专利名称：氮化镓系发光二极管的制作方法
技术领域：
本实用新型是有关于一种增加亮度的氮化镓系发光二极管的结构，是具有发光二极管的结构，以增加发光二极管的侧边发光的作用。
背景技术：
参阅图1-图2所示，为氮化镓系发光二极管组件的传统结构，传统发光二极管1’的外延结构是包含一蓝宝石基板10’、一氮化镓缓冲层15’、一n型氮化镓接触层20’、一氮化铟镓发光层30’、一p型氮化镓层40’及一p型氮化镓接触层42’，接着，除去部份的n型氮化镓接触层20’、氮化铟镓发光层30’、p型氮化镓层40’及p型氮化镓接触层42’，而露出部份的n型氮化镓接触层20’的表面，此道制程步骤一般称为MESA制程；接着形成一Ni/Au金属所形成的透明导电层(transparent conductivelayer)50’于该p型氮化镓接触层42’之上；另外，一p型金属电极70’位于该透明导电层50’之上，而一n型金属电极60’则位于该n型氮化镓接触层20’的表面上，而形成所谓的横向电极结构，在传统结构中，蓝宝石基板10’厚度约75-95μm，而氮化镓系外延堆栈层厚度约4-10μm，且芯片具有垂直边的侧视外观。
再者，当施加驱动电流于p型金属电极70’及n型金属电极60’，而使得氮化铟镓发光层30’发出光，此射出光线的行经路径将如图2所示，部份光线将直接射出如路径A，且部份光线将经由结构内部多次反射而射出如路径B，其中，正向取出的光线除了部份被p型金属电极70’及n型金属电极60’所遮蔽，亦部份被透明导电层50’所吸收，况且由于氮化镓系多层外延结构的折射系数(n＝2.4)，该蓝宝石基板的折射系数(n＝1.77)，而封装用的树脂封盖材料的折射系数(n＝1.5)的分布，而形成光导效应(waveguideeffect)，此光导效应将导致发光层所发出的光部分被蓝宝石基板及树脂封盖材料的界面所反射，且芯片具有垂直边的侧视外观的蓝宝石基板时，其全反射角更小，故发光层所发出的光易被多次反射而被多层氮化镓外延结构再吸收，因而光萃取(light extracting)效率降低。
再者，由于蓝宝石(sapphire)基板硬度很高，一般切割(dicing)发光二极管芯片的步骤为先将sapphire基板研磨至厚度约80-100um，再利用一钻石划片(scriber)机沿着一切割道划出宽约5um深约10um的刀痕，此刀痕将导致sapphire基板自然产生深约25um的裂痕；接着，再利用一裂片机逐一沿着刀痕分别将芯片切断，一般芯片的侧视外观皆易成垂直，是于钻石划片(scriber)机于画出刀痕时，将钻石划片的刀点垂直于芯片表平面而为之，角度为90度。
故，如何增加氮化镓系发光二极管侧面的光的萃取效率，是目前亟欲解决的重要课题。
发明内容
本实用新型的主要目的是提供一种增加亮度的氮化镓系发光二极管，通过改变形状的设计，倾斜某一固定角度，具有非垂直边(例如平行四边行或梯形)，达到增加发光二极管的侧面发光效率的目的。
本实用新型的目的是这样实现的一种氮化镓系发光二极管，其主要结构包括有一基板及一位于该基板上方的半导体堆栈层，其特征是该基板的侧视外观是切割成具有非垂直边的形状，是通过至少一钻石划片刀沿着芯片上至少一切割道划出刀痕，此刀痕将导致该基板产生刻意倾斜一角度的裂痕，再逐一沿着刀痕分别裂出单独的芯片。
该半导体堆栈层与该基板所结合的侧视外观是一梯形，使用一对钻石划片刀，刻意倾斜一相对角度将导致该梯形的形状。该基板的侧视外观是一梯形，使用一对钻石划片刀，刻意倾斜一相对角度将导致该梯形的形状。
该半导体堆栈层与该基板所结合的侧视外观是一平行四边形，使用一对钻石划片刀，刻意倾斜一相对角度将导致该平行四边形的形状。该基板的侧视外观是一平行四边形，使用一对钻石划片刀，刻意倾斜一相对角度将导致该平行四边形的形状。
