專利名稱：垂直型發(fā)光二極管及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及到一種發(fā)光二極管及其制造方法，特別是涉及到一種具有局部去除的基板的垂直型發(fā)光二極管及其制造方法。
背景技術：
圖1a至圖1d，為示出了傳統(tǒng)垂直型發(fā)光二極管的工藝剖面圖。首先，提供藍寶石基板100。接下來，利用外延方式，在藍寶石基板100的表面上形成發(fā)光外延結構102，如圖1a所示。一般來說，發(fā)光外延結構102主要包括依序堆疊的第一電性半導體層、主動層以及第二電性半導體層。由于藍寶石基板100是電氣絕緣材料，因此在制造垂直導通的電極結構時，通常需提供另一個具有導電性質的基板104，并將原來電氣絕緣的藍寶石基板100移除。當發(fā)光外延結構102完成后，利用粘貼(Bonding)的方式，將發(fā)光外延結構102粘貼到可導電的基板104上，如圖1b所示。
將發(fā)光外延結構102粘貼到基板104后，利用激光剝離技術，將整片藍寶石基板100從發(fā)光外延結構102上移除，從而暴露出發(fā)光外延結構102的表面，如圖1c所示。接著，分別在發(fā)光外延結構102與基板104的表面上形成第一電性電極106與第二電性電極108。然后，即可利用切割方式分割出許多發(fā)光二極管芯片110，如第1d圖所示。
然而，在上述的發(fā)光二極管制作過程中，由于在使用激光剝離技術來移除整片藍寶石基板100時，常因激光處理過程中溫度過高或溫差所引起的應力的原因，導致發(fā)光二極管的結構受到破壞，并且剝離時對芯片產生過高的能量轉移，導致組件特性的劣化。如此一來，將導致發(fā)光二極管組件的操作特性以及生產合格率都因此而大打折扣。此外，整個組件工藝也會因基板的剝離速度過慢，整片基板剝離相當耗時，而導致工藝成本增加，還會影響產量。再者，這樣的工藝需要再將發(fā)光外延結構粘貼至額外的基板104上，因此會增加成本，并導致合格率下降。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種垂直型發(fā)光二極管的制造方法，其在完成外延結構的成長后，將藍寶石基板進行局部移除，因此不僅可減少基板吸光問題，而且由于光可由藍寶石基板取出，可進一步提高光取出效率。
本發(fā)明的另一個目的是在提供一種垂直型發(fā)光二極管的制造方法，僅局部移除藍寶石基板，再加上不需將外延結構粘貼至另一基板之額外工序，因此可提高工藝合格率，并可有效降低生產成本。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種垂直型發(fā)光二極管，由于利用激光技術局部剝離藍寶石基板，如此一來，不致因高熱而破壞發(fā)光二極管的結構，因此組件的操作可靠度好。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種垂直型發(fā)光二極管，具有高反射率的金屬電極，因此可提高組件的光取出效率。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種垂直型發(fā)光二極管，具有良好的電流分布效果，因此可應用在大電流或大功率的發(fā)光二極管組件上，進而可擴大應用性。
根據本發(fā)明的上述目的，提出一種垂直型發(fā)光二極管，至少包括一發(fā)光外延結構，具有相對的第一表面以及第二表面；一第一電性電極，位于發(fā)光外延結構的第一表面上；一局部移除的藍寶石基板，位于發(fā)光外延結構第二表面的第一部分上，并暴露出發(fā)光外延結構第二表面的第二部分；以及一第二電性電極，位于發(fā)光外延結構第二表面的第二部分上，其中第一電性電極與第二電性電極的電性相反。
根據本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，上述垂直型發(fā)光二極管可為氮化鎵系(GaN-based)發(fā)光二極管。此外，局部移除的藍寶石基板可以為利用激光切割技術所形成的局部激光剝離的藍寶石基板。
