TW201401552A - 發光二極體的熱應力釋放結構 - Google Patents

Abstract

本發明為一種發光二極體的熱應力釋放結構，應用於一發光二極體結構，該發光二極體結構包含依序堆疊的一P型電極、一永久基板、一結合層、一緩衝層、一反射層、一P型半導體層、一發光層、一N型半導體層與一N型電極，且本發明的該緩衝層堆疊有複數第一材料層與複數第二材料層，且該複數第一材料層與該複數第二材料層為交錯相疊且於堆疊的方向形成凹凸結構，據此藉由該凹凸結構而形成彈性波浪結構，可做為熱應力釋放結構，其用於吸收發光二極體結構所產生的熱應力，可避免該緩衝層會有因熱脹冷縮所產生的應力而破壞金屬層或磊晶層。

Description

發光二極體的熱應力釋放結構

本發明有關發光二極體，特別有關於提升可靠度的發光二極體結構。

請參閱「圖1」所示，為一種習知垂直式發光二極體，其包含組成三明治結構的一N型半導體層1、一發光層2與一P型半導體層3，該P型半導體層3之下依序設置一反射層4(Mirror layer)、一緩衝層5(buffer layer)、一結合層6、一矽基板7與一P型電極8，而該N型半導體層1的表面可以化學蝕刻或物理蝕刻的方式處理以增加光出射率，並供設置一N型電極9。

據此於該N型電極9與該P型電極8之間施予電壓之後，該N型半導體層1可以提供電子，而該P型半導體層3則提供電洞，該電子與該電洞可以於該發光層2內結合，進而產生能階跳躍而產生激發光。

請再參閱「圖2」所示，為習知緩衝層5的細部結構圖，其主要是兩種不同的阻絕材料5A、5B所組成，且該阻絕材料5A、5B可以選自鉑、鎳、鈦、鎢、銅、鉻、矽、鋁等等彼此交錯堆疊而成，其主要作用是釋放熱應力與抗離子擴散，阻絕材料5A、5B複合層的熱膨脹係數為介於矽基板7與發光二極體的磊晶之間，因而可以吸收熱脹冷縮所產生的熱應力。又阻絕材料5A、5B的物性穩定且緻密，可阻擋離子擴散，避免發光二極體的磊晶結構受到破壞。

然而，此一應力釋放結構，其經過發光二極體的後續製程時，會多次的經歷熱脹冷縮的過程，其容易受到應力的擠壓與拉伸而位移，其有可能會破壞結構而產生裂痕，顯然單純利用控制阻絕材料5A、5B的熱膨脹係數之材料特性來釋放熱應力，其抵抗熱應力的效果差強人意，無法滿足使用上的需要。

本發明之主要目的在於揭露一種熱應力釋放結構，以用於釋放於半導體製程中所產生的熱應力，以避免結構破壞而產生裂痕。

本發明為一種發光二極體的熱應力釋放結構，應用於一發光二極體結構，該發光二極體結構包含依序堆疊的一P型電極、一永久基板、一結合層、一緩衝層、一反射層、一P型半導體層、一發光層、一N型半導體層與一N型電極，本發明的該緩衝層堆疊有複數第一材料層與複數第二材料層，且該複數第一材料層與該複數第二材料層為交錯相疊並該複數第一材料層與該複數第二材料層於堆疊的方向形成凹凸結構。

據此，本發明藉由該緩衝層內設有於堆疊方向形成凹凸結構的複數第一材料層與複數第二材料層，其可形成彈性波浪結構，藉由彈性波浪結構具有吸收位移的結構特性，可做為熱應力釋放結構，因而可以用於吸收發光二極體結構所產生的熱應力造成的位移，而避免該緩衝層會有因熱脹冷縮的應力破壞而有裂痕的現象產生。

茲有關本發明的詳細內容及技術說明，現以實施例來作進一步說明，但應瞭解的是，該等實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為本發明實施之限制。

請再參閱「圖3」所示，本發明為一種發光二極體的熱應力釋放結構，應用於一發光二極體結構100，該發光二極體結構100包含依序堆疊一P型電極10、一永久基板20、一結合層30、一緩衝層40、一反射層50、一P型半導體層60、一發光層70、一N型半導體層80與一N型電極90。

又請一併參閱「圖4」所示，其為本發明的第一實施例，於此實施例中，該緩衝層40具有複數第一材料層41與複數第二材料層42，該複數第一材料層41與該複數第二材料層42為交錯相疊且錯位而呈方格排列，其於堆疊的方向形成凹凸結構，因而形成可釋放應力的彈性波浪結構，且該第一材料層41的厚度T1可以為0.01微米到0.3微米之間，該第二材料層42的厚度T2可以為0.01微米到0.5微米之間，並該第一材料層41與第二材料層42的錯位寬度W1可以為3微米到30微米之間。

