TWI221035B - Novel light-emitting diode and manufacturing method thereof - Google Patents

Description

1221035 五、發明說明（l) 發明所屬之技術領域·· 本發明有關於一種發光二極體製作方法 一種新顆 '性具有特殊形狀的透光層並先 光二極體製造方法。 ，特 行將 別是有關於 晶粒分離的發 先前技術： 世界能 省能產 物。但 用也逐 地面燈 助照明 前的主 體的天 界的潮 我國的 角色， 的角色 明市場 發光二 白光或 將來的 源的短 品的開 隨著發 漸開展 /逃生 、主照 要應用 下，因 流，美 發光二 所以在 ’目前 5帶入 極體所 藍白光 個人數 缺，是 發，省 光二極 ，包括 燈/醫 明等。 。所以 其具有 曰等國 極體產 此一領 發光二 另外一 取代， 發光二 位助理 不爭的事實 電燈泡的問 體技術的進 :指示燈、 療設備光源 簡言之，也 下一世代的 輕巧、省電 ，皆以舉國 業，在世界 域的下世代 極體在白光 個境界。目 由早期的黃 極體，已將 (personal ，全球各 世，便是 步，白光 攜帶式手 、汽車儀 就是以背 照明市場 及壽命長 之力，投 市場上， 發展，台 市場的應 前手機的 、綠光發光 手機點綴 digital 國莫不積極投入 此一趨勢下的產 發光二極體的應 電筒、LCD背光板 錶及内裝燈、輔 光源與照明為當 ’將是發光二極 的優點，符合世 入開發的行列， 佔有舉足輕重的 灣也將扮演重要 用，已將小型照 背光源，已都被 二極體到現在的 的五彩繽紛。 assistant· PDA)

1221035 五、發明說明（2) 乃至液晶顯示面板（TFT-LCD)的背光源，也都將成為發光二 極體的天下，輕薄省電，使其具有不可取代的地位。 就現階段而言，距離實際進入白光led照明時代，尚有一段 距離’若白光發光二極體要取代現階段照明市場，發光效 率^少要達到1〇〇 lm/w以上，這個目標也成為各國努力的 目標。因此，基於上述之所需，以及因應趨勢之需求，因 此本發明將提出一種發光二極體之製作流程，可以提高 光二極體的發光效率。 x 發明内容： 本發明 本發明 形狀的 一種發 上迷暫 I區塊 I ;在 極體上 i ;及 '黏合 副獨立 法 之目的係為提供一種新穎的半導體元件之製造方 之再一目的係為 透光層並先行將 光—極體的製造 時性基板上以物 ’於該獨立區塊 該薄膜上形成發 ，去除該暫時性 形成反射層於第 材質於反射層側 區塊的發光二極 &供有關於一種新穎性具有特殊 晶粒分離的發光二極體製造方法。 方法包含：選擇一暫時性基板，於 理或化學方式分割成彼此獨立夕單 上以磊晶技術成長一薄膜做為透 光二極體，形成第一電極於發光二 基板；形成第二電極於該薄膜表— 一或第二電極上。其中更包含 ，再選擇一永久性基板，將該1 I 體黏合於該永久基板上。 刀

第6頁 1221035 五、發明說明（3) 其中上述之暫時性基板可以選自導體、半導體、絕緣體其 中之一或其組合。永久性基板可以選自導體、半導體、絕 緣體其中之一或其組合。其中上述分割獨立區塊方法之物 理方式可以用硬度較高之刀片劃開、鋸刀切開、雷射切割 或以機械方式劃分切割；化學方式可以用濕式蝕刻、乾式 I虫刻等。於該獨立區塊上成長一薄膜作為透光層的磊晶技 術可以選自化學沉積、物理沉積其中之一或其組合。上述 將發光二極體黏合於該永久基板上的物理方式可以用黏著 劑、壓力、融合、熱效應、凡得瓦力或採用化學方式。其 中上述黏合之黏著材料可以選自其中含有化合物、聚合物 、單種或多種金屬及其組合。將上述暫時性基板去除的方 式可以為物理研磨、機械切削、化學蝕刻、化學機械研磨 或以雷射照射該暫時性基板與該半導體元件之介面，將該 暫時性基板剝離。 實施方式： 本發明係揭露一種半導體光電元件的製造方法，其中光元 件可以為發光二極體、雷射二極體、太陽電池、光檢測器… 等；而電元件可以為單極性元件、雙極性元件、微波元件… 等。其主要之步驟包括：選擇一暫時基板2，將該暫時基板2 以物理方式（例如以刀片劃分、鋸刀切割或以雷射切割…等） 或化學方式（例如濕式蝕刻、乾式蝕刻…等）分離成彼此獨 立區塊。在上述分割後之獨立區塊，利用磊晶技術（化學沉

