CN1960012A - 垂直型发光二极管及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种垂直型发光二极管及其制造方法。在垂直型发光二极管的制造方法中，先提供蓝宝石基板。再在蓝宝石基板上形成发光外延结构。接下来，在发光外延结构的表面上形成第一电性电极。接着，进行局部移除步骤，通过将部分蓝宝石基板从发光外延结构的另一表面上移除，从而暴露出发光外延结构另一表面的一部分，其中发光外延结构的另一表面与第一电性电极所在的表面相对。然后，在发光外延结构另一表面的暴露部分上形成第二电性电极，其中第一电性电极与第二电性电极的电性相反。

Description

垂直型发光二极管及其制造方法

技术领域

本发明涉及到一种发光二极管及其制造方法，特别是涉及到一种具有局部去除的基板的垂直型发光二极管及其制造方法。

背景技术

图1a至图1d，为示出了传统垂直型发光二极管的工艺剖面图。首先，提供蓝宝石基板100。接下来，利用外延方式，在蓝宝石基板100的表面上形成发光外延结构102，如图1a所示。一般来说，发光外延结构102主要包括依序堆叠的第一电性半导体层、主动层以及第二电性半导体层。由于蓝宝石基板100是电气绝缘材料，因此在制造垂直导通的电极结构时，通常需提供另一个具有导电性质的基板104，并将原来电气绝缘的蓝宝石基板100移除。当发光外延结构102完成后，利用粘贴(Bonding)的方式，将发光外延结构102粘贴到可导电的基板104上，如图1b所示。

将发光外延结构102粘贴到基板104后，利用激光剥离技术，将整片蓝宝石基板100从发光外延结构102上移除，从而暴露出发光外延结构102的表面，如图1c所示。接着，分别在发光外延结构102与基板104的表面上形成第一电性电极106与第二电性电极108。然后，即可利用切割方式分割出许多发光二极管芯片110，如第1d图所示。

然而，在上述的发光二极管制作过程中，由于在使用激光剥离技术来移除整片蓝宝石基板100时，常因激光处理过程中温度过高或温差所引起的应力的原因，导致发光二极管的结构受到破坏，并且剥离时对芯片产生过高的能量转移，导致组件特性的劣化。如此一来，将导致发光二极管组件的操作特性以及生产合格率都因此而大打折扣。此外，整个组件工艺也会因基板的剥离速度过慢，整片基板剥离相当耗时，而导致工艺成本增加，还会影响产量。再者，这样的工艺需要再将发光外延结构粘贴至额外的基板104上，因此会增加成本，并导致合格率下降。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种垂直型发光二极管的制造方法，其在完成外延结构的成长后，将蓝宝石基板进行局部移除，因此不仅可减少基板吸光问题，而且由于光可由蓝宝石基板取出，可进一步提高光取出效率。

本发明的另一个目的是在提供一种垂直型发光二极管的制造方法，仅局部移除蓝宝石基板，再加上不需将外延结构粘贴至另一基板之额外工序，因此可提高工艺合格率，并可有效降低生产成本。

本发明的另一个目的是提供一种垂直型发光二极管，由于利用激光技术局部剥离蓝宝石基板，如此一来，不致因高热而破坏发光二极管的结构，因此组件的操作可靠度好。

本发明的另一个目的是提供一种垂直型发光二极管，具有高反射率的金属电极，因此可提高组件的光取出效率。

本发明的另一个目的是提供一种垂直型发光二极管，具有良好的电流分布效果，因此可应用在大电流或大功率的发光二极管组件上，进而可扩大应用性。

根据本发明的上述目的，提出一种垂直型发光二极管，至少包括：一发光外延结构，具有相对的第一表面以及第二表面；一第一电性电极，位于发光外延结构的第一表面上；一局部移除的蓝宝石基板，位于发光外延结构第二表面的第一部分上，并暴露出发光外延结构第二表面的第二部分；以及一第二电性电极，位于发光外延结构第二表面的第二部分上，其中第一电性电极与第二电性电极的电性相反。

根据本发明的优选实施方式，上述垂直型发光二极管可为氮化镓系(GaN-based)发光二极管。此外，局部移除的蓝宝石基板可以为利用激光切割技术所形成的局部激光剥离的蓝宝石基板。

所述第一电性电极与所述第二电性电极为多个金属电极。所述这些金属电极的材料为高反射率的金属。

根据本发明的目的，提出一种垂直型发光二极管的制造方法，至少包括下列步骤：首先，提供一蓝宝石基板；在此蓝宝石基板上形成一发光外延结构；在上述发光外延结构的表面上形成一第一电性电极；进行局部移除步骤，以将部分蓝宝石基板从发光外延结构的另一表面上移除，从而暴露出发光外延结构另一表面的一部分，其中发光外延结构的另一表面与第一电性电极所在的表面相对；然后，在发光外延结构另一表面的暴露部分上形成一第二电性电极，其中第一电性电极与第二电性电极的电性相反。

