像In₂O₃、SnO₂、CdO、ZnO、ITO(氧化铟锡)、CTO(氧化镉锡)、CuAlO₂、CuGaO₂及SrCu₂O₂都是可以选用的透明导电氧化层114的候选者。至于所述高反射金属层116则可以选自铝、金、银等，所述这三种金属层，都是具有高反射率的金属层上选，在560至650nm波长下，反射金属层116的反射率约为90％以上。

本发明的主要改善处可以看出是因为本发明在高反射金属层116与所述透明欧姆接触层110之间采用了所述透明导电型氧化层114，这样可以防止高温退火工艺中所述反射金属层116与所述透明欧姆接触层110两者之间的反应。一般而言，所述反射金属层116所选用的材料铝、金、银几乎会和所有的III-V族反应，且退火温度愈高，情况就愈严重。若两者产生反应将对所述反射金属层116的反光性有明显的损害。加入一惰性层：透明的导电型氧化层114就可以完全避免所述反射金属层116与所述透明欧姆接触层110两者之间的反应发生。因此所述反射金属层116可以承受高温的退火，而没有反射率变差的问题。

接着，结合图6B所示，所述磷化铝镓铟发光二极管外延层118再和具有高热传导性与导电性的导电性基板125粘着在一起。有许多的半导体材料都可以担任，例如硅基板、碳化硅基板、氮化铝、铜和铝都是作为所述导电性及导热性基板材料的优良候选者，由于散热性佳，因此可以承受更高的电流。特别是硅基板，不但便宜且研磨蚀刻或切割都很容易，因此硅基板是更佳的选择。如图6B所示，首先硅基板120要先以导电性杂质进行掺杂。随后，在所述的硅基板120上下两面各沉积一金属层，用以形成欧姆接触金属层122。随后，其中之一的所述欧姆接触金属层122再使用金属粘着层124将磷化铝镓铟发光二极管外延层118和欧姆接触金属层122粘着在一起。金属粘着层124材料必须具有高粘着强度与电流传导性，例如可以选自焊锡、低温金属或金属硅化物，例如像PbSn、AuGe、AuBe、AuSi、Sn、In及PdIn等都是不错的选择。为避免所述金属粘着层124和所述反射金属层116在高温的退火工艺中也产生反应，可以选择性地将一扩散阻挡层119先沉积于所述的反射金属层116上。扩散阻挡层119，可以选自ITO、CTO或者是氧化锌等，或其他高熔点的耐火金属层皆可，例如钨、氮化钨、钼和一些高温金属硅化物都可以选用。当然若不先沉积所述扩散阻挡层119则所述的反射金属层116沉积时不妨厚一些。除此之外，请注意，图6B虽以金属粘着层124先形成于欧姆接触金属层122上为例，但并不代表限制本发明的范围，因为金属粘着层124也可以直接先形成于反射金属层上，或扩散阻挡层119上均可。另外，也可以不需要金属粘着层124，只要欧姆接触金属层122为低熔点金属(例如熔点为300至600℃之间的金属)或合金即可使反射金属层116和基板120粘着在一起。

在粘着之后，随后，再使用研磨或化学蚀刻混合物(如：5H₃PO₄∶3H₂O₂∶3H₂O或是1NH₄OH∶35H₂O₂)或反应式离子蚀刻技术(reaction ion etchingl；RIE)将所述的不透光的n型砷化镓基板100除去，并停留在所述蚀刻终止层102上。随后，再形成一n型欧姆接触层130于所述蚀刻终止层102上以作为电极，其结果如图6C所示。当然，随后需进行退火，用以将欧姆接触阻值降低，以完成垂直性电流传导且具有良好散热能力的磷化铝镓铟发光二极管的制作。

依据本发明所述的工艺完成的磷化铝镓铟发光二极管波长范围约在585至630nm，流明照度约为30流明/瓦。此外亮度是随注入的电流而增加，电流并可达到100mA。证明了硅作为基板材料的确优于使用砷化镓的基板，上述的实施例虽以磷化铝镓铟发光二极管作为实施例说明，但并不代表限制本发明适用的二极管种类，例如砷化铝镓(AlGaAs)发光二极管，磷砷化镓铟(InGaAsP)发光二极管，氮化铝镓铟(AlGaInN)发光二极管或者是垂直共振腔式面射型雷射(vertical cavity surface emitting laser)也可以适用。

