CN1874013A - 发光二极管的制法及其结构 - Google Patents

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Abstract

一种发光二极管的制法及其结构，其制法主要包括下列步骤：1.于基材上蚀刻出一凹槽；2.于凹槽底部以离子植入出二掺杂区以形成一双向二极管；3.蒸镀一金属电极于凹槽上；4.对金属电极加工，而将单一金属电极分为正、负二电极；以及5.将晶体结合于正、负二电极之间，并将其封装成型，以完成发光二极管的制作；而依上述步骤制出的发光二极管具有高效率发光、抗静电保护以及延长使用寿命等功效。

Description

发光二极管的制法及其结构
技术领域
本发明旨在提供一种缩短制程、节省成本，且令制出的发光二极管具有高效率发光、抗静电保护以及延长使用寿命等功效的发光二极管的制法及其结构，尤适于应用在发光二极管或类似结构。
背景技术
发光二极管由于耗电量少、体积小，目前广泛地应用于家电用品的指示灯、行动电话的背光光源、交通号志、广告看板以及汽车第三煞车灯等等，近几年来，由于新的发光材料被成功的开发，如磷化铝铟镓(AlGaInP)及氮化铝铟镓(AlGaInN)等，使发光二极管的亮度能更进一步提升。
如TW专利证书号第506145号“具有透明基板覆晶式发光二极管晶粒的高亮度发光二极管”、第474030号“发光二极管的封装方法”等案，主要将高反射率物质涂布在具有倾斜侧壁的基板凹槽；又，或如TW专利证书号第465123号“高功率白色发光二极管”、第554549号“铝镓铟氮覆晶发光二极管的高反射性欧姆接点”等案，乃提到将反射层涂布于透明欧姆电极上，以提升发光效率。
然而，上述专利虽可提升发光二极管的发光效率，但该些提升发光效率的方法皆无考虑到发光晶粒会遭受静电破坏，进而缩减发光二极管的寿命，乃为其最主要的缺陷。
因此，提出一种可缩减制程、节省成本，并使所制出的发光二极管具有高效率发光、抗静电保护以及延长使用寿命等功效，实为本发明的用意。
发明内容
本发明的主要目的在提供一种缩减制程、节省成本的发光二极管的制法。
本发明的次要目的在提供一种具有高效率发光、抗静电保护以及延长使用寿命的发光二极管结构。
为达上述的目的，本发明的方法所采取的步骤包括：1、于基材上蚀刻出一凹槽；2、于凹槽底部以离子植入出二掺杂区以形成一双向二极管；3、蒸镀一金属电极于凹槽上；4、对金属电极加工，而将单一金属电极分为正、负二电极；以及5、将晶体结合于正、负二电极之间，并将其封装成型，以完成发光二极管的制作；而依上述步骤制出的发光二极管具有高效率发光、抗静电保护以及延长使用寿命等功效。
通过上述精减步骤，令所制出的发光二极管具有高效率发光、抗静电保护以及延长使用寿命等功效。
本发明的其它特点及具体实施例可于以下配合附图的详细说明中，进一步了解。
附图说明
图1为本发明的制造流程图。
图2为本发明硅基材蚀刻凹槽的示意图。
图3为本发明制成掺杂区的示意图。
图4为本发明制出金属电极的示意图。
图5为依本发明步骤制出的发光二极管剖示图。
图6为依本发明步骤制出的发光二极管的等效电路图。
图中符号说明：
10  硅基材
11  凹槽
20  掺杂区
30  正电极
31  负电极
40  晶体
41  透明基板
42  欧姆接触层
50  封胶
具体实施方式
请参阅图1，本发明的制程包括以下步骤：
1、于基材上蚀刻出一凹槽；
2、于凹槽底部以离子植入出二掺杂区以形成一双向二极管；
3、蒸镀一金属电极于凹槽上；
4、对金属电极加工，而将单一金属电极分为正、负二电极；以及
5、将晶体结合于正、负二电极之间，并将其封装成型，以完成发光二极管的制作。
如图2所示，实际制造时，取一磊晶结晶方向为<100>的硅基材10，于其上涂布光阻，经显影利用湿蚀刻后，制出具有倾斜角度的凹槽11，该蚀刻液可为氢氧化钾(KOH)或其它非等向蚀刻液；亦或于硅基材10上沉积氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiOx)，经曝光、显影、蚀刻后进行湿蚀刻或干蚀刻，制得具有倾斜角度的凹槽11。
请参阅图3，又于该凹槽11的底部再涂布光阻，以离子植入或气体扩散方式制作出二掺杂区20，使凹槽11底部的硅基材10形成一NPN或PNP结构的双向二极管，而被植入的离子可为硼(B)或磷(P)元素。
如图4所示，将上述设有凹槽11以及掺杂区20的硅基材10表面，蒸镀一层具有导电及光反射效应的金属电极层，该金属电极层的材质可为Al、Ag、Ni、Ti、Pt、Au、Sn、Cu等金属或合金，并利用激光加工或是用干、湿蚀刻方式将凹槽11内的金属电极层一分为二，形成正电极30与负电极31接触面。
请参阅图5，再将晶体40以覆晶接合方式与硅基材10结合，该晶体40制于一透明基板41上，由元素周期表III族及V族元素所组成的半导体化合物，结合时将晶体40反转，即透明基板41在上、P及N电极在下，藉二金属凸块45与凹槽11内的正电极30与负电极31连结，该结合的金属凸块45可为Au、Sn、AuSn、Al其中任一种或组合；该晶体40的P极涂布有具光反射功能的欧姆接触层42，该欧姆接触层42的材质可为Al、Ni、Ti、Pt、Ag、Au、Sn、Cu等金属或合金。最后以一封胶50将晶体40与硅基材10封装，完成一发光二极管的制作。
对该发光二极管施予一电流时，该晶体40所发出的光会穿越背面的透明基板41，而不会被正面的P极电极遮蔽；况且，该硅基材10凹槽11上所设的金属电极层(含正电极30及负电极31)均具有导电及光反射效应，同时该晶体40的P电极同样涂布具光反射功能的欧姆接触层42，皆可大大提升该发光二极管的发光效率。
请参阅图6，依本发明步骤所制出的发光二极管，其晶体40与二掺杂区20呈并联方式连接，即相当于发光二极管并联一双向二极管，故当电流通过时，该二掺杂区20所形成的双向二极管，由于具有双向崩溃电压的特性，故可保护该晶体40，以避免晶体40遭受静电破坏而延长该发光二极管的寿命。
由上可知，以本发明的制法及制出的结构具有如下实用优点：
1、以精简的制程，使所制出的发光二极管不仅具有高效率发光与抗静电保护等优点，并可节省成本。
2、由于制出的发光二极管等同并联一双向二极管，由于双向二极管具有双向崩溃电压特性，故可保护晶体避免遭受静电破坏，而可延长发光二极管的使用寿命。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，举凡依本发明申请专利范围所做的均等设计变化，均应为本案的技术所涵盖。
综上所述，本发明揭示一创新的发光二极管的制法及其结构，改进了现有技术用的发光二极管虽可提升发光效率，但未考虑到静电破坏的缺陷，而提供一种制程精简、降低成本同时可提升发光效率、并可延长使用寿命的发光二极管的制法及其结构，具有新颖性，以及产业上的利用价值，依法提出发明专利申请。

