CN2665935Y - 高亮度发光二极管 - Google Patents

Abstract

本实用新型是关于一种高亮度发光二极管(LightEmitting Diode，LED)。本实用新型的发光二极管包括一磷化镓光窗及一镜面反射层，可使亮度大为提高；并特别包括于将一完成LED结构与制程的磊晶层上贴附(bonding)一玻璃基板，再将磊晶用的暂时基板移除，并镀上镜面反射层，且于镜面反射层底部贴附(bonding)一永久基板后，而后可将玻璃基板去除。藉由此二次贴附程序，可维持镜面反射率，并保有厚视窗层于发光面上，更可提供一散热佳的基板，可使制造过程更简易、快速、而又达高效率、高功率的LED。

Description

高亮度发光二极管

技术领域

本实用新型是关于一种高亮度发光二极管，尤指一种以磷化镓作为光窗，及使用二次贴附(bonding)程序完成的发光二极管。

背景技术

目前可见光发光二极管的发展趋势为如何使其亮度提高。其中磷化镓(GaP)材料于波长在红光至绿光范围附近具有高透光性，且导电性佳，因此常被用于提高发光二极管亮度。

现有的发光二极管结构如图8所示，矽基板81上依序形成二氧化矽层82、金属反射层83、磷化镓层84、活性发光层85及砷化镓(GaAs)光窗86，二电极87、88则形成于砷化镓光窗86上及矽基板81背面。其中，磷化镓层84具有上述的优点，应为良好的光窗材料。然而，此现有的发光二极管结构无法完全发挥磷化镓材料的优点。

美国专利第5,869,849号提出另一发光二极管结构及制造方法。砷化镓基板是先当作一磊晶暂时基板，砷化镓基板上则以有机金属化学气相磊晶法(metalorganic vapor phase epitaxy；MOVPE)形成磷化铝镓铟(AlGaInP)材质的发光二极管结构层，磷化镓层(约60μm)则磊晶于活性发光层上。暂时基板于各层完成后蚀刻去除，而后将此磊晶结构以晶片粘贴技术贴至一磷化镓基板，二电极分别形成于磷化镓基板底部及磷化镓磊晶层上。此一结构虽然以磷化镓作为光窗，可发挥磷化镓材料的优点。然而，需进行晶格对位与高温晶片直接接合，限制了发光二极管的制作良率，导致制作成本较高。

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，终于发现一种高亮度发光二极管，藉以有效提高发光效率。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种高亮度发光二极管，仅能以磷化镓作为光窗，及避免高温破坏镜面反射层，以提高发光二极管的亮度。

本实用新型的另一目的在于提供一种高亮度发光二极管，可于低温下完成，并适用于大面积的发光二极管。

本实用新型制造高亮度发光二极管的方法，包括下列步骤：a)提供一磊晶用的暂时基板；b)于磊晶用的暂时基板上依序磊晶n型披覆层、量子井结构的活性发光层及p型披覆层；c)于该p型披覆层上形成一p型-磷化镓(p-GaP)层；d)于该p型-磷化镓(p-GaP)层上形成一金属接触层；e)将该金接触层，p型-磷化镓(p-GaP)层、p型披覆层、活性发光层及部分n型披覆层的一侧蚀刻去除，以裸露出n型披覆层；f)于该金属接触层及裸露的n型披覆层上分别形成p型欧姆接触电极及n型欧姆接触电极，以完成发光二极管的主要结构；g)将此发光二极管主要结构中形成p型欧姆接触电极及n型欧姆接触电极之一面贴附至(bonding)一玻璃基板；h)去除该磊晶用的暂时基板；i)于该n型披覆层底面形成一镜面反射层；j)于该镜面反射层底部贴附(bonding)一永久基板；及k)去除该玻璃基板。

本实用新型磊晶用的暂时基板并无特别限制，例如砷化镓(GaAs)基板。步骤b)的磊晶方法亦无特别限制，本实用新型以MOVPE较佳。本实用新型的活性发光层可为三-五族或二-六族的发光材料，例如磷化铝镓铟(AlGaInP)、氮化镓(CaN)或硒化锌(ZnSe)系列的发光材料。

上述的玻璃基板可以环氧树脂(epoxy)或蜡贴附至该发光二极管的主要结构上。贴附玻璃基板后，磊晶用暂时基板可以蚀刻或化学机械研磨法(CMP)去除。

上述的镜面反射层以镀膜方式形成较佳；其材质可为含有铟、锡、铝、金、铂、白金、锌、银、锗、镍、金锌、金铍、金锗、金锗镍的物质或其组合、亦可以高介电/低介电材质组成或介电材质/金属材质组成。

