TWI646701B - Light-emitting diode without substrate and manufacturing method thereof - Google Patents

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陳怡宏
梁永隆
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Abstract

本發明揭露一種無基板之發光二極體製造方法，包括下列步驟：提供不透光基板；形成磊晶層於不透光基板上；蝕刻部分磊晶層以形成開孔；形成絕緣層於磊晶層上；蝕刻部分絕緣層及開孔上的絕緣層，以形成第一開口及第二開口；分別形成第一電極及第二電極於第一開口及第二開口中；提供電路板；接合第一電極、第二電極及電路板；以及移除不透光基板。另本發明更揭露一種利用上述方法完成的無基板之發光二極體。

Description

無基板之發光二極體及其製造方法
本發明係有關於發光二極體及其製造方法，特別是有關於一種無基板之發光二極體及其製造方法。
請參閱第1圖，其係為習知發光二極體的結構示意圖。覆晶技術(Flip-Chip)係為目前其中一種晶片封裝的技術，其係藉由在晶片上設置連接點，並將晶片翻轉，使連接點與電路板15直接連結。
承上所述，目前利用覆晶技術完成發光二極體1(LED)的結構及方法中，在晶片黏接到電路板15之前，承載晶片所使用的基板11係為透光基板11，以便於使LED發光。再者，為了將基板11壓合黏接到電路板15上而不損壞晶片結構，目前透光基板11使用的厚度必須超過60微米(μm)以上，加上原有磊晶層12、絕緣層13以及電極14的厚度更遠大於80微米以上，因而使得完成後發光二極體結構1的厚度無法達到輕薄的要求。
據此，如何提供一種厚度較薄之發光二極體的結構及其製造方法已成為目前急需研究的課題。
本發明揭露一種無基板之發光二極體製造方法，包括下列步驟：提供不透光基板；形成磊晶層於不透光基板上；蝕刻部分磊晶層以形成開孔；形成絕緣層於磊晶層上；蝕刻部分絕緣層及開孔上的絕緣層，以形成第一開口及第二開口；分別形成第一電極及第二電極於第一開口及第二開口中；提供電路板；接合第一電極、第二電極及電路板；以及移除不透光基板。
本發明另揭露一種利用上述方法完成的無基板之發光二極體，該無基板之發光二極體包括磊晶層、絕緣層、第一電極、第二電極以及電路板。磊晶層具有一開孔；絕緣層設置於磊晶層上及開孔中，具有暴露磊晶層的第一開口及第二開口，第二開口設置於磊晶層的開孔中；第一電極設置於第一開口中以電性連接磊晶層；第二電極設置於第二開口中以電性連接磊晶層；電路板連接第一電極及第二電極。
承上所述，本發明之無基板之發光二極體及其製造方法在製程中藉由使用不透光基板，並於最終完成的產品中移除，使得發光二極體的整體厚度可達到小於50微米的尺寸，相較於習知技術使用超過60微米厚度的透光基板，本發明之無基板之發光二極體及其製造方法可進一步達到重量輕以及體積薄的要求，使得本發明製作出的無基板之發光二極體可更廣泛地應用於各種LED的產品中。
1‧‧‧發光二極體
11‧‧‧基板
12‧‧‧磊晶層
13‧‧‧絕緣層
14‧‧‧電極
15‧‧‧電路板
2‧‧‧無基板之發光二極體
21‧‧‧不透光基板
22‧‧‧磊晶層
221‧‧‧開孔
222‧‧‧第一半導體層
223‧‧‧第二半導體層
23‧‧‧絕緣層
231‧‧‧第一開口
232‧‧‧第二開口
241‧‧‧第一電極
242‧‧‧第二電極
25‧‧‧電路板
26‧‧‧蝕刻停止層
第1圖係為習知發光二極體的結構示意圖；第2A圖至第2I圖係為本發明之無基板之發光二極體製造方法的步驟流程圖；第2J圖係為本發明之無基板之發光二極體製造方法另一實施例圖；以及第2K圖係為本發明之無基板之發光二極體製造方法包括磊晶層的步驟流程圖。
請參閱第2A圖至第2I圖，其係為本發明之無基板之發光二極體製造方法的步驟流程圖。無基板之發光二極體製造方法包括下列步驟：提供一不透光基板21；形成一磊晶層22於不透光基板21上；蝕刻部分磊晶層22以形成一開孔221；形成一絕緣層23於磊晶層22上；蝕刻部分絕緣層23及開孔221上的絕緣層23，以形成暴露磊晶層22的第一開口231及第二開口232；分別形成第一電極241及第二電極242於第一開口231及第二開口232中；提供一電路板25；接合第一電極241、第二電極242及電路板25；以及移除不透光基板21。