实施例2

以下取氮化铝镓铟(AlGaInN)发光二极管作为第二实施例来说明本发明的其他变化。请先参考图7A，图中示所述氮化铝镓铟发光二极管的多层外延层结构部分。氮化铝镓铟多层外延层215是成长在一暂时性的且具有一缓冲层202的硅基板200上。缓冲层202可以是非晶型的氮化铝或者是复晶型的氮化铝以溅镀法沉积在所述硅基板200上。氮化铝镓铟(AlGaInN)发光二极管外延结构包含一n型氮化镓204，一氮化镓铟多重量子井(Multiple Quantum Well；MQW)206，一以有机金属气相沉积法(MOVPE)沉积的p型氮化镓208，一透光性的薄欧姆接触金属层(Transparent Ohmic Contact Layer；TCL)210，例如100埃厚度的镍/金层，沉积于所述p型氮化镓208上，接着，再依序沉积透明导电型氧化层212和一高反射金属层214于所述TCL层210上。

随后，再将形成于所述暂时性硅基板200上的氮化铝镓铟(AlGaInN)发光二极管外延结构层215粘着于另一硅基板220上，如图7B所示。与图6B所示的前一实施例相同，硅基板220，先掺杂导电性杂质再以一欧姆接触金属层222沉积于所述硅基板220上。同样的，反射金属层214上可以先形成一导电性氧化层226或者是高温金属层作为扩散阻挡层以防止金属粘着层224和反射性金属层214的反应。在所述硅基板220与所述反射性金属层214粘着后，所述的暂时性硅基板200及缓冲层202接着利用研磨、抛光、蚀刻或其组合其中的任一种移除。由于硅的硬度、化学性和氮化铝镓铟(AlGaInN)发光二极管外延层有很大的不同，硅基板200以前述的移除方法除去时，可以很容易地就停留在n型氮化镓204上。最后，再形成一n型欧姆接触电极218于n型氮化镓204上，并施以退火程序以完成垂直性电流传导且具有良好散热能力的氮化铝镓铟发光二极管的制作。

本发明如前述可以应用于垂直共振腔式面射型雷射，例如650nm至670nm的磷化铝镓铟垂直共振腔式面射型雷射。以砷化镓作为基板的磷化铝镓铟面射型雷射由于有电流泄漏及散热的问题，通常无法在高温的环境下使用。且因为AlGaAs/AlAs DBR折射率差异性很小且沉积需要长的成长时间，导致分散布拉格反射层也不是完美的，使用本发明的反射性金属层结合于p型DBR不但可减少所需的AlGaAs/AlAs P-DBR的对数且成长时间可以缩短。整个垂直共振式面射型雷射可以粘着于高热传导性的硅基板上，因此高温操作特性可以获得改善。

本发明且有以下几点好处：

(1)提供了一种垂直注入电流型的发光二极管结构，且只需要一单一金线即可，因此可以简化发光二极管的封装工艺并降低生产成本。

(2)发光二极管的尺寸可以大为减少，使得每片晶片产出的发光二极管晶粒数目增加。

(3)具有良好的散热性，因此LED有较好的可靠性表现，且可以操作于高电流密度下。

(4)容易大量生产，良率高且成本低。

(5)反射金属层可以承受较高的温度，且不致于有反射性金属层品质劣化的问题，因此可以提供晶片制作更大的弹性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的申请专利范围，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，均应包含在本案权利要求保护的范围之内。

Claims (23)

1.一种发光二极管，其特征在于：其至少包含：

一导体基板；

一光发射层结构，具有多层发光二极管外延层，用以当电流注入后产生光；

一透明导电型氧化层形成于该光发射层结构上；

一反射金属层形成于该透明导电型氧化层上；以及

一金属粘着层粘着该导体基板及该反射金属层，以形成该发光二极管。

2.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：其中上述的导体基板为导热与导电的良导体。

3.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：其中上述的导体基板的材料为选自由铜、铝、SiC、AlN及硅所组成的族群其中的一种。

4.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：其中上述的透明导电型氧化层为选自由In₂O₃、SnO₂、CdO、ZnO、氧化铟锡、氧化镉锡、CuAlO₂、CuGaO₂及SrCu₂O₂所组成的族群其中的一种。

