TW201007973A - A light emitting device containing a composite electroplated substrate - Google Patents

Description

201007973 七、指定代表圖： (一) 本案指定代表圖為：第1F圖。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明: 101〜成長基板； 103〜活性層； 105〜半導體磊晶結構層 107〜電鍍種子層； 109〜複合電鍍基板； 100〜發光二極體 102〜第一型半導體層 104〜第二型半導體層 106〜反射廣； 108〜介面層； 110〜保護層； 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：無。

九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種發光元件，特別是關於一種包含 複合電鑛基板之發光元件。 201007973 【先前技術·】 為了使發光沐體封裝設計簡單化且達到高功率高效能與長壽 命’直立式(Vertical)發光二極體成為較熱門的選擇。為了讓散熱= 最佳化，發光^體晶片通常會利用接合技術與金屬缺連接或使用 電鍍技術將金屬麵鏡於蟲晶層上’但由於材料熱膨脹係數的差異， 晶片製作時容易產生裂痕且間接影響晶片壽命。 一般金屬基複合材料係將具低熱膨脹係數之物質添加於高導熱 e 之金屬中’藉由高溫製程以達成二^目接合製成高導熱且低熱膨脹係數 之複合材料，此高溫製程不適合用於發光二極體晶片的製作。近年來 複合電錢蓬勃發展’已開發出各式各樣的複合材料組合，一般應用於 耐磨或疏水治具的表面電鍍。以鎳_礙化石夕複合電鑛為例，其原理為藉 由含鎳離子電鍍液將懸浮於溶液中的惰性碳化石夕粒子共同析鑛於底材 上。當複合電錄層與底材之間的介面有内應力存在時，其介面層的材 #«胃’層數及厚度是一重要課題。 φ 【發明内容】 本發明一實施例揭示一種發光二極體，包括以下單 元：一發光二極體磊晶結構，一反射層於發光二極體磊晶 結構之上’ 一電鍍種子層於反射層之上，一複合電鍍基板 層於電鍍種子層之上，及一保護層於複合電鍍基板層之 上。 本發明一實施例揭示一種發光二極體’其中於電鍵種子 層與複合電鍍基板層之間更具有一介面層。 5 201007973 本發明一實施例揭示一種發光二極體，其中於反射層與 電鍍種子層之間更具有一中間緩衝層。 a ' 本發明一實施例揭示一種發光二極體，其中於反射層與 電鍍種子層之間更具有一高強度高韌性多層膜結構。 、 本發明一實施例揭示一種發光二極體，其中介面層可由 銅，金，鎳等材料所組成。 本發明一實施例揭示一種發光二極體，其中反射層可由 欽/銘’欽/金，欽/銀等材料所組成。 本發明一實施例揭示一種發光二極體，其中電鍍種子層 可由鈦/金，鈦/銅，鉻/金，鉻/鉑/金等材料所組成。 曰 ® 本發明一實施例揭示一種發光二極體，其中利用複合電 鍍方法形成一複合電鍍基板’其材料可由銅-鑽石，銅_碳化 矽’鎳-碳化矽，碳奈米管(carbon nanotube，CNT)-鎳，碳奈 米管-銅，碳奈米纖維銅等所組成。 不 本發明一實施例揭示一種發光二極體，其中保護層可由 金、錄材料所組成。 本發明一實施例揭示一種發光二極體，其中中間緩衝層 可由鎳，鈷化鎳，鎢化銅，鉬化銅，鎳-磷合金，鐵_鎳合金 所組成。 σ 〇 本發明一實施例揭示一種發光二極體，其中高強度高物 性多層膜結構可由氮化鋁/鋁，氮化鋁/銅，鈦化鎢/鋁等材料 交替組成。 【實施方式】 以下配合第1Α圖〜第1F圖描述本發明一實施例發光 二極體之製程。首先，請參照第1Α圖，提供一成長基板 101 °於成長基板之上形成一半導體磊晶結構層105,其 至少包括第一型半導體層102、活性層1〇3和第二型半導 6 201007973 體層104。在本實施例中’第一型半導體層1〇2是η型氮 化鎵（n-GaN)層，活性層103是氮化銦鎵（inGaN)/氮化鎵 (GaN)多重量子井結構層，第二型半導體層1〇4是？型氮 化鎵(p-GaN)層，且此半導體磊晶結構層係以磊晶技術形 成於藍寶石上。再於半導體磊晶結構層之上形成一反射層 106，本實施例之反射層為鈦(厚度30nm)/鋁（厚度2〇〇nm) 之疊層所形成，另外可由鈦/金，鈦/銀等材料所組成。 請參照第1B圖，於反射層106之上形成一電鑛種子層 • 107’本實施例之電鍍種子層為鈦(厚度3〇nm)/金(厚度2〇〇nm) ❹ 之疊層所形成，另外可由鈦/鋼，鉻/金，鉻/鉑/金等材料所組 成。如第1C圖所示，再於電鍍種子層107之上形成一介面 層108,本實施例之介面層為銅(厚度3_5μιη)所形成，另外可 由金或鎳所組成。將此結構置於一含有鑽石粉末懸浮於其中的 銅離子電鍍液中，進行複合電鑛程序，最後銅及鑽石會共同析鑛於介 面層上，形成一複合電鑛基板109，如第1D圖所示。複合基板層材 料也可由銅-碳化梦’鎳-碳化梦，碳奈米管(carb〇n nan〇tube， CNT)-鎳’碳奈米管-銅、碳奈米纖維(carb〇n nan〇_nber，CNF)-銅所組成。 jQ 因為鑽石顆粒會影響鍵層表面粗糖度且銅金屬容易 氧化，所以須在複合電鍍基板之上形成一保護層11〇，其材料可 為金或鎳，如第1E圖所示。最後將成長基板1〇1移除，即形成一 具有複合電鑛基板之發光二極體結構(如第1F圖所示） 當半導體磊晶結構層105與複合電鍍基板1〇9二者熱膨 脹係數(Coefficient of Thermal Expansion,CTE)差異太大時，須在反 射層106之上形成一中間緩衝層結構丨丨丨或一具有高強度高韌性 多層膜結構112，再進行複合電鍵相關程序。如第2八圖所示，中 間緩衝層結構111為一層具圖案結構的低熱膨脹係數之材料所組 201007973 成，例如：鎳，鎳鈷合金，鎳磷合金，鎳鐵合金，銅鎢合金，銅 鉬合金等。後續步驟與第1B-1F圖相同，最後形成如第2B圖結構 之發光二極體200。又如第3A圖所示，在反射層106之上形成一 高強度高韌性多層膜結構112，其目的為當半導體磊晶結構層 105與複合電鍍基板1〇9二者熱膨脹係數(Coefflcient 〇f Themial

