TW201351700A - 發光二極體及其製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種發光二極體及其製造方法。發光二極體包括半導體複合層及電極。半導體複合層提供電洞和電子並使電洞和電子結合而釋放光。電極形成於半導體複合層上，其中電極含有30%至98%的鋁含量。

Description

發光二極體及其製造方法

本發明是有關於一種發光二極體及其製造方法，且特別是有關於一種具有高鋁含量之電極的發光二極體及其製造方法。

隨著科技的發展，各式照明技術不斷創新。發光二極體係為照明技術發展上的一項重要里程碑。發光二極體具有效率高、壽命長、不易破損等優點，使得發光二極體廣泛地應用於各式電子裝置與燈具中。

傳統發光二極體包括P型半導體層、N型半導體層及二電極，二電極分別形成於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後續製程的化學液侵蝕，電極之鋁材料的用量少於10%。然而，為了導電性考量，金的用量卻因此而提高，導致傳統發光二極體的成本無法有效降低。

本發明係有關於一種發光二極體及其製造方法，可減少或避免發光二極體之電極發生腐蝕。

本發明之一實施例提供一種發光二極體，包括一半導體複合層及一電極。半導體複合層用以提供電洞和電子並使電洞和電子結合而釋放光。電極形成於半導體複合層 上，其中電極含有30%至98%的鋁含量。

本發明之另一實施例提供一種發光二極體之製造方法，包括以下步驟：形成一半導體複合層於一基板上；形成一電極於半導體複合層上；以及，形成一包覆層包覆電極，其中包覆層係由一賤金屬所組成。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

請參照第1圖，其繪示依照本發明一實施例之發光二極體100的剖視圖。發光二極體100包括基板110、半導體複合層120、第一電極130、第二電極140、包覆層150及接墊層160。

基板110例如是矽基板、氮化鎵基板、碳化矽基板、藍寶石基板或以上述基板再進行圖形化等加工的基板，但並不以此為限。

半導體複合層120位於基板110上，用以提供電洞和電子並使電洞和電子結合而釋放光。詳細而言，半導體複合層120係由多層半導體層上下堆疊而成的，其包括第一半導體層121，位於基板110上；發光層122，位於第一半導體層121且露出部分之第一半導體層121；以及第二半導體層123，位於發光層122。其中第一半導體層121與第二半導體層123實質上平行，而發光層122係夾設於第一半導體層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。

半導體複合層120可透過一般半導體製程(例如金屬有機化學氣相沉積(Metal-organic Chemical Vapor Deposition，MOCVD)磊晶製程、薄膜沈積、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型半導體層之其中一者，而第二半導體層123則為P型半導體層與N型半導體層之另一者。其中，P型半導體層例如是摻雜鎂(Mg)、硼(B)、銦(In)、鎵(Ga)或鋁(Al)等元素之氮基半導體層，而N型半導體層例如是摻雜矽(Si)、磷(P)、銻(Ti)、砷(As)等元素之氮基半導體層。發光層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))。

第一電極130位於露出部分之第一半導體層121上。第一電極130係由金、鋁、銀、銅、鉑、鉻、錫、鎳、鈦、鉻合金、鎳合金、銅矽合金、鋁銅矽合金、鋁矽合金、金錫合金及其組合之至少一者所構成的單層或多層結構，但不以此為限。本實施例之第一電極130係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。

第一層結構131位於第一半導體層121上，其材質較佳係選自鉻、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與半導體複合層 120的結合性。

第二層結構132位於第一層結構131上。第二層結構132的材質可選自為金、鋁、銀、銅、鉑、銅矽合金、鋁銅矽合金、鋁矽合金、金錫合金或其組合，較佳係選自鋁、金或其組合，此些材質的導電性優良，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。