5.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：其中上述的反射金属层为选自由金、银、铝所组成的族群其中的一种。

6.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：其中上述的金属粘着层为选自In、Sn、Au-Be合金、Au-Si合金、Pb-Sn合金、Au-Ge合金和PdIn合金其中的一种。

7.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：更包含一扩散阻挡层形成于该反射金属层及该金属粘着层之间。

8.如权利要求7所述的发光二极管，其特征在于：其中上述的扩散阻挡层材料为选自由导电性氧化层、高温金属层、高温金属硅化物层所组成的族群其中的一种。

9.一种发光二极管，其特征在于：其由下层至上层至少包含：

一导体基板；

一反射金属层形成于该导体基板上；

一透明导电型氧化层形成于该反射金属层上；以及

一光发射层结构，形成于该透明导电型氧化层上，该光发射层结构具有多层发光二极管外延层，用以当电流注入后产生光。

10.如权利要求9所述的发光二极管，其特征在于：其中上述的导体基板为热的良导体，同时也为电的良导体。

11.如权利要求9所述的发光二极管，其特征在于：其中上述的导体基板的材料为选自由铜、铝、SiC、AlN及硅所组成的族群其中的一种。

12.如权利要求9所述的发光二极管，其特征在于：其中上述的透明导电型氧化层为选自由In₂O₃、SnO₂、CdO、ZnO、氧化铟锡、氧化镉锡、CuAlO₂、CuGaO₂及SrCu₂O₂所组成的族群其中的一种。

13.如权利要求9所述的发光二极管，其特征在于：其中上述的反射金属层为选自由金、银、铝所组成的族群其中的一种。

14.如权利要求9所述的发光二极管，其特征在于：更包含一金属粘着层形成于该反射金属层与该导体基板之间，该金属粘着层为选自In、Sn、Au-Be合金、Au-Si合金、Pb-Sn合金、Au-Ge合金和PdIn合金其中的一种。

15.如权利要求14所述的发光二极管，其特征在于：更包含一扩散阻挡层形成于该反射金属层及该金属粘着层之间。

16.如权利要求15所述的发光二极管，其特征在于：其中上述的扩散阻挡层材料为选自由导电性氧化层、高温金属层、高温金属硅化物层所组成的族群其中的一种。

17.一种发光二极管，其特征在于：该发光二极管由一导体基板、一多层发光二极管外延层及一反射层所组成，该反射层介于该导体基板和该多层发光二极管外延层之间，用以反射该多层发光二极管外延层产生的光，该反射层是由一透明导电型氧化层及一高反射率金属层所组成，且该透明导电型氧化层连接该多层发光二极管外延层和高反射率金属层，用以防止该高反射率金属层与该发光二极管外延层间的反应。

18.如权利要求17所述的发光二极管，其特征在于：其中上述的导体基板为热的良导体，同时也为电的良导体。

19.如权利要求17所述的发光二极管，其特征在于：其中上述的导体基板的材料为选自由铜、铝、SiC、AlN及硅所组成的族群其中的一种。

20.如权利要求17所述的发光二极管，其特征在于：其中上述的透明导电型氧化层为选自由In₂O₃、SnO₂、CdO、ZnO、氧化铟锡、氧化镉锡、CuAlO₂、CuGaO₂及SrCu₂O₂所组成的族群其中的一种。

21.如权利要求17所述的发光二极管，其特征在于：其中上述的反射金属层为选自由金、银、铝所组成的族群其中的一种。

22.一种发光二极管的制造方法，其特征在于：该方法至少包含以下步骤：

提供一发光二极管外延层，该外延层包含多层III-V族化合物半导体层形成于一暂时性基板上；

形成一透明导电型氧化层在该外延层上；

形成一反射金属层于该透明导电型氧化层上；

提供一导体基板，该导体基板具有第一欧姆接触金属层于该导体基板的上表面，一第二欧姆接触金属层于该导体基板的下表面；

利用一低熔点金属粘着层将该第一欧姆接触金属层与该反射金属层粘贴在一起；

移除该暂时性基板；以及

形成一欧姆接触金属层于该发光二极管外延层的裸露表面，以作为欧姆接触电极。

23.如权利要求22所述的方法，其特征在于：更包含先形成一扩散阻挡层于该反射金属层上，再进行该低熔点金属粘着层粘着步骤。

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