CN2665934Y - 电镀基板具反射镜面的高亮度发光二极管 - Google Patents

Abstract

本实用新型主要是关于一种电镀基板具反射镜面的高亮度发光二极管(Light Emitting Diode，LED)。该方法是于镀设金属镜面反射层后，于其底部使用电镀法(plating)形成金属永久基板；抑或镀设一介电镜面层及一金属导电层后，于其底部使用电镀法形成金属永久基板，此法可有效降低制造成本，并可维持反射镜面的反射率，有助于提高LED发光效率。具电底基板的高亮度发光二极管，更可改善传统结构散热功效不佳的缺点。

Description

电镀基板具反射镜面的高亮度发光二极管

技术领域

本实用新型是关于一种制造高亮度发光二极管，尤指一种使用电镀法形成永久电镀基板并以此法制造而得的平面或高亮度发光二极管。

背景技术

发光二级管为目前最受瞩目的光电元件之一，其具有寿命长、省电、体积小、驱动电压低、反应速度快、耐震及辨识能力高等优点。为提高产品效能并降低制造成本，学术界及产业界莫不投入大量资源积极从事制程及材料的研究开发。

现有的制造发光二极管的方法，主要是于砷化镓等材质的基板上磊晶形成一pn介面的LED磊晶层，将此磊晶膜以晶片贴合技术(wafer bonding)贴合至透光基板或具金属镜面的永久基板。然而，此一制程主要的缺点为需经过150℃以上高温热处理，关于贴合至透光基板，由于贴合温度很高(＞500℃)，容易对磊晶层造成伤害，降低产品良率，且制程复杂，又存在基板散热效果不佳的问题；若直接贴合至具金属镜面的永久基板，原来设计的高反射率的反射镜面，可能因贴合温度的热处理(＞300℃)而降低其反射率。

中国台湾专利477079号则提出一种形成具有一金属基板的半导体元件的方法，该方法包括于一半导体层上形成一金属材质的暂时基板，最后再予以去除。然而，本发明人经实作结果发现，若欲移除金属材质的暂时基板，则必定会破坏半导体磊晶层。此外，该专利主张先电镀金属基板再形成电极的做法亦不可行，因为电极须再经过欧姆接触热处理，在此高温下由于金属基板与半导体磊晶层热膨胀系数差异极大，一旦先完成金属基板的电镀后，再进行欧姆接触电极的制作时，极易由于半导体磊晶膜与金属基板的热膨胀系数差异过大而导致半导体元件破裂或崩坏。亦即，垂直式发光二极管的永久基板势必无法以电镀法完成。

有鉴于此，本发明人乃藉由多年从事相关领域的研究与开发经验，针对上述发光二极管所面临的问题深入探讨，并积极寻求解决的方案，经长期努力的开发与试作，终于发现一种电镀基板具反射镜面的高亮度发光二极管，藉以有效降低成本，并使基板具有良好的散热功效。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种电镀基板具反射镜面的高亮度发光二极管，可有效提高发光效率并降低制造成本。

本实用新型的另一目的在于提供一种电镀基板具反射镜面的高亮度发光二极管，使其基板具有良好的散热功效。

本实用新型制造电镀基板具反射镜面的高亮度发光二极管的方法，包括下列步骤：a)提供一磊晶用基板及于该磊晶用基板上长成的LED磊晶层，该LED磊晶层于该磊晶用基板上依序包括第二型披覆层、活性发光层、第一型披覆层、视窗层及金属接触层；b)蚀刻该LED磊晶层以裸露该第二型披覆层；c)分别以蚀刻法将LED的制作第二电极处裸露出来、形成第一电极及第二电极于该金属接触层上及裸露的第二型批覆层上；并完成第一电极及第二电极的欧姆接触热处理；d)于该LED磊晶层及第一电极上贴附(bonding)一暂时基板；e)去除该磊晶用基板；f)于该LED磊晶层底部形成一镜面反射层；g)于该镜面反射层底部以电镀法(plating)形成一电镀基板；及h)去除该暂时基板。

