1287308 九、發明說明： - 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種發光二極體的製造方法，特別是 指一種具有反射鏡的發光二極體的製造方.法。 【先前技術】 由於發光二極體具有壽命長、省電、體積小、驅動電 ‘ 壓低、反應速率快、辨識率高等優點，是新一代的光源種 ^ 類之一。 參閱圖1，一般具有可反射光之反射鏡的發光二極體1 ’包含一基板11、一連接在該基板11上的反射鏡12、_連 接在該反射鏡12上並可以光電效應產生光的磊晶層單元13 、一形成在該磊晶層單元13上的透明導電層14，及二分別 提供電能的電極15。 該反射鏡12以具有高反射率的材料構成，用以反射自 磊晶層單元13向基板n方向洩漏的光，使磊晶層單元13 # 發出的光集中向上射出，以提高發光二極體1的整體發光 ' 亮度。 - 該磊晶層單元13包括一 η型批覆層131 (n_type ladding layer)、— p 型批覆層 132 (p-type cladding layer) ，及夾設在該η、p型批覆層131、132之間且能障小於該n P i杜覆層131、132的活性層133 ( active layer )，當電 々丨l擴放机通過時，磊晶層單元13可以光電效應產生光。 該透明導電層14以可透光且可使電流擴散均勻的材料 構成，例如銦錫氧化物（業界習稱ΠΌ )，而使得施加電能 1287308 時電流更均勻地流通過該磊晶層單元13，以提昇量子效應 而增加發光效率。 該二電極15分別與該磊晶層單元13、透明導電層14 歐姆接觸而提供電能。 以當自二電極15施加電能時，電流經過該透明導電層 14並擴散流通過磊晶層單元13而可以光電效應產生光子， 產生的光部分向上直接經過該透明導電層14射出，部分向 該基板11方向洩漏的光則由該反射鏡反射而向上射出， 使該發光二極體1具有較高的發光亮度。 上述的發光二極體1確實可以藉由反射鏡12的設計， 而提高整體的.發光亮度。 但是，由於此等發光二極體1在製造過程上，受到作 為反射鏡12與磊晶層單元13的材料彼此晶格不相匹配的 限制，必須先遥用晶格常數與蠢晶層單元丨3相匹配而易於 磊晶成長的基材，在其上磊晶成長出高品質的磊晶層單元 13，及/或於磊晶層單元13上鍍覆形成透明導電層μ、形 成電極15後，再將基材蝕刻以便在磊晶層單元13的底面 形成反射鏡12,最後，將此形成有反射鏡12的半成品轉移 接曰（bonding )至基板η上，才能完成整體的製備。 因此’雖然此等發光二極體丨具有較高的發光亮度， 仁在衣程上，部有在形成反射鏡12前，必須將用於蠢晶成 長蠢晶層單元13的基材移除，*也因此造成^層單元13 與基材連接之界面損傷的問帛；同時，也因為直接以反射 鏡12接合基板U之故’也會影響反射鏡η的品質，而產 6 1287308 生漏光的問題。 、口此，目前具有反射鏡12的發光二極體1，無論是在 衣私或疋在結構本身都仍具有改進的空間，需要業界研究 改善。 【發明内容】 因此’本發明之目的，即在提供一種具有可散熱之反 射鏡的發光二極體的製造方法，以製備具有較高的散熱效 率與較高的發光亮度的發光二極體。 ^本發明一種具有可散熱之反射鏡的發光二極體 的製造方法，包含以下步驟。 先在基材上以半導體材料磊晶形成一可以光電效應 產生光的磊晶層單元。 ^接者在該磊晶層單元上以可供光穿透且可導電的材料 形成一透明導電層。 3後分別形成與該磊晶層單元與該透明導電層相歐姆 接觸的二電極。 再薄化製得之半成品的基材。 接著，在製得之半成品的已薄化之基材底面，形成奇 數層使光通過時分別均產生負折射的折射膜。 然後選擇至少一具有高反射率與高熱傳導率的材料在 該折射層上形成一使光通過時可反射光的反射膜，使該奇 數層折射膜與該反射膜共同構成一可將 材射出的光完全反射的反射鏡，即製得該具有可 射鏡的發光二極體。 1287308 【實施方式】 有關本發明之前述及其他技術内容、特點與功效，在 以下配合*考圖式之—個較佳實施例的詳細說明中，將可 清楚的呈現。 在本發明被詳細描述之前，要注意的是，在以下的說 明内容中，類似的元件是以相同的編號來表示。 茶閱圖2、圖3,本發明_種具有可散熱之反射鏡的發
