專利名稱：薄型化發(fā)光二極管的晶粒結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是有關(guān)一種GaP及GaAsP發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)，特別是關(guān)于一種薄型化發(fā)光二極管的晶粒結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(light-emitting diode，LED)是由半導(dǎo)體材料所制成的光電元件，元件具有兩個電極端子，在端子間施加電壓，通入極小的電流便可發(fā)光。由于LED具備多彩、省電、壽命長且安全性高等優(yōu)點，已被廣泛應(yīng)用在照明設(shè)備方面。
LED依用途的不同，主要分為低亮度(約＜30mcd)及高亮度二種產(chǎn)品，其中二元的GaP LED及三元的GaAsP LED是屬于低亮度產(chǎn)品，主要應(yīng)用領(lǐng)域如表1所示，隨元件亮度等級、操作電壓及均勻性等表現(xiàn)，可區(qū)分為單燈(Lamp)、顯示器(Display)及點陣板(Dot Matrix)的應(yīng)用。
表1.應(yīng)用領(lǐng)域

一般而言，晶粒尺寸于8密耳(mil)×8密耳至14密耳×14密耳范圍時(1密耳為25.4微米)，隨晶粒尺寸增加，LED元件會有亮度上升及操作電壓下降的特性，所以高階的點陣板應(yīng)用上均以較大尺寸晶粒為考量。
公知成長完成的GaP、GaAsP磊晶片的厚度約為230微米至290微米之間，因厚度問題，成品晶粒無法應(yīng)用在表面粘著型晶粒(surface mountdevice，SMD)技術(shù)上。
有鑒于此，本實用新型即針對上述的問題，提出一種薄型化GaP、GaAsP發(fā)光二極管的晶粒結(jié)構(gòu)，以有效克服公知缺點。
實用新型內(nèi)容本實用新型的主要目的，是在提供一種薄型化發(fā)光二極管的晶粒結(jié)構(gòu)，通過由將GaP或GaAsP發(fā)光二極管薄化至230微米以下，以達(dá)到提高亮度及降低操作電壓的功效，進(jìn)而提升公知低亮度晶粒的性能，并可以較小尺寸晶粒取代大尺寸晶粒而應(yīng)用于高階產(chǎn)品，達(dá)到降低成本的功效。
本實用新型的另一目的，是在提供一種薄型化發(fā)光二極管的晶粒結(jié)構(gòu)，以同時兼具高性能及價格便宜的雙重效益。
本實用新型的再一目的，是在提供一種體積小的薄型發(fā)光二極管，具有高加工及設(shè)計彈性的功效。
為實現(xiàn)上述的目的，本實用新型一種薄型化發(fā)光二極管的晶粒結(jié)構(gòu)，其是應(yīng)用于GaP發(fā)光二極管及GaAsP發(fā)光二極管，該薄型化發(fā)光二極管的晶粒結(jié)構(gòu)包括一透光基板，以及一發(fā)光磊晶層位于該透光基板上，該透光基板及該發(fā)光磊晶層的厚度總和是小于230微米。
所述的薄型化發(fā)光二極管的晶粒結(jié)構(gòu)，其中該發(fā)光磊晶層包括一PN作用層，其是形成在該透光基板之上；一磊晶層，其是形成在該PN作用層之上。
所述的薄型化發(fā)光二極管的晶粒結(jié)構(gòu)，其應(yīng)用的磊晶方法是選自液相磊晶(LPE)及氣相磊晶(VPE)其中之一。
所述的薄型化發(fā)光二極管的晶粒結(jié)構(gòu)，其中該透光基板的材料是GaxPy，其中0≤x≤1，0≤y≤1，x+y＝1。
所述的薄型化發(fā)光二極管的晶粒結(jié)構(gòu)，其中該透光基板的材料是GaxAsyPz，其中0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，X+y+z＝1。
所述的薄型化發(fā)光二極管的晶粒結(jié)構(gòu)，其中該透光基板的薄化方式是以機械研磨進(jìn)行。
所述的薄型化發(fā)光二極管的晶粒結(jié)構(gòu)，其中該透光基板的薄化方式是以切削方式進(jìn)行。
所述的薄型化發(fā)光二極管的晶粒結(jié)構(gòu)，其中該透光基板的薄化方式是以化學(xué)藥水蝕刻方式進(jìn)行。
所述的薄型化發(fā)光二極管的晶粒結(jié)構(gòu)，其中薄化該透光基板的方式是直接成長一薄膜作為該透光基板。
因此，本實用新型提出的薄型化GaP、GaAsP發(fā)光二極管晶粒，較公知晶粒具有更高的亮度，且操作電壓亦較低，以同時兼具較高性能及價格便宜的雙重效益；另一方面，由于薄化后的LED晶粒體積較小，與大體積LED相較，更利于后續(xù)加工作業(yè)，同時可提供較高的加工及設(shè)計彈性。


圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型的受測試晶粒分割為四等份及其測試點的示意圖；圖3為依據(jù)本實用新型的實驗數(shù)據(jù)所繪的厚度與亮度變化的關(guān)系圖；圖4為依據(jù)本實用新型的實驗數(shù)據(jù)所繪的厚度與橾作電壓變化的關(guān)系圖；圖5為依據(jù)本實用新型的實驗數(shù)據(jù)所繪的厚度與波長變化的關(guān)系圖。
具體實施方式
本實用新型的特點是將GaP或GaAsP發(fā)光二極管的晶粒厚度薄化至230微米以下，以使GaP或GaAsP LED元件具有高亮度及低操作電壓的優(yōu)點。如圖1所示，是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，一薄型化發(fā)光二極管10的晶粒結(jié)構(gòu)包括一透光基板12及一位于透光基板12表面上的發(fā)光磊晶層14；其中發(fā)光磊晶層14是包含一PN作用層142及其上的磊晶層(epi-layer)144，PN作用層142是形成在透光基板12的表面上，其通常是由一P型層及一N型層組成，且二者的接面形成一作用層。此薄型化發(fā)光二極管10的結(jié)構(gòu)特征在于透光基板12及發(fā)光磊晶層14的厚度總和是小于230微米，較佳者，透光基板12的厚度是介于100微米至150微米之間。
在上述結(jié)構(gòu)中，本實用新型所使用的磊晶方法通常是液相磊晶(liquidphase epitaxy，LPE)或氣相磊晶(vapor phase epitaxy，VPE)，而使用的基板12是透光材質(zhì)的基板，其材料通常是GaxPy或GaxAsyPz化合物，其中0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，x+y＝1或X+y+z＝1，以減少基板的光線吸收來達(dá)到提高亮度的目的。
發(fā)光二極管晶粒的薄化結(jié)構(gòu)通常是通過由將基板薄化來達(dá)到薄化整個晶粒的目的，而本實用新型的透光基板12的薄化方式可利用機械研磨、化學(xué)藥水蝕刻進(jìn)行，亦可利用切削方式進(jìn)行，其中切削的晶片厚度均勻性較佳；除此之外，薄化透光基板12的方式亦可直接成長一薄的薄膜(film)作為透光基板12，使發(fā)光磊晶層14直接成長在該薄膜上。
本實用新型通過由將透光基板薄化以達(dá)到薄化發(fā)光二極管晶粒的目的，進(jìn)而降低元件內(nèi)部的光吸收比率，并降低元件阻抗，使薄型化的GaPLED晶粒及GaAsP LED晶粒較一般晶粒具有更高的亮度，且操作電壓亦較低，不僅有效提升LED晶粒的性能，同時又可保有價格便宜的優(yōu)勢。
在了解本實用新型的結(jié)構(gòu)及尺寸的后，以下特提出本實用新型的晶粒厚度與特性的測試數(shù)據(jù)，來加以驗證本實用新型達(dá)成的作用與功效。
測試數(shù)據(jù)本實驗是針對公知以液相磊晶(LPE)及氣相磊晶(VPE)成長的GaxPy或GaxAsyPz磊晶片進(jìn)行測試，一般LED晶粒的原始厚度約為230～290微米。本測試是將一厚度270微米的2英寸晶片切割為4等份，取其中3等份分別研磨至厚度為220、180、140微米；接著將其制成10密耳(mil)(即0.25mm×0.25mm)的晶粒，并分別量測此四種厚度晶粒的特性，包括亮度、操作電壓及波長，其中操作電壓是順向電壓，如圖2所示，每一厚度晶粒是測試9點，而后取其平均值。測試結(jié)果如下表2，三種特性的變化曲線如圖3至圖5所示。

由測試結(jié)果可知，將LED晶粒薄化至小于220微米后，元件亮度明顯隨厚度下降而上升；操作電壓隨厚度下降而下降而發(fā)光波長則仍保持不變。
其中，考慮LED晶粒厚度小于140微米后，縱使特性的提升比率更大，但制作過程良率恐因晶粒易碎而下降，故未繼續(xù)測試。
以上所述是通過由實施例說明本實用新型的特點，其目的在使熟習(xí)該技術(shù)的人能了解本實用新型的內(nèi)容并據(jù)以實施，而非限定本實用新型的專利范圍，故，凡其他未脫離本實用新型所揭示的精神所完成的等效修飾或修改，仍應(yīng)包含在以下所述的根據(jù)權(quán)利要求中。
權(quán)利要求1.一種薄型化發(fā)光二極管的晶粒結(jié)構(gòu)，其是應(yīng)用于GaP發(fā)光二極管及GaAsP發(fā)光二極管，該薄型化發(fā)光二極管的晶粒結(jié)構(gòu)包括一透光基板，以及一發(fā)光磊晶層位于該透光基板上，其特征在于該透光基板及該發(fā)光磊晶層的厚度總和是小于230微米。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄型化發(fā)光二極管的晶粒結(jié)構(gòu)，其特征在于其中該發(fā)光磊晶層包括一PN作用層，其是形成在該透光基板之上；一磊晶層，其是形成在該PN作用層之上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄型化發(fā)光二極管的晶粒結(jié)構(gòu)，其特征在于其應(yīng)用的磊晶是選自液相磊晶及氣相磊晶其中之一。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄型化發(fā)光二極管的晶粒結(jié)構(gòu)，其特征在于其中該透光基板的材料是GaxPy，其中0≤x≤1，0≤y≤1，x+y＝1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄型化發(fā)光二極管的晶粒結(jié)構(gòu)，其特征在于其中該透光基板的材料是GaxAsyPz，其中0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，X+y+z＝1。
專利摘要本實用新型提供一種薄型化發(fā)光二極管的晶粒結(jié)構(gòu)，其是包括一透光基板及其上的發(fā)光磊晶層，此晶粒結(jié)構(gòu)的特征是通過由薄化透光基板以使透光基板及發(fā)光磊晶層的厚度總和小于230微米，進(jìn)而達(dá)到薄化GaP或GaAsP晶粒的目的。本實用新型具有提高亮度及降低操作電壓的優(yōu)點，故兼具有提高性能及價格便宜的雙重效益，且體積小而具有高加工彈性。
文檔編號H01L33/00GK2692842SQ0320808
公開日2005年4月13日 申請日期2003年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月27日
發(fā)明者林晃輝, 羅興軒, 余佳駿, 李明順 申請人:曜富科技股份有限公司