专利名称：高发光率的覆晶式发光二极体的制作方法
技术领域：
本实用新型是有关于一种发光二极体，特别是有关于提供高发光率的覆晶式发光二极体结构。
背景技术：
按，照明设备发展以来，由于传统照明设备功率较高的因素，致使其产生电力消耗较多的缺点，为此，各国产、学、研界专家学者纷纷投入照明设备的发光元件的研究，发光二极体(LightEmitting Diode；LED)即在此需求下因应而生。
请参阅图1，其为习知的使用蓝宝石基板所成长氮化镓系列的发光二极体的示意图，如图所示，其是依序将一氮化镓缓冲层2’，一N型氮化镓欧姆接触层3’，一氮化铟镓的发光层4’，一P型氮化铝镓披覆层5’、一P型氮化镓欧姆接触层6′及一P型透光金属导电层7’磊晶成长于一蓝宝石基板1’上，最后，设置一阳极电极8’于该P型透光金属导电层7’上方以及设置一阴极电极9’于该N型氮化镓欧姆接触层3’之上，并分别于该阳极电极8’与该阴极电极9’接设导线10’，11’以导通一导电支架12’的两电极。
上述的习知发光二极体结构中，当该氮化铟镓的发光层4’发出光线时，该阳极电极8’是会遮蔽该发光层4射出的光线，而使发光二极体产生发光面积缩小与明暗不均等问题，为解决前述问题，一种覆晶式发光二极体是被提出，并请参阅图2，其为习知的覆晶式发光二极体的示意图，如图所示，此结构是将发光二极体晶片反转接合于一基座15’，使发光二极体晶片的阳极电极8’与阴极电极9’直接贴附于该基座15’的一第一导电区13’与一第二导电区14’，以当该发光层4’发出光线时，不经由该阳极电极8’，而穿透该基板1’(如蓝宝石)直接通导至外界，藉此，以增加发光面积。
虽然上述图2所示的覆晶式发光二极体可解决该阳极电极8’遮蔽该发光层4发出的光线的问题，然，由于此覆晶式发光二极体的部份光线是朝向该第一导电区13、该第二导电区14’及该基座15’，而无法通导至外界，故，此覆晶式发光二极体结构是无法有效发挥发光效果。
有鉴于此，如何提出一种高发光率的覆晶式发光二极体，以提升覆晶式发光二极体的发光效率，长久以来一直是使用者殷切盼望及本创作人努力之所在，而本创作人基于多年从事于覆晶式发光二极体的相关研究，穷其个人的专业知识，终于研究出一种高发光率的覆晶式发光二极体改良，可解决上述的问题。
实用新型内容本实用新型的主要目的，在于提供一种发光二极体，其是提供高发光率的覆晶式发光二极体结构，藉此反射发光层发出的光线，以避免光线被遮蔽的情形产生。
本实用新型的次要目的，在于提供一种发光二极体，其是利用覆晶技术将发光二极体晶片反转设置于导热基板上，藉此，以缩短发光二极体的导热距离，增加元件使用寿命，且进一步缩小封装体积。
为达上述的目的及优点，本实用新型的一种高发光率的覆晶式发光二极体，其是藉由设置一透明导电层、一氧化层、一金属反射层、一导电层以及一扩散保护层于一P型半导体层上方，藉此以反射一发光层发出的光线，提升覆晶式发光二极体的发光效率，此外，本实用新型亦可利用覆晶技术将发光二极体晶片反转设置于高导热基板上，藉此，提升发光二极体的散热能力，进一步延伸此发光二极体的使用周期。
本实用新型的有益效果是可以避免发光二极体光线被遮蔽，并有效提升其发光率，让使用者利用本实用新型的发光二极体产品时，可获得较高的发光率。同时还可以缩短发光二极体的导热距离，增加元件使用寿命，且进一步缩小封装体积。
图1其为习知的使用蓝宝石基板所成长氮化镓系列的发光二极体的示意图；图2其为习知的覆晶式发光二极体的示意图；图3其为本实用新型的高发光率的覆晶式发光二极体晶片的示意图；图4其为本实用新型的高发光率的覆晶式发光二极体的示意图。
图号说明1’蓝宝石基板 2’氮化镓缓冲层3’N型氮化镓欧姆缓冲层 4’氮化铟镓的发光层5’P型氮化铝镓披覆层 6’P型氮化镓欧姆接触层7’P型透光金属导电层 8’阳极电极9’阴极电极10’、11’导线12’导电支架 13’第一导电区14’第二导电区 15’基座10透明基板 12N型半导体层14发光层 16P型半导体层18透明导电层 20氧化层22金属反射层 24导电层26扩散保护层 28第一金属接合层30第一电极 32第二金属接合层34导热基板具体实施方式
