CN100383992C - 发光二极管及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种发光二极管，其包括基板、半导体多层、多个电极、保护层、多个球底金属层以及光反射层。半导体多层是配置于基板上。这些电极与保护层是配置于半导体多层上，其中保护层具有多个开口，以暴露出这些电极。球底金属层配置于这些电极上。光反射层配置于保护层上，其中光反射层与这些电极、球底金属层电性绝缘。本发明另提出一种发光二极管的制造方法，其可藉由同一道制程制作出发光二极管中的光反射层与球底金属层，与现有制程相容。

Description

发光二极管及其制造方法

技术领域

本发明是有关于一种发光二极管及其制造方法，且特别是有关于一种高发光效率的发光二极管及其制造方法。

背景技术

发光二极管(Light Emitting Diode，LED)是一种半导体元件，其主要是由III-V族元素化合物半导体材料所构成。这种半导体材料具有将电能转换为光的特性。详细地说，对这种半导体材料施加电流时，半导体材料内部的电子会与电洞结合，并且将过剩的能量以光的形式释出，而达成发光的效果。

由于发光二极管的发光现象不属于热发光或放电发光，而是属于冷性发光，所以发光二极管装置的寿命可长达十万小时以上，且无须暖灯时间(idling time)。此外，发光二极管装置具有反应速度快(约为10^-9秒)、体积小、用电省、污染低(不含水银)、高可靠度、适合量产等优点，因此其应用的领域十分广泛。

一般而言，发光二极管主要包含一基底、一半导体多层以及多个电极，其中半导体多层是由P型掺杂层、主动层以及N型掺杂层依序堆叠而成。半导体多层是配置于基底上，而这些电极则配置于此半导体多层上。当N型掺杂层与P型掺杂层之间形成一电位差时，电子与电洞便会在主动层结合，而产生光线。

上述的发光二极管的发光效率主要取决于发光层的量子效率，以及发光二极管整体的光取出效率。其中发光层的量子效率的提升主要取决于发光层的结晶品质及其结构的良窳，而光取出效率的提升则取决于发光层发出的光线的有效利用率。

为提升发光二极管的光取出效率，现有习知技术提出一种将发光二极管的表面粗糙化的技术。此技术主要是在发光二极管的后段制程中，将发光二极管的表面粗糙化，以避免光线在发光二极管内部发生全反射，而降低了光线的有效利用率。由于此技术需要在发光二极管的制造过程中增加额外的粗糙化制程，因此，此技术需要耗费较高的成本以及较长的生产时程。

除此之外，现有习知技术更可以在半导体多层与保护层之间形成一层金属反射膜，以提高发光二极管的光取出效率。然而，此方法仍然需要额外地增加金属反射膜的制程，因此技术仍然有制作成本上的问题。

发明内容

本发明的目的就是在提供一种发光二极管，其具有较高的发光效率。

本发明的再一目的是提供一种发光二极管制程，其具有较低的生产成本与较短的生产时程。

本发明提出一种的发光二极管，其包括基板、半导体多层、多个电极、保护层、多个球底金属层以及光反射层。半导体多层是配置于基板上。这些电极与保护层是配置于半导体多层上，其中保护层具有多个开口，以暴露出这些电极。球底金属层配置于这些电极上。光反射层配置于保护层上，其中光反射层与这些电极、球底金属层电性绝缘。

在本发明的一实施例中，发光二极管可进一步包括多个凸块，其配置于球底金属层上。上述的球底金属层的材质例如与光反射层的材质相同。具体而言，球底金属层与光反射层的材质例如为金、银、钛/钨或是其他类似的材料。

本发明更提出一种发光二极管制程，其步骤包括先提供发光二极管晶片，其中发光二极管晶片具有多个电极以及一保护层，其中保护层具有多个开口以暴露出这些电极。然后于保护层上形成一导电层。之后将导电层图案化，以形成多个球底金属层以及一光反射层，其中这些球底金属层位于这些电极上，且这些电极以及这些球底金属层皆与光反射层电性绝缘。

在本发明的一实施例中，上述的导电层的形成方法例如包括溅镀。

在本发明的一实施例中，发光二极管制程可进一步更包括一凸块制程，以分别于每一球底金属层上形成一凸块。此外，上述的凸块的形成方法例如包括电镀或印刷。

本发明是在保护层上配置光反射层，以使发光二极管所发出的光线约略朝同一方向出射，因此，本发明所揭露的发光二极管具有较高的光取出效率。另外，本发明是在同一道图案化制程中，同时形成光反射层与球底金属层，故本发明可与现有制程相容，且不会增加制造成本。此外，本发明所揭露的制程能以较低廉的成本以及较短的生产时程制造出光取出效率较高的发光二极管。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1A～图1B绘示为本发明实施例的发光二极管制程示意图。

图2A～图2B绘示为图案化后的导电层的上视示意图。

图3绘示为发光二极管与承载基板的组合示意图。

100：发光二极管晶片    110：基板

120：半导体多层        130、132：电极

140：保护层            142：开口

150：导电层            160：球底金属层

170：光反射层          180：凸块

200：发光二极管        210：承载基板

具体实施方式

请参阅图1A，图1A～图1B绘示为本发明实施例的发光二极管制程示意图。首先先提供发光二极管晶片100。此发光二极管晶片100包括基板110、半导体多层120、多个电极130、132以及保护层140。其中基板110的材质例如为C-Plane、R-Plane或A-Plane的氧化铝单晶(Sapphire)或其它的透明材质。此外，晶格常数接近于氮化物半导体的单晶化合物亦适于做为基板110的材质。

