專利名稱：發(fā)光二極管裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(light emitting diode, LED)裝置是一種由半導(dǎo)體材料制作 而成的發(fā)光元件。由于發(fā)光二極管裝置屬冷發(fā)光，具有耗電量低、元件壽命 長、反應(yīng)速度快等優(yōu)點，再加上體積小容易制成極小或陣列式元件的特性， 因此近年來隨著技術(shù)不斷地進步，其應(yīng)用范圍涵蓋了電腦或家電產(chǎn)品的指示 燈、液晶顯示裝置的背光源乃至交通信號或是車用指示燈。
為增加發(fā)光二極管裝置的發(fā)光效率，已知技術(shù)將金屬反射基板設(shè)置于發(fā) 光二極管元件上，由此反射光線而提升發(fā)光效率。然而，這樣的發(fā)光二極管 裝置亦產(chǎn)生 一些問題極待解決。
圖1顯示在中國臺灣專利公告0544958號中披露的發(fā)光二極管裝置，其 包含金屬反射基板801及設(shè)置于金屬反射基板801上的疊層。疊層依序包含 第一反應(yīng)層802、透明粘結(jié)層803、第二反應(yīng)層804、透明導(dǎo)電層805、第一 接觸層806、 p型外延層807、發(fā)光層808、 n型外延層809及第二接觸層810。 另外，在第二接觸層810及透明導(dǎo)電層805上分別設(shè)置電極811、 812。
發(fā)光二極管裝置通過透明粘結(jié)層803來粘結(jié)第一反應(yīng)層802及第二反應(yīng) 層804,并使金屬反射基板801與第一反應(yīng)層802連結(jié)。然而，由于透明粘 結(jié)層803為膠質(zhì)材料，使得發(fā)光二極管裝置所產(chǎn)生的熱量無法傳達至金屬反 射基板801并逸出，以致發(fā)光二極管裝置內(nèi)部的熱不斷累積，因而大幅降低 其效能。
此外，在工藝上通過對整片的金屬反射基板801及疊層進行切割而得到 多個發(fā)光二極管裝置。但在切割時，會導(dǎo)致金屬粒子沾附在疊層的側(cè)壁，而 增加疊層的漏電流。
圖2顯示中國臺灣專利公告0543210號中披露的發(fā)光二極管裝置，其通 過金屬鍵結(jié)層卯l將發(fā)光二極管疊層902及金屬反射基板903接合一起，因
此需通過高溫高壓工藝方能使金屬鍵結(jié)層901與金屬反射基板卯3接合。然 上述作法會導(dǎo)致發(fā)光二極管疊層902與金屬反射基板卯3之間產(chǎn)生相互擴散 的情形。此外，對發(fā)光二極管裝置而言，亦可能因切割工藝而增加發(fā)光二極 管疊層卯2的漏電流。
上述兩種已知的發(fā)光二極管裝置，皆是將外延疊層形成在外延基板上， 并透過轉(zhuǎn)置的方式再設(shè)置于玻璃基板或電鍍基板上，且再經(jīng)過切割工藝后才 能得到所需的發(fā)光二極管裝置。因此，除了另需要切割工藝的外，亦增加了 金屬粒子沾附在疊層側(cè)壁的機率。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于上述課題，本發(fā)明的目的為提供一種具有低殘余應(yīng)力與抗熱腐蝕 性的電鑄導(dǎo)熱基板的發(fā)光二極管裝置及其制造方法，因不需要切割就可制成 故可降低成本，且可減少漏電流的產(chǎn)生。
緣是，為達上述目的，本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管裝置，其包括外延疊 層、導(dǎo)熱基板以及種子層。外延疊層依序具有第一半導(dǎo)體層、發(fā)光層及第二 半導(dǎo)體層，導(dǎo)熱基板與第一半導(dǎo)體層相對而設(shè)，而種子層則位于第一半導(dǎo)體 層與導(dǎo)熱基板之間。其中第一半導(dǎo)體層為N型外延層，且第二半導(dǎo)體層為P 型外延層。
本發(fā)明更提供一種發(fā)光二極管裝置的制造方法，其包括下列步驟形成 至少一暫時性基板于發(fā)光二極管元件；以及形成至少一導(dǎo)熱基板于該發(fā)光二 極管元件。