其中，本發明在複數第一材料層41與複數第二材料層42的材料選擇上，該第一材料層41可以為選自鉑、鎳、鈦、鎢、銅、鉻、矽、鋁、鈦化鎢、氮化鈦、矽化鎢、鎢銅與矽鋁的任一種，而該第二材料層42的材料為相異於該第一材料層41，且可以為選自鉑、鎳、鈦、鎢、銅、鉻、矽、鋁的任一種。換句話說，該第一材料層41與該第二材料層42的材料不可以一樣，必須為兩種物性不一樣的材料。

又如第一實施例所述的交錯相疊且錯位而呈方格排列的結構，其雖可用半導體製程而製成，然而在實際實施上，其必須增加相當多道的半導體製程而大大增加製造成本。

因此，請一併參閱「圖5」所示，其為本發明的第二實施例，於此實施例中，為了降低製造成本，本發明可以為讓該第一材料層41與該第二材料層42堆疊形成上下起伏的凹凸結構，其製造上，可以先用第一材料層41，或使用任意金屬氧化物堆積形成複數凸塊，接著於該複數凸塊上，用第二材料層42堆積覆蓋該複數凸塊而形成凹凸結構，再接著反覆疊堆積第一材料層41與第二材料層42，即可形成上下起伏的凹凸結構，其即近似交錯相疊且錯位而呈方格排列的結構，且同樣的該第一材料層41的厚度T1可以為0.01微米到0.3微米之間，該第二材料層42的厚度T2可以為0.01微米到0.5微米之間，並該第一材料層41與該第二材料層42上下起伏的週期寬度W2為3微米到30微米之間。

據此，本發明藉由該緩衝層內設有交錯相疊且該複數第一材料層與該複數第二材料層於堆疊的方向形成凹凸結構，而形成彈力波浪結構，藉由彈力波浪結構的結構特性，可做為熱應力釋放結構，因而可以用於吸收發光二極體製程所產生的熱應力，而避免該緩衝層會有因熱脹冷縮的應力破壞而有裂痕的現象產生。

惟上述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍。即凡依本發明申請專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。

習知

1．．．N型半導體層

2．．．發光層

3．．．P型半導體層

4．．．反射層

5．．．緩衝層

5A、5B．．．阻絕材料

6．．．結合層

7．．．矽基板

8．．．P型電極

9．．．N型電極

本發明

T1、T2．．．厚度

W1．．．錯位寬度

W2．．．週期寬度

100．．．發光二極體結構

10．．．P型電極

20．．．永久基板

30．．．結合層

40．．．緩衝層

41．．．第一材料層

42．．．第二材料層

50．．．反射層

60．．．P型半導體層

70．．．發光層

80．．．N型半導體層

90．．．N型電極

圖1，為習知發光二極體結構圖。

圖2，為習知緩衝層結構圖。

圖3，為本發明實施於發光二極體結構圖。

圖4，為本發明第一實施例圖。

圖5，為本發明第二實施例圖。

T1、T2．．．厚度

W1．．．錯位寬度

W2．．．週期寬度

40．．．緩衝層

41．．．第一材料層

42．．．第二材料層

Claims (6)

1. 一種發光二極體的熱應力釋放結構，應用於一發光二極體結構，該發光二極體結構包含依序堆疊的一P型電極、一永久基板、一結合層、一緩衝層、一反射層、一P型半導體層、一發光層、一N型半導體層與一N型電極，其特徵在於：
   該緩衝層堆疊有複數第一材料層與複數第二材料層，且該複數第一材料層與該複數第二材料層為交錯相疊且該複數第一材料層與該複數第二材料層於堆疊方向形成凹凸結構。
2. 如申請專利範圍第1項之發光二極體的熱應力釋放結構，其中該複數第一材料層與該複數第二材料層為交錯相疊且錯位而呈方格排列。
3. 如申請專利範圍第2項之發光二極體的熱應力釋放結構，其中該第一材料層的厚度為0.01微米到0.3微米之間，該第二材料層的厚度為0.01微米到0.5微米之間，並該第一材料層與第二材料層的錯位寬度為3微米到30微米之間。
4. 如申請專利範圍第1項之發光二極體的熱應力釋放結構，其中該複數第一材料層與該複數第二材料層堆疊形成上下起伏的凹凸結構。
5. 如申請專利範圍第4項之發光二極體的熱應力釋放結構，其中該第一材料層的厚度為0.01微米到0.3微米之間，該第二材料層的厚度為0.01微米到0.5微米之間，並該第一材料層與該第二材料層上下起伏的週期寬度為3微米到30微米之間。
6. 如申請專利範圍第1項之發光二極體的熱應力釋放結構，其中該第一材料層為選自鉑、鎳、鈦、鎢、銅、鉻、矽、鋁、鈦化鎢、氮化鈦、矽化鎢、鎢銅與矽鋁的任一種，且該第二材料層的材料相異於該第一材料層，且為選自鉑、鎳、鈦、鎢、銅、鉻、矽、鋁的任一種。