承上所述，本發明之無基板之發光二極體製造方法在最後的步驟中藉由移除不透光基板21，使得磊晶層22、絕緣層23、第一電極241以及第二電極242的總厚度小於50微米 (μm)。於本發明之一實施例中，不透光基板21包括砷化鎵(GaAs)基板。
於本發明之一實施例中，絕緣層23包括二氧化矽(SiO2)或氮化矽(Silicon Nitride)。
請參閱第2J圖，其係為本發明之無基板之發光二極體製造方法另一實施例圖。無基板之發光二極體製造方法更包括形成一蝕刻停止層26於不透光基板21(於第2J圖中已移除不透光基板21)以及磊晶層22之間。蝕刻停止層26、磊晶層22、絕緣層23、第一電極241以及第二電極242的總厚度係小於50微米。蝕刻停止層26包括砷化鋁(AlAs)或磷化銦鎵(InGaP)，並根據不同材料性質選擇不同的溶液移除不透光基板21。例如，當使用砷化鋁材料作為蝕刻停止層26時，係使用氟化氫(HF)的溶液移除不透光基板；當使用磷化銦鎵材料作為蝕刻停止層26時，係使用氫氧化銨(NH4OH)、雙氧水或水的溶液移除不透光基板21。
請參閱第2K圖，其係為本發明之無基板之發光二極體製造方法包括磊晶層的步驟流程圖。磊晶層22包括第一半導體層222及第二半導體層223，且第一半導體層222設置於第二半導體層223上，或者第二半導體層223設置於第一半導體層222上。第一半導體層222包括P型半導體層，第二半導體層223包括N型半導體層，或者第一半導體層222包括N型半導體層，第二半導體層223包括P型半導體層。
承上所述，在蝕刻部分磊晶層22以形成開孔221的步驟中，開孔221的深度係超過第一半導體層222或第二半導體層223的深度，以便於形成於絕緣層23第一開口231及第二開口232中的第一電極241及第二電極242分別電性連接至第一半導體層222及第二半導體層223。
請參閱第2I圖，其係為本發明之無基板之發光二極體的結構示意圖。本發明提供一種藉由上述製造方法完成的無基板之發光二極體2，包括磊晶層22、絕緣層23、第一電極241、第二電極242以及電路板25。磊晶層22具有一開孔221。絕緣層23設置於磊晶層22上及開孔221中，具有暴露磊晶層22的第一開口231及第二開口232(如第2E圖所示)，第二開口232設置於磊晶層22的開孔221中。第一電極241設置於第一開口231中以電性連接磊晶層22。第二電極242設置於第二開口232中以電性連接磊晶層22。電路板25連接第一電極241及第二電極242。
承上所述，本發明藉由上述方法完成的無基板之發光二極體2由於不包括習知技術中的透光基板，因而可使得磊晶層22、絕緣層23、第一電極241以及第二電極242的總厚度小於50微米(μm)。於本發明之一實施例中，不透光基板25包括砷化鎵(GaAs)基板。
於本發明之一實施例中，絕緣層23包括二氧化矽(SiO2)或氮化矽(Silicon Nitride)。
請參閱第2J圖，其係為本發明無基板之發光二極體包括蝕刻停止層的結構圖。無基板之發光二極體更包括蝕刻停止層26，形成於不透光基板21(已移除)以及磊晶層22之間。蝕刻停止層26、磊晶層22、絕緣層23、第一電極241以及第二電極242的總厚度係小於50微米。蝕刻停止層26包括砷化鋁(AlAs)或磷化銦鎵(InGaP)，並根據不同材料性質選擇不同的溶液移除不透光基板21。例如，當使用砷化鋁材料作為蝕刻停止層26時，係使用氟化氫(HF)的溶液移除不透光基板21；當使用磷化銦鎵材料作為蝕刻停止層26時，係使用氫氧化銨(NH4OH)、雙氧水或水的溶液移除不透光基板21。
磊晶層22包括第一半導體層222及第二半導體層223，且第一半導體層222設置於第二半導體層223上，或者第二半導體層223設置於第一半導體層222上。第一半導體層222包括P型半導體層，第二半導體層223包括N型半導體層，或者第一半導體層222包括N型半導體層，第二半導體層223包括P型半導體層。
承上所述，磊晶層22的開孔221深度係超過第一半導體層222或第二半導體層223的深度，以便於設置在絕緣層23第一開口231及第二開口232中的第一電極241及第二電極242分別電性連接至第一半導體層222及第二半導體層223。
綜上所述，本發明之無基板之發光二極體及其製造方法在製程中藉由使用不透光基板，並於最終完成的產品中 移除，使得發光二極體的整體厚度可達到小於50微米(μm)的尺寸，相較於習知技術使用超過60微米厚度的透光基板，本發明之無基板之發光二極體及其製造方法可進一步達到重量輕以及體積薄的要求，使得本發明製作出的無基板之發光二極體可更廣泛地應用於各種LED產品中。

