發(fā)光二極管及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管及其制造方法。發(fā)光二極管包括一半導體復合層及一電極。半導體復合層提供空穴和電子并使空穴和電子結合而釋放光。電極形成于半導體復合層上，其中電極含有30％至98％的鋁含量。
【專利說明】發(fā)光二極管及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明是有關于一種發(fā)光二極管及其制造方法，且特別是有關于一種具有高鋁含量的電極的發(fā)光二極管及其制造方法。
【背景技術】
[0002]隨著科技的發(fā)展，各式照明技術不斷創(chuàng)新。發(fā)光二極管為照明技術發(fā)展上的一項重要里程碑。發(fā)光二極管具有效率高、壽命長、不易破損等優(yōu)點，使得發(fā)光二極管廣泛地應用于各式電子裝置與燈具中。
[0003]傳統(tǒng)發(fā)光二極管包括P型半導體層、N型半導體層及二電極，二電極分別形成于P型半導體層及N型半導體層上。一般而言，為了避免電極的鋁材料受到后續(xù)工藝的化學液侵蝕，電極的鋁材料的用量少于10%。然而，為了導電性考量，金的用量卻因此而提高，導致傳統(tǒng)發(fā)光二極管的成本無法有效降低。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明是有關于一種發(fā)光二極管及其制造方法，可減少或避免發(fā)光二極管的電極發(fā)生腐蝕。
[0005]本發(fā)明的一實施例提供一種發(fā)光二極管，包括一半導體復合層及一電極。半導體復合層用以提供空穴和電子并使空穴和電子結合而釋放光。電極形成于半導體復合層上，其中電極含有30%至98%的鋁含量。
[0006]本發(fā)明的另一實施例提供一種發(fā)光二極管的制造方法，包括以下步驟:形成一半導體復合層于一基板上；形成一電極于半導體復合層上；以及，形成一包覆層包覆電極，其中包覆層是由一賤金屬所組成。
[0007]為了對本發(fā)明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特舉實施例，并配合附圖，作詳細說明如下。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1繪示依照本發(fā)明一實施例的發(fā)光二極管的剖視圖。
[0009]圖2繪示依照本發(fā)明另一實施例的發(fā)光二極管的剖視圖。
[0010]圖3A至3C繪示依照本發(fā)明一實施例的發(fā)光二極管的制造流程圖。
[0011]主要元件符號說明:
[0012]100、200:發(fā)光二極管
[0013]110:基板
[0014]120:半導體復合層
[0015]121:第一半導體層
[0016]122:發(fā)光層
[0017]123:第二半導體層[0018]130、230:第一電極
[0019]130s:側面
[0020]130u:上表面
[0021]131:第一層結構
[0022]132:第二層結構
[0023]140、240:第二電極
[0024]150:包覆層
[0025]160:接墊層
[0026]233:第三層結構
【具體實施方式】
[0027]請參照圖1，其繪示依照本發(fā)明一實施例的發(fā)光二極管100的剖視圖。發(fā)光二極管100包括基板110、半導體復合層120、第一電極130、第二電極140、包覆層150及接墊層160。
[0028]基板110例如是娃基板、氣化嫁基板、碳化娃基板、監(jiān)寶石基板或以上述基板再進行圖形化等加工的基板，但并不以此為限。
[0029]半導體復合層120位于基板110上，用以提供空穴和電子并使空穴和電子結合而釋放光。詳細而言，半導體復合層120是由多層半導體層上下堆迭而成的，其包括第一半導體層121,位于基板110上；發(fā)光層122,位于第一半導體層121上且露出部分的第一半導體層121 ;以及第二半導體層123，位于發(fā)光層122上。其中第一半導體層121與第二半導體層123實質上平行，而發(fā)光層122是夾設于第一半導體層121與第二半導體層123之間。第一半導體層121、發(fā)光層122及第二半導體層123可各自為單層或多層結構，端視實際需求而定。
[0030]半導體復合層120可透過一般半導體工藝(例如金屬有機化學氣相沉積(Metal-organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD)外延工藝、薄膜沉積、微影、蝕刻、摻雜)來形成。第一半導體層121例如是P型半導體層與N型半導體層的其中一者，而第二半導體層123則為P型半導體層與N型半導體層的另一者。其中，P型半導體層例如是摻雜鎂(Mg)、硼(B)、銦(In)、鎵(Ga)或鋁(Al)等元素的氮基半導體層，而N型半導體層例如是摻雜硅(Si)、磷(P)、銻(Sb)、砷(As)等元素的氮基半導體層。發(fā)光層122可以是三五族二元素化合物半導體(例如是砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)、磷化鎵(GaP)、氮化鎵(GaN))、三五族多元素化合物半導體(例如是砷化鋁鎵(AlGaAs)、磷砷化鎵(GaAsP)、磷化鋁鎵銦(AlGaInP)、砷化鋁銦鎵(AlInGaAs))或二六族二元素化合物半導體(例如是硒化鎘(CdSe)、硫化鎘(CdS)、硒化鋅(ZnSe))。
