發(fā)光二極管結構的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管結構，包括一永久基板、一第一圖案化金屬層、一第二圖案化金屬層以及一半導體磊晶層。永久基板具有一接合面。第一圖案化金屬層配置在永久基板的接合面上且暴露出部分接合面。第二圖案化金屬層對應配置在第一圖案化金屬層上。第二圖案化金屬層暴露出第一圖案化金屬層所暴露出的接合面。第二圖案化金屬層與第一圖案化金屬層的接觸面形成共晶結合。半導體磊晶層配置在第二圖案化金屬層上。
【專利說明】發(fā)光二極管結構

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明是有關于一種半導體結構，且特別是有關于一種發(fā)光二極管結構。

【背景技術】
[0002] -般來說，發(fā)光二極管結構的制作，首先，在成長基板上已依序形成有第一型半導 體層、發(fā)光層以及第二型半導體層。接著，再將永久基板接合至第二型半導體層上，其中接 合永久基板與第二型半導體層最常用的方法為氧化物接合法（oxide bonding)以及整面性 的金屬共晶接合法（metal eutectic bonding)。氧化物接合法是通過透光的氧化物粘著層 來進行永久基板與第二型半導體層的接合，故其所形成的發(fā)光二極管結構可具有較佳的出 光效率。然而，相較于通過金屬鍵結的金屬共晶接合法的接合強度而言，氧化物接合法的接 合強度較弱。若采用接合強度較佳的金屬共晶接合法，則因為是通過配置整面性的金屬層 在永久基板與第二型半導體層之間，而會降低整體發(fā)光二極管結構的出光效率。因此，如何 能使發(fā)光二極管結構具有較佳的界面接合可靠度以及具有較佳的出光效率便成為了目前 急需解決的問題之一。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管結構，其具有較佳的界面接合可靠度及出光效率。
[0004] 本發(fā)明的發(fā)光二極管結構，其包括一永久基板、一第一圖案化金屬層、一第二圖案 化金屬層以及一半導體磊晶層。永久基板具有一接合面。第一圖案化金屬層配置在永久 基板的接合面上，其中第一圖案化金屬層暴露出部分接合面。第二圖案化金屬層對應配置 在第一圖案化金屬層上，其中第二圖案化金屬層暴露出第一圖案化金屬層所暴露出的接合 面，且第二圖案化金屬層與第一圖案化金屬層的接觸面形成共晶結合。半導體磊晶層配置 在第二圖案化金屬層上。
[0005] 在本發(fā)明的一實施例中，上述的第一圖案化金屬層與第二圖案化金屬層的材質是 各選自于金、錫、銅、銦與上述材料的合金所構成的族群。
[0006] 在本發(fā)明的一實施例中，上述的第一圖案化金屬層暴露出部分接合面的面積與接 合面的總面積的比值介于〇. 5至0. 9之間。
[0007] 在本發(fā)明的一實施例中，上述的第一圖案化金屬層包括多個第一金屬，而第二圖 案化金屬層包括多個第二金屬。第二金屬與對應的第一金屬具有相同形狀。
[0008] 在本發(fā)明的一實施例中，上述的第一金屬位于接合面的周圍。
[0009] 在本發(fā)明的一實施例中，上述的每一第一金屬的形狀與每一第二金屬的形狀為矩 形，且每一第一金屬的側邊與每一第二金屬的側邊皆與永久基板的側邊切齊。
[0010] 在本發(fā)明的一實施例中，上述的第一金屬具有相同的形狀。
[0011] 在本發(fā)明的一實施例中，上述的發(fā)光二極管結構還包括：一透光材料層，填充在第 一金屬之間的間隙與第二金屬之間的間隙，且至少部分覆蓋第一圖案化金屬層所暴露出的 接合面。
[0012] 在本發(fā)明的一實施例中，上述的透光材料層的材質是選自于苯并環(huán)丁烯 (Benzo-Cyclobutene, BCB)、環(huán)氧樹脂、氧化錯、氧化娃、氮化娃、其他有機黏結材料與上述 的組合所構成的族群。
[0013] 在本發(fā)明的一實施例中，上述的半導體磊晶層包括一第一型半導體層、一第二型 半導體層以及一發(fā)光層。發(fā)光層位于第一型半導體層與第二型半導體層之間，而第二型半 導體層配置在第二圖案化金屬層與發(fā)光層之間。
[0014] 在本發(fā)明的一實施例中，上述的發(fā)光二極管結構還包括一第一電極與一第二電 極。第一電極配置在第一型半導體層上。第二電極配置在第二型半導體層上，其中第一圖 案化金屬層的位置與第一電極的位置及第二電極的位置對應設置。
