專利名稱:發(fā)光二極管晶粒及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明有關(guān)一種發(fā)光二極管及其制造方法,特別有關(guān)一種具有高散熱絕緣基板的發(fā)光二極管晶粒及其制造方法。
背景技術(shù):
發(fā)光二極管(Light Emitting Diode,LED)屬于化合物半導(dǎo)體的一種,其是利用P型及N型半導(dǎo)體材料中的電子空穴結(jié)合時(shí),以發(fā)光形式來(lái)釋放出能量。由于發(fā)光二極管具有體積小、壽命長(zhǎng)、耗電量低、反應(yīng)速率快等優(yōu)點(diǎn),近年來(lái)已廣泛的應(yīng)用于光學(xué)顯示裝置、通訊裝置與照明設(shè)備上,成為日常生活中不可或缺的光電元件。發(fā)光二極管晶粒的結(jié)構(gòu)可分為水平式發(fā)光二極管晶粒及垂直式發(fā)光二極管晶粒。 水平式發(fā)光二極管晶粒的結(jié)構(gòu)由于電極制作區(qū)域所占據(jù)的面積太大,影響發(fā)光二極管晶粒的光源射出的面積;且水平式發(fā)光二極管晶粒的共平面電極(CoplanarElectrode)將造成發(fā)光二極管的電場(chǎng)分布不均勻,最大電場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)集中在電極的邊緣,因此電流會(huì)集中于此,形成電流群聚效應(yīng),而造成發(fā)光不均勻;此外局部的大電流密度所產(chǎn)生的熱量無(wú)法散逸出發(fā)光二極管晶粒之外,會(huì)影響發(fā)光二極管晶粒的壽命及其內(nèi)部量子效應(yīng)使得發(fā)光強(qiáng)度降低。為了改善水平式發(fā)光二極管晶粒的電極制作區(qū)域占據(jù)太大面積與電流群聚效應(yīng),因此提出了垂直式發(fā)光二極管晶粒的結(jié)構(gòu)。但目前垂直式發(fā)光二極管晶粒的結(jié)構(gòu)是屬于電熱一體的結(jié)構(gòu),當(dāng)發(fā)光二極管的使用時(shí)間太久時(shí),由于使用發(fā)光二極管所產(chǎn)生的熱量無(wú)法散逸出發(fā)光二極管晶粒之外,亦會(huì)影響發(fā)光二極管晶粒的壽命,而使得發(fā)光強(qiáng)度降低。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種發(fā)光二極管晶粒及其制造方法,以采用電熱分離的結(jié)構(gòu),可使發(fā)光二極管晶粒所產(chǎn)生的熱散逸出其外,以增加發(fā)光二極管晶粒的使用壽命,并使得發(fā)光強(qiáng)度提高。本發(fā)明提供第一種發(fā)光二極管晶粒,其包含一散熱絕緣基板;一第一金屬層,形成于該散熱絕緣基板的一表面上;一發(fā)光二極管磊晶層;以及—第二金屬層,形成于該發(fā)光二極管嘉晶層上,與該第一金屬層接合。根據(jù)本發(fā)明的第一種發(fā)光二極管晶粒,其中,該發(fā)光二極管磊晶層之上形成該第二金屬層的一電極層,借助微影蝕刻、網(wǎng)印技術(shù)、激光劃線及一納米印刷其中之一使該電極層的表面粗糙化。根據(jù)本發(fā)明的第一種發(fā)光二極管晶粒,其中,該散熱絕緣基板的該表面進(jìn)行微影蝕刻而使該表面粗糙化。根據(jù)本發(fā)明的第一種發(fā)光二極管晶粒,其中,該第一金屬層通過金屬鍍膜來(lái)制作金屬圖案。根據(jù)本發(fā)明的第一種發(fā)光二極管晶粒,其中,該金屬鍍膜是真空鍍膜、化學(xué)電鍍、電鍍及網(wǎng)印其中之一。根據(jù)本發(fā)明的第一種發(fā)光二極管晶粒,其中,該發(fā)光二極管磊晶層包含一 n型電極層、一發(fā)光層及一 P型電極層,該n型電極層是一 n型氮化鎵層,該發(fā)光層是一氮化銦鎵薄膜層,該P(yáng)型電極層是一 P型氮化鎵層。根據(jù)本發(fā)明的第一種發(fā)光二極管晶粒,其中,該散熱絕緣基板是氮化硅、氮化鋁、氮化硼及碳化硅其中之一或其復(fù)合材料。根據(jù)本發(fā)明的第一種發(fā)光二極管晶粒,其中,該散熱絕緣基板具有500W/(K_m)至IOOW/(K-m)的熱傳導(dǎo)系數(shù)及IOKV至0. 5KV的絕緣崩潰電壓。 本發(fā)明提供第二種發(fā)光二極管晶粒,其包含—散熱絕緣基板,在其一第一表面及一第二表面之間形成通孔;—第一金屬層,形成于該散熱絕緣基板的該第一表面、該第二表面及通孔;一發(fā)光二極管磊晶層;以及—第二金屬層,形成于該發(fā)光二極管嘉晶層上,與該第一金屬層接合。