串联之发光二极体及其制造方法

摘要

本发明系采用高导电性与高反射率之金属基板，取代传统吸光的砷化镓基板，并在二极体制造完成后再采用半导体制程形成串接导线，以使两相邻的发光二极体形成串联。其技术特征包含以粘(1)以镜面保护层保护发光二极体磊晶片的金属反射层(2)p及n个电极，一高一低，因此而形成具有高导热与高反射率基板的p、n电极同侧的发光二极体。接着，再利用蚀刻技术对二个相邻发光二极体磊晶片连接处施以蚀刻以形成沟渠，再形成一介电层填入沟渠，并保护相邻发光二极体之侧壁。最后再形成连线金属层，用以将一发光二极体之p电极连接至n电极。以完成二个串接之发光二极体。本发明之发光二极体的活性层发出的光不但不会被基板吸收，反而会反射而增加发光二极体之发光效率。由于高反射率金属，大幅提高发光二极体之发光效率，高导热基板可以承受高电流，增加发光强度。

主权项

1.一种串联之发光二极体,包含:二个多层磷化铝镓铟(AlGaInP)磊晶层结构被以一介电层隔离,而构成第一晶粒及第二晶粒;一金属层形成于该介电层上并与该二个多层磷化铝镓铟(AlGaInP)磊晶层结构之各一相反电性之电极连接,以构成串联结构;该每一磊晶层结构包含:一上包覆层,一活性层,以及一下包覆层;一欧姆接点磊晶层形成于该上包覆层上;一第一欧姆接点金属电极层形成于该欧姆接点磊晶层上;一镜面保护层形成于该欧姆接点磊晶层上,并包覆该第一欧姆接点金属电极层;一金属黏接层;一高导热基板;一非导体型保护层,形成于该高导热基板上,并以该金属黏接层黏合于该镜面保护层上;一第二欧姆接点金属电极层形成于该下包覆层上;该每一多层磷化铝镓铟(AlGaInP)磊晶层结构及该欧姆接点磊晶层包含一第一沟渠,该第一沟渠底部裸露至该欧姆接点磊晶层,该第一沟渠内包含一电极通道于其中,用以电性连接该第一欧姆接点金属电极层;及一金属钉线电极层形成于该裸露之第一欧姆接点金属电极层上及该第二欧姆接点金属电极层上。2.如申请专利范围第1项所述之发光二极体,其中该多层磷化铝镓铟(AlGaInP)磊晶层结构系为磷化铝镓铟(AlGaInP)之同质结构、单异质结构、双异质结构或量子井结构当中一种。3.如申请专利范围第1项所述之发光二极体,其中该欧姆接点磊晶层为P型半导体层。4.如申请专利范围第1项所述之发光二极体,其中该第一欧姆接点金属电极层系为P型半导体层,该第二欧姆接点金属电极层系为N型半导体层。5.如申请专利范围第1项所述之发光二极体,其中该镜面保护层系选自导体型的氧化铟锡(Indium tinoxide)、氧化铟(Indium oxide)、氧化锡(Tin oxide)、氧化锌(Zinc oxide)、氧化镁(Magnesium oxide)或非导体型的氧化铝(Al2O3)、二氧化矽(SiO2)或氮化矽(SiNx)之中的一种。6.如申请专利范围第5项所述之发光二极体,其中当该镜面保护层系选自非导体型的镜面保护层时,更包含至少一连接通道,用以提供该金属黏接层经由该连接通道连接该第一欧姆接点电极层。7.如申请专利范围第1项所述之发光二极体,其中该高导热基板系选自Au、Al、Cu等金属、矽(Si)、磷化镓(GaP)、或碳化矽(SiC)等其中一种及其组合。8.如申请专利范围第1项所述之发光二极体,其中该金属黏接层之材质系选自In,Au,Ag,Al等其中之一种金属;其中该金属钉线电极层最外层系为Al或Au。9.如申请专利范围第1项所述之发光二极体,其中上述之介电层形成于一隔离沟渠中以隔离该两多层磷化铝镓铟(AlGaInP)磊晶层结构之电性,并延伸至相邻之多层磷化铝镓铟(AlGaInP)磊晶层结构的一侧壁上。10.如申请专利范围第1项所述之发光二极体,其中上述之非导体型保护层系选自氧化铝(Al2O3)、二氧化矽(SiO2)、氮化矽(SiNx)、旋涂式玻璃(SOG)、矽树脂(Silicone)、BCB(B-staged bisbenzo cyclo-butene)、环氧树脂(Epoxy),及聚亚醯胺(Polyimide)及其混合所组成的族群之其中之一。11.