[0015] 基于上述，由于本發(fā)明的第一圖案化金屬層與第二圖案化金屬層的接觸面能夠通 過金屬元素的擴散反應產(chǎn)生鍵結，而提高界面強度及剪切強度，因此本發(fā)明的發(fā)光二極管 結構可具有較佳的界面接合可靠度。此外，由于本發(fā)明的第一圖案化金屬層及第二圖案化 金屬層并不是整面性的結構而是圖案化的結構，因此相較于現(xiàn)有具有整面性金屬層的發(fā)光 二極管結構而言，本發(fā)明的發(fā)光二極管結構可具有較佳的出光效率。
[0016] 為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能還明顯易懂，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】
[0017] 圖1A示出為本發(fā)明的一實施例的一種發(fā)光二極管結構的剖面示意圖；
[0018] 圖1B不出為圖1A的第一圖案化金屬層與永久基板的俯視不意圖；
[0019] 圖2示出為本發(fā)明的另一實施例的一種發(fā)光二極管結構的剖面示意圖；
[0020] 圖3示出為本發(fā)明的又一實施例的一種發(fā)光二極管結構的剖面示意圖。
[0021] 附圖標記說明：
[0022] 100a、100b、100c :發(fā)光二極管結構；
[0023] 110:永久基板；
[0024] 112:接合面；
[0025] 113、123、133 :側邊；
[0026] 120a、120b :第一圖案化金屬層；
[0027] 122a、122b :第一金屬；
[0028] 130a、130b :第二圖案化金屬層；
[0029] 132a、132b :第二金屬；
[0030] 140 :半導體磊晶層；
[0031] 142 :第一型半導體層；
[0032] 144 :第二型半導體層；
[0033] 146 :發(fā)光層；
[0034] 150 :透光材料層；
[0035] 162:第一電極；
[0036] 164:第二電極。

【具體實施方式】
[0037] 圖1A示出為本發(fā)明的一實施例的一種發(fā)光二極管結構的剖面示意圖。圖1B示出 為圖1A的第一圖案化金屬層與永久基板的俯視示意圖。請同時參考圖1A與圖1B，在本實 例中，發(fā)光二極管結構l〇〇a包括一永久基板110、一第一圖案化金屬層120a、一第二圖案化 金屬層130a以及一半導體嘉晶層140。永久基板110具有一接合面112。第一圖案化金屬 層120a配置在永久基板110的接合面112上，其中第一圖案化金屬層120a暴露出部分接 合面112。第二圖案化金屬層130a對應配置在第一圖案化金屬層120a上，其中第二圖案化 金屬層130a暴露出第一圖案化金屬層120a所暴露出的接合面112,且第二圖案化金屬層 130a與第一圖案化金屬層120a的接觸面形成共晶結合。半導體磊晶層140配置在第二圖 案化金屬層130a上。
[0038] 詳細來說，本實施例中的第一圖案化金屬層120a暴露出部分接合面112的面積與 接合面112的總面積的比值，較佳地，介于0. 5至0. 9之間。更具體來說，若面積的比值大 于〇. 9,則會使第一圖案化金屬層120a所占比例過小，導致共晶接合的接合性不佳；若面積 的比值小于0.5,則會使第一圖案化金屬層120a所占比例過大，進而影響整體發(fā)光二極管 結構100a的出光效率。另外，永久基板110例如是一晶圓或一藍寶石基板，但并不以此為 限。在本實施例中，第一圖案化金屬層120a包括多個第一金屬122a，而第二圖案化金屬層 130a包括多個第二金屬132a。第一金屬122a位于永久基板110的接合面112周圍，且第 二金屬132a與對應的第一金屬122a具有相同形狀。
[0039] 如圖1A與圖1B所不，每一第一金屬122a具有相同的形狀，且第一金屬122a的形 狀為矩形。本實施例的第一金屬122a的側邊123與永久基板110的側邊113實質上切齊； 另一方面，每一第二金屬132a也具有相同的形狀，且第二金屬132a的形狀為矩形。本實施 例的第二金屬132a的側邊133與永久基板110的側邊113實質上切齊。此種設計會讓第 一金屬122a和第二金屬132a的共晶接合處可以推到接合面112的邊界，不但可以保留共 晶接合良好的粘著效果，也不會遮光進而影響發(fā)光二極管結構l〇〇a的出光效率。當然，在 其他未示出的實施例中，第一金屬122a也可具有不同的形狀，且第一金屬122a的形狀也可 為圓形、橢圓形、三角形、梯形或其他適合的幾何圖形。此處，第一圖案化金屬層120a的材 質可選自于金、錫、銀、鋅、銅、鎳、鈹、鈦、鉬、銦、鈀、鉻、鋁、鎢、鉭及上述材料的合金所構成 的族群，而第二圖案化金屬層130a的材質可選自于金、錫、銀、鋅、銅、鎳、鈹、鈦、鉬、銦、鈀、 鉻、鋁、鎢、鉭及上述材料的合金上述材料的合金所構成的族群。較佳地，第一圖案化金屬層 120a和第二圖案化金屬層130a是由相同材料所組成，且第一圖案化金屬層120a和第二圖 案化金屬層130a是選自于金、錫、銅、銦與上述材料的合金所構成的族群，如此一來，制程 簡單又可獲得高強度的接合度。
