TWI236837B - Organic adhesive light emitting element with ohmic metal protrusion - Google Patents
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Description
1236837 五、發明說明（1) 技術領域 本發明係關於一種發光二極體，尤其關於一種具有歐 姆金屬凸塊之有機黏結發光元件。 發光二極體之應用頗為廣泛，例如，可應用於光學顯 示裝置、交通號誌、資料儲存裝置、通訊裝置、照明裝 置、以及醫療裝置。在此技藝中，目前技術人員重要課 題之一為如何提高發光二極體之亮度，另一重要課題為 如何降低發光二極體之製造成本。 先前技術
於中華民國專利公告第4 74094號揭露一種發光二極 體及其製法，利用一透明絕緣黏接層，將一發光二極體 疊層與一透s月基板接合在一起。由於黏接層不導電，因 此該先前技藝方法僅適用於兩電極位於同一側之發光二 極體，無法應用於電極位於發光二極體上下表面之發光 二極體。又由於兩電極需位於同一側，因此製程中須加 上蝕刻之步驟，將部分之發光二極體疊層移除，不僅浪 費材料，同時增加製程之複雜性。 發明内容
本案發明人於思考如何解決前述之缺點時，獲得一 發明靈感，認為若藉使用一歐姆金屬凸塊之有機黏結層 連結一發光疊層與一導電基板，其中該歐姆金屬凸塊有 機黏結層包含一歐姆金屬凸塊以及分布於該歐姆金屬凸
第6頁 1236837 五、發明說明（2) 塊周圍之一黏 及該 發光 不導 時製 程， 黏結 結層 用一 電基 歐姆 基板 由於 製程 發光 登層 電， 造程 降低 本發 層之 連結 歐姆 板； 金屬 及該 此製 ，降 依本 疊層 形成 無法 序中 製造 明之 發光 一導 金屬 另外 凸塊 發光 法無 低成 發明 結材 ，該 歐姆 應用 不需 成本 主要 二極 電基 凸塊 ，由 ，因 疊層 前述 本之 料，藉由該黏結材料黏結該導電基板 歐姆金屬凸塊分別與該導電基板及該 接觸，如此，即可解決前述之黏接層 於垂直結構之發光二極體之問題，同 要經過蝕刻步驟形成電極，簡化製 目的在 體，其 板與一 有機黏 於該歐 此藉由 形成歐 先前技 於提供 係利用 發光疊 結層， 姆金屬 該歐姆 姆接觸 藝之問 結發光元件，包含 形成於該導電基板 上；以及一歐姆金 層包含一歐姆金屬 之一黏結材料，以 層，以該歐姆金屬 歐姆接觸。 前述導電基板 一較佳實施例具有 基板； 反射層 有機黏 及分布 材料黏 別與該 一導電 上；一 屬凸塊 凸塊以 該黏結 凸塊分 具有歐姆金屬 一歐姆金屬凸 層，在其製程 連結一發光疊 凸塊有機黏結 金屬凸塊分別 ，使得電流能 題，因而能夠 歐姆金屬凸塊 一發光疊層； 形成於該發光 結層，其中該 於該歐姆金屬 結該金屬層及 金屬層及該反 凸塊有機 塊有機黏 中，藉使 層與一導 層中有一 與該導電 夠導通。 達到簡化 之有機黏 一金屬層 疊層之 歐姆金屬 凸塊周圍 該反射 射層形成 係包含選自 GaP、GaAsP、AlGaAs、
1236837 五、發明說明（3) 它可 S i、S i C及G e所構成材料組群中之至少一種材料或其 代替之材料；前述黏結材料係包含選自於聚醜亞胺、 (PI)、苯并環丁烧（BCB)或過氟環丁烷（pFCB)所構 組群中之至少一種材料；前述金屬凸塊係包含選自於付料
In、Sn、A1、Au、Pt、Zn、Ge、Ag、Ti、Pb、Pd
AuBe、AuGe、Ni、PbSn或AuZn所構成材料組群中之丨、、 一種材料；前述之反射層係包含選自I η、S η、A 1、A 夕
