一种镀有金属反射镜膜基板的发光二极管及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种镀有金属反射镜膜基板的发光二极管及其制造方法，其以具金属反射面基板为永久基板的发光二极管，将ＬＥＤ组件结构成长于一暂时性基板后，再将此ＬＥＤ组件黏贴至一当做永久性具反射镜的基板上，而后将先前会吸光的暂时性基板去除，使得ＬＥＤ组件所发射的光能不被基板吸收，同时向基板方向的光可被反射出表面以增强其发光亮度。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及，其以具金属反射面基板为永久基板的发光二极管，将LED组件结构成长于一暂时性基板后，再将此LED组件黏贴至一当作永久性具反射镜的基板上，而后将先前会吸光的暂时性基板去除，使得LED组件所发射的光能不被基板吸收，同时向基板方向的光可被反射出表面以增强其发光亮度。目前可见光发光二极管的发展趋势为发光二极管的发光亮度越来越亮，发光二极管的体积越来越小。美国专利第5008718号及第5233204号中披露出一种具穿透窗层(transparent window layer)结构的发光二极管，此种发光二极管可以改善传统发光二极管的电流拥塞效应(crowding effect)和增加光从发光二极管射出的量，结果，使得发光二极管的发光亮度有显著的提升。另外，美国专利第5237581号和第4570172号提出一种具有半导体多层膜反射层(multilayer reflector)，即多层反光磊晶膜DBR(Distributed Bragg Reflector)结构的发光二极管，此种发光二极管可以将射往吸光基板的光反射回来，使其射出发光二极管，而增加发光二极管的发光亮度。附图说明图1为传统发光二极管的横截面图，发光二极管100包含一半导体基板102、一形成在半导体基板102背面的第二欧姆接触电极101、一形成在半导体基板102上的光产生区103、及一形成在光产生区103上的第一欧姆接触电极106。此种结构的发光二极管，因受限于电流拥塞效应，射出光临界角和基板吸光等因素，致使发光亮度并不是很理想，该等光产生区103可由p区域及n区域所组成，然后长在GaAs基板102上，因此，光产生区103的材料的晶格常数需大部份与砷化镓基板102的晶格常数匹配，即可见光发光二极管结构直接成长于砷化镓基板102上，然而砷化镓的能隙为1.43eV，小于可见光的能量，又二极管的光为非等向性发光，因此有一部份发光光线会进入基板，被砷化镓吸收。美国专利第5008718号和第5233204号提出穿透窗层的结构，以增加光从发光二极管射出的量，如图2所示，发光二极管200的结构乃是将穿透窗层204成长在图1结构的发光二极管100上，该穿透窗层204适合的材料包含GaP，GaAsP和AlGaAs等能隙大于AlGaInP光产生区的材料，在此情形下，虽然可以增加射光临界角和改善电流拥塞效应，而提升发光二极管的发光亮度，但是在电性方面，因为穿透窗层204和AlGaInP光产生区的最上层材料为异质接面(hetero junction)，所以会有能带差(ΔEc和ΔEv)的问题产生，而使得发光二极管的顺向偏压Vf值增加(Vf的定义为当发光二极管在通过20mA的顺向电流时，所量测到的电压值)，最后造成功率损耗增加。至于美国专利第5237581号和第4570172号所提出的具有多层膜反射层结构的发光二极管300，此种结构示于图3，图3的结构包含一半导体基板302、一形成在半导体基板302上的下多层膜反射层305、一形成在下多层膜反射层305上的光产生区303、一形成在光产生区303上的上多层膜反射层304、一形成在上多层膜反射层304上的第一欧姆接触电极306，及一形成在半导体基板302背面的第二欧姆接触电极301，在此公知技术中，下多层膜反射层305能将光产生区射往吸光基板的光的90％反射回去，而上多层膜反射层304则可将光导往发光二极管的上表面，以改善因采用吸光基板致使光被吸光基板吸收的问题，同时也可以改善因射光临界角所产生亮度不佳的问题，但是，因为多层膜反射层会有许多的异质接面(hetero junction)，所以会使得能带差(ΔEc和ΔEv)的效应扩大，结果，顺向偏压Vf值大增，同样地，最后会造成功率损耗增加。虽然，上述美国专利第5237581及第4570172号中提出的DBR结构将入射至基板方向的光以DBR结构反射回上方表面，但是DBR只对垂直入射的光(如图3中的D1)产生最高的反射率，对于某些斜向入射的光线(如图3中的D2、D3、D4)，其反射率有限，因此其对于可见光二极管亮度的改进仍有其限制，反而会因DBR结构的制作而增加薄膜磊晶成长的成本与困难度。美国专利第5376580号中披露一种晶圆黏着的发光二极管，其系将砷化镓基板当做磊晶用的暂时性基板，将发光二极管结构(Confinementlayer/Active layer/Confinement layer)成长，再将发光二极管结构黏贴至一透明基板上，而后将GaAs基板去除，如此一来，基板吸光的问题即可完全解决。上述美国专利第5376580号提出的透明基板为GaP，可是GaP基板价格昂贵，且GaP本身呈现橙色，当LED的光进入橙色基板则存在光色度的问题，而且以GaP当作透明基板，需于高温下长时间进行热处理(约600-700℃，时间一小时以上)，对LED的pn接面将造成不良影响。本专利技术的主要目的是提供一种镀有金属反射镜膜的基板作为永久性基板的发光二极管，例如以镀AuZn或AuBe(金锌或金铍)的金属反射镜膜于硅晶圆上当做永久基板，并以此金锌或金铍金属反射镜膜当做黏贴剂，将LED组件黏贴至此镀金锌或金铍金属反射膜的硅晶圆，待黏贴后，再用蚀刻剂将GaAs基板去除，如此一来，基板吸收光，光色度的问题与LED的pn接面受温度影响的问题即可完全解决，并可提高发光亮度。