CN1349261A - 利用玻璃贴合制造高亮度发光二极体的方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用玻璃贴合制造高亮度发光二极体的方法,首先,提供砷化镓化合物基材,接着依序形成蚀刻终止层、第一型欧姆接触层、双异接面结构及第二型欧姆接触层,随后贴合玻璃等透明介电材料,于第二型欧姆接触层上,再移除砷化镓化合物基材,最后蚀刻第一型披覆层及无掺质活性层,并以第二型欧姆接触层为蚀刻停止层。利用玻璃对可见光的高穿透性及低吸收性的特点作为贴合材料,使得发光而极体的发光效率大幅提升。
Description
本发明是关于高亮度发光二极体的制造方法，特别是有关于以玻璃贴合于透明介面层的方式制造高亮度发光二极体的方法。
众所周知，发光二极体(Lighi Emitting Diode；LED)是光电科技中一项关键性的光电元件，应用领域广泛，例如电子装置、各型看板显示器以及家电制品中，或多或少都装设有发光二极体(LED)元件，使产品对使用者具有指示相关讯息，及增加产品美观的效果，所以，实际应用范围具备多样化的特性，而且仍在不断扩增当中。发光二极体(LED)的主要功能要求，除了全彩色及耐久性之外，高亮度特性，更为高品质发光二极体重要指标之一。
图1为常用技术中利用砷化镓化合物作为基材的截面示意图。于砷化镓化合物基材10上形成双异接面结构110，该结构包含N型磷化铝镓铟披覆层11、磷化铝镓铟活性层12，以及P型磷化铝镓铟披覆层13，以及透明介面层14。因为砷化镓化合物基材10的能隙小于磷化铝镓铟活性层12的能隙，又磷化铝镓铟活性层12的能隙大小是在可见光范围，故由双异接面结构110产生的大部分可见光会被砷化镓化合物基材10吸收，使得人肉眼可视的发光二极体放光强度明显减弱。
另外，传统方法中运用贴合技术，用磷化镓化合物形成透明介面层24，以使双异接面结构210的光子穿越透明介面层24，达到发光效率最大的效果，但是，由于磷化镓会吸收黄、绿光，使得传统晶片贴合技术运用仅局限于红、橘光波长的发光二极体上，限制了传统贴合技术的应用范围。
图2为常用技术中，利用多层薄膜构成的布拉格反射层，防止光子被基材吸收的截面示意图。砷化镓化合物基材20形成布拉格反射层21，以及双异接面结构220，该结构包含N型磷化铝镓铟披覆层22、磷化铝镓铟活性层23及P型磷化铝镓铟披覆层24，以及透明介面层25。
传统方法是于基材上表面形成多层薄膜的布拉格反射层(Bragg’sReflector)，具有反射光子的作用，使得来自双异接面结构220的光子被反射集中于显示方向，而不会被砷化镓化合物基材20吸收，导致降低发光效率。但是，加入布拉格反射层21，除了延长磊晶成长的时间，而且会增加制程的复杂性，甚者，除非布拉格反射层21够厚，才足以完全解决光子被砷化镓化合物基材20吸收的问题，否则仍有部份光源会散失。
因此，传统发光二极体的制程方法至少包含下列缺点：
1、以砷化镓化合物半导体作为基材，则因砷化镓会吸收双异接面结构产生的可见光，导致发光二极体的发光效率骤降。
2、因为以传统的贴合技术贴附磷化镓作为透明介面层，会造成磷化镓吸收了黄绿光，使得传统贴合技术仅仅能使用于特定的光束波长范围
3、布拉格反射层虽然可以改善发光效率，但同时会延长磊晶成长的时间，并增加生产成本，尤其是沉积多层的布拉格反射层时，益加明显。
针对上述缺陷，本发明人经过长期的研究和实验，创造出本发明的技术方案。
本发明的主要目的是提供一种用玻璃贴合的方法制造高亮度发光二极体的方法，利用玻璃贴合的方式，克服传统制程方法衍生的发光效率低落问题。
本发明的目的是这样实现的：利用玻璃贴合制造高亮度二极体的方法，首先在第一型砷化镓化合物基材上形成蚀刻终止层、第一欧姆接触层、双异接面结构，其中双异接面结构包含第一型磷化铝镓铟披覆层、第二型磷化铝镓铟披覆层以及无掺质活性层。然后形成第二型欧姆接触层，再贴合透明介电层于第二型欧姆接触层上，接着移除第一型砷化镓化合物基材，随后蚀刻第一型磷化铝铟披覆层及无掺质活性层，并以第二型欧姆接触层为蚀刻停止层，最后形成第一型电极于第一型欧姆接触层，以及形成第二型电极于第二型欧姆接触层。