所述垂直型发光二极管为氮化镓系发光二极管。所述局部移除步骤至少包括利用一激光切割技术以及一激光剥离技术。所述第一电性电极与所述第二电性电极为多个金属电极。所述这些金属电极的材料为高反射率的金属。

根据本发明的优选实施方式，上述局部移除步骤可利用激光剥离技术，且第一电性电极的材料可为高反射率的金属。

一种垂直型发光二极管的制造方法，至少包括下列步骤：提供一蓝宝石基板，其中，所述蓝宝石基板预设有多个切割线；在所述蓝宝石基板上形成一发光外延结构；在所述发光外延结构的一个表面上形成一第一电性电极层；沿着所述这些切割线进行第一切割步骤，以将所述蓝宝石基板、所述发光外延结构以及所述第一电性电极层所构成的一发光二极管圆片分割成多个发光二极管芯片；进行局部移除步骤，以从所述发光外延结构的另一表面上移除部分的所述蓝宝石基板，从而暴露出每一所述发光二极管芯片中所述发光外延结构的所述另一表面的一部分，其中，所述发光外延结构的所述另一表面与所述表面相对；以及在每一所述发光二极管芯片中所述发光外延结构的所述另一表面的暴露部分上形成一第二电性电极层，其中，所述第一电性电极层与所述第二电性电极层的电性相反。

其中，所述第一切割步骤至少包括利用激光切割技术。并且，所述局部移除步骤至少包括：进行第二切割步骤，由此切割出所述蓝宝石基板的所述部分；以及进行剥离步骤，由此将所述蓝宝石基板的所述部分剥离所述发光外延结构的所述另一表面。其中，所述第二切割步骤至少包括利用激光切割技术。而所述剥离步骤至少包括利用激光剥离技术。

由于通过激光切割与剥离技术来局部剥除蓝宝石基板，因此不仅可改善基板吸光现象，而且光可从蓝宝石基板取出，从而可提升光取出效率，还不需再进行额外的基板粘贴工艺，从而可降低成本，并可提高工艺合格率。此外，由于仅局部剥除蓝宝石基板，因此可避免发光二极管结构受工艺高热的破坏，从而可确保组件的操作可靠度，更可提高生产合格率，降低成本。

下面，结合附图和本发明的优选实施方式对本发明的目的、构造、特征及其功能做进一步的详细说明。

附图说明

图1a至图1d为示出了传统垂直型发光二极管的工艺剖面图；以及

图2a至图2e为示出了根据本发明优选实施方式的一种垂直型发光二极管的工艺剖面图。

其中，附图标记：

100：蓝宝石基板              102：发光外延结构

104：基板                    106：第一电性电极

108：第二电性电极            110：发光二极管芯片

200：蓝宝石基板              202：发光外延结构

204：第一电性电极            206：欲移除的部分

208：欲保留的部分            210：第二电性电极

212：发光二极管圆片          214：第一道切割工序

216：第二道切割工序          218：发光二极管芯片

220：剥离工序

具体实施方式

本发明公开了一种垂直型发光二极管及其制造方法，其在发光外延结构形成后，仅局部移除蓝宝石基板，因此可提高工艺合格率、降低工艺成本、提高光取出效率、以及提高组件的操作可靠度。为了使本发明的叙述更加详尽与完备，可参照下列描述并配合图2a至图2e的图示。

图2a至图2e，为示出了根据本发明优选实施方式的一种垂直型发光二极管的工艺剖面图。在本发明中，在制作垂直型发光二极管时，首先提供蓝宝石基板200。再利用例如外延方式，在蓝宝石基板200的一个表面上生长发光外延结构202。在一些例子中，发光外延结构202可以至少包括依序堆叠的第二电性半导体层、主动层以及第一电性半导体层。举例来说，本发明的垂直型发光二极管可为氮化镓系发光二极管，发光外延结构202的主动层材料为氮化镓系列材料。接下来，利用如蒸镀沉积的方式，在发光外延结构202的与蓝宝石基板200所在表面相对的另一表面上形成第一电性电极204，从而使第一电性电极204位于发光外延结构202的第一电性半导体层上，如图2a所示。在本实施方式中，第一电性电极204的材料最好采用金属，更好的是采用具有高反射率的金属，以便更有效地反射发光外延结构202所发出的光。其中，蓝宝石基板200、发光外延结构202以及第一电性电极204构成发光二极管圆片(wafer)212，如图2a所示。