Expansion，CT均差異太大時，二者之間介面會有相當大應力產 生，而形成此多層膜結構可吸收此應力，進而保護半導體磊晶結 構層w強度间款性多層膜結構112由多層硬質膜與軟質膜交錯 形^ ’其材料可由氮化銘/銘，氮化紹/鋼，鈦化鶴/紹等材料 成’其中疊層層數及各層的厚度可做最佳化設計。 驟與第咖圖相同，最後形成如第3Β _構之發光二極 以上提供之實施例係用以描述本發明不同之技術特 徵，但根據本發明之概念，其可包括或運用於更廣泛之 術範圍。須注意的是，實施例僅以揭示本發明製 置、組成、製造和使用之特定方法’並不用以限定本發明二 任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍内，當 可作些許之更動與潤飾。因此，本發明之保護，當視 後附之申請專利範圍所界定者為準。 田 8 201007973 【圖式簡單說明】 第1A圖〜第1F圖描述本發明一實施例發光二極體之 製程。 第2A圖〜第2B圖描述本發明另一實施例發光二極體 之製程。 第3A圖〜第3B圖顯示本發明再一實施例發光二極體 之製程。 參 【主要元件符號說明】 101〜成長基板； 103〜活性層； 105〜半導體磊晶結構層； 107〜電鍍種子層； 109〜複合電鍍基板； 111〜中間緩衝層； 100，200，300〜發光二極體 102〜第一型半導體層； 104〜第二型半導體層； 106〜反射層； 108〜介面層； 110〜保護層； 112〜高強度高韌性多層膜結構 9

Claims (1)

1. 201007973 十、申請專利範圍： 1. 一種發光二極體，包括： 一複合電鍍基板，係具有一第一平面及一第二平面； 一介面層位於該複合電鍍基板之該第一平面上； 一電鍛種子層，位於該介面層上； 一反射層，位於該電鑛種子層之上；以及 一半導體磊晶結構層，位於該反射層之上，其中該半導 體磊晶結構層至少包括一第一型半導體層、一活性層和一 ，第二型半導體層。 ® 2.如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，更包括 一保護層位於該複合電鍍基板之該第二平面上。 3如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，更包括 一中間缓衝層位於該反射層與該電鐘種子層之間。 4. 如申請專利範圍第3項所述之該中間缓衝層可包含 一圖案結構。 5. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，更包括 一多層膜結構位於該反射層與該電鍍種子層之間。 # 6.如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，其中該 複合電鍍基板可由銅-鑽石，銅-碳化矽，鎳-碳化矽，碳奈 米管（carbon nanotube，CNT)-鎳，碳奈米管-銅，碳奈米 纖維（carbon nano-fiber，CNF)-銅等材料所組成。 7. 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體，其中該 複合電鍍基板可由複合電鍍法所形成。 8. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，其中該 介面層可由銅，金，鎳，錫等材料所組成。 9. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，其中該 201007973 電鍍種子層可由鈇/金，鈦/銅，鉻/金，鉻/鉑/金等材料所 組成。 ίο.如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，其中 該反射層可由鈦/鋁，鈦/金，鈦/銀等材料所組成。 11. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，其中 該第一型半導體層是η型氮化鎵(n-GaN)系列材料，該第 二型半導體層是P型氮化鎵(p-GaN)系列材料。 12. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，其中 •❹ 該第一型半導體層是η型磷化鋁鎵銦（n-AlGalnP)系列材 料’該第二型半導體層是P型磷化鋁鎵銦(p-AlGalnP)系列 材料。 13. 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體，其中該保護層 可由金或鎳所組成。 14. 如申請專利範圍第3項所述之發光二極體，其中該中間緩 衝層為一層具圖案結構的低熱膨脹係數之材料所組成，可為鎳， 鎳敍合金，鎳磷合金，鎳鐵合金，銅鎢合金，銅鉬合金等或其組 合。 15. 如申請專利範圍第5項所述之發光二極體，其中該多層膜 ® ，構由多層硬質膜與軟質膜交錯形成，其材料可由氮化鋁/鋁， 氮化铭/銅’鈦化鎢/鋁等材料或其交替組成。 11