其中暫時性基板系可為固化型高分子材料，由于在利用蝕刻或激光聚焦 剝離移除外延基板后，只要移除暫時性基板即可得到成型的發(fā)光二極管裝 置，因此可省略切割的工藝，且可降低外延疊層的側(cè)壁沾附到金屬粒子機率。 且本發(fā)明的導(dǎo)熱基板具有低殘余應(yīng)力與抗熱腐蝕性，可避免外延疊層與導(dǎo)熱 基板崩離或外延疊層本身的破損，具有提升工藝成品率及降低生產(chǎn)成本的優(yōu) 勢。
承上所述，依據(jù)本發(fā)明的一種發(fā)光二極管裝置的制造方法形成暫時性基 板于發(fā)光二極管元件，且形成至少一導(dǎo)熱基板于發(fā)光二極管元件。與已知技 術(shù)相較，本發(fā)明可通過固化型高分子材料的特性，如可去除、可膨脹、可延 展等等，在輕易地去除暫時性基板后即可使元件自然分離而據(jù)此制成多個發(fā)
光二極管裝置。如此，就可避免因切割而產(chǎn)生漏電流增加的問題，并進而節(jié) 省切割成本與成品率。
圖1為一種已知的發(fā)光二極管裝置的示意圖。 圖2為另一種已知的發(fā)光二極管裝置的示意圖。
圖3為依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的一種制作發(fā)光二極管裝置的流程圖。
圖4A至圖4H為依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的發(fā)光二極管裝置的示意圖。 圖5A至5D為圖4H中各種導(dǎo)熱基板的示意圖。
附圖標(biāo)記i兌明
40:發(fā)光二極管元件
401種子層
402光致抗蝕劑層
403外延基板
404第一半導(dǎo)體層(N)
405發(fā)光層(A)
406第二半導(dǎo)體層(P)
407導(dǎo)熱基板
408絕緣保護層
409暫時性基板
410電極
4:發(fā)光二極管裝置801、903:金屬反射基板
802第一反應(yīng)層
803透明粘結(jié)層
804第二反應(yīng)層
805透明導(dǎo)電層
806第一接觸層
807:p型外延層
808發(fā)光層 809 : n型外延層 810:第二接觸層 811、 812:電極 901:金屬鍵結(jié)層 902:發(fā)光二極管疊層 S301 S310:流程步驟 E:外延疊層 LA:限制區(qū)
具體實施例方式
以下將參照相關(guān)圖式，說明依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的一種發(fā)光二極管裝 置的制造方法。
請參照圖3，依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的一種制作發(fā)光二極管裝置4的制 造方法，其包括步驟S301至步驟S310。以下請同時參照圖4A至圖4H所示。
如圖4A所示，步驟S301形成外延疊層E于外延基板403上。其中， 外延疊層E包括第一半導(dǎo)體層404、發(fā)光層405以及第二半導(dǎo)體層406。第 一半導(dǎo)體層404形成于外延基板403上，接著在第一半導(dǎo)體層404上形成發(fā) 光層405，而后在發(fā)光層405上形成第二半導(dǎo)體層406。
在上述實施例中，第一半導(dǎo)體層404及第二半導(dǎo)體層406可分別為N型 外延層及P型外延層，當(dāng)然其亦可互換，在此并不加以限制。
如圖4B所示，步驟S302蝕刻外延疊層E及外延基板403,使外延疊層 E及外延基板403各具有多個側(cè)壁。在此步驟中，可通過黃光、光刻及蝕刻 工藝來形成側(cè)壁，例如上光致抗蝕劑、曝光、顯影、蝕刻、去光致抗蝕劑等 等。其中，蝕刻可采用干式蝕刻或濕式蝕刻。如圖4C所示，在蝕刻之后， 步驟S303形成絕緣保護層408于外延疊層E的第二半導(dǎo)體層406上、這些 側(cè)壁及外延基板403上。絕緣保護層408的材料為絕緣介電材料，例如為氧 化物、氮化物或碳化硅等等。