上述的永久基板与镜面反射层之间尚可包括一粘着层，例如熔点小于350℃的纯金属或合金金属，或低温接合的散热有机接着剂。

本实用新型的永久基板可为矽基板或散热效果较佳的金属基板。

上述的金属接触层与p型欧姆接触电极之间可更包括一透明导电膜，如氧化铟锡(ITO)。亦可以透明导电膜作为p型欧姆接触电极，且制作成整面电极接触。

本实用新型的高亮度发光二极管主要包括：一永久基板；一镜面反射层形成于该永久基板上；一n型披覆层，形成于该镜面反射层上，且其一侧表面以蚀刻去除部份；一活性发光层，具有量子井结构，并形成于该n型披覆层上未蚀刻的表面；一p型披覆层，形成于该活性发光层上；一p型磷化镓(p-GaP)层形成于该p型披覆层上；一金属接触层形成于该p型磷化镓层上；一p型欧姆接触电极形成于该金属接触层上；及一n型欧姆接触电极形成于该n型披覆层以蚀刻去除部份上。

本实用新型发光二极管的材料可如前所述。金属接触层与p型欧姆接触电极之间可更包括一透明导电膜，如氧化铟锡(ITO)。亦可以透明导电膜作为p型欧姆接触电极，且制作成整面电极接触。

本实用新型的目的是这样实现的：一种高亮度发光二极管，包括：一永久基板；一镜面反射层形成于该永久基板上；一n型披覆层，形成于该镜面反射层上，且基一侧表面以蚀刻去除部份；一活性发光层，具有量子井结构，并形成于该n型披覆层上未蚀刻的表面；一p型披覆层，形成于该活性发光层上；一p型磷化镓(p-GaP)层形成于该p型披覆层上；一金属接触层形成于该磷化镓层上；一p型欧姆接触电极形成于该金属接触层上；及一n型欧姆接触电极形成于该n型披覆层经蚀刻的表面。其中该永久基板为矽基板。其中该永久基板为金属基板。其中该永久基板与该镜面反射层之间尚包括一粘着层。其中该粘着层为熔点小于350℃的纯金属。其中该粘着层为熔点小于350℃的合金金属。其中该粘着层为低温接合的散热有机接着剂。其中该镜面反射层为选自含有铟、锡、铝、金、铂、白金、锌、银、锗、镍、金锌、金铍、金锗、金锗镍的物质或其组合。其中该活性发光层为磷化铝镓铟(AlGaInP)。其中该金属接触层与该p型欧姆接触电极之间更包括一透明导电膜。其中该p型欧姆接触电极是一透明导电膜。

附图说明

图1至图7是本实用新型实施例的制造过程示意图；

图8是现有技术的发光二极管结构示意图。

附图编号：

11.第一披覆层         12.活性发光层         13.第二披覆层

21.磷化镓磊晶层       22.金属接触层         25镜面反射层.

31.p型欧姆接触电极    32.n型欧姆接触电极    33.透明导电膜

41.粘着层             42.永久基板

81.矽基板             82.二氧化矽层         83.金属反射层

84.磷化镓层           85.活性发光层         86.砷化镓光窗

87、88.电极

91.磊晶用暂时基板     92.玻璃基板           93.蜡

具体实施方式

以下就本实用新型的较佳实施例，配合图式作进一步的说明，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。

首先，如图1所示，以MOVPE法在砷化镓(GaAs)材质的磊晶用暂时基板91上长成具有多层披覆层的LED磊晶层，其中第一披覆层11为n型-磷化铝镓铟(n-type AlGaInP)磊晶层，第二披覆层13为p型-磷化铝镓铟(p-type AlGaInP)磊晶层，在n型-磷化铝镓铟磊晶层11上则形成活性发光层12。活性发光层12具有pn介面，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，如无掺杂的磷化铝镓铟(AlGaInP)，其波长范围约为550-630nm。上述的磷化铝镓铟可表示为(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P，就第一披覆层11及第二披覆层13而言，0.5≤x≤1，就活性发光层12而言，0≤x≤0.45。

第二披覆层13上则形成厚底约为0.2至60μm的透明p型-磷化镓(p-GaP)磊晶层21。磷化镓层磊晶层21的能带间隙亦较LED磊晶层为高，于波长在红光至绿光范围附近具有高透光性，且导电性较磷化铝镓铟良好许多，可避免电流拥挤效应(current crowding effect)。磷化镓系藉由增加平行射出的光及减少被基板吸收的光来增加发光效率。因此，磷化镓磊晶层21的厚度应至少为发光二极管的0.06倍，并可使用气相磊晶法形成。使用磷化镓作为光窗材料，可使高度增加约二至三倍。

