專利名稱：發(fā)光二極管及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管及其形成方法，特別涉及將電極設(shè)置在絕緣 層上方的發(fā)光二極管及其形成方法。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(Light Emitting Diode; LED)因具有生產(chǎn)成本低、結(jié)構(gòu)簡單、 低耗電、體積小以及安裝容易的優(yōu)勢，而大量運用于照明光源以及顯示器技 術(shù)中。
圖1顯示一般傳統(tǒng)的發(fā)光二極管10，其包含基板11、黏著層12、外延 結(jié)構(gòu)13及形成在外延結(jié)構(gòu)13上方的電極14與15。這種結(jié)構(gòu)，雖具有較佳 的電流分布效果，但發(fā)光二極管所發(fā)出的光向上輸出時，容易被電極14與 15所吸收或產(chǎn)生散射，導(dǎo)致光輸出強度降低。由于亮度提升始終是發(fā)光二極 管技術(shù)發(fā)展的主要趨勢，因此需要一種新穎的方法來解決現(xiàn)有的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明系揭示一種發(fā)光二極管，其陰極和陽極設(shè)置在外延結(jié)構(gòu)周圍的絕 緣層上方，而沒有設(shè)置在外延結(jié)構(gòu)上。本發(fā)明更利用透明導(dǎo)電層使陰極和陽 極電連接外延結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電半導(dǎo)體層，因此不但可達成發(fā)光的功能，更可避免 陰極和陽極正面地阻擋發(fā)光層的光線的輸出，以提升發(fā)光二極管的亮度。
在一方面，本發(fā)明一種發(fā)光二極管，包含外延芯片，該外延芯片具有第 一基板、第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層、發(fā)光層及第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層；第二基板，承載 該外延芯片；絕緣層位于該第二基板上，該絕緣層具有與該外延芯片的一側(cè) 鄰接的第一部分，及與該外延芯片的另一側(cè)鄰接的第二部分；第一電極，位 于該絕緣層的該第一部分上；及第二電極，位于該絕緣層的該第二部分上，
其中該第一電極電連接該第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層，且該第二電極電連接該第二導(dǎo) 電半導(dǎo)體層。
在另一方面，本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管的形成方法，包含提供至少一個外延芯片，該至少一個外延芯片具有第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層及第二導(dǎo)電半導(dǎo)體
層；將該至少一個外延芯片連接至第一基板上；在該第一基板上形成絕緣 層，該絕緣層具有與該外延芯片的一側(cè)鄰接的第一部分，及與該外延芯片的 另一側(cè)鄰接的第二部分；及在該絕緣層上形成第一電極及第二電極，其中該 第一電極電連接該第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層，該第二電極電連接該第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層。


圖1顯示已知的發(fā)光二極管的剖面圖。
圖2A、 2B及圖3至圖10為依據(jù)實施例顯示本發(fā)明的發(fā)光二極管制作 過程的結(jié)構(gòu)剖面圖。
IO發(fā)光二極管11基板
12教著層13外延結(jié)構(gòu)
14電極15電極
21基板22第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層
23發(fā)光層.24第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層
24a上表面26外延芯片
26a第一側(cè)26b第二側(cè)
31基板32反射層
33黏著層41間隔
51絕緣層51a第一部分
51b第二部分71溝渠
81a第一透明導(dǎo)電層81b第二透明導(dǎo)電層
91a第一電極91b第二電極
具體實施例方式
以下將參考附圖示范本發(fā)明的較佳實施例。附圖中相似組件采用相同的 組件符號。應(yīng)注意為了清楚呈現(xiàn)本發(fā)明，附圖中的各組件并非按照實物的比 例繪制，而且為避免模糊本發(fā)明的內(nèi)容，以下說明亦省略已知的零組件、相 關(guān)材料、及其相關(guān)處理技術(shù)。
在實施例中，本發(fā)明提供一種形成發(fā)光二極管的方法。參考圖2A至圖
62B,本發(fā)明方法包含提供具有第 一導(dǎo)電半導(dǎo)體層和第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層的外延