Claims (15)

  1. 一種無基板之發光二極體製造方法，包括：提供一不透光基板；形成一蝕刻停止層於該不透光基板上；形成一磊晶層於該蝕刻停止層上；蝕刻部分該磊晶層以形成一開孔；形成一絕緣層於該磊晶層上；蝕刻部分該絕緣層及該開孔上之該絕緣層，以形成暴露該磊晶層之一第一開口及一第二開口；分別形成一第一電極及一第二電極於該第一開口及該第二開口中；提供一電路板；接合該第一電極、該第二電極及該電路板；以及移除該不透光基板。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之無基板之發光二極體製造方法，其中該磊晶層、該絕緣層、該第一電極以及該第二電極之一總厚度係小於50微米。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之無基板之發光二極體製造方法，其中該蝕刻停止層、該磊晶層、該絕緣層、該第一電極以及該第二電極之一總厚度係小於50微米。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之無基板之發光二極體製造方法，其中該蝕刻停止層包括砷化鋁(AlAs)。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之無基板之發光二極體製造方法，其中該蝕刻停止層包括磷化銦鎵(InGaP)。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之無基板之發光二極體製造方法，其中該不透光基板包括砷化鎵(GaAs)基板。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之無基板之發光二極體製造方法，其中該絕緣層包括二氧化矽(SiO2)或氮化矽(Silicon Nitride)。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之無基板之發光二極體製造方法，其中該磊晶層包括一第一半導體層及一第二半導體層，且該第一半導體層設置於該第二半導體層上，或者該第二半導體層設置於該第一半導體層上。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之無基板之發光二極體製造方法，其中該蝕刻部分該磊晶層之步驟係蝕刻至超過該第一半導體層或該第二半導體層之一深度。
  10. 一種無基板之發光二極體，包括：一蝕刻停止層；一磊晶層，設置於該蝕刻停止層上，該磊晶層具有一開孔；一絕緣層，設置於該磊晶層上及該開孔中，具有暴露該磊晶層之一第一開口及一第二開口，該第二開口設置於該磊晶層之該開孔中；一第一電極，設置於該第一開口中以電性連接該磊晶層；一第二電極，設置於該第二開口中以電性連接該磊晶層；以及一電路板，連接該第一電極及該第二電極。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之無基板之發光二極體，其中該磊晶層、該絕緣層、該第一電極以及該第二電極之一總厚度係小於50微米。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之無基板之發光二極體，其中 該蝕刻停止層、該磊晶層、該絕緣層、該第一電極以及該第二電極之一總厚度係小於50微米。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之無基板之發光二極體，其中該蝕刻停止層包括砷化鋁(AlAs)或磷化銦鎵(InGaP)。
  14. 如申請專利範圍第10項所述之無基板之發光二極體，其中該絕緣層包括二氧化矽(SiO2)或氮化矽(Silicon Nitride)。
  15. 如申請專利範圍第10項所述之無基板之發光二極體，其中該磊晶層包括一第一半導體層及一第二半導體層，且該第一半導體層設置於該第二半導體層上，或者該第二半導體層設置於該第一半導體層上。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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