发明名称 高效率发光二极体及其制造方法
摘要 本发明系关于增加发光二极体之发光效率及其制作方法,其主要系由一具反射镜之LED磊晶层与一具黏合层之矽基板所组成,于LED磊晶层之下层界面的底面镀设有一层绝缘的镜面反射层,而矽基板则系于对应LED磊晶层的反射层镀设有一黏合层,使LED磊晶层可透过镜面反射层与黏贴于矽基板的黏合层,且于LED磊晶层的N型界面顶面镀设有一N型的欧姆接触电极,并将LED磊晶层边缘蚀刻至其P型界面,最后于LED磊晶层上露出的P型界面表面镀设一P型欧姆接触电极,以提供发光二极体的欧姆接触,如此藉由镜面反射层及黏合面无欧姆接触的特殊设计,可制造高效率发光二极体,以提升发光二极体的适用范围及其效率。
申请公布号 TW523939 申请公布日期 2003.03.11
申请号 TW090127823 申请日期 2001.11.07
申请人 国立中兴大学 发明人 洪瑞华;武东星;杨俊哲;黄少华;庄志如
分类号 H01L33/00 主分类号 H01L33/00
代理机构 代理人 蔡坤旺 台中市西区公益路一六一号十四楼之一
主权项 1.一种高效率发光二极体的制作方法,该发光二极体主要系将一具镜面反射层之LED磊晶层黏贴于一具黏合层之矽基板上,以形成一种发光效果极佳的发光二极体,其制作方法包含有第一镀膜步骤、晶片黏贴技术、第二镀膜步骤、一蚀刻步骤及第三镀膜步骤;其中:A、第一镀膜步骤:于该LED磊晶层之底面镀设一镜面反射层,而矽基板则系于对应LED磊晶层的顶面镀设有一黏合层;B、将具镜面反射层之LED磊晶层热压黏贴于矽基板顶面,并将该吸光之暂时基板移除;C、第二镀膜步骤:接着利用物理气相沉积在LED磊晶层的至少部分顶面以物理气相沉积镀上一层与相邻界面同型的欧姆接触电极;D、蚀刻步骤:并利用蚀刻的技术,于LED磊晶层的顶面侧缘蚀刻出一窗槽,该窗槽的深度超过LED磊晶层的PN界面,而不穿透LED磊晶层;E、第三镀膜步骤:于LED磊晶层露出来的另一界面顶面采用物理气相沉积形成一与相邻界面同型的欧姆接触电极;藉此,制作成一具有高亮度、且能增加短波长光源反射率的发光二极体者。2.如申请专利范围第1项所述之高效率发光二极体的制作方法,其中,LED磊晶层为N-P界面、P-N界面、P型局限层∕发光层∕N局限层、N型局限层∕发光层∕P局限层。3.如申请专利范围第1项所述之高效率发光二极体的制作方法,其中,可于该LED磊晶层顶面之未设欧姆接触层处及欧姆接触层之顶面镀设一层透明电极。4.如申请专利范围第1项所述之高效率发光二极体的制作方法,其中,该镜面反射层系为绝缘体与金属搭配之反射结构,其中该绝缘体设置于LED磊晶层之接触面。5.如申请专利范围第4项所述之高效率发光二极体的制作方法,其中该镜面反射层该反射层之绝缘体可为氧化铝(Al2O3)。6.如申请专利范围第4项所述之高效率发光二极体的制作方法,其中该镜面反射层中该反射层之绝缘体可为氟化镁(MgF2)。7.如申请专利范围第4项所述之高效率发光二极体的制作方法,其中该镜面反射层中该反射层之绝缘体可为二氧化矽(SiO2)。8.如申请专利范围第4项所述之高效率发光二极体的制作方法,其中该镜面反射层中该反射层之绝缘体可为、二氧化钛(TiO2)。9.如申请专利范围第4项所述之高效率发光二极体的制作方法,其中该镜面反射层中该反射层之绝缘体可为、氮化矽(Si3N4)。10.如申请专利范围第4项所述之高效率发光二极体的制造方法,其中,该镜面反射层中之金属可为铝(Al)。11.如申请专利范围第4项所述之高效率发光二极体的制造方法,其中,该镜面反射层中之金属可为银(Ag)。12.如申请专利范围第4项所述之高效率发光二极体的制造方法,其中,该镜面反射层中之金属可为金(Au)。13.如申请专利范围第4项所述之高效率发光二极体的制造方法,其中,该镜面反射层中之金属可为白金(Pt)。14.