[0031]第一電極130位于露出部分的第一半導體層121上。第一電極130是由金、招、銀、銅、鉬、鉻、錫、鎳、鈦、鉻合金、鎳合金、銅娃合金、招銅娃合金、招娃合金、金錫合金及其組合的至少一者所構成的單層或多層結構，但不以此為限。本實施例的第一電極130是以雙層結構為例說明，其包括第一層結構131及第二層結構132。
[0032]第一層結構131位于第一半導體層121上，其材質較佳是選自鉻、鉻合金、鎳、鎳合金、錫、鈦或其組合，此些材質的黏結性強，可增加第一電極130與半導體復合層120的結合性。
[0033]第二層結構132位于第一層結構131上。第二層結構132的材質可選自金、鋁、銀、銅、鉬、銅硅合金、鋁銅硅合金、鋁硅合金、金錫合金或其組合，較佳是選自鋁、金或其組合，此些材質的導電性優(yōu)良，故可提升第一電極130的整體導電性或使第一電極130的整體導電性符合預期設計。
[0034]第一電極130可含有約30 %至98 %的鋁含量，此可透過設計第一電極130的層厚度實現(xiàn)。例如，第一層結構131的材質采用鉻，其厚度約1000埃，而第二層結構132的材質采用鋁，其厚度約33000埃，如此可使第一電極130含有約97%的鋁含量。由于鋁的含量大，可節(jié)省價格相對昂貴的金用量，因此可降低第一電極130的成本。
[0035]第二電極140形成于第二半導體層123上，其結構及材質相似于第一電極130，容此不再贅述。雖然本發(fā)明實施例的電極數(shù)量是以二個(第一電極130及第二電極140)為例說明，然亦可為單個或二個以上。
[0036]包覆層150用以包覆第一電極130及第二電極140。包覆層150是由賤金屬所組成，例如是由鉻、鉻合金、鎳、錫、鈦、鎳合金或其組合所組成。由于包覆層150的材質是選自價格便宜的賤金屬，故可大幅降低發(fā)光二極管100的成本。于另一實施例中，包覆層150的材質亦可由其它具有抗氧化及/或抗腐蝕特性的材質所組成。此外，包覆層150的厚度介于約300至500埃之間。
[0037]包覆層150包覆第一電極130的整個上表面130u及整個側面130s，可避免第一電極130的鋁材料露出而受到后續(xù)工藝環(huán)境或大氣環(huán)境的酸蝕。同理，第二電極140亦被包覆層150包覆，于此不再贅述。
[0038]接墊層160形成于包覆層150上，其可作為一金屬線(未繪示)的承載墊。接墊層160的材質例如是金(Au)或含金的合金。由于電極內含有一定含量導電性佳的鋁，故此接墊層160的用量可減少，例如，接墊層160的厚度僅500?；蚋?，如此可大幅降低發(fā)光二極管100的成本。
[0039]由于第一電極130及第二電極140受到包覆層150的保護，可避免電極被后續(xù)工藝環(huán)境、封裝環(huán)境或大氣環(huán)境的酸蝕而易脫落，進而使焊合在接墊層160上金屬線穩(wěn)固地形成于電極上，避免其跟著電極一起脫落。
[0040]另一實施例中，發(fā)光二極管100更包括一透明導電層(未繪示)形成于第二半導體層123上。此透明導電層的材質例如是銦錫氧化物(ITO)或銦鋅氧化物(IZO)等透明材質，其具有電流擴散的效果，使電流能均勻地由第二半導體層123流至發(fā)光層122。此透明導電層的厚度約2800埃。
[0041]請參照圖2，其繪示依照本發(fā)明另一實施例的發(fā)光二極管200的剖視圖。發(fā)光二極管200包括基板110、半導體復合層120、第一電極230、第二電極240及包覆層150。其中，沿用與前述實施例相同標號的元件，其材質、結構及選用條件皆與前述實施例相同，于此不再贅述。
[0042]第一電極230與第二電極240是以三層結構為例說明，包括第一層結構131、第二層結構132及第三層結構233。其中，第一電極230與第二電極240的第一層結構131是分別形成于第一半導體層121與第二半導體層123上，第二層結構132形成于第一層結構131上，第三層結構233形成于第二層結構132上。第三層結構233的厚度例如是200埃，而其材質可選自鉻、鉻合金、錫、鈦、鎳、鎳合金或其組合。此外，第三層結構233的材質可與第一層結構131相同,然亦可相異。
[0043]請參照圖3A至3C，其繪示依照本發(fā)明一實施例的發(fā)光二極管的制造流程圖。需特別說明的是，沿用與前述實施例相同標號的元件，其材質、結構及選用條件皆與前述實施例相同，于此不再贅述。
[0044]如圖3A所示，可采用例如金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)外延工藝，形成半導體復合層120于基板110上，其中半導體復合層120包括第一半導體層121、發(fā)光層122及第二半導體層123。詳細而言,依序于基板110上形成第一半導體層121、發(fā)光層122以及第二半導體層123。