1221035 五、發明說明（4) 積、物理沉積等）成長一可具有斜面的薄膜4做為透光層， 如圖一所示。上述暫時基板可為導體、半導體、絕緣體， 例如可以採用氧化鋁基板，膜層4可以採用G a N。 參閱圖二，於上述各獨立區塊之膜層4上形成發光二極體 單元6，鍍上第一電極8。隨後再鍍上反射層1 0及黏合材料1 2 > 將上述完成各膜層的發光二極體黏合於一永久性基板1 4， 如圖三所示。再將暫時性基板2移除，移除的方法包含但不 限於使用物理研磨、機械切削、化學蝕刻或雷射剝離等方法> 之後在暫時性基板移除後所曝露之膜層4表面鍍上第二電極1; 如圖四所示。最後切割該永久性基板1 4，以完成整個製程。 其中黏合永久性基板1 4係為選擇性步驟。假設上述膜層4之 厚度大於4 0微米，則可以不需要永久性基板1 4。可參閱圖五 製程步驟亦可更改為完成膜層4及發光二極體單元6後，鍍 上第一電極8。隨後將暫時性基板2移除，為防止暫時性基板2 被移除後，已分割的發光二極體四散，可於膜層8上黏貼一 膠膜1 8固定，再移除暫時性基板。於膜層4的表面鍍上第二 電極1 6及反射層1 0，如圖六所示。 本發明的主要優點如下： 1 .簡化發光二極體製造的製程，且增加製程的穩定度，因 此可提高元件製程之良率，並可以降低生產成本。 2.可根據不同需求選擇適合之永久性基板，並可經由此製 程加強並改善元件之特性，例如散熱性、導電性。另外可 調變薄膜4的厚度，來決定是否使用永久基板。

第8頁 1221035 五、發明說明（5) 3.薄膜4可當作發光二極體的透光層，其厚度及斜角可以提 升發光二體的發光效率。 對熟悉此領域技藝者，本發明雖以一較佳實例闡明如上， 然其並非用以限定本發明精神。在不脫離本發明之精神與 範圍内所作之修改與類似的安排，均應包含在下述之申請 專利範圍内，這樣的範圍應該與覆蓋在所有修改與類似結 構的最寬廣的詮釋一致。因此，闡明如上的本發明一較佳 實例，可用來鑑別不脫離本發明之精神與範圍内所作之各 種改變。

1221035 圖式簡單說明 圖式簡單說明： 藉由以下詳細之描述結合所附圖示，將可輕易的了解上述 内容及此項發明之諸多優點，其中： 圖一為根據本發明於暫時性基板形成獨立區塊並形成一具 有斜面的薄膜之截面圖。 ：丨 圖二為根據本發明形成一發光二極體、電極、反射層及黏 合材料之截面圖。 圖三為根據本發明黏合於永久性基板之截面圖。 圖四為根據本發明移除暫時性基板並鍍上電極之截面圖。 圖五為根據本發明當具有斜面的薄膜厚度大於4 0微米，直 接鍍上電極之截面圖。 圖六為根據本發明以膠膜固定發光二極體單體，移除暫時 性基板之截面圖。 符號對照表： 暫時性基板2 具有斜面之薄膜4 發光二極體單體6 第一電極8 反射層1 0 黏合材料1 2 永久性基板1 4 第二電極1 6

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Claims (1)

1221035 六、申請專利範圍 1. 一種發光二極體的製造方法，包括： 選擇一暫時性基板，以物理或化學方式將上述暫時性基板 分割成彼此獨立之單體區塊； 於該獨立區塊上成長一薄膜； 於該薄膜上形成發光二極體； 於發光二極體上形成第一電極； 於第一電極上形成反射層； 於反射層上形成黏合材料； 選擇一永久性基板，黏合該彼此獨立的發光二極體於該永 久性基板； 移除暫時性基板； 形成第二電極於薄膜表面上、；及 切割永久性基板。 2 .如申請專利範圍第1項之發光二極體的製造方法，其中上 述之暫時性基板及永久性基板可以選自導體、半導體、絕 緣體其中之一或其組合。 3 .如申請專利範圍第1項之發光二極體的製造方法，其中上 述之暫時性基板及永久性基板的材料可以選自含有單層或 雙層之金屬板、鍍有單層或多層金屬薄膜之基板、含有單 種或多種之金屬合金基板、鑛有單種或多種金屬合金薄膜 之基板、以導電聚合物所形成之基板、矽（S i )、鍺（Ge)、 碳化矽（SiC)、矽化合物、氮化鋁（AliN)、氮化鎵（GaN)、砷