根據(jù)本發(fā)明的第二種發(fā)光二極管晶粒,其中,該發(fā)光二極管磊晶層之上形成該第二金屬層的一電極層,借助微影蝕刻、網(wǎng)印技術(shù)、激光劃線及納米印刷其中之一使該電極層的表面粗糙化。根據(jù)本發(fā)明的第二種發(fā)光二極管晶粒,其中,該散熱絕緣基板的該第一表面進(jìn)行微影蝕刻而使該第一表面粗糙化。根據(jù)本發(fā)明的第二種發(fā)光二極管晶粒,其中,該第一金屬層通過金屬鍍膜來(lái)制作金屬圖案。根據(jù)本發(fā)明的第二種發(fā)光二極管晶粒,其中,該金屬鍍膜是真空鍍膜、化學(xué)電鍍、電鍍及網(wǎng)印其中之一。根據(jù)本發(fā)明的第二種發(fā)光二極管晶粒,其中,該發(fā)光二極管磊晶層包含一 n型電極層、一發(fā)光層及一 P型電極層,該n型電極層是一 n型氮化鎵層,該發(fā)光層是一氮化銦鎵薄膜層,該P(yáng)型電極層是一 P型氮化鎵層。根據(jù)本發(fā)明的第二種發(fā)光二極管晶粒,其中,該散熱絕緣基板通過鉆孔、激光鉆孔及黃光微影蝕刻技術(shù)其中之一在其該第一表面及該第二表面之間形成通孔。根據(jù)本發(fā)明的第二種發(fā)光二極管晶粒,其中,該散熱絕緣基板是氮化硅、氮化鋁、氮化硼及碳化硅其中之一或復(fù)合材料。根據(jù)本發(fā)明的第二種發(fā)光二極管晶粒,其中,該散熱絕緣基板具有500W/(K_m)至IOOW/(K-m)的熱傳導(dǎo)系數(shù)及IOKV至0. 5KV的絕緣崩潰電壓。本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管晶粒的第一種制造方法,包含提供一散熱絕緣基板;形成一第一金屬層于該散熱絕緣基板的一表面上;形成一第二金屬層于一發(fā)光二極管磊晶層上;以及接合該第一金屬層與該第二金屬層。根據(jù)本發(fā)明的第一種制造方法,進(jìn)一步包含
提供一基板;
在該基板上磊晶成長(zhǎng)該發(fā)光二極管磊晶層與該第二金屬層,接合該散熱絕緣基板的表面上的該第一金屬層;
移除該基板;
形成一第一接合墊于該發(fā)光二極管磊晶層上;以及
形成一第二接合墊于該第一金屬層。
根據(jù)本發(fā)明的第一種制造方法,其中,借助微影蝕刻、網(wǎng)印技術(shù)、激光劃線及納米印刷其中之一使該發(fā)光二極管磊晶層的未形成該第二金屬層的該電極層的表面粗糙化。
根據(jù)本發(fā)明的第一種制造方法,其中,通過微影蝕刻使該散熱絕緣基板的該表面粗糙化。
根據(jù)本發(fā)明的第一種制造方法,其中,通過金屬鍍膜來(lái)制作該第一金屬層的金屬圖案。
根據(jù)本發(fā)明的第一種制造方法,其中,該金屬鍍膜是真空鍍膜、化學(xué)電鍍、電鍍及網(wǎng)印其中之一。
根據(jù)本發(fā)明的第一種制造方法,其中,該散熱絕緣基板是氮化硅、氮化鋁、氮化硼及碳化硅其中之一或其復(fù)合材料。
根據(jù)本發(fā)明的第一種制造方法,其中,該散熱絕緣基板具有500W/(K_m)至100W/ (K-m)的熱傳導(dǎo)系數(shù)及IOKV至O. 5KV的絕緣崩潰電壓。
本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管晶粒的第二種制造方法,包含
提供一散熱絕緣基板;
在該散熱絕緣基板的一第一表面及一第二表面之間形成通孔;
形成一第一金屬層于該散熱絕緣基板的該第一表面、該第二表面及通孔;
形成一第二金屬層于一發(fā)光二極管磊晶層上;以及
接合該第一金屬層與該第二金屬層。
根據(jù)本發(fā)明的第二種制造方法,進(jìn)一步包含
提供一基板;
在該基板上磊晶成長(zhǎng)該發(fā)光二極管磊晶層與該第二金屬層,接合該散熱絕緣基板的表面上的該第一金屬層;
移除該基板;以及
形成一第一接合墊于該發(fā)光二極管磊晶層之上;
其中,將形成于該散熱絕緣基板的該第二表面的該第一金屬層作為一第二接合墊。
根據(jù)本發(fā)明的第二種制造方法,其中,借助微影蝕刻、網(wǎng)印技術(shù)、激光劃線及納米印刷其中之一使該發(fā)光二極管磊晶層的未形成該第二金屬層的該電極層的表面粗糙化。
根據(jù)本發(fā)明的第二種制造方法,其中,通過微影蝕刻使該散熱絕緣基板的該第一表面粗糙化。
根據(jù)本發(fā)明的第二種制造方法,其中,通過金屬鍍膜來(lái)制作該第一金屬層的金屬圖案。