之后，在磷化镓磊晶层21上形成一金属接触层22，并将金属接触层22、p型-磷化镓层21、p型披覆层13、活性发光层12及部分n型披覆层11的一侧蚀刻去创造，以裸露出n型披覆层11。

而为了提高发光二极管表面的导电性，本实施例在磷化镓磊晶层21上先成长砷化镓(GaAs)材质的金属接触层22，再溅镀一层氧化铟锡(ITO)材质的透明导电膜33。

接着，如图2所示，在金属接触层22及裸露的n型披覆层11上分别镀设p型欧姆接触电极31及n型欧姆接触电极32，即完成本实用新型发光二极管的主要结构。

另外，本实用新型亦可于该金属接触层22与该p型欧姆接触电极31之间更包括一透明导电膜33。或者，本实施例的透明导电膜33亦可作为p型欧姆接触电极。

接着，将发光二极管的主要结构中的形成p型欧姆接触电极31及n型欧姆接触电极32的一面贴附(bonding)至一支撑用的玻璃基板92，如图3所示。玻璃基板92上需先涂布一层蜡93，在70至80℃下使蜡93具有粘着性。藉由玻璃基板92支撑磊晶层，便可将会吸收部分光波长的砷化镓磊晶的暂时基板91以蚀刻法去除。如图4所示。

为了提高发光二极管的亮度，本实用新型并于LED磊晶层底部涂布一镜面反射层25，使活性发光层12所发出的光皆可由正面射出，如图5所示。镜面反射层25的材质可为含有铟、锡、铝、金、铂、白金、锌、银、锗、镍、金锌、金铍、金锗、金锗镍的物质或其组合、高介电/低介电材质组成的镜面反射层、介电材质/金属材质组成的镜面反射层。

接着，如图6所示，在散热性佳的永久基板42上镀设一层粘着层41，例如低温金属粘着层或具散热的粘着层如银胶，再贴附(bonding)至镜面反射层25底部，本实施例采用的永久基板42为矽基板。在永久基板42的支撑下，玻璃基板92已无必要，可将之去除，使磷化镓磊晶层21成为主要光窗，如此即完成如图7所示的本实用新型高亮度发光二极管的制作。

本实用新型的发光二极管由于包括一磷化镓光窗及一镜面反射层，可使亮度大为提高。此外，本实用新型制造发光二极管的方法则特别包括于p型欧姆接触电极上贴附(bonding)一玻璃基板，及于镜面反射层底部贴附(bonding)一永久基板；藉由此二次贴附程序，可使制造过程更简单易而快速。

此外，先以热处理完成欧姆接触电极，再镀设镜面反射层，可避免高温破坏镜面反射层，保持镜面反射率。本实用新型的制造方法可于低温下完成，使制造过程更简易而快速，并适用于大面积的发光二极管。

Claims (11)

1.一种高亮度发光二极管，其特征在于包括：

一永久基板；

一镜面反射层形成于该永久基板上；

一n型披覆层，形成于该镜面反射层上，且其一侧表面以蚀刻去除部份；

一活性发光层，具有量子井结构，并形成于该n型披覆层上未蚀刻的表面；

一p型披覆层，形成于该活性发光层上；

一p型磷化镓p-GaP层形成于该p型披覆层上；

一金属接触层形成于该磷化镓层上；

一p型欧姆接触电极形成于该金属接触层上；及

一n型欧姆接触电极形成于该n型披覆层经蚀刻的表面。

2.根据权利要求1所述的高亮度发光二极管，其特征在于：该永久基板为矽基板。

3.根据权利要求1所述的高亮度发光二极管，其特征在于：该永久基板为金属基板。

4.根据权利要求1所述的方法高亮度发光二极管，其特征在于：该永久基板与该镜面反射层之间尚包括一粘着层。

5.根据权利要求4所述的方法高亮度发光二极管，其特征在于：该粘着层为熔点小于350℃的纯金属。

6.根据权利要求4所述的方法高亮度发光二极管，其特征在于：该粘着层为熔点小于350℃的合金金属。

7.根据权利要求4所述的方法高亮度发光二极管，其特征在于：该粘着层为低温接合的散热有机接着剂。

8.根据权利要求1所述的方法高亮度发光二极管，其特征在于：该镜面反射层为选自含有铟、锡、铝、金、铂、白金、锌、银、锗、镍、金锌、金铍、金锗、金锗镍的物质或其组合。

9.根据权利要求1所述的方法高亮度发光二极管，其特征在于：该活性发光层为磷化铝镓铟AlGaInP。

10.根据权利要求1所述的方法高亮度发光二极管，其特征在于：该金属接触层与该p型欧姆接触电极之间更包括一透明导电膜。

11.根据权利要求1所述的方法高亮度发光二极管，其特征在于：该p型欧姆接触电极是一透明导电膜。

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