Cr ^ PbS 種材料 Pt、Zn Cr 、PbS
Pt、Zn、Ge、Ag、Ti、Pb、Pd、Cu、AuBe、AuGe、、、 前 、A u Z n或氧化銦錫所構成材料組群中之至少」 前述之金屬層係包含選自In、Sn、Ai、Au^〜 Ge、Ag、Ti、Pb、Pd、Cu、AuBe、AuGe、心 或A u Z n所構成材料組群中之至少一種材料 述發光豐層’係包含選自AlGalnP、GaN、InGaN及 A1 InGaN所構成材料組群中之至少一種材料。 實施方式 請參閱圖1 ，依本發明一較佳實施例具有歐姆金 2之有機黏結發光元件1，包含一第一電極2〇、形成：： 第一電極上之一導電基板10、形成於該導電基板上之、〜琢 層11、形成於該金屬層上之一歐姆金屬2塊有機二 結層1 2，其中該歐姆金属凸塊有機黏結層包含一歐姆 屬凸塊1 2 1以及分布於該歐姆金屬凸塊周圍之一黏結 1 22，該黏結材料與部分金屬層相黏結，該歐姆金屬 j 與另一部份金屬層形成歐姆接觸、形成於該歐姆金屬凸境
第8頁
1236837 五、發明說明（4) 上之一反射層13 ’其中該黏結材料與部分 歐i 2 ί 姆金屬凸塊與另一部份反射層形成 導！層η一第一接觸層15、形成於該第-： 弟一束~層16、形成於該第一束缚層上之一 ίΐ:占形成於該發光層上之一第二束缚層18、形成 接ϋίί層…第二接觸層19、以及形成於該第 :，，層六之一第二電極21。上述之反射層之功能在 丨因此亦可移除，並不會影響本發明之實施。若 ί ί i Ϊ=f射層，則上述之金屬層亦可以一金屬反射 層#代之作為反射之功能。 塊有Ht1 f2 ’依本發明一較佳實施例具有歐姆金屬& 結層之發光二極體2 ’包含一第一電極22〇、形 d:”上之一導電基板21°、形成於該導電基板 姆金屬凸塊周圍之一翔& ^ ^鬼211丨以及为布於該歐 導電相黏結，該歐姆，該黏結材料與部分 射層212，其中金屬凸塊有機黏結層上之一反 金屬凸塊與另一部份料與部分反射層相黏結，該歐姆 射層上之一透明導電；射層形成歐姆接觸、形成於該反 第一接觸層2 1 4形成%/ 13、形成於該透明導電層上之一 215、形成於該第一二第接觸層上之一第一束缚層 束缚層上之一發光層216、形成於該 1236837 五、發明說明（5) 發光層上之一第二束缚層21 7·、形成於該第二束缚層上之 一第二接觸層218、以及形成於該第二接觸層上之一第二 電極221。上述之反射層可以一金屬層取代之，並與該歐 姆金屬凸.塊形成歐姆接觸
請參閱圖3，依本發明一較佳實施例具有歐姆金屬凸 塊有機黏結層之發光二極體3，包含一金屬基板3 1 0、形 成於該金屬基板上之一歐姆金屬凸塊有機黏結層311，其 中該歐姆金屬凸塊有機黏結層包含一歐姆金屬凸塊3 1 1 1 以及分布於該歐姆金屬凸塊周圍之一黏結材料3 1 1 2，該 黏結材料與部分金屬基板相黏結，該歐姆金屬凸塊與另 一部份金屬基板形成歐姆接觸、形成於該歐姆金屬凸塊 有機黏結層上之一反射層3 1 2，其中該黏結材料與部分反 射層相黏結，該歐姆金屬凸塊與另一部份反射層形成歐 姆接觸、形成於該反射層上之一透明導電層3 1 3、形成於 該透明導電層上之一第一接觸層314、形成於該第一接觸 層上之一第一束缚層315、形成於該第一束缚層上之一發 光層3 1 6、形成於該發光層上之一第二束缚層3 1 7、形成 於該第二束缚層上之一第二接觸層318、以及形成於該第 二接觸層上之一電極319。