为使审查员对本实用新型的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，谨佐以较佳的实施例及配合详细的说明，说明如后基于习知的覆晶式发光二极体的发光效率不彰的缺失，故，本实用新型提供一种高发光率的覆晶式发光二极体，以解决上述问题。
请参阅图3，其为本实用新型的高发光率的覆晶式发光二极体晶片的示意图，如图所示，本实用新型的发光二极体晶片结构是包含一透明基板10、一半导体层、一透明导电层18、一氧化层20、一金属反射层22、一导电层24、一扩散保护层26以及一第一电极30，其中，该透明基板10是可选自蓝宝石(Sapphire)、碳化硅(SiC)、氧化锌(ZnO)、磷化镓(GaP)、砷化镓(GaAs)的其中之一种，或者具有高透光特性的基板材料。
再者，于该透明基板10上方设置该半导体层，该半导体层包含一N型半导体层12、一发光层14以及一P型半导体层16，其中，该发光层14是介于该N型半导体层12与该P型半导体层16之间，而该N型半导体层12是为一N-GaN层，该P型半导体层16是为一P-GaN层。
上述的该发光层14的材料是可选自InGaN/GaN多重量子井结构、三-五族元素为主的一半导体量子井(quantum well)结构的其中之一种，且该半导体量子井结构是包含AlaInbGa1-a-bN/AlxInyGa1-x-yN，其中，a，b 0；0 a+b＜1；x，y 0；0x+y＜1；x＞c＞a。
于该P型半导体层16上方设置该透明导电层18，其是与该P型半导体层16产生欧姆接触，以减少接触电阻，其中，该透明导电层18材料是可选自氧化铟、氧化锡、氧化铟钼、氧化铟铈、氧化锌、氧化铟锌、氧化镁锌、氧化锡镉、氧化铟锡、氧化镍、铂(Pt)、Ni/Au、TiN、TaN、CuAlO2、LaCuOS、CuGaO2、SrCu2O2或氧化镍(NiOx)、氧化铱(IrO)、氧化铑(RhO)、氧化钌(RuO)与金(Au)组合的其中之一种。
又，设置该氧化层20于该透明导电层18上方，以及设置该金属反射层22于该氧化层20上方后，在该氧化层20的一适当位置处设置该导电层24，以使该透明导电层18与该金属反射层22产生电性连接，其中，该金属反射层22的材料是可为金(Au)、铝(Al)、银(Ag)、铑(Rh)的其中之一种，该氧化层材料是可选自二氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)、SiON(氮化氧硅)、氧化铝(Al2O3)、ZnO、AlN与BeN的其中之一种。
在此实施例中，该金属反射层22的材料是以银或铝为例，因银或铝的可见光波段，反射率大于90％，故，使本实用新型的发光二极体具有较高反射率的特性，然，由于该金属反射层22的材料皆具有高扩散系数，易与其他金属反应，因此，本实用新型是设置该氧化层20以作为该透明导电层18及该金属反射层22之间的阻隔层，藉此，使本实用新型的发光二极体可承受更高的制程温度而不影响该金属反射层22的反射率，此外，亦因该氧化层的阻隔，以改善该金属反射层22的离子迁移(ionmigration)现象，再者，当该发光层14射出光线时，亦可经由该金属反射层22的设置，反射光线以由该透明基板10取出，藉此，改善习知阳性电极遮蔽该发光层14射出的光线，而造成覆晶式发光二极体发光效率不彰的问题。
而后，于该金属反射层22上方设置该扩散保护层26，其是与该氧化层20提供相同的作用，以保护该金属反射层22不与其他金属产生反应，其中，该扩散保护层26材料是可选自Ti/Ni、Cr/Ni、TiN、TiW、钨(W)、镍(Ni)、铬(Cr)、钼(Mo)、钯(Pd)、铂(Pt)或上述元素组合的其中之一种。
最后，于该发光层14与该N型半导体层12、该P型半导体层16与该发光层14隔离的区域上设置该第一电极30，以做为发光二极体的阴极电极，其中，该第一电极30是可与该N型半导体层12产生良好的欧姆接触，进而有较低的接触电阻，且该第一电极30材料是可选自Ti/Al、Ti/Al/Ti/Au、Ti/Al/Pt/Au、Ti/Al/Ni/Au、Ti/Al/Pd/Au、Ti/Al/Cr/Au、Ti/Al/Co/Au、Cr/Al/Cr/Au、Cr/Al/Pt/Au、Cr/Al/Pd/Au、Cr/Al/Ti/Au、Cr/Al/Co/Au、Cr/Al/Ni/Au、Pd/Al/Ti/Au、Pd/Al/Pt/Au、Pd/Al/Ni/Au、Pd/Al/Pd/Au