然后，步驟S304形成多個電極410于外延疊層，在此形成于第二半導(dǎo) 體層406上，以構(gòu)成發(fā)光二極管元件40。由于在此步驟中即先進行管芯的電 極定義，避免后續(xù)結(jié)構(gòu)粘貼至?xí)簳r性基板后再制作電極，故可有效提升工藝
成品率與降低制作的困難度。
如圖4D所示，在形成電極310之后，步驟S305形成至少一暫時性基板 409于發(fā)光二極管元件40，且暫時性基板409覆蓋電極410。暫時性基板409 可由固化型高分子材料直接形成，例如玻璃、厚膜光致抗蝕劑、氟素橡膠等 等。當(dāng)暫時性基板409的材料為固化型高分子材料時，形成暫時性基板409 的方式可包括形成固化型高分子材料于發(fā)光二極管元件上；以及固化該固 化型高分子材料。其中，固化型高分子材料可通過旋轉(zhuǎn)涂布、網(wǎng)印涂布或點 膠等方式形成于發(fā)光二極管元件上；并且固化方式可為光固化、熱固化或冷 卻固化。另外，亦可將固化型高分子材料當(dāng)作接合層來另外接合一基板，這 樣基板及固化型高分子材料即可直接形成暫時性基板409。
如圖4E所示，在形成暫時性基板409之后，步驟S306去除外延基板 403使外延疊層E露出一側(cè)及露出絕緣保護層408。其中外延基板403可以 激光聚焦剝離、研磨或蝕刻等方式去除。
如圖4F所示，在去除外延基板403之后，步驟S307形成種子層401于 外延疊層上，其中，種子層401包括反射層、歐姆接觸層與金屬接合層，其 中，反射層的材料包括介電材料或金屬，其可包括鉑(Pt )、金(Au )、銀(Ag )、 鉻/鋁(Cr/Al)、鎳/鋁(Ni/Al)、釔(Pd)、鈥/鋁(Ti/Al)、鈥/銀(Ti/Ag)或 鉻/鉑/金(Cr/Pt/Au)。歐姆接觸層的材料包括鎳/金(Ni/Au)、銦錫氧化物 (Indium tin oxide, ITO)、錮鋅氧化物(indium zinc oxide, IZO)或摻鋁氧化 鋅(aluminum doped zinc oxide, AZO)。或者，種子層401可直接為單層的結(jié) 構(gòu)，亦即，種子層401為歐姆接觸兼金屬反射層，其材料可包括鋁(Al)、 鍺(Ge )、鉻(Cr )、鉑(Pt )、金(Au )、銀(Ag )、鎳/鉻(Ni/Cr )、鉻/金(Cr/Au )、 鎳/銀(Ni/Ag )、鈀(Pd )、鈦/金(Ti/Au )、鈦/銀(Ti/Ag )、鉻/柏/金(Cr/Pt/Au )、 鈦/鋁/鈦/金(Ti/Al/Ti/Au )、金/鍺/鎳(Au/Ge/Ni)、鈦/鉑/金(Ti/Pt/Au)、鈦/ 鋁/鉑/金(Ti/Al/Pt/Au )。
步驟S308形成光致抗蝕劑層402于種子層401上，且光致抗蝕劑層402 具有多個限制區(qū)LA。
然后如圖4G所示，步驟S309形成至少一導(dǎo)熱基板407于發(fā)光二極管元 件40，在此，導(dǎo)熱基板407可以電化學(xué)沉積、電鑄或電鍍成型于種子層401 上，且其位置由光致抗蝕劑層402的限制區(qū)LA所定義。導(dǎo)熱基板407的材 料包括至少一導(dǎo)熱金屬，例如為鎳(Ni)、銅(Cu)、鈷(Co)、金(Au)或
鋁(A1)等。在此需注意的是，導(dǎo)熱基板407可以是由單一材料所組成，如 以金(如圖5A所示)或銅(如圖5B所示)所組成，或是由多種導(dǎo)熱金屬所組成， 且分為多層，如銅-鎳-銅(如圖5C所示)或鎳-銅-鎳(如圖5D所示)等，然并不 限制于此，只要是可以達到良好導(dǎo)熱效果者，皆可以應(yīng)用于本實施例。
如圖4H所示，步驟S310去除暫時性基一反409以形成多個垂直式元件的 發(fā)光二極管裝置4。由于固化型高分子材料具有可去除、可膨脹及可延展等 特性，故在兩個發(fā)光二極管裝置之間的暫時性基板409可很容易地通過激光 聚焦剝離(laser lift-off)、研磨去除、蝕刻去除、加熱或是有機溶液去除。在 暫時性基板409被去除的同時，絕緣保護層408及種子層401亦被去除，如 此元件就自動分離而形成多個發(fā)光二極管裝置4。
