[發(fā)明專利]發(fā)光二極管及其制造方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710302032.7
• 申請(qǐng)日: 2007-12-20
• 公開（公告）號(hào): CN101465397A
• 公開（公告）日: 2009-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 詹世雄;黃志強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 先進(jìn)開發(fā)光電股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L33/00
• 分類號(hào): H01L33/00
• 代理公司: 隆天國(guó)際知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 潘培坤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管晶粒的結(jié)構(gòu)，特別涉及一種具有保護(hù)段的發(fā) 光二極管及其制造方法。

背景技術(shù)

發(fā)光二極管具有許多的優(yōu)勢(shì)，例如元件尺寸小(compact?size)，可以整合 到中小型尺寸的元件或是需要小型化的元件中，并可以直流電源操作，驅(qū)動(dòng) 電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，消耗功率小及容易應(yīng)用在移動(dòng)式的元件中。再者，發(fā)光二極 管符合歐盟的有害物質(zhì)禁令(Rohs)的無(wú)汞工藝，具有環(huán)保的優(yōu)勢(shì)，其采用半 導(dǎo)體工藝，故產(chǎn)品穩(wěn)固而耐摔。所有可見光頻譜中的各色光都可以通過(guò)發(fā)光 二極管發(fā)射，發(fā)光二極管的應(yīng)用從簡(jiǎn)單的指示信號(hào)邁向其它的應(yīng)用，例如照 明或是提供白色的背光源。

相較于發(fā)光二極管，傳統(tǒng)的光源，例如白熾燈泡，主要的發(fā)射能量是在 紅外線，而紅外線除了不被人眼看到之外，還會(huì)產(chǎn)生許多的熱，對(duì)于以發(fā)光 為目的而言是較耗能的。發(fā)光二極管的頻譜集中，不會(huì)有紅外線光源的產(chǎn)生， 相較于白熾燈泡是相當(dāng)節(jié)能的光源。而陰極射線管所產(chǎn)生的光源，例如日光 燈，使用的壽命相較于發(fā)光二極管而言相當(dāng)?shù)亩蹋⑶倚枰粋€(gè)安定器去驅(qū) 動(dòng)燈管。另外，日光燈管是使用陰極射線去激發(fā)汞蒸氣，也不符合現(xiàn)代的環(huán) 保要求。因此，在傳統(tǒng)的照明方面，高亮度發(fā)光二極管有大量的市場(chǎng)需求。

要提高發(fā)光二極管的亮度，有幾種方式。最直覺的方式就是提高在發(fā)光 二極管內(nèi)通過(guò)的電流密度，因?yàn)榘l(fā)光亮度與在發(fā)光二極管內(nèi)通過(guò)的電流密度 成正比。另外，就是提供較大尺寸的發(fā)光二極管晶粒，例如40×40米爾(mil； 千分之一英吋)的晶粒，發(fā)光面積增加，發(fā)光的亮度當(dāng)然增加。

除了直接提高亮度的方式，另一種方式就是將沒有利用的光線再加利 用。主要的方式就是使用反射金屬層將射向背面的光線反射到正面，例如圖 1所示。在圖1中，在磊晶基板10上磊晶形成發(fā)光二極管磊晶結(jié)構(gòu)層12， 在磊晶基板10的下面，形成所謂的復(fù)合金屬反射層，包含金屬鋁20、金屬 鈦22、金屬銀24、以及金錫層26。一般使用復(fù)合金屬反射層之后，發(fā)光亮 度可以增加30％到50％左右。

在發(fā)光二極管形成之后，需要將發(fā)光二極管封裝以便進(jìn)行其應(yīng)用。目前， 在封裝的時(shí)候，晶粒是使用固晶膠將晶粒固定在封裝基材上。一般的固晶膠 主要是環(huán)氧樹脂摻雜金屬銀，又稱作銀膠。摻雜銀可以讓環(huán)氧樹脂具有導(dǎo)電 與導(dǎo)熱的效果，特別是在發(fā)光二極管的晶粒結(jié)構(gòu)為異面電極時(shí)，需要使用可 以導(dǎo)電的固晶膠。經(jīng)過(guò)烘烤之后，環(huán)氧樹脂會(huì)將發(fā)光二極管固定在封裝基板 上。

另一種將發(fā)光二極管固定在封裝基材上的方式是使用共晶(eutectic)接 合，即將晶粒使用金屬共晶的方式固定在封裝基材上。如圖2所示，發(fā)光二 極管的最下面一層的金錫層26可以與位于封裝基材上的焊錫30形成金屬共 晶。使用共晶接合將發(fā)光二極管固定在封裝基材上有許多的優(yōu)點(diǎn)，例如接合 更緊密，可以讓發(fā)光二極管可以承受更高的推拉力。另外，金屬的散熱較環(huán) 氧樹脂更佳，發(fā)光二極管可以有較佳的散熱效果。

然而，在共晶接合的工藝中，焊錫受到擠壓時(shí)，會(huì)沿著晶粒的邊緣攀爬。 在該工藝中，攀爬的焊錫會(huì)進(jìn)入到反射金屬層之間，如圖3所示。在圖3中， 攀爬的焊錫40可能會(huì)沿著發(fā)光二極管的側(cè)邊進(jìn)入到磊晶基板10與金屬鋁20 之間、金屬鋁20與金屬鈦22之間、金屬鈦22與金屬銀24之間、或是金屬 銀24與金錫層26之間。侵入到復(fù)合反射金屬層之間的焊錫40，會(huì)降低發(fā)光 二極管的反光效果，并且造成產(chǎn)品的壽命降低等問(wèn)題。

綜上所述，市場(chǎng)上亟需要一種避免焊錫侵入疊層內(nèi)部的發(fā)光二極管晶粒 的結(jié)構(gòu)，并能改善上述現(xiàn)有發(fā)光二極管的各種缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)光二極管，其能提升發(fā)光二極管的質(zhì)量與 制造合格率，在發(fā)光二極管的基板相對(duì)于磊晶結(jié)構(gòu)的一面形成保護(hù)段，可防 止發(fā)光二極管在共晶接合階段，焊錫進(jìn)入復(fù)合反射金屬層之間所造成的問(wèn) 題。

本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管，包含一具有一第一面與一第二面的基材， 一位于該基材的第一面上的可發(fā)光的磊晶結(jié)構(gòu)，以及一位于該基材的第二面 上的復(fù)合反射層。其中該第二面具有一保護(hù)段。

上述發(fā)光二極管的一種制造方法，包含在一基材的第一面形成一可發(fā)光 的磊晶結(jié)構(gòu)，之后在該基材的第二面形成一保護(hù)段，以及在該基材的第二面 形成一復(fù)合反射層。上述的基材用于磊晶的基材，可為藍(lán)寶石基板、碳化硅 基板、砷化鎵基板、硅基板、磷化銦基板、磷化鎵基板、或氧化鋅基板。