結(jié)構(gòu)。如圖2A所示，提供基板21，基板21包含n型砷化鎵(GaAs)基板。 之后，在基板21上形成多層外延層，其中形成多層外延層的步驟包含在基 板21上形成第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層22，在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層22上形成發(fā)光層 23，在發(fā)光層23上形成第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層24。第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層22包含n 型(ALGak)().5lno.5P外延層，而發(fā)光層23包含未經(jīng)摻雜的(AlxGaj.x)o.5lno.5P外 延層，且第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層24包含p型(AlxGa,-x)o.5lno.5P外延層。未經(jīng)摻雜 的(AlxGa^)。.5ln().5P外延發(fā)光層23中，代表Al含量的x約介于0至 0.45(x=0~0.45)，而在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層22或第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層24中，代表 Al含量的x約介于0.5至1.0(x=0.5~1.0)。當(dāng)發(fā)光層23的Al含量x=0時， 發(fā)光層23的組成為Gao.5Ina5P,而其所發(fā)出的光波長約為635nm(屬紅色可見 光范圍)。此外，發(fā)光層23的結(jié)構(gòu)包含同質(zhì)結(jié)構(gòu)(homo-structure)、單異質(zhì)結(jié) 構(gòu)(Single Hetero-structure, SH)、雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)(Double Hetero-structure, DH)或多 重量子阱結(jié)構(gòu)(Multiple Quantum Well, MQW)。應(yīng)注意，多層外延層中除了有 上述各層外也可視需要包含其它外延層。
然后，通過合適的切割技術(shù)，沿著圖1所示的虛線A-A，進行切割以形成 數(shù)個外延芯片26,如圖2B所示。切割后外延芯片26的外型可有多種變化， 可為矩形、三角形、橢圓形或圓形，如圖2C至圖2D的各俯視圖所示。
參考圖3,提供另一基板31?；?1可選自玻璃基板、藍寶石基板、 SiC基板、GaP基板、GaAsP基板、ZnSe基板、ZnS基板、ZnSSc基板等， 但不以此為限。接著，以合適的現(xiàn)有技術(shù)在基板31上依次形成反射層32及 黏著層33。反射層32的材質(zhì)較佳可選自Sn、 Al、 Au、 Pt、 An、 Ge、及Ag 等。黏著層33較佳則可選自旋涂玻璃、硅樹脂、BCB(B-staged bisbenzo cyclobutene)樹脂、環(huán)氧樹脂(Epoxy)、聚酰亞胺(polyimide)、或過氟環(huán)丁烷 (prefluorocyclobutane, PFCB)等。
參考圖4，以合適的現(xiàn)有技術(shù)將外延芯片26通過黏著層33連接至基板 31上。外延芯片26在基板31上的排放位置可視需要有多種變化，但應(yīng)注意 各外延芯片26間需至少有一個使彼此相互隔開的間隔41以使后續(xù)的絕緣材 料填入其中。
參考圖5，以合適的現(xiàn)有技術(shù)施加絕緣層51毯覆式地覆蓋各外延芯片 26并充填基板31上的各間隔41。操作完成后，絕緣層51將具有與外延芯
7片26的第一側(cè)26a鄰接的第一部分51a，及與外延芯片26的第二側(cè)26b鄰 接的第二部分51b。應(yīng)注意，較佳而言，間隔41可環(huán)繞各外延芯片26，故 絕緣層51也可環(huán)繞每一外延芯片26。圖5所示的虛線B-B，為切割線，本發(fā) 明完成后續(xù)各步驟后將沿B-B，進行切割。絕緣層51的材質(zhì)與黏著層33類似， 即可為旋涂玻璃、硅樹脂、苯并環(huán)丁烯(benzocyclobutene, BCB)、環(huán)氧樹脂 (Epoxy)、聚酰亞胺(polyimide)、或過氟環(huán)丁烷(prefluorocyclobutane, PFCB) 等。
接著，參考圖6,以合適的現(xiàn)有技術(shù)研磨絕緣層51以露出外延芯片26 的上表面24a(即為第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層24的上表面)。較佳而言，經(jīng)過研磨后， 絕緣層51的頂表面51c與第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層的上表面24a共平面。
參考圖7,在研磨步驟完成之后，以合適的光刻蝕刻技術(shù)在外延芯片26 中形成溝渠71,以暴露出第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層22。較佳而言，溝渠71更暴露 出絕緣層51的第一部分51a的垂直側(cè)壁51d。
接著，參考圖8，以合適的沉積、印刷或濺射技術(shù)，分別在絕緣層51 的第一部分51a的上方及絕緣層51的第二部分51b的上方形成第一透明導(dǎo) 電層81a及第二透明導(dǎo)電層81b。應(yīng)注意，較佳而言，第一透明導(dǎo)電層81a 向下延伸覆蓋絕緣層51的垂直側(cè)壁51d以實質(zhì)地接觸第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層22; 而第二透明導(dǎo)電層81b則向.外延伸以實質(zhì)地接觸第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層24。第一 透明導(dǎo)電層81a及第二透明導(dǎo)電層81b可同步形成，其可用的材質(zhì)包含氧化 錮錫、氧化鎘錫、氧化鋅、或氧化鋅錫等等。