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之層厚度實現。例如，第一層結構131的材質採用鉻，其厚度約1000埃，而第二層結構132的材質採用鋁，其厚度約33000埃，如此可使第一電極130含有約97%的鋁含量。由於鋁的含量大，可節省價格相對昂貴的金用量，因此可降低第一電極130的成本。

第二電極140形成於第二半導體層123上，其結構及材質相似於第一電極130，容此不再贅述。雖然本發明實施例係的電極數量係以二個(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。

包覆層150用以包覆第一電極130及第二電極140。包覆層150係由賤金屬所組成，例如是由鉻、鉻合金、鎳、錫、鈦、鎳合金或其組合所組成。由於包覆層150的材質係選自價格便宜的賤金屬，故可大幅降低發光二極體100的成本。於另一實施例中，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的厚度介於約300至500埃之間。

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後續製程環境或大氣環境的酸蝕。同理，第二電極140亦被包覆層150包覆，於此不再贅述。

接墊層160形成於包覆層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。由於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埃或更薄，如此可大幅降低發光二極體100的成本。

由於第一電極130及第二電極140受到包覆層150的保護，可避免電極被後續製程環境、封裝環境或大氣環境的酸蝕而易脫落，進而使銲合在接墊層160上金屬線穩固地形成於電極上，避免其跟著電極一起脫落。

另一實施例中，發光二極體100更包括一透明導電層(未繪示)形成於第二半導體層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流至發光層122。此透明導電層的厚度約2800埃。

請參照第2圖，其繪示依照本發明另一實施例之發光二極體200的剖視圖。發光二極體200包括基板110、半導體複合層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之元件，其材質、結構及選用條件皆與前述實施例相同，於此不再贅述。

第一電極230與第二電極240係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之第一層結構131係分別形成於第一半導體層121與第二半導體層123上，第二層結構132形成於第一層結構上，第三層結構233形成於第二層結構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。

請參照第3A至3C圖，其繪示依照本發明一實施例之發光二極體的製造流程圖。需特別說明的是，沿用與前述實施例相同標號之元件，其材質、結構及選用條件皆與前述實施例相同，於此不再贅述。

如第3A圖所示，可採用例如金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)磊晶製程，形成半導體複合層120於基板110上，其中半導體複合層120包括第一半導體層121、發光層122及第二半導體層123。詳細而言，依序於基板110上形成第一半導體層121、發光層122以及第二半導體層123。

接著，以曝光顯影的方式定義一光阻開口(未繪示)，再以感應耦合電漿(Inductively coupled plasma，ICP)蝕刻位於光阻開口中的第二半導體層123，再向下蝕刻發光層122及第一半導體層121，直到露出部分之第一半導體層121為止。

請續參第3B圖，可採用例如蒸鍍製程、濺鍍製程及微影製程，形成第一電極130於露出部分之第一半導體層121上，以及形成第二電極140於第二半導體層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)於露出部分之第一半導體層121及第二半導體層123上，然後使用例如蒸鍍方式，依序形成前述第一層結構131之材料及第二層結構132之材料於光阻開口內，以形成第一電極130及第二電極140。此外，於另一實施例中，可依序形成第一層結構131之材料、第二層結構132之材料及第三層結構233之材料於光阻開口內，以形成第一電極230(第2圖)及第二電極240(第2圖)。

接著，如第3C圖所示，可採用例如蒸鍍製程、濺鍍製程及微影製程，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係由賤金屬所組成，例如由鉻、鉻合金、錫、鈦、鎳、鎳合金或其組合所組成。