本发明利用玻璃对可见光的高穿透性及低吸收性作为贴合材料，以热压贴合方法，贴附于第二型欧姆接触层上方，使得发光效率达到最大。同时，藉由透明介电层具有强度佳，且易加工的特性，对透明介电层实施表面粗糙化处理，以形成粗糙表面结构，用于避免光子穿越透明介电层时发生内部全反射效应，以提高发光效率。另外，移除砷化镓化合物基材，以避免吸收可见光，使得发光二极体具有最佳的发光效率。
下面结合较佳实施例和附图进一步说明。
图1为常用砷化镓化合物作为基材的剖面示意图；
图2为常用多层薄膜构成的布拉格反射层的剖面示意图；
图3为本发明的利用玻璃贴合于第二型欧姆接触层的剖面示意图；
图4为本发明的对玻璃层表面实施粗糙化处理的剖面示意图；
图5为本发明的移除砷化镓化合物基材的剖面示意图；
图6为本发明的形成电极的剖面示意图。
参阅图3，本发明的利用玻璃贴合于第二型欧姆接触层，提供第一型砷化镓化今物基材30，于基材上依序形成蚀刻终止层、第一欧姆接触层、双异接面结构310，该结构至少包含第一型披覆层31，例如磷化铝铟层；无掺质活性层32，例如磷化铝铟层，以及第二型披覆层33，例如磷化铝铟层。接著形成第二型欧姆接触层34，例如磷化镓、砷化镓、透明电极层，于第二型披覆层33上。
最后，以热压贴合的方式贴附透明介电层35，例如玻璃材料，此介电层材料在可见光范围内具有透明性，于第二型欧姆接触层34上，由于玻璃对光子具有高穿透性及低吸收性的特点，故贴合玻璃层35于第二型欧姆接触层34上方，可使发光二极体的发光效率达到最大：另外，热压贴合方式简易快速，极适合实施玻璃层35与第二型欧姆接触层34的贴合制程。
上述的第一型若为N型，则相邻的第二型为P型。相反地，第一型若为P型，则相邻的第二型为N型。其中，N型的较佳掺质是硅(Si)或碲(Te)，P型的较佳掺质是锌(Zn)或镁(Mg)。而无掺质活性层32的较佳组成为磷化铝镓铟，其成份比例是((AlxGa1-x)yIn1-yP)，其中x、y较佳值为0≤x≤1，0≤y≤1。
第一型披覆层31及第二型披覆层33的作用，为使通过双异接面结构的电流局限于无掺质活性层32之内，使得活性层的光子放光集中，以提高发光效率。双异接面结构310是控制成份比例及类别，以产生成份能隙高低差异，藉以形成发光现象。
另外，第二型欧姆接触层34，例如磷化镓的作用，为防止第二型披覆层33中的铝(Al)产生氧化现象，以致于影响玻璃层35贴合，亦即铝容易与氧(O)结合，致使玻璃热压贴合过程中，破坏玻璃层35与双异接面结构310之间的结合强度，或者导致玻璃层35的透光率受到不良影响。
参阅图4，对玻璃表面作粗糙化处理。利用玻璃具有强度佳，且易加工的特性，以粗化技术，如喷砂技术，对玻璃层35实施粗糙化处理，使得玻璃层35上表面形成粗糙化表面40，用以避免光子穿越玻璃层35时，发生内部全反射效应，导致光子无法顺利由双异接面结构310穿透至外界达到显示效果。
参阅图5，移除砷化镓化合物基材。移除砷化镓化合物基材30，使得可见光不会被砷化镓化合物基材30所吸收。因为砷化镓化合物基材30的能隙小于磷化铝镓铟的能隙，所以由双异接面结构310产生的可见光，大部分会被砷化镓化合物基材30吸收，使得发光二极体发光强度相对减弱，导致发光效率降低。
参阅图6，形成电极以利于导线连接至导线架。以第二型欧姆接触层34为蚀刻停止层，对第一型披覆层31、第三型披覆层33及无掺质活性层32进行蚀刻。然后，同时于第二型欧姆接触层34形成第二电极61，以及于第一型披覆层31形成第一电极60，并且利用翻转晶粒的封装技术，分别由第一及第二电极连接引线至导线框架，使得引线不会阻碍发光，而增进发光效率，而且缩短制程时间。
综上所述，本发明所揭露的用玻璃贴合的方法制造高亮度发光二极体至少具有以下优点：
1、移除砷化镓化合物基材，消除了砷化镓化合物基材会吸收可见光的问题，相对提高发光效率。
2、利用玻璃对光子的高穿透性及低吸收性的特点，以热压贴合方法贴附于第二型欧姆接触层上方，使得发光效率达到最大。
3、利用玻璃具有强度佳，且易加工的特性，对玻璃施以表面粗糙化处理，使得玻璃上表面形成粗糙表面结构，用于避免光子穿越玻璃时，发生内部全反射效应，以提升发光效率。
4、适度减少磷化镓的使用，以改善磷化镓层吸收可见光的不良效应。
5、同时形成第一电极及第二电极，再利用翻转晶粒的封装技术，分别由第一及第二电极连接引线至导线框架，使得引线不会阻碍发光，而增进发光效率，而且大幅缩短制程时间。