光=極體的製造方法的—較佳實施例’是可製備如圖3所 示的發光二極體3。 先請參閱圖3，該發光二極體3包含一反射鏡31、一 連接在該反射鏡31頂面的蟲晶膜32、_蟲晶形成在該蟲晶 膜32上並可以光電效應產生光的磊晶層單元％、一設置在 該蟲晶層單元33上的透明導電層34，及二提供電能用的電 極35 〇 該反射鏡31具有奇數層之折射膜311，及一反射膜 ，每一折射膜川是以光通過時產生負折射功效的材料，例 如乳化硬、氧化鈦、氧她、氮切（SiNJ構成，厚度在 與H)_A之間，並依折射率高、低、高、低依序堆 ®，而使得光在穿經此奇數層之折射膜311肖，光由高折射 率之折射膜進入低折射率之折射膜時，折射角㊀變大，而 由低折射率之折射膜進入高折射率之折射膜時，折射角㊀ 變小’進而使光在依序穿經此等奇數層之折射膜3ιι時，大 部分均產生全反射而向該磊晶膜32方向向上行進，·在此， 分別以氧化鈦（Ti〇2)、氧化石夕（Si〇2)、氧化鈦（Ti〇2)為 8 1287308 材料，分別形成厚度為90nm、105nm、9〇nm的三折射膜 3 11取得最佳折射效果為例說明。 該反射膜312丨以具有高反射率與高熱傳導率的材料 ，例如金m、鈦、銦、鋼u、鉻、鎳等 金屬’及/或由此等金屬所成之合金等所構成，厚度在1〇〇人 與麵从之間，而可將穿經該等奇數層之折射膜3ιι後未 全反射之少部分穿過的光反射，而向縣晶膜32方向向上 行進，同時，可快速將^層單元33作動時產生的熱導弓^ P 散失至外界。 該蟲晶膜32是蟲晶成長該蟲晶層單元33之基材4薄 化後所留存的極薄的部分’此蠢晶膜32與反射鏡3ι共同 作為發光一極體3的「基板」之用。 該磊晶層單元33自該磊晶膜32頂面向上磊晶形成， 包括- η型批覆層331、- p型批覆層332，及夾設在該^ 、P型批覆層3M、332之間且能障小於該n、p㈣覆層 . 331、332的活性層333,當電流擴散流通過該i晶層^ 33時，磊晶層單元33可以光電效應產生光。 該透明導電層34以可透光且可使電流擴散均勻的材料 構成，例如銦錫氧化物（業界習稱IT〇)，而使得施加電能 時電流均勻地流通過該磊晶層單元33,以提昇整體的量子 效應而增加發光效率。 兩電極35分別連接在該透明導電層34與該η型批覆 層331上並形成歐姆接觸以施加電能，在此，是以例如鉑/ 金、鉻/紹/鉻/金、鉻/链/鈦/金、鉻/紹/鎳/金、鉻/紹/顧/金等 9 1287308 合金為材料，形成厚度1〇Α〜30000A，以獲得最佳效能。 當自二電極35施加電能時，電流經過該透明導電層％ 而均勻擴散流通過該磊晶層單元33，而可以光電效應產生 光，產生的光部分向上直接透過該透明導電層34射出，部 刀向下洩漏的光則經過該反射鏡31之奇數層折射膜3ιι折 射，以及反射膜312改變光路後完全反射而折向上射出， 使该發光二極體3具有較高的發光亮度；同時，該發光二 極體3作動時產生的熱由反射鏡31的反射膜312快料= 至外界散失，而可以高的散熱效率進一步提高蠢晶層單元 33電子電洞的結合效率，進而提昇整體的發光效率。 上述的發光二極體3再配合以下的製造方法的詳細說 明，當可更加清楚的明白。 1 參閱圖2’本發明具有可散熱之反射鏡的發光 =方法’是先進行步豸21’在一易於蟲晶的基材4 (在 2監寶石基板）上以半導體材料蟲晶形成該可以光電效 應產生光的蠢晶層單元 接著進行步驟22，尤X I 。 