所述第一電性電極與所述第二電性電極為多個金屬電極。所述這些金屬電極的材料為高反射率的金屬。
根據本發(fā)明的目的，提出一種垂直型發(fā)光二極管的制造方法，至少包括下列步驟首先，提供一藍寶石基板；在此藍寶石基板上形成一發(fā)光外延結構；在上述發(fā)光外延結構的表面上形成一第一電性電極；進行局部移除步驟，以將部分藍寶石基板從發(fā)光外延結構的另一表面上移除，從而暴露出發(fā)光外延結構另一表面的一部分，其中發(fā)光外延結構的另一表面與第一電性電極所在的表面相對；然后，在發(fā)光外延結構另一表面的暴露部分上形成一第二電性電極，其中第一電性電極與第二電性電極的電性相反。
所述垂直型發(fā)光二極管為氮化鎵系發(fā)光二極管。所述局部移除步驟至少包括利用一激光切割技術以及一激光剝離技術。所述第一電性電極與所述第二電性電極為多個金屬電極。所述這些金屬電極的材料為高反射率的金屬。
根據本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，上述局部移除步驟可利用激光剝離技術，且第一電性電極的材料可為高反射率的金屬。
一種垂直型發(fā)光二極管的制造方法，至少包括下列步驟提供一藍寶石基板，其中，所述藍寶石基板預設有多個切割線；在所述藍寶石基板上形成一發(fā)光外延結構；在所述發(fā)光外延結構的一個表面上形成一第一電性電極層；沿著所述這些切割線進行第一切割步驟，以將所述藍寶石基板、所述發(fā)光外延結構以及所述第一電性電極層所構成的一發(fā)光二極管圓片分割成多個發(fā)光二極管芯片；進行局部移除步驟，以從所述發(fā)光外延結構的另一表面上移除部分的所述藍寶石基板，從而暴露出每一所述發(fā)光二極管芯片中所述發(fā)光外延結構的所述另一表面的一部分，其中，所述發(fā)光外延結構的所述另一表面與所述表面相對；以及在每一所述發(fā)光二極管芯片中所述發(fā)光外延結構的所述另一表面的暴露部分上形成一第二電性電極層，其中，所述第一電性電極層與所述第二電性電極層的電性相反。
其中，所述第一切割步驟至少包括利用激光切割技術。并且，所述局部移除步驟至少包括進行第二切割步驟，由此切割出所述藍寶石基板的所述部分；以及進行剝離步驟，由此將所述藍寶石基板的所述部分剝離所述發(fā)光外延結構的所述另一表面。其中，所述第二切割步驟至少包括利用激光切割技術。而所述剝離步驟至少包括利用激光剝離技術。
由于通過激光切割與剝離技術來局部剝除藍寶石基板，因此不僅可改善基板吸光現(xiàn)象，而且光可從藍寶石基板取出，從而可提升光取出效率，還不需再進行額外的基板粘貼工藝，從而可降低成本，并可提高工藝合格率。此外，由于僅局部剝除藍寶石基板，因此可避免發(fā)光二極管結構受工藝高熱的破壞，從而可確保組件的操作可靠度，更可提高生產合格率，降低成本。
下面，結合附圖和本發(fā)明的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明的目的、構造、特征及其功能做進一步的詳細說明。


圖1a至圖1d為示出了傳統(tǒng)垂直型發(fā)光二極管的工藝剖面圖；以及圖2a至圖2e為示出了根據本發(fā)明優(yōu)選實施方式的一種垂直型發(fā)光二極管的工藝剖面圖。
其中，附圖標記100藍寶石基板 102發(fā)光外延結構104基板106第一電性電極108第二電性電極110發(fā)光二極管芯片200藍寶石基板 202發(fā)光外延結構204第一電性電極206欲移除的部分208欲保留的部分210第二電性電極212發(fā)光二極管圓片 214第一道切割工序216第二道切割工序 218發(fā)光二極管芯片220剝離工序具體實施方式
本發(fā)明公開了一種垂直型發(fā)光二極管及其制造方法，其在發(fā)光外延結構形成后，僅局部移除藍寶石基板，因此可提高工藝合格率、降低工藝成本、提高光取出效率、以及提高組件的操作可靠度。為了使本發(fā)明的敘述更加詳盡與完備，可參照下列描述并配合圖2a至圖2e的圖示。