根據(jù)本發(fā)明的第二種制造方法,其中,該金屬鍍膜是真空鍍膜、化學(xué)電鍍、電鍍及網(wǎng)印其中之一。根據(jù)本發(fā)明的第二種制造方法,其中,借助鉆孔、激光鉆孔及黃光微影蝕刻技術(shù)其中之一在該散熱絕緣基板的該第一表面及該第二表面之間形成通孔。根據(jù)本發(fā)明的第二種制造方法,其中,該散熱絕緣基板是氮化硅、氮化鋁、氮化硼及一碳化硅其中之一或其復(fù)合材料。根據(jù)本發(fā)明的第二種制造方法,其中,該散熱絕緣基板具有500W/(K_m)至100W/(K-m)的熱傳導(dǎo)系數(shù)及IOKV至0. 5KV的絕緣崩潰電壓?!?br>
圖I為本發(fā)明的第一實(shí)施例的水平式發(fā)光二極管晶粒的結(jié)構(gòu)的剖面示意圖;圖2A至2D為本發(fā)明的第一實(shí)施例的水平式發(fā)光二極管晶粒的制造方法的示意圖;圖3為本發(fā)明的第二實(shí)施例的水平式發(fā)光二極管晶粒的結(jié)構(gòu)的剖面示意圖;圖4為本發(fā)明的第三實(shí)施例的水平式發(fā)光二極管晶粒的結(jié)構(gòu)的剖面示意圖;圖5為本發(fā)明的第四實(shí)施例的水平式發(fā)光二極管晶粒的結(jié)構(gòu)的剖面示意圖;圖6為本發(fā)明的第五實(shí)施例的垂直式發(fā)光二極管晶粒的結(jié)構(gòu)的剖面示意圖;圖7A至7D為本發(fā)明的第五實(shí)施例的垂直式發(fā)光二極管晶粒的制造方法的示意圖;圖8為本發(fā)明的第六實(shí)施例的垂直式發(fā)光二極管晶粒的結(jié)構(gòu)的剖面示意圖;圖9為本發(fā)明的第七實(shí)施例的垂直式發(fā)光二極管晶粒的結(jié)構(gòu)的剖面示意圖;以及圖10為本發(fā)明的第八實(shí)施例的垂直式發(fā)光二極管晶粒的結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。主要元件附圖標(biāo)記說明20 水平式發(fā)光二極管晶粒22 散熱絕緣基板24 金屬層26 發(fā)光二極管磊晶層28 n-GaN 層30InGaN 發(fā)射層(Emitting-Layer)32 p-GaN 層32A 金屬層34 第一接合墊36 第二接合墊38 基板40 水平式發(fā)光二極管晶粒42 發(fā)光二極管磊晶層44 n-GaN 層50 水平式發(fā)光二極管晶粒52 散熱絕緣基板54 金屬層
56水平式發(fā)光二極管晶粒
58金屬層
60垂直式發(fā)光二極管晶粒
62散熱絕緣基板
64金屬層
66發(fā)光二極管磊晶層
68n-GaN 層
70InGaN 發(fā)射層
72ρ-GaN 層
72A金屬層
74第一接合墊
76第二接合墊
78通孔
79基板
80垂直式發(fā)光二極管晶粒
82發(fā)光二極管磊晶層
84n-GaN 層
90垂直式發(fā)光二極管晶粒
92散熱絕緣基板
94金屬層
100垂直式發(fā)光二極管晶粒
102金屬層具體實(shí)施方式
參考以下附圖以說明本發(fā)明的具有高散熱絕緣基板的發(fā)光二極管晶粒及其制造方法的數(shù)個(gè)較佳實(shí)施例。
圖I為本發(fā)明的第一實(shí)施例的水平式發(fā)光二極管晶粒的結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。在圖 I中,水平式發(fā)光二極管晶粒20包含有一散熱絕緣基板22、一金屬層24、一發(fā)光二極管嘉晶層26及一金屬層32A。
金屬層24形成于不透明的散熱絕緣基板22的一表面上。金屬層32A形成于發(fā)光二極管磊晶層26上,而與金屬層24接合。金屬層32A用以反射發(fā)光二極管磊晶層26所發(fā)出的光及將發(fā)光二極管磊晶層26所產(chǎn)生的熱量通過金屬層24傳導(dǎo)至散熱絕緣基板22。散熱絕緣基板22用以散熱由金屬層24、32A所傳導(dǎo)的熱量。
其中,發(fā)光二極管磊晶層26包含作為η型電極層的一 n_GaN(n型氮化鎵)層28、 作為發(fā)光層的一 InGaN發(fā)射層(Emitting-Layer)(氮化銦鎵薄膜層)30及作為p型電極層的一 p-GaN (P型氮化鎵)層32。