同时参照图2b与图2c，待第一电性电极204形成后，将发光二极管圆片212进行翻转，再对发光二极管圆片212进行第一道切割工序214，从而使蓝宝石基板200作为切割表面。在第一道切割工序214中，可利用例如激光切割的技术，沿着发光二极管圆片212的切割线(Scribing Lines)进行切割，从而将发光二极管圆片212分割成多个发光二极管芯片218，如图2c所示。此时，可进行局部移除工序。首先，可利用例如激光切割的技术进行第二道切割工序216，其中通过第一道切割工序214与第二道切割工序216，可将蓝宝石基板200中欲移除的部分206与欲保留的部分208切割出来，如图2b与图2c所示。完成第一道切割工序214与第二道切割工序216之后，由于已将蓝宝石基板200的欲移除部分206切割出，此时即可利用例如激光剥离的技术，进行局部剥离工序220，从而将每个发光二极管芯片218上蓝宝石基板200的欲移除的部分206从发光外延结构202上剥离，而暴露出此欲移除的部分206下方的发光外延结构202的表面，如图2d所示。

值得注意的一点是，在本实施例中，虽然先沿着切割线将发光二极管圆片分割成多个发光二极管芯片，再进行蓝宝石基板欲移除部分的切割工序，然本发明也可先进行蓝宝石基板欲移除部分的切割工序，再进行将发光二极管圆片分割成多个发光二极管芯片的切割工序，因此本发明并不限于上述实施例。

由于本发明仅局部移除蓝宝石基板200，而非将整片蓝宝石基板200完全移除，因此不仅可缩短处理时间，大幅降低对组件操作特性的冲击，更可有效提高生产合格率，进而可增加产量，并可降低生产成本。此外，由于局部移除蓝宝石基板200，因此可改善基板吸光的问题。另一方面，更由于可采用激光技术，且仅局部移除蓝宝石基板200，因此可避免剥离处理期间产生高热而破坏发光外延结构202，故可提高组件的操作可靠度。

局部移除蓝宝石基板200后，可利用例如蒸镀沉积的方式，在每个发光二极管芯片218的发光外延结构202所暴露的表面上，即发光外延结构202的第二电性半导体层的表面上，形成第二电性电极210，从而完成发光二极管芯片218的制作，如图2e所示。其中，第二电性电极210的材料采用金属比较好，采用具有高反射率的金属更好。在本发明中，第一电性与第二电性的电性相反，也就是说，当第一电性为P型时，第二电性为N型；而当第一电性为N型时，第二电性则为P型。在此发光二极管芯片218中，第一电性电极204与第二电性电极210分别位于发光外延结构202相对的两个表面上，构成垂直导通型发光二极管。

本发明的一个特征在于仅需通过局部移除不导电的蓝宝石基板，以暴露出可导电的发光外延结构的一部分，即可将电极设置在发光外延结构所暴露出的表面上，从而制作出垂直导通型的发光二极管结构。因此，应用本发明，不仅无须耗费冗长的时间来剥离整片原生基板，并且可无须额外使用另一基板，更可省下将发光外延结构粘贴至此额外基板的工序。如此一来，可降低剥离工序对芯片所产生的能量转移，减轻对组件特性的负面冲击，并可节省工艺成本、增加产量以及提高合格率。此外，由于发光外延结构所发出的光主要可从蓝宝石基板取出，因此本发明的发光二极管具有相当良好的光取出效率。再者，由于本发明的发光二极管具有垂直导通型结构，因此电流分布效果好，从而可应用在大功率或大电流发光二极管上。

由上述本发明的优选实施方式可知，本发明发光二极管制作方法的一个优点就是因为在完成外延结构的生长后，仅将蓝宝石基板进行局部移除，不仅可减少基板吸光问题，且由于光可由蓝宝石基板取出，因此可大大提高组件的光取出效率。

由上述本发明的优选实施方式可知，本发明发光二极管制作方法的另一个优点就是因为可仅通过局部移除蓝宝石基板，可免除将外延结构粘贴至另一基板的额外工序，因此可有效降低生产成本，并可实现提高工艺合格率的目的。

由上述本发明的优选实施方式可知，本发明发光二极管的又一个优点就是因为利用激光技术局部剥离蓝宝石基板，不仅可大幅缩减基板剥离处理时间，而且不致因高热或过高的能量转移而破坏发光二极管的结构，因此组件的操作可靠度好。