本专利技术的另一目的是提供一种镀有金属反射镜膜的基板作为永久性基板的发光二极管，此种以镀金属反射镜膜的基板作为永久性基板的发光二极管的发光区可为任何传统发光区结构，例如，上披覆层(uppercladding layer)/活性层(active layer)/下披覆层(lower claddinglayer)的双异质结构(Double hetero structure)发光区、单异质结构(Single hetero structure)发光区及均质结构(Homo structure)发光区，本专利技术以镀金属反射镜膜的基板作为永久性基板的结构可应用至各种传统的发光区，用途极为广泛。本专利技术的第三目的是提供一种镀有金属反射镜膜的基板作为永久性基板的发光二极管的制造方法，该方法包括选择一个暂时性基板如砷化镓，其上成长LED组件；选择一镀金属反射镜膜的基板，如镀金锌或金铍金属反射镜膜的硅晶圆当作永久性基板且将LED发光区及暂时性基板(即LED组件)黏贴于此永久性基板上；将黏贴LED组件的暂时性基板以机械研磨或化学性蚀刻法去除；再于LED发光区上形成两欧姆接触电极。本专利技术的制造方法能增加发光二极管的发光亮度。本专利技术的第四目的是提供一种使用上述方法制作的发光二极管的黏贴夹具，此夹具是利用夹具中两者材料热膨胀系数的不同，使芯片及永久性基板在高温下黏合在一起。本专利技术黏贴夹具的特色系以不锈钢螺丝取代石英套管，由于不锈钢的热膨胀系数比石墨的热膨胀系数大，于进行高温黏贴过程中，不锈钢将是扮演施力的角色。图1为传统发光二极管的横截面图。图2为传统具有穿透窗嘴层的发光二极管的横截面图。图3为传统具有多层膜反射层结构的发光二极管。图4A至图4D为本专利技术的LED组件黏贴至镀有金属反射镜膜的永久性基板上以制作出本专利技术发光二极管的流程图。图5为本专利技术一具体实例的LED本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管的制造方法，该方法系以镀有金属反射膜的基板当作永久性基板，包括： （Ａ）选择一暂时性基板，使得于此暂时性基板上成长ＬＥＤ发光区，以形成ＬＥＤ组件； （Ｂ）选择一永久性基板，并于该永久性基板镀上金属反射膜，并以该金属反射膜作为一金属黏贴层，将该ＬＥＤ组件黏贴于该永久性基板上； （Ｃ）将黏贴有永久性基板的ＬＥＤ组件的另一侧的暂时性基板以机械研磨或化学蚀刻剂去除； （Ｄ）制作平面型ＬＥＤ组件，其基板为该永久性基板； （Ｅ）在平面型ＬＥＤ组件上形成欧姆接触电极。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种发光二极管的制造方法，该方法系以镀有金属反射膜的基板当作永久性基板，包括(A)选择一暂时性基板，使得于此暂时性基板上成长LED发光区，以形成LED组件；(B)选择一永久性基板，并于该永久性基板镀上金属反射膜，并以该金属反射膜作为一金属黏贴层，将该LED组件黏贴于该永久性基板上；(C)将黏贴有永久性基板的LED组件的另一侧的暂时性基板以机械研磨或化学蚀刻剂去除；(D)制作平面型LED组件，其基板为该永久性基板；(E)在平面型LED组件上形成欧姆接触电极。2.如权利要求1所述的发光二极管的制造方法，其中该永久性基板是选自硅(Si)、砷化镓(GaAs)、碳化硅(SiC)、氧化铝(Al2O3)、玻璃、磷化镓(GaP)、氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)基板。3.如权利要求1所述的发光二极管的制造方法，其中该金属反射膜可做为LED接触电极，该LED接触电极皆于同一平面；且将该金属反射膜可代替欧姆接触电极。4.如权利要求1所述的发光二极管的制造方法，其中该金属反射膜的金属是选自铟(In)、锡(Sn)、铝(Al)、金(Au)、铂(Pt)、锌(Zn)、银(Ag)、钛(Ti)、铅(Pb)、金铍(AuBe)、金锗(AuGe)、镍(Ni)、铅锡(PbSn)或金锌(AuZn)金属。5.如权利要求1所述的发光二极管的制造方法，其中该暂时性基板是选自GaAs或InP。6.如权利要求1所述的发光二极管的制造方法，其中该LED组件可为p/n接面、n/i/p接面或n/p接面。7.如权利要求1所述的发光二极管的制造方法，其中该LED组件的发光区可为传统结构，包括上披覆层(upper cladding layer)/活性层(active layer)/下披覆层(lower cladding layer)的双异质结构(Double hetero structure)发光区、单异质结构(Single hetero structure)发光区、及均质结构(Homostructure)发光区。8.如权利要求1所述的发光二极管的制造方法，其中，该蚀刻剂是由盐酸及磷酸所组成。9.如权利要求1所述的发光二极管的制造方法，其中该LED组件具有一蚀刻停止层(etching stop layer)，该蚀刻停止层设于该LED发光区与该暂时性基板间，使得该暂时性基板可有效去除。10.如权利要求9所述的发光二极管的制造方法，其中该蚀刻停止层的材料主要为抗基板蚀刻液的材料，其可选AlxGa1-xAs，x＞0.2或InxGa1-xP，0.55＞x＞0.45。11.如权利要求1所述的发光二极管的制造方法，其中该金属反射膜，系以热蒸镀或电子枪蒸镀等溅镀法镀上该金属反射膜，且...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄满芳，谢其华，曾钟扬，林昆泉，洪瑞华，武东星，
申请(专利权)人：全新光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]