發(fā)光二極管嘉晶層26的n-GaN層28的上表面形成有一第一接合墊(Bonding Pad) 34,金屬層24的上表面形成有一第二接合墊36。第一接合墊34與第二接合墊36是作為芯片封裝時(shí)連接至發(fā)光二極管的外部接腳(Pin)之用。其中,第一接合墊34及第二接合墊36是由鈦/鋁/鉬/金(Ti/Al/Pt/Au)等的單層金屬材料、多層金屬材料或合金材料所構(gòu)成。不透明的散熱絕緣基板22具有500W/ (K-m)至IOOW/ (K-m)的熱傳導(dǎo)系數(shù)及IOKV至0. 5KV的絕緣崩潰電壓。散熱絕緣基板22是氮化硅(Si3N4)、氮化鋁(AlN)、氮化硼(BN)及碳化硅(SiC)其中之一或其復(fù)合材料。圖2A至2D為本發(fā)明的第一實(shí)施例的水平式發(fā)光二極管晶粒的制造方法的示意圖。圖2A至2D中所述的構(gòu)件與圖I的構(gòu)件相同的使用相同的元件附圖標(biāo)記。參考以下附圖以說明本發(fā)明的水平式發(fā)光二極管晶粒的制造方法的較佳實(shí)施例。在圖2A中,首先提供一基板38,例如藍(lán)寶石(Sapphire)基板。在基板38的上表面依序嘉晶成長(zhǎng)n-GaN層28、InGaN發(fā)射層(Emitting-Layer) 30及p_GaN層32,以形成發(fā) 光二極管嘉晶層26,并在p-GaN層32上嘉晶成長(zhǎng)金屬層32A。在圖2B中,提供具有500W/(K-m)至100W/(Ku)的熱傳導(dǎo)系數(shù)及IOKV至0. 5KV的絕緣崩潰電壓的散熱絕緣基板22,在散熱絕緣基板22的一表面上形成金屬層24。在圖2C中,以芯片至晶片(Chip to Wafer)方式或晶片至晶片(Wafer to Wafer)方式接合金屬層24與金屬層32A。在圖2D中,以激光剝離方式移除發(fā)光二極管磊晶層26的n-GaN層28上的基板38。接著,形成第一接合墊34于發(fā)光二極管磊晶層26的n-GaN層28的上表面,并形成第二接合墊36于金屬層24的上表面。第一接合墊34及第二接合墊36是由鈦/鋁/鉬/金等的單層金屬材料、多層金屬材料及合金材料其中之一構(gòu)成。在完成上述的制造方法后便形成圖I的水平式發(fā)光二極管晶粒的結(jié)構(gòu)。由于水平式發(fā)光二極管晶粒20使用散熱絕緣基板22,以形成電(如發(fā)光二極管磊晶層26)熱(如散熱絕緣基板22)分離的結(jié)構(gòu),如此可使發(fā)光二極管磊晶層26所產(chǎn)生的熱量通過散熱絕緣基板22散逸出去,因此增加水平式發(fā)光二極管晶粒20的使用壽命,并使得其發(fā)光強(qiáng)度提高。圖3為本發(fā)明的第二實(shí)施例的水平式發(fā)光二極管晶粒的結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。圖3中所述的構(gòu)件與圖I的構(gòu)件相同的使用相同的元件附圖標(biāo)記,并省略其說明。在圖3中,借助微影蝕刻、網(wǎng)印技術(shù)、激光劃線或納米印刷使發(fā)光二極管磊晶層42的n-GaN層44的表面粗糙化,以在n_GaN層44的上表面形成凹凸的表面。如此以提高水平式發(fā)光二極管晶粒40的光萃取效應(yīng)(Light Extraction Efficiency),降低水平式發(fā)光二極管晶粒40因全反射所造成的熱量,使得可增加水平式發(fā)光二極管晶粒40的使用壽命,并使得其發(fā)光強(qiáng)度提高。在第二實(shí)施例中,可以不在發(fā)光二極管磊晶層42的n-GaN層44的上表面形成凹凸的表面,而水平式發(fā)光二極管晶粒40仍然具有提高光萃取效應(yīng)的功效。圖4為本發(fā)明的第三實(shí)施例的水平式發(fā)光二極管晶粒的結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。圖4中所述的構(gòu)件與圖3的構(gòu)件相同的使用相同的元件附圖標(biāo)記,并省略其說明。在圖4中,借助微影蝕刻、網(wǎng)印技術(shù)、激光劃線及納米印刷其中之一使散熱絕緣基板52的表面粗糙化,以在散熱絕緣基板52的上表面形成凹凸的表面。接著,金屬層54形成在散熱絕緣基板52的凹凸的上表面。如此形成在散熱絕緣基板52的凹凸的表面上的金屬層54以反射發(fā)光二極管磊晶層42所發(fā)出的光,可提高水平式發(fā)光二極管晶粒50的光萃取效應(yīng),降低水平式發(fā)光二極管晶粒50因全反射所造成的熱量,使得增加水平式發(fā)光二極管晶粒50的使用壽命,并使得其發(fā)光強(qiáng)度提聞。
在第三實(shí)施例中,可以不在發(fā)光二極管磊晶層42的n-GaN層44的上表面形成凹凸的表面,而水平式發(fā)光二極管晶粒50仍然具有提高光萃取效應(yīng)的功效。
圖5為本發(fā)明的第四實(shí)施例的水平式發(fā)光二極管晶粒的結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。圖5 中所述的構(gòu)件與圖3的構(gòu)件相同的使用相同的元件附圖標(biāo)記,并省略其說明。
在圖5中,通過金屬鍍膜來(lái)制作金屬層58的金屬圖案,以在金屬層58的上表面形成凹凸的表面。其中,金屬鍍膜是真空鍍膜、化學(xué)電鍍、電鍍或網(wǎng)印。
