TWI492363B - 發光二極體及其製造方法 - Google Patents

Description

發光二極體及其製造方法

本發明涉及一種發光元件，尤係關於一種發光二極體及該發光二極體的製造方法。

目前，綠光發光二極體晶片與藍光發光二極體晶片通常以藍寶石(sapphire)為基底生長氮化鎵(GaN)所形成，而紅光發光二極體晶片通常係以砷化鎵(GaAs)為基底來生長磷砷化鎵(GaAsP)所形成。當採用紅光(R)、綠光(G)、藍光(B)這三種顏色的發光二極體晶片進行混光的時候，於高功率大電流時，晶片會產生大量的熱，導致三種顏色的發光二極體晶片所發出R、G、B顏色會產生波長位移的現象，使得混光難度提高。另外，由於生長時所採用的基底不同，使得晶片的熱膨脹係數不同，最後將三種顏色的發光二極體晶片安裝於一導熱基板上組成一發光二極體時，會導致該發光二極體可靠度不佳。

有鑒於此，有必要提供一種具高可靠度且混光精確的發光二極體，並提供一種該發光二極體的製造方法。

一種發光二極體，包括一導熱基板及設於該導熱基板上的至少一紅光發光二極體晶片、至少一綠光發光二極體晶片與至少一藍光 發光二極體晶片，其中該紅光發光二極體晶片、綠光發光二極體晶片及藍光發光二極體晶片均包括一p型氮化鎵層、一n型氮化鎵層及位於p型氮化鎵層與n型氮化鎵層之間的一發光層，該紅光發光二極體晶片、綠光發光二極體晶片及藍光發光二極體晶片中的每一發光二極體晶片的p型氮化鎵層、發光層及n型氮化鎵層均以藍寶石為基底依次生長形成，該紅光發光二極體晶片、綠光發光二極體晶片及藍光發光二極體晶片的p型氮化鎵層與導熱基板相黏合，該綠光發光二極體晶片與藍光發光二極體晶片的發光層中參雜有銦使該綠光發光二極體晶片與藍光發光二極體晶片分別發綠光與藍光，該紅光發光二極體晶片的發光層中參雜有銪使該紅光發光二極體晶片發紅光。

一種發光二極體的製造方法，包括如下步驟：制得至少一紅光發光二極體晶片，包括以藍寶石為一基底，在該藍寶石基底上依次生長一n型氮化鎵層、一發光層及一p型氮化鎵層，並藉由向該發光層中參雜適量的銪來使該紅光發光二極體晶片發紅光；制得至少一綠光發光二極體晶片，包括以藍寶石為一基底，在該藍寶石基底上依次生長一n型氮化鎵層、一發光層及一p型氮化鎵層，並藉由向該發光層中參雜適量的銦來使該綠光發光二極體晶片發綠光；制得至少一藍光發光二極體晶片，包括以藍寶石為一基底，在該藍寶石基底上依次生長一n型氮化鎵層、一發光層及一p型氮化鎵層，並藉由向該發光層中參雜適量的銦來使該藍光發光二極體晶片發藍光；提供一導熱基板，將該紅光發光二極體晶片、綠光發光二極體晶片及藍光發光二極體晶片倒置後使各發光二極體晶片的p型氮化鎵層黏合於該導熱基板上；及剝離該紅光發光二極體晶片、綠光發光二極體晶片及藍光發光二極體晶片的藍寶石 基底。

與習知技術相比，上述發光二極體中，紅光、綠光及藍光發光二極體晶片均以藍寶石為基底生長氮化鎵所形成，由於三種發光二極體晶片的製造工藝一致，使得該紅光、綠光及藍光發光二極體晶片的特徵非常接近，從而該發光二極體的RGB混光更為精確且具更佳的可靠度。

10‧‧‧導熱基板

20‧‧‧紅光發光二極體晶片

21、31、41‧‧‧基底

22、32、42‧‧‧n型氮化鎵層

23、33、43‧‧‧發光層

24、34、44‧‧‧p型氮化鎵層

30‧‧‧綠光發光二極體晶片

40‧‧‧藍光發光二極體晶片

50‧‧‧透明導電層

60‧‧‧電極

100‧‧‧發光二極體

圖1係本發明發光二極體一較佳實施例的結構示意圖。

圖2係圖1中所示發光二極體中各發光二極體晶片安裝於導熱基板之前的結構示意圖。

如圖1所示為本發明發光二極體100的一較佳實施例，該發光二極體100包括一導熱基板10及設有該導熱基板10上的一紅光發光二極體晶片20、一綠光發光二極體晶片30及一藍光發光二極體晶片40。

該導熱基板10具有較佳的導熱性能，可由高熱導材料如銅、鋁、鎳、碳納米管、矽或鑽石等製成。

如圖2所示，該紅光發光二極體晶片20係以藍寶石為一基底21，藉由在該藍寶石基底21上依次生長一n型氮化鎵(n-GaN)層22、一發光層23及一p型氮化鎵(p-GaN)層24所形成，其中在製造該紅光發光二極體晶片20的過程中，藉由向該發光層23中參雜適量的銪(Eu)來控制其能隙，使得該紅光發光二極體晶片20發紅光。

該綠光發光二極體晶片30同樣以藍寶石為一基底31，藉由在該藍寶石基底31上依次生長一n型氮化鎵層32、一發光層33及一p型氮化鎵層34所形成，其中在製造該綠光發光二極體晶片30的過程中，藉由向該發光層33中參雜適量的銦(In)來控制其能隙，使得該綠光發光二極體晶片30發綠光。