前述導電基板，係包含選自GaP、GaAsP、AlGaAs、 Si、Si C及Ge所構成材料組群中之至少一種材料或其它可 代替之材料；前述金屬基板，係包含選自Cu、Al、Mo及
第10頁 1236837 五、發明說明（6) 金屬基貝複合材料（Metal Matrix Composites，MMC)載 體所構成材料組群中之至少一種材料或其它可代替之材 料’其中该金屬基質複合材料載體係於一具有孔洞之載 體中充填入適合之金屬基質，使得該金屬基質複合材料 載體具有可調變之熱傳係數或熱膨脹係數特徵。；前述 黏結材料係包含選自於聚醯亞胺（PI)、苯并環丁烷（BCB) 及過氟環丁 ：!：完（p F C B )所構成材料組群中之至少一種材 料；前述金屬凸塊係包含選自於In、Srl、Al、Au、Pt、
Zn 、Ge 、Ag 、Ti 、Pb 、Pd 、Cu 、AuBe 、AuGe 、Ni 、PbSn 及AyZn所構成材料組群中之至少一種材料；前述之反射 層係包含選自 In 、Sn 、A1 、Au 、Pt 、Zn 、Ge 、Ag 、Ti 、 Pb、Pd、Cu、AuBe、AuGe、Ni、Cr、PbSn、AuZn 及氧化 銦錫所構成材料組群中之至少一種材料；前述之金屬層 係包含遙自 In、Sn、A1、Au、Pt、Zn、Ge、Ag、Ti、
Pb、Pd、Cu、AuBe、AuGe、Ni、Cr、PbSn 及AuZn 所構成 材料組群中之至少一種材料；前述之金屬反射層係包含 選自 I η、Sn、A I、Au、Pt、Zn、Ge、Ag、Ti、Pb、Pd ' Cu、AuBe、AuGe、Ni、Cr、PbSn 及 AuZn 所構成材料組群 中之至少一種材料；前述之透明導電層，係包含選自氧 化銦錫、氧化鎘錫、氧化銻錫、氧化鋅及氧化鋅錫所構 成材料組群中之至少一種材料；前述第一束缚層，係包 含選自 AlGalnP、AlInP、A1N、GaN、AlGaN、InGaN 及 A 1 I n G a N所構成材料組群中之至少一種材料；前述發光 層’係包含選自AlGalnP、GaN、InGaN及AlInGaN所構成
1236837 五、發明說明（7) 材料組群中之至少一種材料；前述第二束缚層，係包含 選自AlGalnP 、AlInP 、A1N 、GaN 、AlGaN 、InGaN 及 A 1 I n G a N所構成材料組群中之至少一種材料；前述第二接 觸層，係包含選自於GaP、GaAs、GaAsP、InGaP、 AlGalnP、AlGaAs、GaN、InGaN 及AlGaN 所構成材料組群 中之至少一種材料；前述第一接觸層，係包含選自於
GaP 、GaAs 、 GaAsP 、 InGaP 、AlGaInP 、AlGaAs 、GaN 、 I n G a N及A 1 G a N所構成材料組群中之至少一種材料。 雖然本發明之發光元件 然本發明之範圍並不限於上 請專利範圍所界定為準。因 不脫離本發明之申請專利範 變 〇 已以較佳實施例揭露於上， 述較佳實施例，應以下述申 此任何熟知此項技藝者，在 圍及精神下，當可做任何改
第12頁 1236837 圖式簡單說明 圖式之簡單說明： 圖1為一示意圖，顯示依本發明一較佳實施例之一種 具有歐姆金屬凸塊有機黏結層之發光二極體； 圖2為一示意圖，顯示依本發明另一較佳實施例之一 種具有具有歐姆金屬凸塊有機黏結層之發光二極體； 圖3為一示意圖，顯示依本發明又一較佳實施例之一 種具有具有歐姆金屬凸塊有機黏結層之發光二極體。 符號說明 1 發 光 二 極 體 10 導 電 基 板 11 金 屬 層 12 歐 姆 金 屬 凸 塊有機黏結層 121 歐 姆 金 屬 凸 塊 122 黏 結 材 料 13 反 射 層 14 透 明 導 電 層 15 第 一 接 觸 層 16 第 一 束 缚 層 17 發 光 層 18 第 二 束 縛 層 19 第 二 接 觸 層 20 第 一 電 極