如申请专利范围第4项所述之高效率发光二极体的制造方法,其中,该镜面反射层中之金属可为钯(Pd)。15.如申请专利范围第1项所述之高效率发光二极体的制作方法,其中,该镜面反射层可为高介电材料与低介电材料组合而成。16.如申请专利范围第15项所述之高效率发光二极体的制作方法,其中,该镜面反射层之低介电材料系位于LED磊晶层接触面。17.如申请专利范围第15项所述之高效率发光二极体的制作方法,其中,该镜面反射层之高介电材料其折射系数大于2.1,该低介电材料之折射系较小于1.56。18.如申请专利范围第15项所述之高效率发光二极体的制作方法,其中其中,该镜面之高介电材料可为二氧化钛(TiO2)。19.如申请专利范围第15项所述之高效率发光二极体的制作方法,其中其中,该镜面之高介电材料可为氧化铈(CeO2)。20.如申请专利范围第15项所述之高效率发光二极体的制作方法,其中其中,该镜面之高介电材料可为矽(Si)。21.如申请专利范围第15项所述之高效率发光二极体的制作方法,其中,该镜面之低介电材料可为氧化铝(Al2O3)。22.如申请专利范围第15项所述之高效率发光二极体的制作方法,其中,该镜面之低介电材料可为氟化镁(MgF2)。23.如申请专利范围第15项所述之高效率发光二极体的制作方法,其中,该镜面之低介电材料可为二氧化矽(SiO2)。24.如申请专利范围第15项所述之高效率发光二极体的制作方法,其中,该镜面之低介电材料可为氮化矽(Si3N4)。25.如申请专利范围第1项所述之高效率发光二极体的制作方法,其中,欧姆接触电极可利用化学湿式蚀刻或乾式蚀刻的方式除移大部份。26.如申请专利范围第1项所述之高效率发光二极体的制作方法,其中,物理气相沉积方式系指电子蒸镀。27.如申请专利范围第1项所述之高效率发光二极体的制作方法,其中,物理气相沉积方式系指热蒸镀。28.如申请专利范围第1项所述之高效率发光二极体的制作方法,其中,物理气相沉积方式系指溅镀。29.如申请专利范围第1项所述之高效率发光二极体的制作方法,其中,LED磊晶层于镜面反射层底面可增加一层黏合层,以增强其与矽基板的结合强度。30.如申请专利范围第1项所述之高效率发光二极体的制作方法,其中,该矽基板顶面之黏合层可为金属材质。31.如申请专利范围第1项所述之高效率发光二极体的制作方法,其中,该矽基板之黏合层可为非导电之高分子黏合材料。32.一种高效率发光二极体,包括有:一矽基板,该矽基板顶面设有一黏合层;一LED磊晶层,且LED磊晶层底面镀设有一镜面反射层,该镜面反射层对应矽基板,又LED磊晶的顶面边缘形成有一窗槽,该窗槽的深度超过LED磊晶层的PN界面,再者,于LED磊晶层至少部分之顶面与窗槽分别镀设有一欧姆接触电极,使各欧姆接触电极与相邻PN界面同型,进而组构成一具有高亮度、且能增加短波长光源反射率的发光二极体者。33.如申请专利范围第32项所述之高效率发光二极体,其中,LED磊晶层可为N-P界面、P-N界面、P型局限层∕发光层∕N局限层、N型局限层∕发光层∕P局限层。34.如申请专利范围第32项所述之高效率发光二极体,其中,该镜面反射层为高介电材料与低介电材料组合而成之结构。35.如申请专利范围第34项所述之高效率发光二极体,其中,该镜面之低介电材料系位于LED磊晶层接触面。36.如申请专利范围第34项所述之高效率发光二极体,其中,该镜面反射层之高介电材料其折射系数>2.1,而该低介电材料其折射系数<1.56。37.如申请专利范围第34项所述之高效率发光二极体,其中该镜面反射层之高介电材料可为二氧化钛(TiO2)。38.如申请专利范围第34项所述之高效率发光二极体,其中该镜面反射层之高介电材料可为氧化铈(CeO2)。39.如申请专利范围第34项所述之高效率发光二极体,其中该镜面反射层之高介电材料可为矽(Si)。40.如申请专利范围第34项所述之高效率发光二极体,其中,该镜面反射层之低介电材料可为氧化铝(Al2O3)。