CN1819282A

CN1819282A - 发光二极管及其制作方法

Info

Publication number: CN1819282A
Application number: CNA2005100080755A
Authority: CN
Inventors: 蔡宗良; 温伟值; 江昌翰; 张智松
Original assignee: Epistar Corp
Current assignee: Epistar Corp
Priority date: 2005-02-08
Filing date: 2005-02-08
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2025-02-08
Also published as: CN100440552C

Abstract

一种发光二极管及其制作方法。形成发光二极管多晶结构于基材上，蚀刻此发光二极管多晶结构，形成孔洞，之后将透明介电材料填入孔洞。利用黏着层，将导电基材与发光二极管多晶结构贴合，并接着移除基材。

Description

发光二极管及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种发光二极管及其制作方法，特别涉及氮化铝镓铟(AlGaInN)发光二极管及其制作方法。

背景技术

发光二极管(Light Emitting Diode；LED)因具有生产成本低、结构简单、低耗电、体积小以及安装容易的优势，而大量运用于照明光源以及显示器技术中。其中，在蓝光发光二极管市场中，氮化铝镓铟(AlGaInN)发光二极管颇受重视。

在制造氮化铝镓铟发光二极管的过程中，是将氮化铝镓铟发光二极管多晶结构形成于基材上，然后通过黏着层以贴合导电基材与氮化铝镓铟发光二极管多晶结构，最后，再将此基材移除，其中为获得结晶品质良好的多晶结构，基材较佳选用蓝宝石基材。在移除蓝宝石基材的过程中，现今一般使用激光束，通过激光束穿过蓝宝石基材，使氮化铝镓铟发光二极管多晶结构的n型半导体层分解成镓(Ga)及氮气(N₂)，然后通过加热将镓融化，以使蓝宝石基材自氮化铝镓铟发光二极管多晶结构移除。此时，激光束若直接照射到黏着层，会导致黏着层分解，使得导电基材与氮化铝镓铟发光二极管多晶结构剥离。这是一个缺点。

Yoo et al.的美国专利，专利号为6,818,531，揭示一种制造垂直GaN发光二极管的方法，克服上述问题，参见图1，氮化铝镓铟发光二极管多晶结构125具有n型半导体层残留物125a，且通过黏着层124将导电基材131与氮化铝镓铟发光二极管多晶结构125贴合。然后在基材下方施加激光束，以将基材121自氮化铝镓铟发光二极管多晶结构125剥离。此时，n型半导体层残留物125a可阻挡来自下方的激光束，避免其直接照射到黏着层124，导致黏着层124融化，进而造成导电基材131与氮化铝镓铟发光二极管多晶结构125剥离的缺点。然而，在此技术中，需控制n型半导体层残留物125a的厚度，以确定激光束不会穿过照射到黏着层124，但又必须兼顾于基材121移除后，n型半导体层残留物125a易于移除，因此须严格控制蚀刻参数，以控制n型半导体层残留物125a的厚度。

此外，在施加激光束移除蓝宝石基材时，导电基材、黏着层与氮化铝镓铟发光二极管多晶结构间的应力增加，导致氮化铝镓铟发光二极管多晶结构不稳定，多晶结构中各层间剥离的情况，也时有发生。因此，需要一种氮化铝镓铟发光二极管及其制造方法，可以克服上述问题。

发明内容

本发明一方面提供一种发光二极管的制作方法，在基材移除的过程中，透明介电层保护发光二极管多晶结构，且帮助导电基材与发光二极管多晶结构的接合，避免导电基材自发光二极管多晶结构剥离。

本发明另一方面提供一种发光二极管，具有透明介电层于其侧壁，保护发光二极管多晶结构，避免发光二极管多晶结构内各层剥离。

本发明另一方面提供一种发光二极管，具有透明介电层于其侧壁，可增加发光二极管的侧光输出。

本发明提供的发光二极管的制作方法包括：形成发光二极管多晶结构于基材上，然后，蚀刻此发光二极管多晶结构，以形成孔洞。形成透明介电层于此孔洞中，接合导电基材与发光二极管多晶结构；以及最后移除基材。