Claims (20)

1、一种发光二极管的制法，其特征是，包括下列步骤：
于基材上蚀刻出一凹槽；
于凹槽底部以离子植入出二掺杂区以形成一双向二极管；
蒸镀一金属电极于凹槽上；
对金属电极加工，而将单一金属电极分为正、负二电极；
将晶体结合于正、负二电极之间，并将其封装成型，以完成发光二极管的制作。
2、一种发光二极管结构，其特征是，包括：
一设有凹槽的基材；
二掺杂区，设于上述基材的凹槽底，以形成一双向二极管；
二金属电极，设于基材凹槽的相对侧；以及
一晶体，结合于上述二金属电极之间；
并藉封胶将上述组件封装成型。
3、如权利要求1或2所述发光二极管的制法及其结构，其特征是，该基材选用<100>结晶方向的磊晶硅基材。
4、如权利要求1或2所述发光二极管的制法及其结构，其特征是，该基材选用<110>结晶方向的磊晶硅基材。
5、如权利要求1或2所述发光二极管的制法及其结构，其特征是，该基材选用<111>结晶方向的磊晶硅基材。
6、如权利要求1或2所述发光二极管的制法及其结构，其特征是，该基材蚀刻出的凹槽角度为44～64度。
7、如权利要求1所述发光二极管的制法，其特征是，该基材的凹槽涂布光阻后，经显影利用湿蚀刻法制出。
8、如权利要求7所述发光二极管的制法，其特征是，该湿蚀刻法的蚀刻液为氢氧化钾，即KOH或其它非等向蚀刻液。
9、如权利要求1所述发光二极管的制法，其特征是，该基材的凹槽使用沉积氮化硅，即SiNx或氧化硅，即SiOx后，经上光阻、曝光、显影后利用干蚀刻法制出。
10、如权利要求9所述发光二极管的制法，其特征是，该干蚀刻法为反应性离子蚀刻。
11、如权利要求1所述发光二极管的制法，其特征是，该离子以气体扩散方式制作二掺杂区以形成一双向二极管。
12、如权利要求1所述发光二极管的制法，其特征是，该离子为硼(B)或磷(P)元素。
13、如权利要求1所述发光二极管的制法，其特征是，该离子植入所形成的双向二极管与基材呈并联方式连接。
14、如权利要求2所述发光二极管结构，其特征是，该二掺杂区所形成的双向二极管与基材呈并联方式连接。
15、如权利要求1或2所述发光二极管的制法及其结构，其特征是，该金属电极为具有导电及光反射效应。
16、如权利要求1所述发光二极管的制法，其特征是，该晶体制于一透明基板上，并为元素周期表III族及V族元素所组成的半导体化合物，且该晶体的P电极设有一欧姆接触层。
17、如权利要求2所述发光二极管结构，其特征是，该晶体具有一透明基板，且该晶体的P电极设有一欧姆接触层。
18、如权利要求16项或17所述发光二极管的制法及其结构，其特征是，该欧姆接触层的材质为Al、Ni、Ti、Pt、Ag、Au、Sn、Cu等金属或合金。
19、如权利要求15所述发光二极管结构，其特征是，该金属电极的材质可为Al、Ag、Ni、Ti、Pt、Au、Sn、Cu等金属或合金。
20、如权利要求1或2所述发光二极管的制法及其结构，其特征是，该晶体与基材的结合点材质可为Au、Sn、AuSn、Al、Cr、Ni、Ti、Pt、Cu、W其中任一种或组合。
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