第13頁 1236837 圖式簡單說明 21 2 210 21 1 2111 2112 212 213 214 215 216 2 1 7 218 220 221 3 310 311 3111 3112 312 313 314 315 第二電極 發光二極體 導電基板 歐姆金屬凸塊有機黏結層 歐姆金屬凸塊 黏結材料 反射層 透明導電層 第一接觸層 第一束缚層 發光層 第二束缚層 第二接觸層 第一電極 第二電極 發光二極體 金屬基板 歐姆金屬凸塊有機黏結層 歐姆金屬凸塊 黏結材料 反射層 透明導電層 第一接觸層 第一束缚層
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Claims (1)
1236837 六、申請專利範圍 1. 一種具有歐姆金屬凸塊之有機黏結發光元件，至少包 含： 一導電基板； 形成於該導電基板上之一歐姆金屬凸塊有機黏結層， 其中該歐姆金屬凸塊有機黏結層包含一歐姆金屬凸塊， 及分布於該歐姆金屬凸塊周圍之一黏結材料，該黏結材 料與一部分導電基板相黏結，該歐姆金屬凸塊與另一部 份導電基板形成歐姆接觸；以及
形成於該歐姆金屬凸塊有機黏結層上之一發光疊層， 其中該黏結材料與一部分發光疊層相黏結，該歐姆金屬 凸塊與另一部份發光疊層形成歐姆接觸。 2. 如申請範圍第1項所述之具有歐姆金屬凸塊之有機黏結 發光元件，其中，更包含於該導電基板與該歐姆金屬凸 塊有機黏結層之間形成一金屬層，該金屬層分別與該歐 姆金屬凸塊形成歐姆接觸，與該黏結材料相黏結。 3. 如申請範圍第1項所述之具有歐姆金屬凸塊之有機黏結 發光元件，其中，更包含於該歐姆金屬凸塊有機黏結層 與該發光疊層之間形成一反射層。
4. 如申請範圍第2項所述之具有歐姆金屬凸塊之有機黏結 發光元件，其中，該金屬層亦可以一金屬反射層替換 之0 ill ,Μπι Λ Μ 8ίΙ 第16頁 1236837 六、申請專利範圍 5 ·如申請範圍第1項所述之具有歐姆 發光元件，其中，該導電基板，係包人聲凸，^有機黏結 GaAsP、AlGaAs、Si、Ge 及SiC 所構点 ^ 土 a 、 一種材料或其它可代替之材料。 ；"、、且群中之至少 6·如申請範圍第1項所述之具有歐姆金屬凸塊之 發光兀件，其中，該金屬凸塊係包含 機黏結 Ai、Au、Pt、Zn、Ge、Ag、Ti，…心二、 AuGe、Ni、PbSn及AuZn所構成材料組群中之至 接 料。 乂 種材 7 ·如申請範圍第1項所述之具有歐姆金屬凸塊之有 發，元件，其中，該黏結材料係包含選自於聚酿$ i (PI )二苯并環丁烷（BCB)及過氟環丁烷 組群中之至少一種材料。 7 ^傅战材枓 申Ϊ範圍第2項所述之具有歐姆金屬凸塊之有機點沾 發先疋件，其中，該金屬層係包含選自ln、sn、αι黏'，，。 NU、/、^n、Ge、Ag、Tl、Pb、Pd、Cu、AuBe、AuGe、 ^ :Cr、pbSn及AuZn所構成持料組群中之至少—種材e 結 9.如申請範圍第3項所述之具有歐姆金屬凸塊之有機黏