如此成凹凸的表面的金屬層58以反射發(fā)光二極管磊晶層42所發(fā)出的光,可提高水平式發(fā)光二極管晶粒56的光萃取效應(yīng),降低水平式發(fā)光二極管晶粒56因全反射所造成的熱量,使得增加水平式發(fā)光二極管晶粒56的使用壽命,并使得其發(fā)光強(qiáng)度提高。
在第四實(shí)施例中,可以不在發(fā)光二極管磊晶層42的n-GaN層44的上表面形成凹凸的表面,而水平式發(fā)光二極管晶粒56仍然具有提高光萃取效應(yīng)的功效。
圖6為本發(fā)明的第五實(shí)施例的垂直式發(fā)光二極管晶粒的結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。在圖 6中,垂直式發(fā)光二極管晶粒60包含有一散熱絕緣基板62、一金屬層64、一發(fā)光二極管嘉晶層66及一金屬層72A。
借助鉆孔、激光鉆孔或黃光微顯蝕刻技術(shù)在不透明的散熱絕緣基板62的上表面及下表面之間形成通孔78。金屬 層64形成于不透明的散熱絕緣基板78的上表面、下表面上及通孔78內(nèi)。金屬層72A形成于發(fā)光二極管嘉晶層66上,而與金屬層64接合。
金屬層72A用以反射發(fā)光二極管磊晶層66所發(fā)出的光及將發(fā)光二極管磊晶層66 所產(chǎn)生的熱量通過金屬層64傳導(dǎo)至散熱絕緣基板62。散熱絕緣基板62用以發(fā)散由金屬層 64及金屬層72A所傳導(dǎo)的熱量。
其中,發(fā)光二極管磊晶層66包含作為η型電極層的一 n_GaN層68、作為發(fā)光層的一 InGaN發(fā)射層(Emitting-Layer) 70及作為p型電極層的一 ρ-GaN層72。
發(fā)光二極管磊晶層66的n-GaN層68的上表面形成有一第一接合墊74,形成在散熱絕緣基板62的下表面的金屬層64作為第二接合墊76。第一接合墊74與第二接合墊76 是作為芯片封裝時(shí)連接至發(fā)光二極管的外部接腳之用。其中,第一接合墊74是由鈦/鋁/ 鉬/金(Ti/Al/Pt/Au)等的單層金屬材料、多層金屬材料或合金材料所構(gòu)成。
不透明的散熱絕緣基板62具有500W/ (K-m)至IOOW/ (K-m)的熱傳導(dǎo)系數(shù)及IOKV 至O. 5KV的絕緣崩潰電壓。散熱絕緣基板62是氮化硅(Si3N4)、氮化鋁(AlN)、氮化硼(BN) 及碳化硅(SiC)其中之一或其復(fù)合材料。
圖7A至7D為本發(fā)明的第五實(shí)施例的垂直式發(fā)光二極管晶粒的制造方法的示意圖。圖7A至7D中所述的構(gòu)件與圖6的構(gòu)件相同的使用相同的元件附圖標(biāo)記。
參考以下附圖以說明本發(fā)明的垂直式發(fā)光二極管晶粒的制造方法的較佳實(shí)施例。
在圖7A中,首先提供一基板79,例如藍(lán)寶石基板。在基板79的上表面依序磊晶成長(zhǎng)n-GaN層68、InGaN發(fā)射層(Emitting-Layer) 70及ρ-GaN層72,以形成發(fā)光二極管嘉晶層66,并在p-GaN層72上磊晶成長(zhǎng)金屬層72A。
在圖7B中,提供為500W/(K-m)至100W/(Ku)的熱傳導(dǎo)系數(shù)及IOKV至O. 5KV的絕緣崩潰電壓的散熱絕緣基板62。以鉆孔或、激光鉆孔或黃光微影蝕刻技術(shù)在散熱絕緣基板62的上表面及下表面之間形成通孔78。形成金屬層64于散熱絕緣基板62的第一表面、第二表面上及通孔78中。其中,將形成于散熱絕緣基板62的下表面的金屬層64作為第二接合墊76。在圖7C中,以芯片至晶片方式或晶片至晶片方式接合金屬層64與金屬層72A。在圖7D中,以激光剝離方式移除發(fā)光二極管磊晶層66的n-GaN層68上的基板79。接著,形成第一接合墊74于發(fā)光二極管嘉晶層66的n-GaN層68的上表面,第一接合墊74是由鈦/鋁/鉬/金等的單層金屬材料、多層金屬材料及合金材料其中之一構(gòu)成。在完成上述的制造方法以形成圖6的垂直式發(fā)光二極管晶粒60的結(jié)構(gòu)。由于垂直式發(fā)光二極管晶粒60使用散熱絕緣基板62,以形成電(如發(fā)光二極管磊晶層66)熱(如散熱絕緣基板62)分離的結(jié)構(gòu),如此可使發(fā)光二極管磊晶層66所產(chǎn)生的熱 量通過散熱絕緣基板62散逸出去,因此增加垂直式發(fā)光二極管晶粒60的使用壽命,并使得其發(fā)光強(qiáng)度提高。圖8為本發(fā)明的第六實(shí)施例的垂直式發(fā)光二極管晶粒的結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。