第頁 1221035 六、申請專利範圍 化鎵（G a A s )、鐵化銦（I η P )、硒化鋅（Z n S e )、氧化鎭（M g 0 )、 氧化紹鎂（MgAlOx)、氧化經鎵（LiGaOx)、氧化經铭（LiAlOx)、 鑽石（C )形成之基板其中之一。 4. 如申請專利範圍第1項之發光二極體的製造方法，其中上 述分割獨立區塊方法的物理方式可以刀片劃開、鋸刀切開、 雷射切割等機械方式劃分切割，或採用化學方式可以用濕 式蝕刻、乾式蝕刻。 5. 如申請專利範圍第1項之發光二極體的製造方法，其中上 述在獨立區塊成長的薄膜可以是氮化鎵（GaN)、氮化銦（InN)、 氮化鋁（A1N)、氮化銦鎵（InGaN)、氮化鋁銦鎵（AlInGaN)其 中之一或其組合。 6. 如申請專利範圍第1項之發光二極體的製造方法，其中上 述在獨立區塊之薄膜的成長方式可以由有機金屬化學氣相 沈積儀、氫化物氣相蠢晶儀及分子束蠢晶儀成長其中之一 或其組合來成長。 7. 如申請專利範圍第1項之發光二極體的製造方法，其中上 述在獨立區塊成長的薄膜可以是多面體、具有特定斜面的 梯形體、圓柱體、圓錐體其中之一或其組合。 8 .如申請專利範圍第1項之發光二極體的製造方法，其中上

第13頁 1221035 六、申請專利範圍 述黏合於永久性基板的物理方式可以用黏著劑、壓力、熱融 合、熱效應、凡得瓦力或採用化學方式。 9 .如申請專利範圍第1項之發光二極體的製造方法，其中上 述的黏合材料可以選自化合物、聚合物、單種或多種金屬 之組合。 1 0 .如申請專利範圍第1項之發光二極體的製造方法，其中 將上述暫時性基板移除的方式可以為物理研磨、機械切削、 濕式蝕刻、乾式蝕刻或以雷射照射該暫時性基板與該半導 體元件之介面，將該暫時性基板剝離。 1 1. 一種發光二極體的製造方法，包括： 選擇一暫時性基板，以物理或化學方式將上述暫時性基板 分割成彼此獨立之單體區塊； 於該獨立區塊上成長一厚膜； 於該厚膜上形成發光二極體； 於發光二極體上形成第一電極； 選擇一膠膜黏貼於發光二極體上； 移除暫時性基板； 形成第二電極於厚膜表面上； 於第二電極上形成反射層。 1 2 .如申請專利範圍第1 1項之發光二極體的製造方法，其中

第14頁 1221035 六、申請專利範圍 上述之暫時性基板可以選自導體、半導體、絕緣體其中之 一或其組合。 1 3 .如申請專利範圍第1 1項之發光二極體的製造方法，其中 上述之暫時性基板的材料可以選自含有單層或雙層之金屬板. 鍛有單層或多層金屬薄膜之基板、含有單種或多種之金屬 合金基板、鍍有單種或多種金屬合金薄膜之基板、以導電 聚合物所形成之基板、矽（S i )、鍺（G e )、碳化矽（S i C )、矽 化合物、氮化銘（A 1 N )、氮化嫁（G a N )、坤化蘇（G a A s ) '鱗 化銦（I η P )、叾西化鋅（Z n S e )、氧化鎭（M g 0 )、氧化銘鎮 (MgAlOx)、氧化 i里鎵（LiGaOx)、氧化經銘（LiAlOx)、鑽石（C) 形成之基板其中之一。 、 1 4 .如申請專利範圍第1 1項之發光二極體的製造方法，其中 上述分割獨立區塊方法的物理方式可以刀片劃開、鋸刀切 開、雷射切割等機械方式劃分切割，或採用化學方式可以 用濕式蝕刻、乾式蝕刻。 1 5 .如申請專利範圍第1 1項之發光二極體的製造方法，其中 上述在獨立區塊成長的厚膜可以是氮化鎵（G a N )、氮化銦 (I η N )、氮化鋁（A 1 N )、氮化銦鎵（I n G a N )、氮化鋁銦鎵 (AlInGaN)其中之一或其組合。 1 6 .如申請專利範圍第1 1項之發光二極體的製造方法，其中 r::t.:_. :xi

第15頁 1221035 六、申請專利範圍 上述在獨立區塊之厚膜的成長方式可以由有機金屬化學氣 相沈積儀、氮化物氣相蠢晶儀及分子束蠢晶儀成長其中之 一或其組合來成長。 1 7.如申請專利範圍第1 1項之發光二極體的製造方法，其中 上述在獨立區塊成長的厚膜厚度大於4 0微米。 1 8 .如申請專利範圍第1 1項之發光二極體的製造方法，其中 上述在獨立區塊成長的厚膜可以是多面體、具有特定斜面 的梯形體、圓柱體、圓錐體其中之一或其組合。 1 9 .如申請專利範圍第1 1項之發光二極體的製造方法，其中 將上述暫時性基板移除的方式可以為物理研磨、機械切削、 濕式蝕刻、乾式蝕刻或以雷射照射該暫時性基板與該半導 體元件之介面，將該暫時性基板剝離。

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