本发明提供的发光二极管包含导电基材、发光二极管多晶结构以及透明介电层，其中发光结构二极管多晶结构位于导电基材上，透明介电层位于发光二极管多晶结构的一侧壁。

附图说明

为让本发明的上述特征、方法、目的及优点能更明显易懂，结合所附图式，加以说明如下：

图1为已知技术；

图2A～2E为依照本发明较佳实施例的一种发光二极管制作方法的流程示意图；

图2F为本发明较佳实施例的一种发光二极管；以及

图3为本发明的另一实施例。

具体实施方式

本发明提供发光二极管及其制作方法，本领域的技术人员将可通过以下的实施例，结合附图说明，能轻易了解本发明，并加以实施。

参见图2A，首先在基材200上制作发光二极管多晶结构201，在此所述的发光二极管多晶结构201包含磷化铝镓铟发光二极管(AlGaInP)多晶结构及氮化铝镓铟发光二极管(AlGaInN)多晶结构，其中，为获得结晶品质良好的多晶结构，在制作磷化铝镓铟(AlGaInP)发光二极管多晶结构时，基材200选用如锗(Ge)、砷化镓(GaAs)或铟化磷(InP)，而在制作氮化铝镓铟(AlGaInN)发光二极管多晶结构时，基材200选用如蓝宝石(Sapphire)、硅化碳(SiC)、硅、铝酸锂(LiAlO₂)、氧化锌(ZnO)或氮化镓(GaN)。发光二极管多晶结构201的制作，为分别依序形成n型半导体层202，发光活性层204，以及p型半导体层206于基材200上。发光活性层204的结构可以是同质结构(homo-structure)、单异质结构(single hetero-structure)、双异质结构(double hetero-structure)或是多重量子井结构(Multi-quantum Well；MQW)。

参见图2B，通过典型的微影蚀刻技术蚀刻部分发光二极管多晶结构201，以形成多个孔洞207，且孔洞207之间的发光二极管多晶结构201的宽度，可依设计者的需求而定，在较佳实施例中，其宽度为最终发光二极管(图2F)的宽度。在此，由于发光二极管多晶结构的材料与基材的材料不同，因此，选择的蚀刻剂的选择仅需对此两种材料可做选择性蚀刻即可，而不需复杂的过程参数控制蚀刻速度或蚀刻发光二极管多晶结构的深度。在图2B中所揭示的实施例中，孔洞207形成并暴露基材200，在其它实施例，不必将基材200暴露。

接着填入透明介电材料于孔洞207中，如图2C所示，以形成透明介电层208，透明介电材料选自二氧化硅(SiO₂)、氮化硅(Si₃N₄)、热固性树脂苯并环丁烯(bisbenzocyclobutene BCB)或聚亚醯胺(polyimide)。透明介电材料可完全将孔洞207填满，或仅在孔洞207中形成透明介电内衬(liner)308(参见图3)，供包覆发光二极管多晶结构201的侧壁，因此，不限定透明介电材料在孔洞207内形成的厚度，在较佳实施例中，透明介电材料填满孔洞207，可在之后经切割形成发光二极管时，发光二极管具有厚的透明介电层，可增加侧光输出。

接着，如图2D所示，将导电基材212贴合于发光二极管多晶结构201的上表面，此步骤通过形成黏着层210于导电基材212上，然后再以热压方式使黏着层210贴合发光二极管多晶结构201。黏着层210的材料选自Au、Sn、In、Ag、Ge、Cu、Pb及其合金的群组。由于此导电基材212具有高反射率的金属或其合金，因此，无须其它额外的反射层，可以使发光二极管多晶结构201的发光朝同一方向输出。