圖8中所述的構(gòu)件與圖6的構(gòu)件相同的是使用相同的元件附圖標(biāo)記,并省略其說明。在圖8中,借助微影蝕刻、網(wǎng)印技術(shù)、激光劃線或一納米印刷使發(fā)光二極管磊晶層82的n-GaN層84的表面粗糙化,以在n_GaN層84的上表面形成凹凸的表面。如此以提高垂直式發(fā)光二極管晶粒80的光萃取效應(yīng),降低垂直平式發(fā)光二極管晶粒80因全反射所造成的熱量,使得增加垂直式發(fā)光二極管晶粒80的使用壽命,并使得其發(fā)光強(qiáng)度提高。在第六實(shí)施例中,可以不在發(fā)光二極管磊晶層82的n-GaN層84的上表面形成凹凸的表面,而垂直式發(fā)光二極管晶粒80仍然具有提高光萃取效應(yīng)的功效。圖9為本發(fā)明的第七實(shí)施例的垂直式發(fā)光二極管晶粒的結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。圖9中所述的構(gòu)件與圖8的構(gòu)件相同的是使用相同的元件附圖標(biāo)記,并省略其說明。在圖9中,借助微影蝕刻一網(wǎng)印技術(shù)、激光劃線或納米印刷使散熱絕緣基板92的表面粗糙化,以在散熱絕緣基板92的上表面形成凹凸的表面。接著,金屬層94形成在散熱絕緣基板92的凹凸的上表面上。如此形成在散熱絕緣基板92的凹凸的表面的金屬層94以反射發(fā)光二極管磊晶層82所發(fā)出的光,可提高垂直式發(fā)光二極管晶粒90的光萃取效應(yīng),降低垂直式發(fā)光二極管晶粒90因全反射所造成的熱量,使得增加垂直式發(fā)光二極管晶粒90的使用壽命,并使得其發(fā)光強(qiáng)度提高。在第七實(shí)施例中,可以不在發(fā)光二極管磊晶層82的n-GaN層84的上表面形成凹凸的表面,而垂直式發(fā)光二極管晶粒90仍然具有提高光萃取效應(yīng)的功效。圖10為本發(fā)明的第八實(shí)施例的垂直式發(fā)光二極管晶粒的結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。圖10中所述的構(gòu)件與圖8的構(gòu)件相同的是使用相同的元件附圖標(biāo)記,并省略其說明。在圖10中,通過金屬鍍膜來(lái)制作金屬層102的金屬圖案,以在金屬層102的上表面形成凹凸的表面。其中,金屬鍍膜是真空鍍膜、化學(xué)電鍍、電鍍或網(wǎng)印。如此成凹凸的表面的金屬層102以反射發(fā)光二極管磊晶層82所發(fā)出的光,可提高垂直式發(fā)光二極管晶粒100的光萃取效應(yīng),降低垂直式發(fā)光二極管晶粒100因全反射所造成的熱量,使得增加垂直式發(fā)光二極管晶粒100的使用壽命,并使得其發(fā)光強(qiáng)度提高。
在第八實(shí)施例中,可以不在發(fā)光二極管磊晶層82的n-GaN層84的上表面形成凹凸的表面,而垂直式發(fā)光二極管晶粒100仍然具有提高光萃取效應(yīng)的功效。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是提出一種發(fā)光二極管晶粒及其制造方法,以采用電熱分離的結(jié)構(gòu),通過散熱絕緣基板將發(fā)光二極管磊晶層所產(chǎn)生的熱散逸掉,可使發(fā)光二極管晶粒所產(chǎn)生的熱量散逸出其外,以增加發(fā)光二極管晶粒的使用壽命,并使得發(fā)光強(qiáng)度提高。
雖然本發(fā)明已參照較佳具體例及舉例性附圖敘述如上,惟其應(yīng)不被視為是限制性的。熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)其形態(tài)及具體例的內(nèi)容做各種修改、省略及變化,均不離開本申請(qǐng)權(quán)利要求所主張的范 圍。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管晶粒,其特征在于包含一散熱絕緣基板;一第一金屬層,形成于該散熱絕緣基板的一表面上;一發(fā)光二極管磊晶層;以及一第二金屬層,形成于該發(fā)光二極管嘉晶層上,與該第一金屬層接合。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管晶粒,其特征在于,該發(fā)光二極管磊晶層之上形成該第二金屬層的一電極層,借助微影蝕刻、網(wǎng)印技術(shù)、激光劃線及納米印刷其中之一使該電極層的表面粗糙化。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管晶粒,其特征在于,該散熱絕緣基板的該表面進(jìn)行微影蝕刻而使該表面粗糙化。