[發(fā)明專利]垂直式發(fā)光二極管及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110281347.4
• 申請(qǐng)日: 2011-09-21
• 公開（公告）號(hào): CN102593277A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋健民;甘明吉;林逸樵;胡紹中
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 錸鉆科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L33/00
• 分類號(hào): H01L33/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 湯保平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于一種垂直式發(fā)光二極管及其制作方法，尤指一種具有大功率、且具大尺寸的垂直式發(fā)光二極管及其制作方法。

背景技術(shù)

自60年代起，發(fā)光二極管的耗電量低及長(zhǎng)效性的發(fā)光等優(yōu)勢(shì)，已逐漸取代日常生活中用來(lái)照明或各種電器設(shè)備的指示燈或光源等用途。更有甚者，發(fā)光二極管朝向多色彩及高亮度的發(fā)展，已應(yīng)用在大型戶外顯示看板或交通號(hào)志。

然而，已知技術(shù)中所使用的發(fā)光二極管100，其結(jié)構(gòu)多如圖1所示，是將正電極107及負(fù)電極108都作在同一側(cè)。再者，已知的發(fā)光二極管所使用的襯底101(如藍(lán)寶石)不導(dǎo)電，因此電流在半導(dǎo)體層102中必須由垂直順流轉(zhuǎn)變?yōu)樗綑M流，故而使得電流會(huì)集中在內(nèi)彎處，無(wú)法完全使用P-N接口的電子層和電洞層，減少發(fā)光效率。此外，前述電流會(huì)在半導(dǎo)體層102的集中處產(chǎn)生熱點(diǎn)，使半導(dǎo)體層102中的晶格產(chǎn)生缺陷，因此影響發(fā)光二極管100的使用壽命；或者僅能以降低功率以避免熱點(diǎn)的產(chǎn)生，惟此會(huì)降低發(fā)光二極管100的發(fā)光效果并限制其用途。

發(fā)光二極管中造成電流轉(zhuǎn)彎的問(wèn)題無(wú)法以封裝設(shè)計(jì)的改良來(lái)改善，例如即使以覆晶方式來(lái)制作發(fā)光二極管，仍無(wú)法避免電流轉(zhuǎn)彎產(chǎn)生熱點(diǎn)、造成晶格缺陷、影響發(fā)光效率、及使用壽命降低等缺點(diǎn)。

因此，另有一種垂直式發(fā)光二極管將電極制作在該發(fā)光二極管兩側(cè)以改善電流方向的構(gòu)想產(chǎn)生。然而，現(xiàn)在所使用的垂直式發(fā)光二極管，多使用碳化硅(SiC)襯底來(lái)生長(zhǎng)碳化鎵。但因SiC單晶基板價(jià)格太高，一般以Si或金屬等基板取代，并以金-金、金錫-金錫、銦-銦等金屬結(jié)合外延層。然而，由于此外延層與金屬基板或金屬結(jié)合層二種材料間的熱膨脹系數(shù)差異較大，在后續(xù)的剝離工藝中往往導(dǎo)致發(fā)光二極管的良率不佳。

因此，目前亟需一種大功率、散熱效果佳、且具大尺寸的發(fā)光二極管及其制作方法。

發(fā)明內(nèi)容

為達(dá)前述目的，本發(fā)明提供一種垂直式發(fā)光二極管的制造方法，其包括下列步驟：提供一襯底；于襯底上形成一半導(dǎo)體層，該半導(dǎo)體層是具有以第II至VI族元素所構(gòu)成的化合物；形成一金屬反射層，使其與半導(dǎo)體層相互結(jié)合；形成至少一中間層及至少一類鉆碳層；形成一復(fù)合材料層；移除襯底；以及形成一第一電極層及一第二電極層，其分別設(shè)置于半導(dǎo)體層及復(fù)合材料層的一側(cè)；其中，至少一中間層及至少一類鉆碳層是以疊層的方式相互堆疊于金屬反射層的一側(cè)。

根據(jù)本發(fā)明的制造方法，其中將襯底移除的方式?jīng)]有特殊限制，只要不會(huì)造成移除襯底時(shí)，導(dǎo)致發(fā)光二極管中各層結(jié)構(gòu)因產(chǎn)生接口應(yīng)力而造成彎曲。較佳的移除方式是由一激光使襯底與半導(dǎo)體層產(chǎn)生剝離。

此外，根據(jù)本發(fā)明的制造方法，可依工藝上而選擇半導(dǎo)體層、金屬反射層、至少一中間層、及至少一類鉆碳層的形成方法，其中較佳可使用以陰極電弧、濺鍍、蒸鍍、電鍍、無(wú)電電鍍、或涂布等沉積形成。

承上，根據(jù)本發(fā)明的制造方法，其中襯底可為Al₂O₃(藍(lán)寶石)、Si、SiC、GaAs、GaP、AlP、GaN、C(石墨)、hBN、或C(鉆石)的基板；或?yàn)橹辽僖魂?yáng)離子為B、Al、Ga、In、Be、Mg的氮化物、磷化物、或砷化物的基板；半導(dǎo)體層的組成可為Al₂O₃(藍(lán)寶石)、Si、SiC、GaAs、GaP、AlP、GaN、C(石墨)、hBN、或C(鉆石)；或?yàn)橹辽僖魂?yáng)離子為B、Al、Ga、In、Be、Mg的氮化物、磷化物、或砷化物；金屬反射層可為至少一選自由Ag、Al、Ni、Co、Pd、Pt、Au、Zn、Sn、Sb、Pb、Cu、CuAg、NiAg、及前述金屬合金所組成的群組，且金屬反射層的厚度沒(méi)有限制，只要可以達(dá)成導(dǎo)引光線及增加發(fā)光效率即可，較佳可為100-500nm，最佳為200nm。

根據(jù)本發(fā)明的制造方法，其中，中間層的材質(zhì)是選擇使用能與碳產(chǎn)生反應(yīng)，且能合成碳化物(carbide?former)的金屬皆可，較佳為可包括至少一選自由Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、及前述金屬的合金所組成的群組等材料。而該中間層的厚度沒(méi)有限制，較佳為50-500nm，更佳為100nm。

根據(jù)本發(fā)明的制造方法，類鉆碳層是用以排除發(fā)光二極管在發(fā)光時(shí)所產(chǎn)生的廢熱，并以傳導(dǎo)的方式迅速排除，以延長(zhǎng)發(fā)光二極管的使用壽命。