在本實施例中，導(dǎo)熱基板制作于第一半導(dǎo)體層404,且由于N型外延層 (N-GaN)的阻值較低，故位于第一半導(dǎo)體層404與導(dǎo)熱基板407之間的種子 層401的結(jié)構(gòu)中，便不需要使用透明導(dǎo)電層，即能達到良好電流擴散的效果。
再者，由于在本實施例中，完全不需要對導(dǎo)熱基板407進行切割才能得 到發(fā)光二極管裝置，故可避免因切割而導(dǎo)致漏電流增加的問題。不僅如此， 設(shè)置于外延疊層E側(cè)邊的絕緣保護層408亦具有電性阻隔及防止漏電流的功 能。
再此需特別說明的是，在本實施例中，其步驟并不僅限于上述的順序， 其可依據(jù)工藝的需要而進行步驟的調(diào)換。
綜上所述，依據(jù)本發(fā)明的發(fā)光二極管裝置的制造方法，其使用固化型高 分子材料來直接形成一暫時性基板于發(fā)光二極管元件，且形成至少一導(dǎo)熱基 板于發(fā)光二極管元件。與已知技術(shù)相較，本發(fā)明不僅可減少已知施用粘貼層 才能將欲轉(zhuǎn)置的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)粘貼至另 一基板的步驟，更可通過固化型高分子 材料所具有的特性，如可去除、可膨脹、可延展等等，在輕易地去除暫時性 基板后即可使元件自然分離而據(jù)此制成多個發(fā)光二極管裝置。如此，就可避 免因切割而導(dǎo)致漏電流增加的問題，并進而節(jié)省切割成本并提高成品率。
再者，本發(fā)明利用電鍍、電鑄或電化學(xué)沉積等方式而形成導(dǎo)熱基板，故 可避免已知技術(shù)中使用膠質(zhì)材料來作為透明粘結(jié)層導(dǎo)致無法散熱且已知技 術(shù)需使用高溫高壓工藝而導(dǎo)致擴散等情形發(fā)生，進而提升散熱效能及成品 率。且本發(fā)明的導(dǎo)熱基板具有低殘余應(yīng)力與抗熱腐蝕性，可避免外延疊層與 導(dǎo)熱基板崩離或外延疊層本身的破損，具有提升工藝成品率及降低生產(chǎn)成本 的優(yōu)勢。此外，本發(fā)明通過絕緣保護層的設(shè)置，可進一步減少漏電流。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發(fā)明的精神與范 疇，而對其進行的等同修改或變更，均應(yīng)包含于所附的權(quán)利要求中。
權(quán)利要求
1、一種發(fā)光二極管裝置，包括外延疊層，依序具有第一半導(dǎo)體層、發(fā)光層及第二半導(dǎo)體層；導(dǎo)熱基板，與該第一半導(dǎo)體層相對而設(shè)；以及種子層，位于該第一半導(dǎo)體層與該導(dǎo)熱基板之間；其中該第一半導(dǎo)體層為N型外延層，且該第二半導(dǎo)體層為P型外延層。
2、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管裝置，其中該導(dǎo)熱基板的材料包括 至少導(dǎo)熱金屬，且該導(dǎo)熱金屬包括鎳、銅、鈷、金或鋁。
3、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管裝置，其中該種子層包括反射層、 歐姆接觸層與金屬接合層，其中該反射層的材料包括介電材料或金屬。
4、 如權(quán)利要求3所述的發(fā)光二極管裝置，其中該反射層的材料包括鉑、 金、銀、鉻/鋁、鎳/鋁、釔、鈥/鋁、鈦/銀或鉻/鉑/金，而該歐姆接觸層的材 料包括鎳/金、銦錫氧化物、銦鋅氧化物或摻鋁氧化鋅。
5、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管裝置，其中該種子層為歐姆接觸兼 金屬反射層，且該種子層的材料包括鋁、鍺、鉻、柏、金、銀、鎳/鉻、鉻/ 金、鎳/銀、釔、鈦/金、鈦/銀、鉻/柏/金、鈦/鋁/鈥/金、金/鍺/鎳、鈥/柏/金、 鈥/鋁/柏/金。