參考圖9，以合適的沉積、印刷或濺射技術(shù)，分別在絕緣層51的第一部 分51a及絕緣層51的第二部分51b上方形成第一電極91a及第二電極91b。 電極的材料通常是導(dǎo)電性佳的金屬，例如金(Au)或鎳(Ni)等。由圖所示應(yīng)可 了解，第一電極91a可通過第一透明導(dǎo)電層81a電連接第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層22; 而第二電極91b則可通過第一透明導(dǎo)電層81b電連接第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層24。 換言之，第一電極91a或第二電極91b由絕緣層51所支撐，而非堆疊在外 延芯片26正上方。所以，較佳而言，本發(fā)明的第一電極91a或第二電極91b 可實質(zhì)上未覆蓋第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層24或第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層22。
完成第一電極91a及第二電極91b之后，可沿圖9所示的切割線B-B， 切割基板31以形成多個發(fā)光二極管組件100，如圖10所示。發(fā)光二極管組 件100為向上發(fā)光型二極管組件，包含具有基板21、第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層22、發(fā)光層23及第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層24的外延芯片26。外延芯片26設(shè)置在另一 基板31上?；?1除承載外延芯片26外，還有絕緣層51鄰接外延芯片26。 詳言之，絕緣層51具有與外延芯片26的第一側(cè)26a鄰接的第一部分51a, 及與外延芯片26的另一側(cè)26b鄰4妄的第二部分51b。發(fā)光二極管組件100 的第一電極91a及第二電極91b分別設(shè)在絕緣層51的第一部分51a及第二 部分51b上。通過第一透明導(dǎo)電層81a及第二透明導(dǎo)電層81b，第一電極91a 及第二電極91b分別電連接第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層24及第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層22。 第一電極91a及第二電極91b位于發(fā)光層23的同側(cè)。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用以限定本發(fā)明的權(quán)利要 求；凡其它未脫離本發(fā)明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應(yīng)包 含在權(quán)利要求內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管，包含外延芯片，該外延芯片具有第一基板、第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層、發(fā)光層及第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層；第二基板，承載該外延芯片；絕緣層位于該第二基板上，該絕緣層具有與該外延芯片的一側(cè)鄰接的第一部分，及與該外延芯片的另一側(cè)鄰接的第二部分；第一電極，位于該絕緣層的該第一部分上；及第二電極，位于該絕緣層的該第二部分上，其中該第一電極電連接該第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層，且該第二電極電連接該第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層。
2. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其中該第一電極與該第二電極位于 該發(fā)光層的同一側(cè)。
3. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其中該絕緣層具有頂表面，其與該 第二導(dǎo)電半導(dǎo)體的上表面共平面。
4. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其中該絕緣層的材質(zhì)為旋涂玻璃、 硅樹脂、苯并環(huán)丁烯、環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺、或過氟環(huán)丁烷。
5. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，更包含第一透明導(dǎo)電層位于該絕緣層的該第一部分的上方，該第一透明導(dǎo)電層 連接該第一電極與該第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層；及第二透明導(dǎo)電層位于該絕緣層的該第二部分的上方，該第二透明導(dǎo)電層 連接該第二電極與該第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層。
6. 如權(quán)利要求5所述的發(fā)光二極管，其中該絕緣層的該第一部分具有垂 直側(cè)壁,該第一透明導(dǎo)電層覆蓋該垂直側(cè)壁。
7. 如權(quán)利要求5所述的發(fā)光二極管，其中該第一透明導(dǎo)電層及該第二透 明導(dǎo)電層的材質(zhì)均為氧化銦錫、氧化鎘錫、氧化鋅、或氧化鋅錫。
8. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其中該第一電極或該第二電極皆未 覆蓋該第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層或該第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層。
9. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其中該絕緣層環(huán)繞該外延芯片。
10. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，更包含黏接層位于該第一基板與該第二基板之間。
11. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其中該黏接層的材質(zhì)為旋涂玻璃、 硅樹脂、苯并環(huán)丁烯、環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺、或過氟環(huán)丁烷。
12. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，更包含反射層位于該第一基板與該第二基板之間。
13. 如權(quán)利要求12所述的發(fā)光二極管，其中該反射層的材質(zhì)為選自Sn、 Al、 Au、 Pt、 An、 Ge、及Ag所組成的群組。
14. 一種發(fā)光二極管的形成方法，包含提供至少一個外延芯片，該至少一個外延芯片具有第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層及 第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層；將該至少 一個外延芯片連接至第 一基板上；在該第一基板上形成絕緣層，該絕緣層具有與該外延芯片的一側(cè)鄰接的 第一部分，及與該外延芯片的另一側(cè)鄰接的第二部分；及在該絕緣層上形成第一電極及第二電極，其中該第一電極電連接該第一 導(dǎo)電半導(dǎo)體層，該第二電極電連接該第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層。
15. 如權(quán)利要求14所述的發(fā)光二極管的形成方法，其中提供該至少一個 外延芯片的步驟包含在第二基板上依次形成該第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層及該第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層；及 切割該第二基板，以形成該至少一個外延芯片。
16. 如權(quán)利要求15所述的發(fā)光二極管的形成方法，其中切割該第二基板 更包含使該至少一個外延芯片呈現(xiàn)矩形、三角形、橢圓形或圓形。
17. 如權(quán)利要求14所述的發(fā)光二極管的形成方法，其中在將該至少一個 外延芯片連接至該第一基板上之前，更包含在該第一基板上形成反射層。
18. 如權(quán)利要求17所述的發(fā)光二極管的形成方法，其中該反射層的材質(zhì) 為選自Sn、 Al、 Au、 Pt、 An、 Ge、及Ag所組成的群組。
19. 如權(quán)利要求14所述的發(fā)光二極管的形成方法，其中將該至少一個外 延芯片連接至該第 一基板上的步驟包含在該第 一基板上形成黏接層，該黏接 層連接該外延芯片與該第 一基板。
20. 如權(quán)利要求19所述的發(fā)光二極管，其中該翁接層的材質(zhì)為旋涂玻 璃、硅樹脂、苯并環(huán)丁烯、環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺、或過氟環(huán)丁烷。
21. 如權(quán)利要求14所述的發(fā)光二極管，其中在該第一基板上形成該絕緣層包含使該絕緣層覆蓋該第一基板及該外延結(jié)構(gòu)；及 研磨該絕緣層以露出該外延結(jié)構(gòu)。
22. 如權(quán)利要求14所述的發(fā)光二極管，其中該絕緣層的材質(zhì)為旋涂玻 璃、硅樹脂、苯并環(huán)丁烯、環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺、或過氟環(huán)丁烷。
23. 如權(quán)利要求14所述的發(fā)光二極管的形成方法，其中在形成該第一電 極及該第二電極之前更包含在該絕緣層上方形成第一透明導(dǎo)電層，該第一透明導(dǎo)電層連接該第一導(dǎo) 電半導(dǎo)體層；在該絕緣層上方形成第二透明導(dǎo)電層，該第二透明導(dǎo)電層連接該第二導(dǎo) 電半導(dǎo)體層。
24. 如權(quán)利要求23所述的發(fā)光二極管的形成方法，其中在形成該第一電 極及該第二電極之前更包含在該至少一個外延芯片中形成溝渠，以使該絕緣層的垂直側(cè)壁暴露于該 溝渠中；及使該第一透明導(dǎo)電層覆蓋該垂直側(cè)壁。
25. 如權(quán)利要求23所述的發(fā)光二極管的形成方法，其中該第一透明導(dǎo)電 層及該第二透明導(dǎo)電層的材質(zhì)為氧化銦錫、氧化鎘錫、氣化鋅、或氧化鋅錫。
26. 如權(quán)利要求14所述的發(fā)光二極管的形成方法，其中在形成該第一電 極及該第二電極之后，更包含切割該第 一基板以形成多個發(fā)光二極管。
全文摘要
本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管及其形成方法。本發(fā)明的發(fā)光二極管包含具有第一基板、第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層、發(fā)光層及第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層的外延芯片；第二基板，承載外延芯片；絕緣層位于第二基板上，絕緣層具有與外延芯片的一側(cè)鄰接的第一部分及與外延芯片的另一側(cè)鄰接的第二部分；第一電極，位于絕緣層的第一部分上；及第二電極，位于絕緣層的第二部分上，其中第一電極與第二電極分別電連接第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層及第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層。
文檔編號H01L33/00GK101527340SQ20081008331
公開日2009年9月9日 申請日期2008年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月5日
發(fā)明者詹玄塘 申請人:廣鎵光電股份有限公司