、Pd/Al/Cr/Au、Pd/Al/Co/Au、Nd/Al/Pt/Au、Nd/Al/Ti/Au、Nd/Al/Ni/Au、Nd/Al/Cr/Au、Nd/Al/Co/Au、Hf/Al/Ti/Au、Hf/Al/Pt/Au、Hf/Al/Ni/Au、Hf/Al/Pd/Au、Hf/Al/Cr/Au、Hf/Al/Co/Au、Zr/Al/Ti/Au、Zr/Al/Pt/Au、Zr/Al/Ni/Au、Zr/Al/Pd/Au、Zr/Al/Cr/Au、Zr/Al/Co/Au、TiNx/Ti/Au、TiNx/Pt/Au、TiNx/Ni/Au、TiNx/Pd/Au、TiNx/Cr/Au、TiNx/Co/Au、TiWNx/Ti/Au、TiWNx/Pt/Au、TiWNx/Ni/Au、TiWNx/Pd/Au、TiWNx/Cr/Au、TiWNx/Co/Au、NiAl/Pt/Au、NiAl/Cr/Au、NiAl/Ni/Au、NiAl/Ti/Au、Ti/NiAl/Pt/Au、Ti/NiAl/Ti/Au、Ti/NiAl/Ni/Au、Ti/NiAl/Cr/Au的其中之一种。
此外，请一并参阅图4，其为本实用新型的高发光率的覆晶式发光二极体的示意图，如图所示，本实用新型是于该扩散保护层26上方设置一第一金属接合层28以及该第一电极30上方设置一第二金属接合层32后，利用覆晶技术反转本实用新型的发光二极体晶片，以使该第一金属接合层28与该第二金属接合层32接合一导热基板32上方，其中，该第一金属接合层28与该第二金属接合层32材料是可选自金、铟(In)、锡(Sn)的其中之一种，该导热基板3是可选用导电材料，如金、银或铝等，藉此，以形成本实用新型的高发光率的覆晶式发光二极体，另由于本实用新型的发光二极体晶片是接合于该导热基板32，因此可有效提升发光二极体的散热率与导电率。
再者，本实用新型是不同于习知的覆晶式结构需另磊晶一第二电极，本实用新型的该透明导电层18、该氧化层20、该金属反射层22与该扩散保护层26是可作为第二电极，即阳极电极，藉此，经由该导热基板32通导阴性电极及阳性电极，以使发光二极体发出光线。
综上所述，本实用新型是有关于一种高发光率的覆晶式发光二极体，其是于该透明导电层、该氧化层、该金属反射层、该导电层以及该扩散保护层的配合，以反射该发光层发出的光线，藉此，避免发光二极体光线被遮蔽，并有效提升其发光率。
此外，本实用新型的覆晶式发光二极体晶片是可应用于灯泡型(Lamp)、印刷电路板型(PCB)、正面发光型、侧面发光型或表面粘着型(SMD)等的封装，藉此，以让使用者利用本实用新型的发光二极体产品时，可获得较高的发光率。
以上所述，仅为本实用新型的一较佳实施例而已，并非用来限定本专利实施的范围，举凡依本实用新型权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本实用新型的权利范围内。
权利要求1.一种高发光率的覆晶式发光二极体，其特征是其主要结构包含一透明基板；一半导体层，其是设于该透明基板上方，且包含一N型半导体层、一发光层及一P型半导体层，其中，该发光层介于该N型半导体层与该P型半导体层之间；一透明导电层，其是设于该P型半导体层上方且电性连接该P型半导体层；一氧化层，其是设于该透明导电层上方；一金属反射层，其是设于该氧化层上方；一导电层，其是设于该氧化层的一适当位置处，以电性连接该透明导电层与该金属反射层；一扩散保护层，其是设于该金属反射层上方且电性连接该金属反射层；一第一电极，其是设于该半导体层的该N型半导体层上方且电性连接该N型半导体层；一导热基板，该导热基板的表面具有第一及第二金属接和层；其中该发光二极体的第一电极与该扩散保护层是朝向该导热基板，分别与第一与第二金属接和层电性连接。
2.如权利要求1所述的高发光率的覆晶式发光二极体，其特征是该导热基板是可选自金(Au)、银(Ag)、铝(Al)、铜(Cu)、石墨或其合金或复合物。
3.如权利要求1所述的高发光率的覆晶式发光二极体，其特征是该透明导电层、该氧化层、该金属反射层与该扩散保护层是可作为一第二电极。
4.如权利要求1所述的高发光率的覆晶式发光二极体，其特征是该透明基板是可选自蓝宝石(Sapphire)、碳化硅(SiC)、氧化锌(ZnO)、磷化镓(GaP)、砷化镓(GaAs)的其中之一种。