半导体多层120是配置于基板110上，而这些电极130，132则配置于半导体多层120上，其中电极130，132的材质例如为钛/铝/钛/金(Ti/Al/Ti/Au)、钛/铝/铂/金(Ti/Al/Pt/Au)、铬/铝/铂/金(Cr/Al/Pt/Au)、铬/铝/钛/金(Cr/Al/Ti/Au)、钯/铝/钛/金(Pd/Al/Ti/Au)、钯/铝/铂/金(Pd/Al/Pt/Au)、钕/铝/铂/金(Nd/Al/Pt/Au)、钕/铝/铂/金(Nd/Al/Ti/Au)、镍/铝/钛/金(Ni/Al/Ti/Au)、镍/铝/铂/金(Ni/Al/Pt/Au)、镍/铝/铬/金(Ni/Al/Cr/Au).....等等与半导体多层120有良好的欧姆接触的材料。而保护层140亦配置于半导体多层120，并且保护层140具有多个开口142以分别曝露出这些电极130、132。

在提供发光二极管晶片100后，在发光二极管晶片100上形成一层导电层150，其中导电层150的形成方式例如为溅镀(sputtering)，而导电层150的材质例如为金(Au)、银(Ag)或钛/钨(Ti/W)。

请参阅图1B，在形成导电层150后，例如利用微影/蚀刻制程将导电层150图案化，以同时形成多个球底金属层160以及光反射层170，进而初步地形成发光二极管200，其中光反射层170皆与电极130、132以及这些球底金属层160电性绝缘。

承上所述，由于球底金属层160以及光反射层170是经由对导电层150进行微影/蚀刻制程而得，因此球底金属层160与光反射层170的形状与配置位置，能够弹性地视电极130与132相对于半导体多层120的位置来调整。请参阅图2A与图2B，其是图案化后的导电层150的上视示意图。举例而言，在图2A中，当电极130与132位于半导体多层120的相对两侧边时，球底金属层160是位于是分别位于电极130与132上，而光反射层170则是位于发光二极管晶片100上球底金属层160以外的区域。当电极130与132，如图2B所示，位于半导体多层120的相对两角落时，球底金属层160依然分别位于电极130与132上，但是光反射层170就可以相对于球底金属层160的形状与配置位置的变化而弹性地改变其外形。

请再次参考图1B，将导电层150图案化而形成球底金属层160与光反射层170后，更可以于每一球底金属层160上形成凸块180，其中形成凸块180的方式例如为电镀、网板印刷或是其他方式，而凸块180的材质例如为金或焊锡。

基于上述，本发明所揭露的发光二极管200主要包括基板110、半导体多层120、电极130与132、保护层140、多个球底金属层160以及光反射层170。其中半导体多层120是配置于基板110上，电极130与132配置于半导体多层120上。保护层140亦配置于半导体多层120上，而且保护层140具有多个开口142以分别曝露出这些电极130与132。球底金属层160是配置于电极130与132上，而光反射层170则配置于保护层140上。值得注意的是，光反射层170与电极130、132、球底金属层160电性绝缘。

若将发光二极管200经由凸块180而电性连接于承载基板210上时，其示意图如3所示。请参阅图3，当一电位差形成于电极130与132之间时，电子与电洞将于半导体多层120内结合而释放出光线。由于本实施例所揭露的发光二极管于半导体多层120上具有光反射层170的设计，因此能将朝向承载基板210行进的光线反射。是以发光二极管200所发出的光线大约能够朝同一方向出射，进而使得发光二极管200具有较高的光取出效率。

基于上述，本发明所揭露的发光二极管及其制造方法具有下列的优点：

1.本发明是将光反射层配置于保护层上，因此发光二极管所发出的光线约略朝同一方向出射，是以本发明所揭露的发光二极管具有较高的光取出效率。

2.本发明是在同一道图案化制程中，同时形成光反射层与球底金属层，故本发明可与现有制程相容，且不会增加制造成本。此外，本发明所揭露的制程能以较低廉的成本以及较短的生产时程制造出光取出效率较高的发光二极管。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (8)

1.一种发光二极管，其特征在于其包括

一基板；

一半导体多层，配置于该基板上；

多个电极，配置于该半导体多层上；

一保护层，配置于该半导体多层上，其中该保护层具有多个开口，以将该些电极暴露；

多个球底金属层，配置于该些电极上；以及

一光反射层，配置于该保护层上，其中该光反射层与该些电极、该些球底金属层电性绝缘。

2.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于其更包括多个凸块，配置于该些球底金属层上。

3.根据权利要求2所述的发光二极管，其特征在于其中所述的球底金属层的材质与该光反射层的材质相同。

4.根据权利要求3所述的发光二极管，其特征在于其中所述的球底金属层与该光反射层的材质为金、银或钛/钨。

5.一种发光二极管制程，其特征在于其步骤包括：

提供一发光二极管晶片，其中该发光二极管晶片具有多个电极以及一保护层，且该保护层具有多个开口以将该些电极暴露；

在该保护层上形成一导电层；以及

将该导电层图案化，以形成多个球底金属层以及一光反射层，其中该些球底金属层位于该些电极上，且该些电极以及该些球底金属层皆与该光反射层电性绝缘。

6.根据权利要求5所述的发光二极管制程，其特征在于其中所述的导电层的形成方法包括溅镀。

7.根据权利要求5所述的发光二极管制程，其特征在于其更包括分别于每一该些球底金属层上形成一凸块。

8.根据权利要求7所述的发光二极管制程，其特征在于其中所述的凸块的形成方法包括电镀或印刷。

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