圖2a至圖2e，為示出了根據本發(fā)明優(yōu)選實施方式的一種垂直型發(fā)光二極管的工藝剖面圖。在本發(fā)明中，在制作垂直型發(fā)光二極管時，首先提供藍寶石基板200。再利用例如外延方式，在藍寶石基板200的一個表面上生長發(fā)光外延結構202。在一些例子中，發(fā)光外延結構202可以至少包括依序堆疊的第二電性半導體層、主動層以及第一電性半導體層。舉例來說，本發(fā)明的垂直型發(fā)光二極管可為氮化鎵系發(fā)光二極管，發(fā)光外延結構202的主動層材料為氮化鎵系列材料。接下來，利用如蒸鍍沉積的方式，在發(fā)光外延結構202的與藍寶石基板200所在表面相對的另一表面上形成第一電性電極204，從而使第一電性電極204位于發(fā)光外延結構202的第一電性半導體層上，如圖2a所示。在本實施方式中，第一電性電極204的材料最好采用金屬，更好的是采用具有高反射率的金屬，以便更有效地反射發(fā)光外延結構202所發(fā)出的光。其中，藍寶石基板200、發(fā)光外延結構202以及第一電性電極204構成發(fā)光二極管圓片(wafer)212，如圖2a所示。
同時參照圖2b與圖2c，待第一電性電極204形成后，將發(fā)光二極管圓片212進行翻轉，再對發(fā)光二極管圓片212進行第一道切割工序214，從而使藍寶石基板200作為切割表面。在第一道切割工序214中，可利用例如激光切割的技術，沿著發(fā)光二極管圓片212的切割線(Scribing Lines)進行切割，從而將發(fā)光二極管圓片212分割成多個發(fā)光二極管芯片218，如圖2c所示。此時，可進行局部移除工序。首先，可利用例如激光切割的技術進行第二道切割工序216，其中通過第一道切割工序214與第二道切割工序216，可將藍寶石基板200中欲移除的部分206與欲保留的部分208切割出來，如圖2b與圖2c所示。完成第一道切割工序214與第二道切割工序216之后，由于已將藍寶石基板200的欲移除部分206切割出，此時即可利用例如激光剝離的技術，進行局部剝離工序220，從而將每個發(fā)光二極管芯片218上藍寶石基板200的欲移除的部分206從發(fā)光外延結構202上剝離，而暴露出此欲移除的部分206下方的發(fā)光外延結構202的表面，如圖2d所示。
值得注意的一點是，在本實施例中，雖然先沿著切割線將發(fā)光二極管圓片分割成多個發(fā)光二極管芯片，再進行藍寶石基板欲移除部分的切割工序，然本發(fā)明也可先進行藍寶石基板欲移除部分的切割工序，再進行將發(fā)光二極管圓片分割成多個發(fā)光二極管芯片的切割工序，因此本發(fā)明并不限于上述實施例。
由于本發(fā)明僅局部移除藍寶石基板200，而非將整片藍寶石基板200完全移除，因此不僅可縮短處理時間，大幅降低對組件操作特性的沖擊，更可有效提高生產合格率，進而可增加產量，并可降低生產成本。此外，由于局部移除藍寶石基板200，因此可改善基板吸光的問題。另一方面，更由于可采用激光技術，且僅局部移除藍寶石基板200，因此可避免剝離處理期間產生高熱而破壞發(fā)光外延結構202，故可提高組件的操作可靠度。
局部移除藍寶石基板200后，可利用例如蒸鍍沉積的方式，在每個發(fā)光二極管芯片218的發(fā)光外延結構202所暴露的表面上，即發(fā)光外延結構202的第二電性半導體層的表面上，形成第二電性電極210，從而完成發(fā)光二極管芯片218的制作，如圖2e所示。其中，第二電性電極210的材料采用金屬比較好，采用具有高反射率的金屬更好。在本發(fā)明中，第一電性與第二電性的電性相反，也就是說，當第一電性為P型時，第二電性為N型；而當第一電性為N型時，第二電性則為P型。在此發(fā)光二極管芯片218中，第一電性電極204與第二電性電極210分別位于發(fā)光外延結構202相對的兩個表面上，構成垂直導通型發(fā)光二極管。