以上的较佳实施例，仅用于帮助了解本发明的实施，并非用以限定本发明的精神，凡不脱离本发明的精神范围内，所作的等同的变化替换，都属于本申请的保护范围之内。
Claims (20)
1、一种利用玻璃贴合制造高亮度发光二极体的方法，其特征在于：它包含以下步骤：
(一)提供一化合物基材；
(二)形成一双异接面结构于该化合物基材上，该双异接面结构依序形成第一型披覆层、无掺质活性层及第二型披覆层；
(三)形成一第二型欧姆接触层于该第二型披覆层上；
(四)贴合一透明介电层于该第二型欧姆接触层上；
(五)蚀刻移除该化合物基材；
(六)蚀刻该第一型披覆层及该无掺质活性层，并以该第二型欧姆接触层为蚀刻停止层；
(七)形成第一电极于该第一型欧姆接触层上；及形成第二电极于该第二型欧姆接触层上。
2、如权利要求1所述的利用玻璃贴合制造高亮度发光二极体的方法，其特征在于：该第一型若为N型，则其第二型为P型。
3、如权利要求1所述的利用玻璃贴合制造高亮度发光二极体的方法，其特征在于：该第一型若为P型，则其第二型为N型。
4、如权利要求1所述的利用玻璃贴合制造高亮度发光二极体的方法，其特征在于：该化合物基材为砷化镓。
5、如权利要求1所述的利用玻璃贴合制造高亮度发光二极体的方法，其特征在于：该第一型披覆层为磷化铝嫁铟层。
6、如权利要求1所述的利用玻璃贴合制造高亮度发光二极体的方法，其特征在于：该第二型披覆层为磷化铝镓铟层。
7、如权利要求1所述的利用玻璃贴合制造高亮度发光二极体的方法，其特征在于：该无掺质活性层的组成为磷化铝镓铟层。
8、如权利要求7所述的利用玻璃贴合制造高亮度发光二极体的方法，其特征在于：该磷化铝镓铟成份比例为((AlxGa1-x)yIn1-yP)，其中x、y为0≤x≤1，0≤y≤1。
9、如权利要求1所述的利用玻璃贴合制造高亮度发光二极体的方法，其特征在于：该透明介电层材料包含玻璃或于可见光为透明的介电材料。
10、如权利要求1所述的利用玻璃贴合制造高亮度发光二极体的方法，其特征在于：于贴合上述的透明介电层后，包含对该透明介电层表面施以粗糙化处理制程。
11、如权利要求10所述的利用玻璃贴合制造高亮度发光二极体的方法，其特征在于：该粗糙化处理制程包括利用喷砂技术。
12、一种利用玻璃贴合制造高亮度发光二极体的方法，其特征在于：它包含以下步骤：
(一)提供一化合物基材；
(二)形成一双异接面结构于该化合物基材上，其中于该双异接面结构依序形成蚀刻终止层、第一型欧姆接触层、第一型披覆层、无掺质活性层以及第二型披覆层；
(三)形成第二型欧姆接触层于该第二型披覆层上；
(四)热压贴合透明介电层于该第二型欧姆接触层上；
(五)利用喷砂技术于该透明介电层表面实施粗糙化处理；
(六)蚀刻移除该化合物基材；
(七)蚀刻该第一型披覆层及该无掺质活性层，并以该第二型欧姆接触层为蚀刻停止层；及同时形成第一电极，于该第一型欧姆接触层上，以及形成第二电极于该第二型欧姆接触层上。
13、如权利要求12所述的利用玻璃贴合制造高亮度发光二极体的方法，其特征在于：该第一型若为N型，则其第二型为P型。
14、如权利要求12所述的利用玻璃贴合制造高亮度发光二极体的方法，其特征在于：该第一型若为P型，则其第二型为N型。
15、如权利要求12所述的利用玻璃贴合制造高亮度发光二极体的方法，其特征在于：该化合物基材为砷化镓。
16、如权利要求12所述的利用玻璃贴合制造高亮度发光二极体的方法，其特征在于：该第一型披覆层为磷化铝镓铟层
17、如权利要求12所述的利用玻璃贴合制造高亮度发光二极体的方法，其特征在于：该第二型披覆层为磷化铝镓铟层
18、如权利要求12所述的利用玻璃贴合制造高亮度发光二极体的方法，其特征在于：该无掺质活性层的组成为磷化铝镓铟层。
19、如权利要求18所述的利用玻璃贴合制造高亮度发光二极体的方法，其特征在于：该磷化铝镓铟成份比例为((AlxGa1-x)yIn1-yP)，其中0≤x≤1，0≤y≤1。
20、如权利要求12所述的利用玻璃贴合制造高亮度发光二极体的方法，其特征在于：该透明介电层材料包含玻璃或于可见光为透明的介电材料。
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