一种串联之发光二极体,包含:二个多层磷化铝镓铟(AlGaInP)磊晶层结构被以一介电层隔离,而构成第一晶粒及第二晶粒;一金属层形成于该介电层上并与该二个多层磷化铝镓铟(AlGaInP)磊晶层结构之各一相反电性之电极连接,以构成串联结构;该每一磊晶层结构包含:一上包覆层,一活性层,以及一下包覆层;一欧姆接点磊晶层形成于该上包覆层上;一第一欧姆接点金属电极层形成于该欧姆接点磊晶层上;一镜面保护层形成于该欧姆接点磊晶层上,并包覆该第一欧姆接点金属电极层;一金属黏接层;一高导热基板;一非导体型保护层,形成于该高导热基板上,并以该金属黏接层黏合于该镜面保护层上;一第二欧姆接点金属电极层形成于该下包覆层上;该每一多层磷化铝镓铟(AlGaInP)磊晶层结构及该欧姆接点磊晶层包含一第一沟渠,该第一沟渠底部裸露至该金属黏接层;及一金属钉线电极层形成于该裸露之该金属黏接层上。12.如申请专利范围第11项所述之发光二极体,其中该多层磷化铝镓铟(AlGaInP)磊晶层结构系为磷化铝镓铟(AlGaInP)之同质结构、单异质结构、双异质结构或量子井结构当中一种。13.如申请专利范围第11项所述之发光二极体,其中该欧姆接点磊晶层为P型半导体层。14.如申请专利范围第11项所述之发光二极体,其中该镜面保护层系选自导体型的氧化铟锡(Indium tinoxide)、氧化铟(Indium oxide)、氧化锡(Tin oxide)、氧化锌(Zinc oxide)、氧化镁(Magnesium oxide)。15.如申请专利范围第11项所述之发光二极体,其中该镜面保护层系选自非导体型的氧化铝(Al2O3)、二氧化矽(SiO2)或氮化矽(SiNx)之中的一种,此时,该镜面保护层更包含至少一连接通道,用以提供该金属黏接层经由该连接通道连接该第一欧姆接点电极层。16.如申请专利范围第11项所述之发光二极体,其中该高导热基板系选自Au、Al、Cu等金属、矽(Si)、磷化镓(GaP)、或碳化矽(SiC)等其中一种及其组合。17.如申请专利范围第11项所述之发光二极体,其中该金属黏接层之材质系选自In,Au,Ag,Al等其中之一种金属;其中该金属钉线电极层最外层系为Al或Au。18.如申请专利范围第11项所述之发光二极体,其中上述之介电层形成于一隔离沟渠中以隔离该两多层磷化铝镓铟(AlGaInP)磊晶层结构之电性,并延伸至相邻之多层磷化铝镓铟(AlGaInP)磊晶层结构的一侧壁上。19.如申请专利范围第11项所述之发光二极体,其中上述之非导体型保护层系选自氧化铝(Al2O3)、二氧化矽(SiO2)、氮化矽(SiNx)、旋涂式玻璃(SOG)、矽树脂(Silicone)、BCB(B-staged bisbenzo cyclo-butene)、环氧树脂(Epoxy),及聚亚醯胺(Polyimide)及其混合所组成的族群之其中之一。20.一种串联之发光二极体之制造方法,至少包含:提供一暂时基板;依序形成一蚀刻终止层、一多层磷化铝镓铟(AlGaInP)磊晶层结构在该暂时基板上,该磊晶层结构包含一下包覆层,一活性层,一上包覆层;形成一欧姆接点磊晶层于该上包覆层上;形成一第一欧姆接点金属电极层于该欧姆接点磊晶层上;形成一镜面保护层于该欧姆接点磊晶层并包覆该第一欧姆接点金属电极层;提供一高导热基板;形成一非导体型保护层于该高导热基板上提供一金属黏接层,用以黏合该非导体型保护层与该镜面保护层;去除该暂时基板与该蚀刻终止层;以微影及蚀刻技术蚀刻该黏合后的结构体,起始于该下包覆层终止于该欧姆接点磊晶层以形成二个第一通道,该两个第一通道相距以一发光二极体晶粒距离;以微影及蚀刻技术蚀刻该每一第一通道下方之该欧姆接点磊晶层,以形成二个第二通道,用以裸露该第一欧姆接点金属电极层;形成一第二欧姆接点金属电极层于该下包覆层上;形成一金属钉线电极层于该每一第二欧姆接点金属电极层及该每一第二通道内以连接该第一欧姆接点金属电极层,以形成四个金属钉线电极层,以分别连接该每一发光二极体之四个电极;形成一隔离沟渠,该隔离沟渠位于该每一第一通道的边缘,用以将该发光二极体一分为二;形成介电层以填补该隔离沟渠及形成于隔离沟渠旁之第一通道的侧壁上;及形成一连线金属层于该介电层上,用以分别连接该隔离沟渠两旁的该第一电极至该第二电极上的金属钉线电极层。21.如申请专利范围第20项所述之发光二极体制造方法,其中该镜面保护层系选自导体型的氧化铟锡(Indium tin oxide)、氧化铟(Indium oxide)、氧化锡(Tinoxide)、氧化锌(Zinc oxide)、氧化镁(Magnesium oxide)或非导体型的氧化铝(Al2O3)、二氧化矽(SiO2)或氮化矽(SiNx)之中的一种。