本發(fā)明的一個特征在于僅需通過局部移除不導電的藍寶石基板，以暴露出可導電的發(fā)光外延結構的一部分，即可將電極設置在發(fā)光外延結構所暴露出的表面上，從而制作出垂直導通型的發(fā)光二極管結構。因此，應用本發(fā)明，不僅無須耗費冗長的時間來剝離整片原生基板，并且可無須額外使用另一基板，更可省下將發(fā)光外延結構粘貼至此額外基板的工序。如此一來，可降低剝離工序對芯片所產生的能量轉移，減輕對組件特性的負面沖擊，并可節(jié)省工藝成本、增加產量以及提高合格率。此外，由于發(fā)光外延結構所發(fā)出的光主要可從藍寶石基板取出，因此本發(fā)明的發(fā)光二極管具有相當良好的光取出效率。再者，由于本發(fā)明的發(fā)光二極管具有垂直導通型結構，因此電流分布效果好，從而可應用在大功率或大電流發(fā)光二極管上。
由上述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式可知，本發(fā)明發(fā)光二極管制作方法的一個優(yōu)點就是因為在完成外延結構的生長后，僅將藍寶石基板進行局部移除，不僅可減少基板吸光問題，且由于光可由藍寶石基板取出，因此可大大提高組件的光取出效率。
由上述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式可知，本發(fā)明發(fā)光二極管制作方法的另一個優(yōu)點就是因為可僅通過局部移除藍寶石基板，可免除將外延結構粘貼至另一基板的額外工序，因此可有效降低生產成本，并可實現(xiàn)提高工藝合格率的目的。
由上述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式可知，本發(fā)明發(fā)光二極管的又一個優(yōu)點就是因為利用激光技術局部剝離藍寶石基板，不僅可大幅縮減基板剝離處理時間，而且不致因高熱或過高的能量轉移而破壞發(fā)光二極管的結構，因此組件的操作可靠度好。
由上述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式可知，本發(fā)明發(fā)光二極管的再一個優(yōu)點就是因為其具有高反射率的金屬電極，因此組件具有更高的光取出效率。
由上述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式可知，本發(fā)明發(fā)光二極管的再一個優(yōu)點就是因為其具有垂直導通型結構，具有良好的電流分布效果，因此可應用在大電流或大功率的發(fā)光二極管組件上，具有極為廣泛的應用性。
雖然如上所述公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，然而其并非用于限定本發(fā)明，對于本領域的普通技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可以對于本發(fā)明做出各種改變和改進，因此本發(fā)明的保護范圍必須通過本發(fā)明所附的權利要求及其等同物所限定。
權利要求
1.一種垂直型發(fā)光二極管，其特征在于，至少包括一發(fā)光外延結構，具有相對的第一表面以及第二表面；一第一電性電極，位于所述發(fā)光外延結構的所述第一表面上；一局部移除的藍寶石基板，位于所述發(fā)光外延結構的所述第二表面的第一部分上，并暴露出所述發(fā)光外延結構的所述第二表面的第二部分；以及一第二電性電極，位于所述發(fā)光外延結構的所述第二表面的所述第二部分上，其中所述第一電性電極與所述第二電性電極的電性相反。
2.根據權利要求1所述的垂直型發(fā)光二極管，其特征在于，所述垂直型發(fā)光二極管為氮化鎵系發(fā)光二極管。
3.根據權利要求1所述的垂直型發(fā)光二極管，其特征在于，所述局部移除的藍寶石基板為局部激光剝離的藍寶石基板。
4.根據權利要求1所述的垂直型發(fā)光二極管，其特征在于，所述第一電性電極與所述第二電性電極為多個金屬電極。
5.根據權利要求4所述的垂直型發(fā)光二極管，其特征在于，所述這些金屬電極的材料為高反射率的金屬。