上述的磊晶用基板是可为砷化镓、蓝宝石、磷化铟等材质的基板。LED磊晶层的材质亦可为直接能带间隙型式(Direct-bandgap)的二六族化合物或三五族化合物，例如GaxAlyInl-x-yN、(AlxGal-x)yInl-y P、InxGal-xAs、ZnSxSeL-x；其中0≤x≤1，0≤y≤1。LED磊晶层与该第一电极之间尚可沉积一透明导电膜，以提升其电流均匀分布特性。

本实用新型的镜面反射层可以蒸镀、溅镀或离子镀法形成于该LED磊晶层底部；其材质可采用与该LED磊晶层形成高位障的金属，例如：含有Ag、Pt、Pd、Au、Au/Zn、Au/Be、Au/Ge、Au/Ge/Ni、In、Sn、Al、Zn、Ge、Ni的物质或其组合；亦可为金属/绝缘层的组合，且该金属层具有低折射率，该绝缘层具有高折射率并与该LED磊晶层接触，例如：Al/Al₂O₃、Al/SiO₂、Al/MgF₂、Pt/Al₂O₃、Pt/SiO₂、Pt/MgF₂、Au/Al₂O₃、Au/SiO₂、Au/MgF₂、Ag/Al₂O₃、Ag/SiO₂、Ag/MgF₂。

上述的暂时基板通常是采用玻璃基板，可以环氧树脂或蜡贴附至该磊晶片上；贴附程序可在70-150℃下进行。磊晶用基板则可藉由蚀刻法去除。

本实用新型电镀基板具反射镜面的高亮度发光二极管主要包括一LED磊晶层、一第一电极、一第二电极、一镜面反射层及一电镀基板。LED磊晶层依序包括金属接触层、视窗层、第一型披覆层、活性发光层及第二型披覆层，其中该第二型披覆层并裸露部分，使第二电极形成于其上，第一电极则形于该金属接触层上。镜面反射层形成于该LED磊晶层底部电镀基板则以电镀法形成于该镜面反射层底部。其中磊晶用基板、LED磊晶层、镜面反射层等的材质可同上。

本实用新型的目的是这样实现的：一种电镀基板具反射镜面的高亮度发光二极管，包括：一LED磊晶层，依序包括金属接触层、视窗层、第一型披覆层、活性发光层及第二型披覆层，其中该第二型披覆层并裸露部分；一第一电极，形成于该金属接触层上；一第二电极，形成于该裸露的第二型披覆层上；一镜面反射层，形成于该LED磊晶层底部；及一电镀基板，以电镀法形成于该镜面反射层底部。其中该磊晶用基板是选用砷化镓基板、蓝宝石基板、磷化铟基板。其中该LED磊晶层的材质是选自GaxAlyInl-x-yN、(AlxGal-x)yInl-yP、InxGal-xAs、ZnSxSeL-x；其中0≤x≤1，0≤y≤1。其中该LED磊晶层的第一电极与该金属接触层之间并包括一透明导电膜。其中该镜面反射层是与该LED磊晶层形成高位障的金属。其中该镜面反射层是选用自含有Ag、Pt、Pd、Au、Au/Zn、Au/Be、Au/Ge、Au/Ge/Ni、In、Sn、Al、Zn、Ge、Ni的物质或其组合。其中该镜面反射层是金属/绝缘层的组合，且该金属层具有低折射率，该绝缘层具有高折射率并与该LED磊晶层接触。其中该镜面反射层的金属/绝缘层组合Al/Al₂O₃、Al/SiO₂、Al/MgF₂、Pt/Al₂O₃、Pt/SiO₂、Pt/MgF₂、Al/Al₂O₃、Al/SiO₂、Al/MgF₂、Au/Al₂O₃、Au/SiO₂、Au/MgF₂、Ag/Al₂O₃、Ag/SiO₂、Ag/MgF₂。