该具有非垂直边的形状是一梯形，是下底的边长小于上底的边长。该基板的侧视外观是一平行四边形，使用一单一钻石划片刀，刻意倾斜一定角度将导致该平行四边形的形状。该半导体堆栈层与该基板所结合的侧视外观是一平行四边形，使用一单一钻石划片刀，刻意倾斜一定角度将导致该平行四边形的形状。该半导体堆栈层至少包含一第一导电型半导体层、一发光层及一第二导电型半导体层。该半导体堆栈层之上更进一步至少包含一透明导电层。该第一导电型半导体层是氮化镓、氮化铝铟镓或氮化铟镓层。该第二导电型半导体层是一氮化镓、氮化铝铟镓或氮化铟镓层。该发光层是一含铟的氮化物化合物半导体层。该透明导电层是选自下列之一氧化铟、氧化锡、氧化铟钼、氧化铟铈、氧化锌、氧化铟锌、氧化镁锌、氧化锡镉或氧化铟锡层所组成的其中之一。该透明导电层至少是选自下列之一Ni/Au、Pt、TiN、TaN、CuAlO2、LaCuOS、CuGaO2、SrCu2O2或NiO、IrO、RhO、RuO与Au组合的其中之一。
本实用新型还提供另一种氮化镓系发光二极管，其特征是它主要包括有一基板；
一第一导电型半导体层是位于该基板的上方；一发光层是位于该第一导电型半导体层的上方；一第二导电型半导体层是位于该发光层的上方；一透明导电层是位于该第二导电型半导体层之上；一第一电极是位于该第一导电型半导体层之上；一第二个电极是位于该透明导电层之上；其中，至少该基板的侧视外观是被切割成具有非垂直边的形状。
本实用新型的主要有益效果是通过基板与氮化镓外延堆栈层所组合的形状为一具有非垂直边，而为一梯形或平行四边形，以增加发光二极管的侧面发光效率及增加亮度下面结合较佳实施例和附图进一步说明。
图1是传统技术的氮化镓系发光二极管的结构示意图。
图2是传统技术的发光层的光线行径示意图；图3是本实用新型的发光二极管的芯片切割示意图；图4是本实用新型的发光二极管的结构示意图；图5是本实用新型实施例2的发光二极管的芯片切割示意图；图6是本实用新型实施例2的发光二极管的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型是解决传统技术的发光二极管的发光层所发出的光部分被蓝宝石基板及树脂封盖材料的界面所反射，而被多层氮化镓外延结构再吸收，因而光萃取(light extracting)效率降低，故本实用新型提出一种发光二极管的结构，以解决传统技术的发光二极管的侧边光萃取效率低的缺陷。
实施例1参阅图3-图4所示，是本实用新型的较佳实施例1的发光二极管的芯片切割示意图以及结构示意图，本实用新型的氮化镓系发光二极管1是包含一蓝宝石基板10、一氮化镓缓冲层15、一n型氮化镓接触层20、一氮化铟镓发光层30、一p型氮化镓层40及一p型氮化镓接触层42，接着，除去部份的n型氮化镓接触层20、氮化铟镓发光层30、p型氮化镓层40及p型氮化镓接触层42，而露出部份的n型氮化镓接触层20的表面，形成一Ni/Au金属所形成的透明导电层(transparent conductive layer)50于该p型氮化镓接触层42的上；另外，一p型金属电极70位于该透明导电层50之上，而一n型金属电极60则位于该n型氮化镓接触层20的表面上，而形成所谓的横向电极结构。
再者，本实用新型的技术特征在于通过蓝宝石基板10与氮化镓外延堆栈层15-42所组合的形状为一具有非垂直边，而为一梯形或平行四边形，以增加发光二极管1的侧面发光效率。
本实用新型的发光二极管芯片的切割步骤描述如下，由于蓝宝石(sapphire)基板硬度很高，一般dicing的步骤为先将蓝宝石(sapphire)基板研磨至厚度约80-100um，再利用钻石划片机(scriber)的一对钻石划片刀沿着芯片四边所预留的切割道划出宽约5um深约10um的刀痕，由于该钻石划片机于切割时，刻意倾斜一相对角度，此刀痕将导致蓝宝石(sapphire)基板自然产生深约25um的裂痕；接着，再利用一裂片机逐一沿着刀痕分别将该芯片切断，即会形成该芯片的侧视外观为梯形或平行四边形。