[0040] 此外，本實施例的半導體磊晶層140包括一第一型半導體層142、一第二型半導體 層144以及一發(fā)光層146。發(fā)光層146位于第一型半導體層142與第二型半導體層144之 間，而第二型半導體層144配置在第二圖案化金屬層130a與發(fā)光層146之間。在此，第一 型半導體層142例如是一 N型半導體層，而第二型半導體層144例如是一 P型半導體層，反 之亦然，在此并不加以限制。
[0041] 由于本實施例的發(fā)光二極管結構l〇〇a具有圖案化的第一圖案化金屬層120a與第 二圖案化金屬層130a，其中第一圖案化金屬層120a與第二圖案化金屬層130a的接觸面通 過共晶接合法，例如是熱接合、熱壓接合或熱超聲波接合，通過金屬元素的擴散反應產(chǎn)生鍵 結，而提高界面強度及剪切強度。因此，本實施例的發(fā)光二極管結構l〇〇a相較于現(xiàn)有通過 氧化物接合法所形成的發(fā)光二極管結構而言可具有較佳的界面接合可靠度。此外，由于本 實施例的第一圖案化金屬層120a及第二圖案化金屬層130a并不是整面性的結構且僅配置 在永久基板110的周圍，因此相較于現(xiàn)有通過整面性金屬層來進行共晶接合的發(fā)光二極管 結構而言，本實施例的發(fā)光二極管結構l〇〇a可具有較佳的出光效率。
[0042] 在此必須說明的是，下述實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內(nèi)容，其中采 用相同的標號來表示相同或近似的元件，并且省略了相同技術內(nèi)容的說明。關于省略部分 的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重復贅述。
[0043] 圖2示出為本發(fā)明的另一實施例的一種發(fā)光二極管結構的剖面示意圖。請參考圖 2,本實施例的發(fā)光二極管結構100b與圖1的發(fā)光二極管結構100a相似，二者主要差異之 處在于：本實施例的發(fā)光二極管結構l〇〇b還包括一透光材料層150,其中透光材料層150 填充在第一金屬122a之間的間隙與第二金屬132a之間的間隙，且至少部分覆蓋第一圖案 化金屬層120a所暴露出的接合面112。此處，透光材料層150包括的材質是選自于苯并環(huán) 丁烯（BCB)、環(huán)氧樹脂（Epoxy)、氧化鋁（A1 203)、氧化硅（Si02)、氮化硅（SiNx)、其他有機黏 結材料與上述的組合所構成的族群。此外，本實施例的發(fā)光二極管結構l〇〇b還包括一第一 電極162與一第二電極164。第一電極162配置在第一型半導體層142上，而第二電極164 配置在第二型半導體層144上。如圖2所示，本實施例的發(fā)光二極管結構100b例如為一可 用于覆晶式的發(fā)光二極管結構。
[0044] 由于本實施例的發(fā)光二極管結構100b具有透光材料層150,通過透光材料層150 的設置，可以使施壓點均勻，降低第一圖案化金屬層120a和第二圖案化金屬層130a共晶接 合時的壓力。再者，利用透光材料層150與半導體磊晶層140的折射率不同，可使得本實施 例的發(fā)光二極管結構l〇〇b的出光效率較佳。此外，其中透光材料層150具有黏性，因此透 光材料層150也可輔助增加半導體磊晶層140與永久基板110之間的接合強度。再者，第 一金屬122a與第二金屬132a僅位于永久基板110的周圍（即非出光區(qū))，而透光材料層150 是填充在第一金屬122a之間的間隙與第二金屬132a之間的間隙，因此相較于現(xiàn)有通過整 面性金屬層來進行共晶接合的發(fā)光二極管結構而言，本實施例的發(fā)光二極管結構l〇〇b可 具有較佳的出光效率。
[0045] 值得一提的是，本發(fā)明并不限定第一金屬122a與第二金屬132a的配置位置，雖然 此處所提及的第一金屬122a與第二金屬132a是設置在永久基板110的周圍，且不與第一 電極162與第二電極164的位置對應設置。但在其他實施例中，請參考圖3,第一圖案化金 屬層120b的位置也可與第一電極162的位置及第二電極164的位置對應設置。即，第一金 屬122b的位置對應第一電極162的位置以及第二電極164的位置，而第二金屬132b對應 第一金屬122b設置且與第一金屬122b具有相同的形狀。如此一來，第一電極162與第二 電極164在永久基板110上的正投影完全覆蓋第一圖案化金屬層120b與第二圖案化金屬 層130b在永久基板110上的正投影，即不會影響發(fā)光二極管結構100c的出光效率。上述 仍屬于本發(fā)明可采用的技術方案，不脫離本發(fā)明所欲保護的范圍。