附图说明

图1至图6是本实用新型制造方法具电镀基板的高亮度发光二极管的流程示意图；

图7是本实用新型另一实施例的结构剖面图；

图8是本实用新型电镀基板的另一实施例结构剖面图。

附图编号：

11.第二型披覆层      12.活性发光层    13.第一型披覆层

14.视窗层            15.金属接触层    19.磊晶用基板

21.电镀基板          25.介面镜面反射层

251.金属层           252.绝缘层

26.金属镜面反射层    29.玻璃暂时基板

31.第一电极          32、33.第二电极

具体实施方式

以下就本实用新型的较佳实施例，配合附图作进一步的说明，以便对本实用新型有更详细的了解。以下所述仅为用以解释本实用新型的较佳实施例，并非据以对本实用新型做任何形式上的限制，故凡是以本实用新型的创作精神为基础所作的任何形式修饰或变更，皆应属于本实用新型的范畴。

请参阅图1至图6，本实用新型制造电镀基板具反射镜面的高亮度发光二极管的流程示意图。图1中，一砷化镓材质的磊晶用基板19上依序长成第二型披覆层11、活性发光层12、第一型披覆层13、视窗层14及一金属接触层15，亦即LED磊晶层。金属接触层15、视窗层14、第一型披覆层13、活性发光层12及经蚀刻分割形成每一发光二极管晶粒的大小，并裸露出部分第二型披覆层11。第一电极31与第二电极32皆设置于每一发光二极管的正面；其中每一电极31形成于金属接触层15上，并可将非电极区的金属接触层15蚀刻移除，以避免金属接触层吸光，第二电极32形成于裸露的第二型披覆层11上。本实用新型LED磊晶层的材质可为直接能带间隙型式(Direct-bandgap)的二六族化合物或三五族化合物，例如GaxAlyInl-x-yN、(AlxGal-x)yInl-yP、InxGal-xAs、ZnSxSeL-x；其中0≤x≤1，0≤y≤1。本实施例的活性发光层12为无掺质(AlxGal-x)yInl-yP量子井材质，第一型披覆层13为p-(AlxGal-x)yInl-yP或p-GaP材质，第二型披覆层11则为n-(AlxGal-x)yInl-yP材质。

图2则显示于磊晶片上贴附(bonding)一玻璃暂时基板29，该玻璃暂时基板29系先涂布一层环氧树脂或蜡，接着在70-150℃下贴附至磊晶片上。由于此一步骤未经高温处理，因此不会对磊晶片造成伤害。接着如图3所示，将砷化镓磊晶用基板19以蚀刻法去除。

为提高发光二极管的亮度，如图4所示，于LED磊晶层的第二型披覆层11底部以物理性镀膜法沉积一介电镜面反射层25，本实施例的镜面反射层25是由具低折射率的铝金属层251及高折射率的氧化铝绝缘层252组合而成；但亦可采用Al/SiO₂、Al/MgF₂、Pt/Al₂O₃、Pt/SiO₂、Pt/MgF₂、Au/Al₂O₃、Au/SiO₂、Au/MgF₂、Ag/Al₂O₃、Ag/SiO₂、Ag/MgF₂的组合。

本实施例的绝缘层252是由LED磊晶层接触。

接着，晶片浸入含二价铜离子的电镀液中，经还原反应使铜沉积于介电镜面反射层25的金属层251底部，形成厚度大于等于30μm的永久电镀基板21，如图5所示。在浸入电镀液之前可先于金属导电膜22底部形成一层触媒薄膜，例如钯，藉以加速铜的还原反应，亦即无电极镀铜(electroless copper)。本实用新型使用的电镀液并无特别限制，可采用一般制程中不会腐蚀半导体材料者，例如氰化铜电镀液。