6、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管裝置，還包括絕緣保護層，其位于 該種子層上且覆蓋部分的該第二半導(dǎo)體層。
7、 如權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管裝置，其中該絕緣保護層的材料為 絕緣介電材料，且該絕緣介電材料為氧化物、氮化物或碳化硅。
8、 一種發(fā)光二極管裝置的制造方法，包括 形成至少一暫時性基板于發(fā)光二極管元件；以及 形成至少一導(dǎo)熱基板于該發(fā)光二極管元件。
9、 如權(quán)利要求8所述的制造方法，其中該導(dǎo)熱基板系以電化學(xué)沉積、 電鑄或電鍍成型，該導(dǎo)熱基板的材料包括至少一導(dǎo)熱金屬，且該導(dǎo)熱金屬包 括鎳、銅、鈷、金或鋁。
10、 如權(quán)利要求8所述的制造方法，其中該暫時性基板的材料包括固化 型高分子材料，且該暫時性基板的形成方式包括形成固化型高分子材料；以及固化該固化型高分子材料。
11、 如權(quán)利要求10所述的制造方法，其中該固化型高分子材料包括玻 璃、厚膜光致抗蝕劑或氟素橡膠，該固化型高分子材料的形成方式為旋轉(zhuǎn)涂 布、網(wǎng)印涂布或點膠、且該固化型高分子材料的固化方式為光固化、熱固化 或冷卻固化。
12、 如權(quán)利要求8所述的制造方法，其中該發(fā)光二極管元件在外延基板形成外延疊層，該外延疊層包括第一半導(dǎo)體層、發(fā)光層以及第二半導(dǎo)體層，且依序設(shè)置于該外延基板上，該第一半導(dǎo)體層為N型外延層，且該第二半導(dǎo) 體層為P型外延層。
13、 如權(quán)利要求12所述的制造方法，還包括蝕刻該外延疊層及該外延基板，使該外延疊層及該外延基板各具有多個 側(cè)壁；以及形成絕緣保護層于這些側(cè)壁及該外延基板。
14、 如權(quán)利要求13所述的制造方法，其中在形成該絕緣保護層之后， 還包括形成多個電極于該外延疊層，其中該暫時性基板覆蓋這些電極；以及去除該外延基板使該外延疊層露出一側(cè)及露出該絕緣保護層。
15、 如權(quán)利要求14所述的制造方法，其中在去除該外延基板之后，還 包括形成種子層于該外延疊層及該絕緣保護層；形成光致抗蝕劑層于該種子層，該光致抗蝕劑層具有多個限制區(qū)以定義 這些導(dǎo)熱基板的位置；以及去除該暫時性基板以形成多個發(fā)光二極管裝置。
16、 如權(quán)利要求15所述的制造方法，其中該外延基板以激光聚焦剝離、 研磨或蝕刻去除，而該暫時性基板以激光聚焦剝離、研磨去除、蝕刻去除、 加熱或是有纟幾溶液去除。
17、 如權(quán)利要求15所述的制造方法，其中該種子層包括反射層、歐姆 接觸層與金屬接合層，或該種子層為歐姆接觸兼金屬反射層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種發(fā)光二極管裝置及其制造方法，該發(fā)光二極管裝置包括外延疊層、導(dǎo)熱基板以及種子層。外延疊層依序具有第一半導(dǎo)體層、發(fā)光層及第二半導(dǎo)體層，導(dǎo)熱基板與第一半導(dǎo)體層相對而設(shè)，而種子層則位于第一半導(dǎo)體層與導(dǎo)熱基板之間。其中第一半導(dǎo)體層為N型外延層，且第二半導(dǎo)體層為P型外延層。制造方法包括下列步驟形成至少一暫時性基板于發(fā)光二極管元件；以及形成至少一導(dǎo)熱基板于該發(fā)光二極管元件。暫時性基板的材料包括固化型高分子材料。
文檔編號H01L21/70GK101345276SQ20071012875
公開日2009年1月14日 申請日期2007年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月12日
發(fā)明者薛清全, 陳世鵬, 陳朝旻, 陳煌坤 申請人:臺達電子工業(yè)股份有限公司