該藍光發光二極體晶片40亦係以藍寶石為一基底41，藉由在該藍寶石基底41上依次生長一n型氮化鎵層42、一發光層43及一p型氮化鎵層44所形成，其中在製造該藍光發光二極體晶片40的過程中，藉由向該發光層43中參雜適量的銦(In)來控制其能隙，使得該藍光發光二極體晶片40發藍光。

該紅光發光二極體晶片20安放於導熱基板10上的方法為：將紅光發光二極體晶片20倒置，採用基板轉換技術例如電鍍或黏合(Bonding)將其p型氮化鎵層24黏接至導熱基板10上，然後再以鐳射剝離技術(laser lift-off)來剝離n型氮化鎵層22上的藍寶石基底21，再在n型氮化鎵層22上設置一透明導電層50(Transparent Conductive Layer,TCL)，並於該透明導電層50上設置一電極60。同樣的安放方法適用於綠光發光二極體晶片30及藍光發光二極體晶片40。

該發光二極體100中，該紅光、綠光及藍光發光二極體晶片20、30、40可以各自以藍寶石為基底分開生長形成，亦可以由同一藍寶石為基底生長形成。若以同一藍寶石為基底生長形成，則可同時將該紅光、綠光及藍光發光二極體晶片20、30、40安裝於導熱基板10上，並一次性去除藍寶石基底，以節省製造時間。另外，該紅光、綠光及藍光發光二極體晶片20、30、40的數目及排列形 式可以依照光學設計要求而定。

該發光二極體100中，該紅光、綠光及藍光發光二極體晶片20、30、40均係以藍寶石為基底生長氮化鎵所形成，由於三種發光二極體晶片的製造工藝一致，使得該紅光、綠光及藍光發光二極體晶片20、30、40的特徵非常接近，從而該發光二極體100的RGB混光更為精確且具更佳的可靠度。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。

10‧‧‧導熱基板

20‧‧‧紅光發光二極體晶片

22、32、42‧‧‧n型氮化鎵層

23、33、43‧‧‧發光層

24、34、44‧‧‧p型氮化鎵層

30‧‧‧綠光發光二極體晶片

40‧‧‧藍光發光二極體晶片

50‧‧‧透明導電層

60‧‧‧電極

100‧‧‧發光二極體

Claims (7)

1. 一種發光二極體，包括一導熱基板及設於該導熱基板上的至少一紅光發光二極體晶片、至少一綠光發光二極體晶片與至少一藍光發光二極體晶片，其改良在於：該紅光發光二極體晶片、綠光發光二極體晶片及藍光發光二極體晶片均包括一p型氮化鎵層、一n型氮化鎵層及位於p型氮化鎵層與n型氮化鎵層之間的一發光層，該紅光發光二極體晶片、綠光發光二極體晶片及藍光發光二極體晶片中的每一發光二極體晶片的p型氮化鎵層、發光層及n型氮化鎵層均以藍寶石為基底依次生長形成，該紅光發光二極體晶片、綠光發光二極體晶片及藍光發光二極體晶片的p型氮化鎵層與導熱基板相黏合，該綠光發光二極體晶片與藍光發光二極體晶片的發光層中參雜有銦使該綠光發光二極體晶片與藍光發光二極體晶片分別發綠光與藍光，該紅光發光二極體晶片的發光層中參雜有銪使該紅光發光二極體晶片發紅光。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，其中該紅光發光二極體晶片、綠光發光二極體晶片及藍光發光二極體晶片中的每一發光二極體晶片的n型氮化鎵層上設置有一透明導電層，該透明導電層上設置有一電極。
3. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，其中該導熱基板由銅、鋁、鎳、碳納米管、矽或鑽石製成。
4. 一種發光二極體的製造方法，包括如下步驟：制得至少一紅光發光二極體晶片，包括以藍寶石為一基底，在該藍寶石基底上依次生長一n型氮化鎵層、一發光層及一p型氮化鎵層，並藉由向該發光層中參雜適量的銪來使該紅光發光二極體晶片發紅光；制得至少一綠光發光二極體晶片，包括以藍寶石為一基底，在該藍寶石 基底上依次生長一n型氮化鎵層、一發光層及一p型氮化鎵層，並藉由向該發光層中參雜適量的銦來使該綠光發光二極體晶片發綠光；制得至少一藍光發光二極體晶片，包括以藍寶石為一基底，在該藍寶石基底上依次生長一n型氮化鎵層、一發光層及一p型氮化鎵層，並藉由向該發光層中參雜適量的銦來使該藍光發光二極體晶片發藍光；提供一導熱基板，將該紅光發光二極體晶片、綠光發光二極體晶片及藍光發光二極體晶片倒置後使各發光二極體晶片的p型氮化鎵層黏合於該導熱基板上；及剝離該紅光發光二極體晶片、綠光發光二極體晶片及藍光發光二極體晶片的藍寶石基底。
5. 如申請專利範圍第4項所述之發光二極體的製造方法，還包括在該紅光發光二極體晶片、綠光發光二極體晶片及藍光發光二極體晶片的n型氮化鎵層上設置透明導電層以及在該透明導電層上設置電極。
6. 如申請專利範圍第4項所述之發光二極體的製造方法，其中該紅光發光二極體晶片、綠光發光二極體晶片及藍光發光二極體晶片以同一藍寶石為基底生長形成。
7. 如申請專利範圍第4項所述之發光二極體的製造方法，其中該導熱基板由銅、鋁、鎳、碳納米管、矽或鑽石製成。