22.如申请专利范围第20项所述之发光二极体制造方法,其中当该镜面保护层系选自非导体型的镜面保护层时,更包含至少形成一连接通道,用以提供该金属黏接层经由该连接通道连接该第一欧姆接点电极层。23.如申请专利范围第20项所述之发光二极体之制造方法,其中该高导热基板系选自Au、Al、Cu等金属、矽(Si)、磷化镓(GaP)、或碳化矽(SiC)之中一种,该金属黏接层之材质则选自包括In,Au,Ag,Al等其中之一种金属。24.如申请专利范围第20项所述之发光二极体之制造方法,其中该金属黏接层接合该高导热基板与该发光二极体磊晶层表面的步骤,在200℃~600℃范围内加压及加热而成。25.如申请专利范围第20项所述之发光二极体之制造方法,其中上述之非导体型保护层系选自氧化铝(Al2O3)、二氧化矽(SiO2)、氮化矽(SiNx)、旋涂式玻璃(SOG)、矽树脂(Silicone)、BCB(B-staged bisbenzo cyclo-butene)、环氧树脂(Epoxy),及聚亚醯胺(Polyimide)及其混合所组成的族群之其中之一。26.一种串联之发光二极体之制造方法,至少包含:提供一暂时基板;依序形成一蚀刻终止层、一多层磷化铝镓铟(AlGaInP)磊晶层结构在该暂时基板上,该磊晶层结构包含一下包覆层,一活性层,一上包覆层;形成一欧姆接点磊晶层于该上包覆层上;形成一第一欧姆接点金属电极层于该欧姆接点磊晶层上;形成一镜面保护层于该欧姆接点磊晶层并包覆该第一欧姆接点金属电极层;提供一高导热基板;形成一非导体型保护层于该高导热基板上提供一金属黏接层,用以黏合该非导体型保护层与该镜面保护层;去除该暂时基板与该蚀刻终止层;以微影及蚀刻技术蚀刻该黏合后的结构体,起始于该下包覆层终止于该金属黏接层以形成二个第一通道,该两个第一通道相距以一发光二极体晶粒距离;形成一第二欧姆接点金属电极层于该下包覆层上;形成一金属钉线电极层于该欧姆接点金属电极层及该金属黏接层,以形成四个金属钉线电极层分别连接该发光二极体之四个电极;形成一隔离沟渠,该隔离沟渠位于该每一第一通道的边缘,用以将该发光二极体一分为二;形成介电层以填补该隔离沟渠及形成于隔离沟渠旁之第一通道的侧壁上;及形成一连线金属层于该介电层上,用以分别连接该隔离沟渠两旁的该第一电极至该第二电极上的金属钉线电极层。27.如申请专利范围第26项所述之发光二极体之制造方法,其中该镜面保护层系选自导体型的氧化铟锡(Indium tin oxide)。28.如申请专利范围第26项所述之发光二极体之制造方法,其中该镜面保护层系选自非导体型的氧化铟(Indium oxide)、氧化锡(Tin oxide)、氧化锌(Zinc oxide)、氧化镁(Magnesium oxide)、氧化铝(Al2O3)、二氧化矽(SiO2)或氮化矽(SiNx)之中的一种,此时,更包含至少形成一连接通道于该镜面保护层之中,用以提供该金属黏接层经由该连接通道连接该第一欧姆接点电极层。29.如申请专利范围第26项所述之发光二极体之制造方法,其中该高导热基板系选自Au、Al、Cu等金属、矽(Si)、磷化镓(GaP)、或碳化矽(SiC)之中一种,该金属黏接层之材质则选自包括In,Au,Ag,Al等其中之一种金属。30.如申请专利范围第26项所述之发光二极体之制造方法,其中该金属黏接层接合该高导热基板与该发光二极体磊晶层表面的步骤,在200℃~600℃范围内加压及加热而成。31.如申请专利范围第26项所述之发光二极体之制造方法,其中该金属钉线电极层最外层为Al或Au。32.如申请专利范围第26项所述之发光二极体之制造方法,其中上述之非导体型保护层系选自氧化铝(Al2O3)、二氧化矽(SiO2)、氮化矽(SiNx)、旋涂式玻璃(SOG)、矽树脂(Silicone)、BCB(B-staged bisbenzo cyclo-butene)、环氧树脂(Epoxy),及聚亚醯胺(Polyimide)及其混合所组成的族群之其中之一。图式简单说明:第1至第5图系绘示依据本发明一较佳实施例之发光二极体之制造流程示意图;第6图系绘示传统之发光二极体结构示意图。