实施例2参阅图5-图6所示，是本实用新型的另一较佳实施例2的发光二极管的芯片切割示意图以及结构示意图，本实用新型的另一实施例2与上述实施例1的结构差异在于本实施例2的蓝宝石基板10与氮化镓外延堆栈层15-42所组合的形状为一具有非垂直边，而为一平行四边形，以增加发光二极管1的侧面发光效率。本实用新型的发光二极管芯片的切割步骤描述如下由于蓝宝石(sapphire)基板硬度很高，一般dicing的步骤为先将蓝宝石(sapphire)基板研磨至厚度约80-100um，再利用钻石划片机(scriber)的单一钻石划片刀沿着芯片四边所预留的切割道划出宽约5um深约10um的刀痕，由于该钻石划片机于切割时，刻意倾斜一定角度，此刀痕将导致蓝宝石(sapphire)基板自然产生深约25um的裂痕，接着，再利用一裂片机逐一沿着刀痕分别将该芯片切断，即会形成该芯片的侧视外观为平行四边形。
综上所述，本实用新型实为一具有新颖性、创造性及实用性的创新设计，以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型所为的均等变化与修饰，均应包括于本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种氮化镓系发光二极管，其主要结构包括有一基板及一位于该基板上方的半导体堆栈层、透明导电层以及二个电极，其特征是该基板与该半导体堆栈层所结合的侧视外观是切割成具有倾斜边的形状。
2.根据权利要求1所述的氮化镓系发光二极管，其特征是该半导体堆栈层与该基板所结合的侧视外观是一梯形或平行四边形。
3.根据权利要求1所述的氮化镓系发光二极管，其特征是该基板的侧视外观是一梯形或平行四边形。
4.根据权利要求1所述的氮化镓系发光二极管，其特征是该具有倾斜边的形状是一倒梯形。
5.根据权利要求1所述的氮化镓系发光二极管，其特征是该半导体堆栈层至少包含一第一导电型半导体层、一发光层及一第二导电型半导体层。
6.根据权利要求5所述的氮化镓系发光二极管，其特征是该第一导电型半导体层是氮化镓层、氮化铝铟镓层或氮化铟镓层。
7.根据权利要求5所述的氮化镓系发光二极管，其特征是该第二导电型半导体层是一氮化镓层、氮化铝铟镓层或氮化铟镓层。
8.根据权利要求5所述的氮化镓系发光二极管，其特征是该发光层是一含铟的氮化物化合物半导体层。
9.根据权利要求1所述的氮化镓系发光二极管，其特征是该透明导电层是选自下列之一氧化铟层、氧化锡层、氧化铟钼层、氧化铟铈层、氧化锌层、氧化铟锌层、氧化镁锌层、氧化锡镉层或氧化铟锡层所组成的其中之一。
10.根据权利要求1所述的氮化镓系发光二极管，其特征是该透明导电层至少是选自下列之一Ni/Au、Pt、TiN、TaN、CuAlO2、LaCuOS、CuGaO2、SrCu2O2或NiO、IrO、RhO、RuO与Au层组合的其中之一。
11.根据权利要求5所述的氮化镓系发光二极管，其特征是该发光二极管各层的排列结构是该第一导电型半导体层是位于该基板的上方，该发光层是位于该第一导电型半导体层的上方，该第二导电型半导体层是位于该发光层的上方，该透明导电层是位于该第二导电型半导体层之上，该第一电极是位于该第一导电型半导体层之上，该第二个电极是位于该透明导电层之上。
12.根据权利要求11所述的氮化镓系发光二极管，其特征是该第一导电型半导体层与该基板的侧视外观是一梯形或平行四边形。
13.根据权利要求12所述的氮化镓系发光二极管，其特征是该梯形是该基板的边长小于该第一导电型半导体层的边长。
专利摘要一种氮化镓系发光二极管，它包含有一基板、第一型导电半导体层、发光层、第二型导电半导体层、透明导电层以及二个电极，于芯片制程中，通过倾斜某一固定角度的一对或单一钻石刀划片加上后续的裂片制程，使得氮化镓系发光二极管的四个侧面的侧视外观成一梯形或平行四边形，以增加发光二极管的外部量子效率及增加亮度。
文档编号H01L33/00GK2788358SQ20042011581
公开日2006年6月14日 申请日期2004年11月26日 优先权日2004年11月26日
发明者赖穆人, 杨岳勋 申请人:炬鑫科技股份有限公司