41.如申请专利范围第34项所述之高效率发光二极体,其中,该镜面反射层之低介电材料可为氟化镁(MgF2)。42.如申请专利范围第34项所述之高效率发光二极体,其中,该镜面反射层之低介电材料可为二氧化矽(SiO2)。43.如申请专利范围第34项所述之高效率发光二极体,其中,该镜面反射层之低介电材料可为氮化矽(Si3N4)。44.如申请专利范围第32项所述之高效率发光二极体,其中,该镜面反射层为金属与绝缘体组合而成之反射结构。45.如申请专利范围第44项所述之高效率发光二极体,该镜面反射层之绝缘体系位于LED磊晶层接触面。46.如申请专利范围第44项所述之高效率发光二极体,该镜面反射层之绝缘体可为氧化铝(AL2O3)。47.如申请专利范围第44项所述之高效率发光二极体,该镜面反射层之绝缘体可为氟化镁(MgF2)。48.如申请专利范围第44项所述之高效率发光二极体,该镜面反射层之绝缘体可为二氧化矽(SiO2)。49.如申请专利范围第44项所述之高效率发光二极体,该镜面反射层之绝缘体可为二氧化钛(TiO2)、氮化矽(Si3N4)。50.如申请专利范围第44项所述之高效率发光二极体,该镜面反射层之绝缘体可为氮化矽(Si3N4)。51.如申请专利范围第44项所述之高效率发光二极体,该镜面反射层之金属可为铝(Al)。52.如申请专利范围第44项所述之高效率发光二极体,该镜面反射层之金属可为银(Ag)。53.如申请专利范围第44项所述之高效率发光二极体,该镜面反射层之金属可为金(Au)。54.如申请专利范围第44项所述之高效率发光二极体,该镜面反射层之金属可为白金(Pt)。55.如申请专利范围第44项所述之高效率发光二极体,该镜面反射层之金属可为钯(Pd)。56.如申请专利范围第32项所述之高效率发光二极体,其中,LED磊晶层于镜面反射层底面形成有一可增强结合力的黏合层。57.如申请专利范围第56项所述之高效率发光二极体,其中,镜面反射层底面的黏合层可为金属材质。58.如申请专利范围第57项所述之高效率发光二极体,其中,该黏合层之金属材质可以为金。59.如申请专利范围第57项所述之高效率发光二极体,其中,该黏合层之金属材质可以为金铍合金。60.如申请专利范围第57项所述之高效率发光二极体,其中,该黏合层之金属材质可以为金锌合金。61.如申请专利范围第57项所述之高效率发光二极体,其中,该黏合层之金属材质可以为白金。62.如申请专利范围第57项所述之高效率发光二极体,其中,该黏合层之金属材质可以为钯。63.如申请专利范围第57项所述之高效率发光二极体,其中,该黏合层之金属材质可以为铜。64.如申请专利范围第57项所述之高效率发光二极体,其中,该黏合层之金属材质可以为镍。65.如申请专利范围第57项所述之高效率发光二极体,其中,该黏合层之金属材质可以为铟。66.如申请专利范围第57项所述之高效率发光二极体,其中,该黏合层之金属材质可以为铝。67.如申请专利范围第32项所述之高效率发光二极体,其中,该矽基板顶面之黏合层可为金属材质。68.如申请专利范围第32项所述之高效率发光二极体,其中,该矽基板之黏合层可为非导电之高分子黏合材料。图式简单说明:第一图;系第一种现有发光二极体的剖面示意图。第二图:系第二种现有发光二极体的剖面示意图。第三图:系各波长之反射率比较图。第四图:系本发明之制程步骤的流程示意图。第五图:系本发明在LED磊具层与矽基板黏合之制程步骤的结构示意图。第六图:系本发明在LED磊晶层镀设欧姆接触电极之制程步骤的结构示意图;第七图:系本发明在LED磊晶层上蚀刻窗槽及镀设欧姆接触电极之制程步骤的结构示意图,其亦同时揭示本发明形成后之断面状态。第八图:系本发明另一实施例之形成后之断面示意图。第九图:系本发明之镜面反射层另一实施示意图。
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