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第18頁 1236837 六、申請專利範圍 代替之材料。 1 3 ·如申請範圍第1 結發光元件，其中 項所述之具有歐姆金屬凸塊之有機考占 該金廣凸塊係包含選自於I η、S η、 A 1 、Au 、Pt 、Zn 、Ge 、Ag T i x Pb、Pd、Cu、AuBe Ni 、PbSn及AuZn所構成材料組群中之至少一種枒 1 4 ·如申請範圍第1 〇項所述之具有歐姆金屬凸塊之有機勒 結發光元件，其中，該黏結材料係包含選自於聚醯亞按 (PI)、苯并環丁烷（BCB)及過氟環丁烷（PFCB)所構成枒料 組群中之至少一種材料。 1 5 ·如申請範圍第1 1項所述之具有歐姆金屬凸塊之有機黏 結發光元件，其中，該反射層係包含選自丨n、、A 1、 Au 、pt 、Zn 、Ge 、Ag 、Ti 、Pb 、Pd 、Cu 、AuBe 、AuGe 、 Ni、Cr、PbSn、AuZn及氧化銦錫所構成材料組群中之至 少一種材料。 1 6· —種具有歐姆金屬凸塊之有機黏結發光元件，至少包 含： 一第一電極 形成於έ亥第一電極上之一導電美板· 形成方導電基板上之一金屬声·
第19頁 1236837 六、申請專利範圍 形成於該金屬層上之一歐姆金屬凸塊有機黏結層，其 中該歐姆金屬凸塊有機黏結層包含一歐姆金屬凸塊，及 分布於該歐姆金屬凸塊周圍之一黏結材料，該黏結材料 與一部分金屬層相黏結，該歐姆金屬凸塊與另一部份金 屬層形成歐姆接觸； 形成於該歐姆金屬凸塊有機黏結層上之一反射層，其 中該黏結材料與一部分反射層相黏結，該歐姆金屬凸塊 與另一部份反射層形成歐姆接觸； 形成於該反射層上之一透明導電層；
形成於該透明導電層上之一第一接觸層 形成於該第一接觸層上之一第一束缚層； 形成於該第一束缚層上之一發光層； 形成於該發光層上之一第二束缚層； 形成於該第二束缚層上之一第二接觸層；以及 形成於該第二接觸層上之一第二電極。 1 7. —種具有歐姆金屬凸塊之有機黏結發光元件，至少包 含： 一第一電極 形成於該第一電極上之一導電基板；
形成於該導電基板上之一歐姆金屬凸塊有機黏結層， 其中該歐姆金屬凸塊有機黏結層包含一歐姆金屬凸塊， 及分布於該歐姆金屬凸塊周圍之一黏結材料，該黏結材 料與一部分導電基板相黏結，該歐姆金屬凸塊與另一部
第20頁 1236837 六、申請專利範圍 份導電基板形成歐姆接觸； 形成於該歐姆金屬凸塊有機黏結層上之一反射層，其 中該黏結材料與一部分金屬反射層相黏結，該歐姆金屬 凸塊與另一部份金屬反射層形成歐姆接觸； 形成於該反射層上之一透明導電層； 形成於該透明導電層上之一第一接觸層； 形成於該第一接觸層上之一第一束缚層； 形成於該第一束缚層上之一發光層； 形成於該發光層上之一第二束缚層；
形成於該第二束缚層上之一第二接觸層；以及 形成於該第二接觸層上之一第二電極。 1 8. —種具有歐姆金屬凸塊之有機黏結發光元件，至少包 含： 一金屬基板； 形成於該金屬基板上之一歐姆金屬凸塊有機黏結層， 其中該歐姆金屬凸塊有機黏結層包含一歐姆金屬凸塊， 及分布於該歐姆金屬凸塊周圍之一黏結材料，該黏結材 料與一部分金屬基板相黏結，該歐姆金屬凸塊與另一部 份金屬基板形成歐姆接觸；
形成於該歐姆金屬凸塊有機黏結層上之一反射層，其 中該黏結材料與一部分反射層相黏結，該歐姆金屬凸塊 與另一部份反射層形成歐姆接觸； 形成於該反射層上之一透明導電層；
