專利名稱：發(fā)光二極管裝置及其制造方法
技術(shù)領域：
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及設置于金屬反射基板801上的疊層。疊層依序包含 第一反應層802、透明粘結(jié)層803、第二反應層804、透明導電層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及透明導電層805上分別設置電極811、 812。
發(fā)光二極管裝置通過透明粘結(jié)層803來粘結(jié)第一反應層802及第二反應 層804,并使金屬反射基板801與第一反應層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力與抗熱腐蝕 性的電鑄導熱基板的發(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、導熱基板以及種子層。外延疊層依序具有第一半導體層、發(fā)光層及第二 半導體層，導熱基板與第一半導體層相對而設，而種子層則位于第一半導體 層與導熱基板之間。其中第一半導體層為N型外延層，且第二半導體層為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)明的導熱基板具有低殘余應力與抗熱腐蝕性，可避免外延疊層與導熱 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中各種導熱基板的示意圖。
附圖標記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第一半導體層(N)
405發(fā)光層(A)
406第二半導體層(P)
407導熱基板
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第一反應層
803透明粘結(jié)層
804第二反應層
805透明導電層
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包括第一半導體層404、發(fā)光層405以及第二半導體層406。第 一半導體層404形成于外延基板403上，接著在第一半導體層404上形成發(fā) 光層405，而后在發(fā)光層405上形成第二半導體層406。
在上述實施例中，第一半導體層404及第二半導體層406可分別為N型 外延層及P型外延層，當然其亦可互換，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 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)粘貼至暫時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)?；蛘撸N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形成至少一導熱基板407于發(fā)光二極管元 件40，在此，導熱基板407可以電化學沉積、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。導熱基板407的材 料包括至少一導熱金屬，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熱效果者，皆可以應用于本實施例。
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，導熱基板制作于第一半導體層404,且由于N型外延層 (N-GaN)的阻值較低，故位于第一半導體層404與導熱基板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致漏電流增加的問題。不僅如此， 設置于外延疊層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、電鑄或電化學沉積等方式而形成導熱基板，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)層導致無法散熱且已知技 術(shù)需使用高溫高壓工藝而導致擴散等情形發(fā)生，進而提升散熱效能及成品 率。且本發(fā)明的導熱基板具有低殘余應力與抗熱腐蝕性，可避免外延疊層與 導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，依序具有第一半導體層、發(fā)光層及第二半導體層；導熱基板，與該第一半導體層相對而設；以及種子層，位于該第一半導體層與該導熱基板之間；其中該第一半導體層為N型外延層，且該第二半導體層為P型外延層。
2、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管裝置，其中該導熱基板的材料包括 至少導熱金屬，且該導熱金屬包括鎳、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，其中該導熱基板系以電化學沉積、 電鑄或電鍍成型，該導熱基板的材料包括至少一導熱金屬，且該導熱金屬包 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體層、發(fā)光層以及第二半導體層，且依序設置于該外延基板上，該第一半導體層為N型外延層，且該第二半導 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、導熱基板以及種子層。外延疊層依序具有第一半導體層、發(fā)光層及第二半導體層，導熱基板與第一半導體層相對而設，而種子層則位于第一半導體層與導熱基板之間。其中第一半導體層為N型外延層，且第二半導體層為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