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管晶粒,其特征在于,該第一金屬層通過金屬鍍膜來(lái)制作金屬圖案。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光二極管晶粒,其特征在于,該金屬鍍膜是真空鍍膜、化學(xué)電鍍、電鍍及網(wǎng)印其中之一。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管晶粒,其特征在于,該發(fā)光二極管磊晶層包含一η 型電極層、一發(fā)光層及一 P型電極層,該η型電極層是一 η型氮化鎵層,該發(fā)光層是一氮化銦鎵薄膜層,該P(yáng)型電極層是一 P型氮化鎵層。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管晶粒,其特征在于,該散熱絕緣基板是氮化硅、氮化鋁、氮化硼及碳化硅之其中之一或其復(fù)合材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管晶粒,其特征在于,該散熱絕緣基板具有500W/ (K-m)至IOOW/(K-m)的熱傳導(dǎo)系數(shù)及IOKV至O. 5KV的絕緣崩潰電壓。
9.一種發(fā)光二極管晶粒,其特征在于包含一散熱絕緣基板,在其一第一表面及一第二表面之間形成通孔;一第一金屬層,形成于該散熱絕緣基板的該第一表面、該第二表面及通孔;一發(fā)光二極管磊晶層;以及一第二金屬層,形成于該發(fā)光二極管嘉晶層上,與該第一金屬層接合。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)光二極管晶粒,其特征在于,該發(fā)光二極管磊晶層之上形成該第二金屬層的一電極層,借助微影蝕刻、網(wǎng)印技術(shù)、激光劃線及納米印刷其中之一使該電極層的表面粗糙化。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)光二極管晶粒,其特征在于,該散熱絕緣基板的該第一表面進(jìn)行一微影蝕刻而使該第一表面粗糙化。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)光二極管晶粒,其特征在于,該第一金屬層通過金屬鍍膜來(lái)制作金屬圖案。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的發(fā)光二極管晶粒,其特征在于,該金屬鍍膜是真空鍍膜、化學(xué)電鍍、電鍍及網(wǎng)印其中之一者。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)光二極管晶粒,其特征在于,該發(fā)光二極管磊晶層包含一 η型電極層、一發(fā)光層及一 P型電極層,該η型電極層是一 η型氮化鎵層,該發(fā)光層是一氮化銦鎵薄膜層,該P(yáng)型電極層是一 P型氮化鎵層。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)光二極管晶粒,其特征在于,該散熱絕緣基板以鉆孔、激光鉆孔及黃光微影蝕刻技術(shù)之其特征在于一者在其該第一表面及該第二表面之間形成通孔。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)光二極管晶粒,其特征在于,該散熱絕緣基板是氮化硅(Si3N4)、氮化鋁、氮化硼及碳化硅其中之一或其復(fù)合材料。
17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)光二極管晶粒,其特征在于,該散熱絕緣基板具有500W/(K-m)至IOOW/(K-m)的熱傳導(dǎo)系數(shù)及IOKV至0. 5KV的絕緣崩潰電壓。
18.一種發(fā)光二極管晶粒的制造方法,其特征在于包含 提供一散熱絕緣基板; 形成一第一金屬層于該散熱絕緣基板的一表面上; 形成一第二金屬層于一發(fā)光二極管磊晶層上;以及 接合該第一金屬層與該第二金屬層。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的制造方法,其特征在于進(jìn)一步包含 提供一基板; 在該基板上磊晶成長(zhǎng)該發(fā)光二極管磊晶層; 在該基板上磊晶成長(zhǎng)該發(fā)光二極管磊晶層與該第二金屬層,接合該散熱絕緣基板的表面上的該第一金屬層; 移除該基板; 形成一第一接合墊于該發(fā)光二極管磊晶層之上;以及 形成一第二接合墊于該第一金屬層。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的制造方法,其特征在于,借助微影蝕刻、網(wǎng)印技術(shù)、激光劃線及納米印刷其中之一使該發(fā)光二極管磊晶層的未形成該第二金屬層的該電極層的表面粗糙化。