第21頁 1236837 六、申請專利範圍 形成於該透明導電層上之一第一接觸層 形成於該第一接觸層上之一第一束缚層 形成於該第一束缚層上之一發光層； 形成於該發光層上之一第二束缚層； ;以及 形成於該第二束缚層上之一第二接觸層 形成於該第二接觸層上之一第一電極。 1 9 ·如申凊範圍第1 6項或第丨7項所述之具有歐姆金屬凸塊 之有機黏結發光元件，其中，該導電基板，係包含選自 GaP、GaAsP、A1GaAs、si、Ge及Si(：所構成材料組群中之 至少一種材料或其它可代替之材料。 2 0 ·如申請範圍第丨8項所述之具有歐姆金屬凸塊之有機黏 結發光元件，其中，該金屬基板，係包含選自Cu、A 1、 Mo及MMC載體所構成材料組群中之至少一種材料或其它可 代替之材料。 21·如申請範圍第16項、第17項或第18項所述之具有歐姆 金屬凸塊之有機黏結發光元件，其中，該金屬凸塊係包 含選自於In、Sn、Al 、Au、Pt、Zn、Ge、Ag、Ti 、Pb、 Pd、Cu、AuBe、AuGe、Ni、PbSn 及 AuZn 所構成材料組群 中之至少一種材料。 22·如申請範圍第16項、第17項或第18項所述之具有歐姆
第22頁 1236837 六、申請專利範圍 金屬凸塊之有機黏結發光元攸 含選自於聚醯亞胺（P I )、笨舁樓其中，該黏結材〃料係包 (PFCB)所構成材料組群中之f 丁烷（BCB)及過氟環丁烷 τ〈至少一種材料。 2 3 ·如申請範圍第1 6項所述之月丄 砝恭氺斤1 甘士 #人w 具有歐姆金屬凸塊之有機黏 結發光兀件，其中，該金屬屉技^ a λ η ρ十Ί Γ 均係包含選自111、511、入1、 Au 、Pt 、Zn 、Ge 、Ag 、丁i > pK M . r DUO ^ A „ ^ . b、Pd、Cu、AuBe、AuGe、 N ί、C r、P b S n 及 A u Z n 所構成；^ 公、， 料。 再战材枓組群中之至少一種材 或第18項所述之具有歐姆 其中，該反射層係包含 、Ge 、Ag 、Ti 、Pb 、Pd 、 n、AuZn及氧化銦錫所構
24·如申請範圍第16項、第π項 金屬凸塊之有機黏結發光元件， 選自 In、Sn、A1、Au、Pt、Zn Cu 、AuBe 、AuGe 、Ni 、Cr 、PbS 成材料組群中之至少一種材料。 25·申請範圍第16項、第17項或第18項所述之具有歐姆金 屬凸塊之有機黏結發光元件，其中，該透明導電層包含 選自於氧化銦錫、氧化锅錫、氧化録錫、氧化辞、氧化 鋅錫、Be/Au、Ge/Au及Ni/Au所構成材料組群中之至少— 種材料。
2 6 ·如申請範圍第1 6項、第1 7項或第1 8項所述之具有歐姆 金屬凸塊之有機黏結發光元件’其中，該第一接觸層係
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第24頁 1236837 六、申請專利範圍 3 1 ·如申μ靶圍弟1 6項或第丨7項 之有機黏結發光元件，苴中i —人^i八有歐姆金屬凸塊 卜，篦-帝扦々丁 ^』r、f可包含在該第二接緒居夕 上弟一私極之下形成一透明導電層。 接觸層之 3 2 ·如申凊範圍第1 8項所述之具有 結發光元件’其中可包含在該第二姆金属凸塊之有機黏 極之下形成一透明導電層。 接觸層之上，第一電 33·如申請範圍第31項所述之具 結發光元件，其中，該透明導電%姆^金屬凸塊之有機黏 錫、氧化鎘錫、氧化銻錫、急 l =選自於氧化銦 Ge/Au及Mi /Au所構成材料組群1至$化==^Be/Au、 π T <至少一種材料。 3 4 ·如申清乾圍弟3 2項所、十、 結發光元件，其中，兮、# '之具有歐姆金厲凸塊之有機黏 錫、氧化鎘錫、氧化^ ^明導電層包含選自於氧化銦 Ge/Au及Ni/Au所構成权，、氧化鋅、氧化鋅錫、Be/Au、 子料組群中之至少一種材料。
第25頁
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