[0045]接著，以曝光顯影的方式定義一光阻開口(未繪示)，再以感應耦合等離子體(Inductively coupled plasma, ICP)蝕刻位于光阻開口中的第二半導體層123,再向下蝕刻發(fā)光層122及第一半導體層121，直到露出部分的第一半導體層121為止。
[0046]請續(xù)參圖3B，可采用例如蒸鍍工藝、濺鍍工藝及微影工藝，形成第一電極130于露出部分的第一半導體層121上，以及形成第二電極140于第二半導體層123上。詳細而言，可先以曝光顯影的方式分別定義光阻開口(未繪示)于露出部分的第一半導體層121及第二半導體層123上，然后使用例如蒸鍍方式，依序形成前述第一層結構131的材料及第二層結構132的材料于光阻開口內，以形成第一電極130及第二電極140。此外,于另一實施例中，可依序形成第一層結構131的材料、第二層結構132的材料及第三層結構233的材料于光阻開口內，以形成第一電極230 (圖2)及第二電極240 (圖2)。
[0047]接著，如圖3C所示，可采用例如蒸鍍工藝、濺鍍工藝及微影工藝，形成包覆層150包覆第一電極130及第二電極140，其中包覆層150是由賤金屬所組成，例如由鉻、鉻合金、錫、鈦、鎳、鎳合金或其組合所組成。
[0048]然后，可采用例如蒸鍍工藝、濺鍍工藝及微影工藝，形成圖1的接墊層160于包覆層150上，至此形成如圖1所示的發(fā)光二極管100。
[0049]圖2的發(fā)光二極管200的制造方法相似于發(fā)光二極管100，容此不再贅述。
[0050]根據(jù)本發(fā)明實施例的發(fā)光二極管及其制造方法具有許多優(yōu)點，以下舉出其中幾個:
[0051](I).一實施例中，電極含有約30%至98%的鋁含量。由于鋁的含量大，可節(jié)省價格相對昂貴的金用量，因此可降低電極的成本。
[0052](2).一實施例中，包覆層完整包覆電極，其中包覆層是由賤金屬所組成，故可大幅降低發(fā)光二極管的成本。
[0053](3).一實施例中，包覆層包覆整個電極，因此可避免電極露出而受到后續(xù)工藝環(huán)境的氧化腐蝕問題產(chǎn)生。
[0054]綜上所述，雖然本發(fā)明已以實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬【技術領域】中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，當可作各種的更動與潤飾。因此，本發(fā)明的保護范圍當視權利要求書所界定者為準。
【權利要求】
1.一種發(fā)光二極管，包括: 一半導體復合層，用以提供空穴和電子并使空穴和電子結合而釋放光；以及 一電極，形成于該半導體復合層上，其中該電極含有30%至98%的招含量。
2.如權利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，該電極是由金、鋁、銀、銅、鉬、鉻、錫、鎳、鈦、鉻合金、鎳合金、銅硅合金、鋁銅硅合金、鋁硅合金、金錫合金及其組合的至少一者所構成的單層或多層結構。
3.如權利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，更包括: 一包覆層，用以包覆該電極，其中該包覆層是由一賤金屬所組成。
4.如權利要求3所述的發(fā)光二極管，其特征在于，該賤金屬為鉻、鉻合金、鎳、錫、鈦、鎳合金或其組合。
5.一種發(fā)光二極管，包括: 一半導體復合層，用以提供空穴和電子并使空穴和電子結合而釋放光； 一電極，形成于該半導體復合層上；以及 一包覆層，用以包覆該電極，其中該包覆層是由一賤金屬所組成。
6.如權利要求5所述的發(fā)光二極管，其特征在于，該電極是由金、鋁、銀、銅、鉬、鉻、錫、鎳、鈦、鉻合金、鎳合金、銅硅合金、鋁銅硅合金、鋁硅合金、金錫合金及其組合的至少一者所構成的單層或多層結構。
7.如權利要求5所述的發(fā)光二極管，其特征在于，該電極含有30%至98%的鋁含量。
8.如權利要求5所述的發(fā)光二極管，其特征在于，該賤金屬為鉻、鉻合金、鎳、錫、鈦、鎳合金或其組合。
9.一種發(fā)光二極管的制造方法，包括: 形成一半導體復合層于一基板上； 形成一電極于該半導體復合層上；以及 形成一包覆層包覆該電極，其中該包覆層是由一賤金屬所組成。
10.如權利要求9所述的制造方法，其特征在于，該電極是由金、鋁、銀、銅、鉬、鉻、錫、鎳、鈦、鉻合金、鎳合金、銅硅合金、鋁銅硅合金、鋁硅合金、金錫合金及其組合的至少一者所構成的單層或多層結構。
11.如權利要求9所述的制造方法，其特征在于，該電極含有30%至98%的鋁含量。
12.如權利要求9所述的制造方法，其特征在于，該賤金屬為鉻、鉻合金、鎳、錫、鈦、鎳合金或其組合。
【文檔編號】H01L33/40GK103474542SQ201210323318
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2012年9月4日 優(yōu)先權日:2012年6月5日
【發(fā)明者】孫謝陽 申請人:華新麗華股份有限公司