然後，可採用例如蒸鍍製程、濺鍍製程及微影製程，形成第1圖之接墊層160於包覆層150上，至此形成如第1圖所示之發光二極體100。

第2圖之發光二極體200的製造方法相似於發光二極體100，容此不再贅述。

根據本發明實施例之發光二極體及其製造方法具有許多優點，以下舉出其中幾個：

(1).一實施例中，電極含有約30%至98%的鋁含量。由於鋁的含量大，可節省價格相對昂貴的金用量，因此可降低電極的成本。

(2).一實施例中，包覆層完整包覆電極，其中包覆層係由賤金屬所組成，故可大幅降低發光二極體的成本。

(3).一實施例中，包覆層包覆整個電極，因此可避免 電極露出而受到後續製程環境的氧化腐蝕問題產生。

綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、200‧‧‧發光二極體

110‧‧‧基板

120‧‧‧半導體複合層

121‧‧‧第一半導體層

122‧‧‧發光層

123‧‧‧第二半導體層

130、230‧‧‧第一電極

130s‧‧‧側面

130u‧‧‧上表面

131‧‧‧第一層結構

132‧‧‧第二層結構

140、240‧‧‧第二電極

150‧‧‧包覆層

160‧‧‧接墊層

233‧‧‧第三層結構

第1圖繪示依照本發明一實施例之發光二極體的剖視圖。

第2圖繪示依照本發明另一實施例之發光二極體的剖視圖。

第3A至3C圖繪示依照本發明一實施例之發光二極體的製造流程圖。

100‧‧‧發光二極體

110‧‧‧基板

120‧‧‧半導體複合層

121‧‧‧第一半導體層

122‧‧‧發光層

123‧‧‧第二半導體層

130‧‧‧第一電極

130s‧‧‧側面

130u‧‧‧上表面

131‧‧‧第一層結構

132‧‧‧第二層結構

140‧‧‧第二電極

150‧‧‧包覆層

160‧‧‧接墊層

Claims (12)

1. 一種發光二極體，包括：一半導體複合層，用以提供電洞和電子並使電洞和電子結合而釋放光；以及一電極，形成於該半導體複合層上，其中該電極含有30%至98%的鋁含量。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，其中該電極係由金、鋁、銀、銅、鉑、鉻、錫、鎳、鈦、鉻合金、鎳合金、銅矽合金、鋁銅矽合金、鋁矽合金、金錫合金及其組合之至少一者所構成的單層或多層結構。
3. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，更包括：一包覆層，係包覆該電極，其中該包覆層係由一賤金屬所組成。
4. 如申請專利範圍第3項所述之發光二極體，其中該賤金屬為鉻、鉻合金、鎳、錫、鈦、鎳合金或其組合。
5. 一種發光二極體，包括：一半導體複合層，用以提供電洞和電子並使電洞和電子結合而釋放光；一電極，形成於該半導體複合層上；以及一包覆層，用以包覆該電極，其中該包覆層係由一賤金屬所組成。
6. 如申請專利範圍第5項所述之發光二極體，其中該電極係由金、鋁、銀、銅、鉑、鉻、錫、鎳、鈦、鉻合金、鎳合金、銅矽合金、鋁銅矽合金、鋁矽合金、金錫合金及 其組合之至少一者所構成的單層或多層結構。
7. 如申請專利範圍第5項所述之發光二極體，其中該電極含有30%至98%的鋁含量。
8. 如申請專利範圍第5項所述之發光二極體，其中該賤金屬為鉻、鉻合金、鎳、錫、鈦、鎳合金或其組合。
9. 一種發光二極體之製造方法，包括：形成一半導體複合層於一基板上；形成一電極於該半導體複合層上；以及形成一包覆層包覆該電極，其中該包覆層係由一賤金屬所組成。
10. 如申請專利範圍第9項所述之製造方法，其中該電極係由金、鋁、銀、銅、鉑、鉻、錫、鎳、鈦、鉻合金、鎳合金、銅矽合金、鋁銅矽合金、鋁矽合金、金錫合金及其組合之至少一者所構成的單層或多層結構。
11. 如申請專利範圍第9項所述之製造方法，其中該電極含有30%至98%的鋁含量。
12. 如申請專利範圍第9項所述之製造方法，其中該賤金屬為鉻、鉻合金、鎳、錫、鈦、鎳合金或其組合。