5.如权利要求1所述的高发光率的覆晶式发光二极体，其特征是该N型半导体层可为N-GaN层。
6.如权利要求1所述的高发光率的覆晶式发光二极体，其特征是该发光层可选自InGaN/GaN多重量子井结构、三-五族元素为主的一半导体量子井(quantum well)结构的其中之一种。
7.如权利要求1所述的高发光率的覆晶式发光二极体，其特征是该P型半导体层是可为P-GaN层。
8.如权利要求1所述的高发光率的覆晶式发光二极体，其特征是该第一电极是可选自Ti/Al、Ti/Al/Ti/Au、Ti/Al/Pt/Au、Ti/Al/Ni/Au、Ti/Al/Pd/Au、Ti/Al/Cr/Au、Ti/Al/Co/Au、Cr/Al/Cr/Au、Cr/Al/Pt/Au、Cr/Al/Pd/Au、Cr/Al/Ti/Au、Cr/Al/Co/Au、Cr/Al/Ni/Au、Pd/Al/Ti/Au、Pd/Al/Pt/Au、Pd/Al/Ni/Au、Pd/Al/Pd/Au、Pd/Al/Cr/Au、Pd/Al/Co/Au、Nd/Al/Pt/Au、Nd/Al/Ti/Au、Nd/Al/Ni/Au、Nd/Al/Cr/Au、Nd/Al/Co/Au、Hf/Al/Ti/Au、Hf/Al/Pt/Au、Hf/Al/Ni/Au、Hf/Al/Pd/Au、Hf/Al/Cr/Au、Hf/Al/Co/Au、Zr/Al/Ti/Au、Zr/Al/Pt/Au、Zr/Al/Ni/Au、Zr/Al/Pd/Au、Zr/Al/Cr/Au、Zr/Al/Co/Au、TiNx/Ti/Au、TiNx/Pt/Au、TiNx/Ni/Au、TiNx/Pd/Au、TiNx/Cr/Au、TiNx/Co/Au、TiWNx/Ti/Au、TiWNx/Pt/Au、TiWNx/Ni/Au、TiWNx/Pd/Au、TiWNx/Cr/Au、TiWNx/Co/Au、NiAl/Pt/Au、NiAl/Cr/Au、NiAl/Ni/Au、NiAl/Ti/Au、Ti/NiAl/Pt/Au、Ti/NiAl/Ti/Au、Ti/NiAl/Ni/Au、Ti/NiAl/Cr/Au的其中之一种。
9.如权利要求1所述的高发光率的覆晶式发光二极体，其特征是该透明导电层是可选自氧化铟、氧化锡、氧化铟钼、氧化铟铈、氧化锌、氧化铟锌、氧化镁锌、氧化锡镉、氧化铟锡、氧化镍、Ni/Au、TiN、TaN、CuAlO2、LaCuOS、CuGaO2、SrCu2O2、铂(Pt)或氧化镍(NiOx)、氧化铱(IrO)、氧化铑(RhO)、氧化钌(RuO)与金(Au)组合的其中之一种。
10.如权利要求1所述的高发光率的覆晶式发光二极体，其特征是该氧化层是可选自二氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiNx)、氮化氧硅(SiON)、氧化铝(Al2O3)、ZnO、AlN与BeN的其中之一种。
11.如权利要求1所述的高发光率的覆晶式发光二极体，其特征是该金属反射层是可选自金(Au)、铝(Al)、银(Ag)、铑(Rh)的其中之一种。
12.如权利要求1所述的高发光率的覆晶式发光二极体，其特征是该扩散保护层是可选自Ti/Ni、Cr/Ni、TiN、TiW、钨(W)、镍(Ni)、铬(Cr)、钼(Mo)、钯(Pd)、铂(Pt)或上述元素组合的其中之一种。
13.如权利要求1所述的高发光率的覆晶式发光二极体，其特征是该第一金属接合层是可选自金、铟(In)、锡(Sn)的其中之一种。
14.如权利要求1所述的高发光率的覆晶式发光二极体，其特征是该第二金属接合层是可选自金、铟、锡的其中之一种。
专利摘要本创作是有关于一种高发光率的覆晶式发光二极体，本创作主要是于P型半导体层上方设置一透明导电层、一氧化层、一金属反射层、一导电层以及一扩散保护层，藉此，反射一发光层向该P型半导体层发出的光射，使反射的光线可穿透透明基板而向外发出，以解决覆晶式发光二极体光线被遮蔽的问题，并可有效提升其发光效率，此外，本创作是利用覆晶技术将发光二极体晶片反转设置于一导热基板上，因此，可提升发光二极体的散热率。
文档编号H01L23/34GK2896529SQ200520144440
公开日2007年5月2日 申请日期2005年12月16日 优先权日2005年12月16日
发明者温伟值, 林艺峰, 潘锡明, 简奉任 申请人:璨圆光电股份有限公司