由上述本发明的优选实施方式可知，本发明发光二极管的再一个优点就是因为其具有高反射率的金属电极，因此组件具有更高的光取出效率。

由上述本发明的优选实施方式可知，本发明发光二极管的再一个优点就是因为其具有垂直导通型结构，具有良好的电流分布效果，因此可应用在大电流或大功率的发光二极管组件上，具有极为广泛的应用性。

虽然如上所述公开了本发明的优选实施方式，然而其并非用于限定本发明，对于本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可以对于本发明做出各种改变和改进，因此本发明的保护范围必须通过本发明所附的权利要求及其等同物所限定。

Claims (15)

1、一种垂直型发光二极管，其特征在于，至少包括：

一发光外延结构，具有相对的第一表面以及第二表面；

一第一电性电极，位于所述发光外延结构的所述第一表面上；

一局部移除的蓝宝石基板，位于所述发光外延结构的所述第二表面的第一部分上，并暴露出所述发光外延结构的所述第二表面的第二部分；以及

一第二电性电极，位于所述发光外延结构的所述第二表面的所述第二部分上，其中所述第一电性电极与所述第二电性电极的电性相反。

2、根据权利要求1所述的垂直型发光二极管，其特征在于，所述垂直型发光二极管为氮化镓系发光二极管。

3、根据权利要求1所述的垂直型发光二极管，其特征在于，所述局部移除的蓝宝石基板为局部激光剥离的蓝宝石基板。

4、根据权利要求1所述的垂直型发光二极管，其特征在于，所述第一电性电极与所述第二电性电极为多个金属电极。

5、根据权利要求4所述的垂直型发光二极管，其特征在于，所述这些金属电极的材料为高反射率的金属。

6、一种垂直型发光二极管的制造方法，其特征在于，至少包括：

提供一蓝宝石基板；

在所述蓝宝石基板上形成一发光外延结构；

在所述发光外延结构的一个表面上形成一第一电性电极；

进行局部移除步骤，以将部分的所述蓝宝石基板从所述发光外延结构的另一个表面上移除，从而暴露出所述发光外延结构的所述另一表面的一部分，其中，所述发光外延结构的所述另一表面与所述表面相对；以及

在所述发光外延结构的所述另一表面的暴露部分上形成一第二电性电极，其中，所述第一电性电极与所述第二电性电极的电性相反。

7、根据权利要求6所述的垂直型发光二极管的制造方法，其特征在于，所述垂直型发光二极管为氮化镓系发光二极管。

8、根据权利要求6所述的垂直型发光二极管的制造方法，其特征在于，所述局部移除步骤至少包括利用一激光切割技术以及一激光剥离技术。

9、根据权利要求6所述的垂直型发光二极管的制造方法，其特征在于，所述第一电性电极与所述第二电性电极为多个金属电极。

10、根据权利要求9所述的垂直型发光二极管的制造方法，其特征在于，所述这些金属电极的材料为高反射率的金属。

11、一种垂直型发光二极管的制造方法，其特征在于，至少包括：

提供一蓝宝石基板，其中，所述蓝宝石基板预设有多个切割线；

在所述蓝宝石基板上形成一发光外延结构；

在所述发光外延结构的一个表面上形成一第一电性电极层；

沿着所述这些切割线进行第一切割步骤，以将所述蓝宝石基板、所述发光外延结构以及所述第一电性电极层所构成的一发光二极管圆片分割成多个发光二极管芯片；

进行局部移除步骤，以从所述发光外延结构的另一表面上移除部分的所述蓝宝石基板，从而暴露出每一所述发光二极管芯片中所述发光外延结构的所述另一表面的一部分，其中，所述发光外延结构的所述另一表面与所述表面相对；以及

在每一所述发光二极管芯片中所述发光外延结构的所述另一表面的暴露部分上形成一第二电性电极层，其中，所述第一电性电极层与所述第二电性电极层的电性相反。

12、根据权利要求11所述的垂直型发光二极管的制造方法，其特征在于，所述第一切割步骤至少包括利用激光切割技术。

13、根据权利要求11所述的垂直型发光二极管的制造方法，其特征在于，所述局部移除步骤至少包括：

进行第二切割步骤，由此切割出所述蓝宝石基板的所述部分；以及

进行剥离步骤，由此将所述蓝宝石基板的所述部分剥离所述发光外延结构的所述另一表面。

14、根据权利要求13所述的垂直型发光二极管的制造方法，其特征在于，所述第二切割步骤至少包括利用激光切割技术。

15、根据权利要求13所述的垂直型发光二极管的制造方法，其特征在于，所述剥离步骤至少包括利用激光剥离技术。

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