1 2在不大於8xi〇-3T〇rr的直*擇户茂 力，及預定含氧比例的氣氛中，以鋼錫氧化物為:：' ㈣如洛鍵、滅鍍，或準分子雷射鍍膜等方式 ： 導電層34，並在選自由 / Μ透明 進行該透明導電芦m 的氧氛中，以高溫 仃㈣月V電層34表面晶粒 功效。 从獲侍取佳的導電 再繼續進行步驟23，類似地，採 式’並以金/_為材料分別形成_層單=方η 10 1287308 型批覆層331及該透明導電層34相歐姆 並在一選自由鈍性氣體 ' ~ ^ ， ⑺庚你田σ的乳巩中，以100t：〜80(TC的 /皿度作用0.5〜80分鐘，佶 行融人。 冓成該一電極35之金屬/合金進 然後進行步驟24，對婉、两^、+、止 其# β ^ ^ 對、、二過上述步驟所製得之半成品的 土材4，自其底面進行一镇
/專化作業，直到留存下來的部分（ 即為磊晶膜32)可以&入、杀？ V , τ以疋王透光；在此是採用研磨方式薄化 «亥基材4，而例如化學、、恳^ 予濕蝕刻、超音波化學濕蝕刻、物理乾 钱刻，或各種機械加工方法，或是雷射剝離等方式，都是 可以應用施作的方式之一。 —_ 接著進行㈣25，選擇至少—種可使光產生負折射之 材料，在薄化後的基材4底面，利用例如蒸鐘、濺鐘，或 電鑛等方式交錯層疊出該三使光通過時分別均產生負折射 的折射膜3U，構成一當光穿過時高反射的反射層。 最後，繼續進行步驟26，選擇至少一具有高反射率盘 W傳導率的㈣’利用例如蒸鑛、濺鍍，或電鍍等方式 交錯層疊出在最上層之折射膜311上形成-使光通過時可反 射光的反射膜312’使得該奇數層折射膜3ιι與該反射膜 3U共同構成該可快速導熱且可將光完全反射的反射鏡η ’即製得該具有可散熱之反射鏡的發光二極體3。 由上述虎月可知，本發明具有可散熱之反射鏡的發光 二極體的製造方法的優點，主要是在於盡可能的薄化用磊 晶成長磊晶層單元33的基材4使其完全可透光，但不完全 蝕刻移除此基材4,而可避免損傷基材4與磊晶層單元33 11 .1287308 的磊晶成長界面；並以奇數層交錯層疊的折射膜3丨丨，與具 有尚熱傳導功效及可完全反射光的反射膜312，共同形成可 快速散熱且可將該磊晶層單元33發出向下洩漏的光完全反 射再向上射出的反射鏡31，而可解決發光二極體3之散熱 問題，及同時提昇整體發光亮度；且，利用薄化後留存的 基材4與反射鏡31共同作為整體發光二極體3的基板，而 可避免習知以反射鏡12再接合基板u的製程會造成反射鏡 12品質損傷的問題，確實達到本發明的創作目的。 惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不 能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利 範圍及發明說明内容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍 屬本發明專利涵蓋之範圍内。 【圖式簡單說明】 圖1是一示意圖’說明一習知的具有反射鏡之發光二 極體； 圖2是一流程圖’說明本發明一種具有可散熱之反射 鏡的發光二極體的製造方法的一較佳實施例；及 圖3是一示意圖，說明以圖2之流程製得之發光二極 體。 12 .1287308 【主要元件符號說明】 1 發光二極體 26 步驟 11 基板 3 發光二極體 12 反射鏡 31 反射鏡 13 磊晶層單元 311 折射膜 131 η型批覆層 312 反射膜 132 Ρ型批覆層 32 蠢晶膜 133 活性層 33 磊晶層單元 14 透明導電層 331 η型批覆層 15 電極 332 Ρ型批覆層 21 步驟 333 活性層 22 步驟 34 透明導電層 23 步驟 35 電極 24 步驟 4 基材 25 步驟 13