最后，如图6去除玻璃暂时基板29后，便可得到如本实用新型具电镀基板的高亮度发光二极管。

此外，为解决传统发光二极管因电流分布不均匀的现象，导致发光二极管中央较晦暗的缺点，本实施例可于第一电极31与金属接触层15间先镀上透明导电膜(图中未示)，例如氧化铟掺杂锡(ITO)材质，以改善此一问题。

图7是本实用新型另一实施例的结构图，其与第一实施例不同之处在于选用材质为银的金属镜面反射层26，但亦可选用Pt、Au、Au/Zn、Au/Be、Au/Ge、Au/Ge/Ni、In、Sn、Al、Zn、Ge、Ni的材质或其组合。其余制作过程与第一实施例相同，故不赘述。

本实用新型的电镀基板21亦可无须电镀整面，可避开LED切割道的预定位置，而针对裸露出相对于切割道以外的部分，作局部电镀，如图8，以方便LED晶圆后续切割或劈裂成晶粒。

本实用新型使用电镀法的主要优点为低成本及高产率，特别是避免了晶片接合(bonding)过程的高温处理，可维持镜面反射层的反射率，进而提高发光二极管的亮度。本实用新型先完成电极制作再以电镀法形成电镀基板的做法，更可避免现有技术中半导体磊晶层于欧姆接触热处理中，由于与电镀基板的热膨胀系数差异过大而损坏的困扰。此外，产生的铜层并具有较佳的散热效果，可有效解决传统发光二极管的热累积问题。

Claims (8)

1.一种电镀基板具反射镜面的高亮度发光二极管，其特征在于包括：

一LED磊晶层，依序包括金属接触层、视窗层、第一型披覆层、活性发光层及第二型披覆层，其中该第二型披覆层并裸露部分；

一第一电极，形成于该金属接触层上；

一第二电极，形成于该裸露的第二型披覆层上；

一镜面反射层，形成于该LED磊晶层底部；及

一电镀基板，以电镀法形成于该镜面反射层底部。

2.根据权利要求1所述的电镀基板具反射镜面的高亮度发光二极管，其特征在于：该磊晶用基板是选用砷化镓基板、蓝宝石基板、磷化铟基板。

3.根据权利要求1所述的电镀基板具反射镜面的高亮度发光二极管，其特征在于：该LED磊晶层的材质是选自GaxAlyInl-x-yN、(AlxGal-x)yInl-yP、InxGal-xAs、ZnSxSeL-x；其中0≤x≤1，0≤y≤1。

4.根据权利要求1所述的电镀基板具反射镜面的高亮度发光二极管，其特征在于：该LED磊晶层的第一电极与该金属接触层之间并包括一透明导电膜。

5.根据权利要求1所述的电镀基板具反射镜面的高亮度发光二极管，其特征在于：该镜面反射层是与该LED磊晶层形成高位障的金属。

6.根据权利要求1所述的电镀基板具反射镜面的高亮度发光二极管，其特征在于：该镜面反射层是选用自含有Ag、Pt、Pd、Au、Au/Zn、Au/Be、Au/Ge、Au/Ge/Ni、In、Sn、Al、Zn、Ge、Ni的物质或其组合。

7.根据权利要求1所述的电镀基板具反射镜面的高亮度发光二极管，其特征在于：该镜面反射层是金属/绝缘层的组合，且该金属层具有低折射率，该绝缘层具有高折射率并与该LED磊晶层接触。

8.根据权利要求7所述的电镀基板具反射镜面的高亮度发光二极管，其特征在于：该镜面反射层的金属/绝缘层组合Al/Al₂O₃、Al/SiO₂、Al/MgF₂、Pt/Al₂O₃、Pt/SiO₂、Pt/MgF₂、Al/Al₂O₃、Al/SiO₂、Al/MgF₂、Au/Al₂O₃、Au/SiO₂、Au/MgF₂、Ag/Al₂O₃、Ag/SiO₂、Ag/MgF₂。

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