[0046] 綜上所述，由于本發(fā)明的第一圖案化金屬層與第二圖案化金屬層的接觸面能夠通 過金屬元素的擴散反應產(chǎn)生鍵結，而提高界面強度及剪切強度，因此本發(fā)明的發(fā)光二極管 結構可具有較的界面接合可靠度。此外，由于本發(fā)明的第一圖案化金屬層及第二圖案化金 屬層并不是整面性的結構而是圖案化的結構，因此相較于現(xiàn)有具有整面性金屬層的發(fā)光二 極管結構而言，本發(fā)明的發(fā)光二極管結構可具有較佳的出光效率。
[0047] 最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制； 盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其 依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征 進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技 術方案的范圍。
【權利要求】
1. 一種發(fā)光二極管結構，其特征在于，包括： 一永久基板，具有一接合面； 一第一圖案化金屬層，配置在該永久基板的該接合面上，其中該第一圖案化金屬層暴 露出部分該接合面； 一第二圖案化金屬層，對應配置在該第一圖案化金屬層上，其中該第二圖案化金屬層 暴露出該第一圖案化金屬層所暴露出的該接合面，且該第二圖案化金屬層與該第一圖案化 金屬層的接觸面形成共晶結合；以及 一半導體磊晶層，配置在該第二圖案化金屬層上。
2. 根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光二極管結構，其特征在于，該第一圖案化金屬層與該第 二圖案化金屬層的材質是各選自于金、錫、銅、銦與上述材料的合金所構成的族群。
3. 根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光二極管結構，其特征在于，該第一圖案化金屬層暴露出 部分該接合面的面積與該接合面的總面積的比值介于〇. 5至0. 9之間。
4. 根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光二極管結構，其特征在于，該第一圖案化金屬層包括多 個第一金屬，而該第二圖案化金屬層包括多個第二金屬，該些第二金屬與對應的該些第一 金屬具有相同形狀。
5. 根據(jù)權利要求4所述的發(fā)光二極管結構，其特征在于，該些第一金屬位于該接合面 的周圍。
6. 根據(jù)權利要求4所述的發(fā)光二極管結構，其特征在于，各該第一金屬的形狀與各該 第二金屬的形狀為矩形，且各該第一金屬的側邊與各該第二金屬的側邊皆與該永久基板的 側邊切齊。
7. 根據(jù)權利要求4所述的發(fā)光二極管結構，其特征在于，該些第一金屬具有相同的形 狀。
8. 根據(jù)權利要求4所述的發(fā)光二極管結構，其特征在于，還包括： 一透光材料層，填充在該些第一金屬之間的間隙與該些第二金屬之間的間隙，且至少 部分覆蓋該第一圖案化金屬層所暴露出的該接合面。
9. 根據(jù)權利要求8所述的發(fā)光二極管結構，其特征在于，該透光材料層的材質是選自 于苯并環(huán)丁烯、環(huán)氧樹脂、氧化鋁、氧化硅、氮化硅、其他有機黏結材料與上述的組合所構成 的族群。
10. 根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光二極管結構，其特征在于，該半導體磊晶層包括一第一 型半導體層、一第二型半導體層以及一發(fā)光層，該發(fā)光層位于該第一型半導體層與該第二 型半導體層之間，而該第二型半導體層配置在該第二圖案化金屬層與該發(fā)光層之間。
11. 根據(jù)權利要求10所述的發(fā)光二極管結構，其特征在于，還包括： 一第一電極，配置在該第一型半導體層上；以及 一第二電極，配置在該第二型半導體層上，其中該第一圖案化金屬層的位置與該第一 電極的位置及該第二電極的位置對應設置。
【文檔編號】H01L33/02GK104124313SQ201310151756
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2013年4月27日 優(yōu)先權日:2013年4月27日
【發(fā)明者】黃冠杰, 莊東霖 申請人:新世紀光電股份有限公司