21.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的制造方法,其特征在于,通過微影蝕刻使該散熱絕緣基板的該表面粗糖化。
22.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的制造方法,其特征在于,通過金屬鍍膜來(lái)制作該第一金屬層的一金屬圖案。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的制造方法,其特征在于,該金屬鍍膜是真空鍍膜、化學(xué)電鍍、電鍍及網(wǎng)印其中之一。
24.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的制造方法,其特征在于,該散熱絕緣基板是氮化硅(Si3N4)、氮化鋁、氮化硼及碳化硅其中之一或其復(fù)合材料。
25.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的制造方法,其特征在于,該散熱絕緣基板具有500W/(K-m)至IOOW/(K-m)的熱傳導(dǎo)系數(shù)及IOKV至0. 5KV的絕緣崩潰電壓。
26.一種發(fā)光二極管晶粒之制造方法,其特征在于包含 提供一散熱絕緣基板; 在該散熱絕緣基板的一第一表面及一第二表面之間形成通孔; 形成一第一金屬層于該散熱絕緣基板的該第一表面、該第二表面及通孔; 形成一第二金屬層于一發(fā)光二極管磊晶層上;以及 接合該第一金屬層與該第二金屬層。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的制造方法,其特征在于進(jìn)一步包含提供一基板;在該基板上磊晶成長(zhǎng)該發(fā)光二極管磊晶層;在該基板上磊晶成長(zhǎng)該發(fā)光二極管磊晶層與該第二金屬層,接合該散熱絕緣基板的表面上的該第一金屬層;移除該基板;以及形成一第一接合墊于該發(fā)光二極管嘉晶層之上;其中,將形成于該散熱絕緣基板的該第二表面的該第一金屬層作為一第二接合墊。
28.根據(jù)權(quán)利要求26或27所述的制造方法,其特征在于,借助微影蝕刻、網(wǎng)印技術(shù)、激光劃線及納米印刷其中之一使該發(fā)光二極管磊晶層的未形成該第二金屬層的該電極層的表面粗糙化。
29.根據(jù)權(quán)利要求26或27所述的制造方法,其特征在于,通過微影蝕刻使該散熱絕緣基板的該第一表面粗糙化。
30.根據(jù)權(quán)利要求26或27所述的制造方法,其特征在于,通過金屬鍍膜來(lái)制作該第一金屬層的金屬圖案。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的制造方法,其特征在于,該金屬鍍膜是真空鍍膜、化學(xué)電鍍、電鍍及網(wǎng)印其中之一。
32.根據(jù)權(quán)利要求26或27所述的制造方法,其特征在于,借助鉆孔、激光鉆孔及黃光微影蝕刻技術(shù)其中之一在該散熱絕緣基板的該第一表面及該第二表面之間形成通孔。
33.根據(jù)權(quán)利要求26或27所述的制造方法,其特征在于,該散熱絕緣基板是氮化硅、氮化鋁、氮化硼及碳化硅其中之一或其復(fù)合材料。
34.根據(jù)權(quán)利要求26或27所述的制造方法,其特征在于,該散熱絕緣基板具有500W/ (K-m)至IOOW/(K-m)的熱傳導(dǎo)系數(shù)及IOKV至O. 5KV的絕緣崩潰電壓。
全文摘要
一種發(fā)光二極管晶粒及其制造方法,發(fā)光二極管晶粒包含一散熱絕緣基板;一第一金屬層,形成于該散熱絕緣基板的一表面上;一發(fā)光二極管磊晶層;以及一第二金屬層,形成于該發(fā)光二極管磊晶層上,與該第一金屬層接合。本發(fā)明的發(fā)光二極管晶粒是采用電熱分離的結(jié)構(gòu),通過散熱絕緣基板使發(fā)光二極管磊晶層所產(chǎn)生的熱散逸掉,可使發(fā)光二極管晶粒所產(chǎn)生的熱量散逸出其外,以增加發(fā)光二極管晶粒的使用壽命,并使得發(fā)光強(qiáng)度提高。
文檔編號(hào)H01L33/64GK102983258SQ20111029772
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月5日
發(fā)明者藍(lán)文正, 張聰明 申請(qǐng)人:臺(tái)灣波律股份有限公司