然后，进行移除基材的步骤。如图2E所示，以氮化铝镓铟发光二极管为例，激光束(箭号L)施加于基材200的底部，激光束通过基材200，使氮化铝镓铟发光二极管多晶结构201底部分解为成镓(Ga)及氮气(N₂)，然后通过加热将镓融化，以使基材200移除。此时，由于透明介电层208保护发光二极管多晶结构201，使得发光二极管多晶结构中各层之间不会剥离，且透明介电层208帮助导电基材212与发光二极管多晶结构201的接合，使得当基材200自发光二极管多晶结构201移除时，导电基材212、黏着层210与发光二极管多晶结构201的界面不会发生应力变化，造成剥离现象。

然后，在发光二极管多晶结构201的顶部及导电基材212的顶部，分别制作阴极及阳极电极214、216，并自透明介电层208间切割，以形成最终多个发光二极管20，如图2F所示。

图2F中所示的本发明的发光二极管20，具有透明介电层208于其侧壁，因为发光二极管多晶结构201中的半导体材料的折射率(如氮化镓(GaN)的折射率约为2.4)，与发光二极管20外部的折射率(如空气的折射率约为1.5)，存有相当大的差异，而无法形成良好的匹配，所以发光二极管20内部的发光向侧边输出时，容易在发光二极管20的内部与外部的接口处，产生光学全反射的现象。本发明的透明介电层208具有透光特性，且折射率介于发光二极管20的外部折射率(如空气)与发光二极管多晶结构201折射率之间，故发光二极管20内部的发光，向侧边射出的部分，可大量穿透透明介电层208，以输出至发光二极管20外部，不会被透明介电层208所吸收或阻挡，而可有效提升发光二极管的光输出强度。

本发明通过参考不同的实施例的描述，本领域内的技术人员应有的认知是图式及详细说明仅作说明而非限定，并不是限制本发明于所揭示的实施例。相反地，不脱离本发明的精神及范畴，在权利要求范围内，本发明更包含本领域内的技术人员能显而易见的修饰、变化、重新排列、取代、替换、设计选择及实施例。因此，可预期的是以下的权利要求书包含所有进一部的修饰、变化、重新排列、取代、替换、设计选择及实施例。

Claims

1.一种发光二极管的制作方法，其特征在于，包括：

提供基材；

形成发光二极管多晶结构于所述基材上；

蚀刻所述发光二极管多晶结构，以形成孔洞；

形成透明介电层于所述孔洞中；

接合导电基材与该发光二极管多晶结构；以及

移除所述基材。

2.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述透明介电层的材料选自SiO₂、Si₃N₄、BCB、聚亚醯胺所组成的一群组。

3.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，进一步包括形成黏着层于所述导电基材上，供接合该导电基材与该发光二极管多晶结构之用。

4.如权利要求3所述的制作方法，其特征在于，所述黏着层的材料选自包含Au、Sn、In、Ag、Ge、Cu、Pb及其合金所组成的一群组。

5.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，形成所述发光二极管多晶结构包括：

形成第一掺杂型半导体层于该基材上；

形成发光活性层于该第一掺杂型半导体层上；以及

形成第二掺杂型半导体层于该发光活性层上。

6.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，蚀刻所述发光二极管多晶结构，暴露出该基材。

7.一种发光二极管，其特征在于，包含：

导电基材；

发光二极管多晶结构，其位于该导电基材上；以及

透明介电层，其位于该发光二极管多晶结构的侧壁。

8.如权利要求7所述的发光二极管，其特征在于，所述透明介电层的材料选自SiO₂、Si₃N₄、BCB及聚亚醯胺所组成的一群组。

9.如权利要求7所述的发光二极管，其特征在于，进一步包含黏着层，所述黏着层位于该导电基材与该发光二极管多晶结构之间

10.如权利要求9所述的发光二极管，其特征在于，所述黏着层的材料选自包含Au、Sn、In、Ag、Ge、Cu、Pb及其合金所组成的一群组。