6.一種垂直型發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，至少包括提供一藍寶石基板；在所述藍寶石基板上形成一發(fā)光外延結構；在所述發(fā)光外延結構的一個表面上形成一第一電性電極；進行局部移除步驟，以將部分的所述藍寶石基板從所述發(fā)光外延結構的另一個表面上移除，從而暴露出所述發(fā)光外延結構的所述另一表面的一部分，其中，所述發(fā)光外延結構的所述另一表面與所述表面相對；以及在所述發(fā)光外延結構的所述另一表面的暴露部分上形成一第二電性電極，其中，所述第一電性電極與所述第二電性電極的電性相反。
7.根據權利要求6所述的垂直型發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，所述垂直型發(fā)光二極管為氮化鎵系發(fā)光二極管。
8.根據權利要求6所述的垂直型發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，所述局部移除步驟至少包括利用一激光切割技術以及一激光剝離技術。
9.根據權利要求6所述的垂直型發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，所述第一電性電極與所述第二電性電極為多個金屬電極。
10.根據權利要求9所述的垂直型發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，所述這些金屬電極的材料為高反射率的金屬。
11.一種垂直型發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，至少包括提供一藍寶石基板，其中，所述藍寶石基板預設有多個切割線；在所述藍寶石基板上形成一發(fā)光外延結構；在所述發(fā)光外延結構的一個表面上形成一第一電性電極層；沿著所述這些切割線進行第一切割步驟，以將所述藍寶石基板、所述發(fā)光外延結構以及所述第一電性電極層所構成的一發(fā)光二極管圓片分割成多個發(fā)光二極管芯片；進行局部移除步驟，以從所述發(fā)光外延結構的另一表面上移除部分的所述藍寶石基板，從而暴露出每一所述發(fā)光二極管芯片中所述發(fā)光外延結構的所述另一表面的一部分，其中，所述發(fā)光外延結構的所述另一表面與所述表面相對；以及在每一所述發(fā)光二極管芯片中所述發(fā)光外延結構的所述另一表面的暴露部分上形成一第二電性電極層，其中，所述第一電性電極層與所述第二電性電極層的電性相反。
12.根據權利要求11所述的垂直型發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，所述第一切割步驟至少包括利用激光切割技術。
13.根據權利要求11所述的垂直型發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，所述局部移除步驟至少包括進行第二切割步驟，由此切割出所述藍寶石基板的所述部分；以及進行剝離步驟，由此將所述藍寶石基板的所述部分剝離所述發(fā)光外延結構的所述另一表面。
14.根據權利要求13所述的垂直型發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，所述第二切割步驟至少包括利用激光切割技術。
15.根據權利要求13所述的垂直型發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，所述剝離步驟至少包括利用激光剝離技術。
全文摘要
一種垂直型發(fā)光二極管及其制造方法。在垂直型發(fā)光二極管的制造方法中，先提供藍寶石基板。再在藍寶石基板上形成發(fā)光外延結構。接下來，在發(fā)光外延結構的表面上形成第一電性電極。接著，進行局部移除步驟，通過將部分藍寶石基板從發(fā)光外延結構的另一表面上移除，從而暴露出發(fā)光外延結構另一表面的一部分，其中發(fā)光外延結構的另一表面與第一電性電極所在的表面相對。然后，在發(fā)光外延結構另一表面的暴露部分上形成第二電性電極，其中第一電性電極與第二電性電極的電性相反。
文檔編號H01L33/00GK1960012SQ20051011734
公開日2007年5月9日 申請日期2005年11月2日 優(yōu)先權日2005年11月2日
發(fā)明者陳錫銘 申請人:元砷光電科技股份有限公司, 陳錫銘