专利名称：垂直式发光二极管及其制造方法
技术领域：
本发明是关于ー种垂直式发光二极管及其制作方法，尤指ー种具有大功率、且具大尺寸的垂直式发光二极管及其制作方法。
背景技术：
自60年代起，发光二极管的耗电量低及长效性的发光等优势，已逐渐取代日常生活中用来照明或各种电器设备的指示灯或光源等用途。更有甚者，发光二极管朝向多色彩及高高度的发展，已应用在大型户外显示看板或交通号志。然而，已知技术中所使用的发光二极管100，其结构多如图1所示，是将正电极107 及负电极108都作在同一侧。再者，已知的发光二极管所使用的衬底101(如蓝宝石)不导电，因此电流在半导体层102中必须由垂直顺流转变为水平横流，故而使得电流会集中在内弯处，无法完全使用P-N接ロ的电子层和电洞层，减少发光效率。此外，前述电流会在半导体层102的集中处产生热点，使半导体层102中的晶格产生缺陷，因此影响发光二极管 100的使用寿命；或者仅能以降低功率以避免热点的产生，惟此会降低发光二极管100的发光效果并限制其用途。发光二极管中造成电流转弯的问题无法以封装设计的改良来改善，例如即使以覆晶方式来制作发光二极管，仍无法避免电流转弯产生热点、造成晶格缺陷、影响发光效率、 及使用寿命降低等缺点。因此，另有ー种垂直式发光二极管将电极制作在该发光二极管两侧以改善电流方向的构想产生。然而，现在所使用的垂直式发光二极管，多使用碳化硅(SiC)衬底来生长碳化镓。但因SiC单晶基板价格太高，一般以Si或金属等基板取代，并以金-金、金锡-金錫、 铜-铜等金属结合外延层。然而，由于此外延层与金属基板或金属结合层ニ种材料间的热膨胀系数差异较大，在后续的剥离エ艺中往往导致发光二极管的良率不佳。因此，目前亟需ー种大功率、散热效果佳、且具大尺寸的发光二极管及其制作方法。
发明内容
为达前述目的，本发明提供ー种垂直式发光二极管的制造方法，其包括下列步骤 提供一村底；于衬底上形成一半导体层，该半导体层是具有以第II至VI族元素所构成的化合物；形成一金属反射层，使其与半导体层相互结合；形成至少一中间层及至少ー类钻碳层；形成ー复合材料层；移除衬底；以及形成一第一电极层及一第二电极层，其分別设置于半导体层及复合材料层的ー侧；其中，至少一中间层及至少ー类钻碳层是以叠层的方式相互堆叠于金属反射层的ー侧。根据本发明的制造方法，其中将衬底移除的方式没有特殊限制，只要不会造成移除衬底吋，导致发光二极管中各层结构因产生接ロ应カ而造成弯曲。较佳的移除方式是由一激光使衬底与半导体层产生剥离。
此外，根据本发明的制造方法，可依エ艺上而选择半导体层、金属反射层、至少ー 中间层、及至少ー类钻碳层的形成方法，其中较佳可使用以阴极电弧、溅镀、蒸镀、电镀、无电电镀、或涂布等沉积形成。承上，根据本发明的制造方法，其中衬底可为Al2O3 (蓝宝石)、Si、SiC、GaAs, GaP, AlP、GaN、C(石墨)、hBN、或C(钻石)的基板；或为至少ー阳离子为B、Al、Ga、In,Be,Mg的氮化物、磷化物、或砷化物的基板；半导体层的組成可为Al2O3 (蓝宝石)、Si、SiC、GaAs、GaP、 AlP、GaN、C(石墨)、hBN、或C(钻石)；或为至少ー阳离子为B、Al、fei、In、Be、Mg的氮化物、 磷化物、或砷化物；金属反射层可为至少ー选自由Ag、Al、Ni、Co、Pd、Pt、Au、Zn、Sn、Sb、1 、 Cu、CuAg, NiAg、及前述金属合金所組成的群組，且金属反射层的厚度没有限制，只要可以达成导引光线及增加发光效率即可，较佳可为100-500nm，最佳为200nm。根据本发明的制造方法，其中，中间层的材质是选择使用能与碳产生反应，且能合成碳化物(carbide former)的金属皆可，较佳为可包括至少ー选自由Ti、V、Cr、Zr、Nb、 Mo、Hf、Ta、W、及前述金属的合金所組成的群组等材料。而该中间层的厚度没有限制，较佳为 50-500nm，更佳为 lOOnm。根据本发明的制造方法，类钻碳层是用以排除发光二极管在发光时所产生的废热，并以传导的方式迅速排除，以延长发光二极管的使用寿命。根据本发明的制造方法，复合材料层可包括至少ー金属及钻石所組成的复合材料，且钻石于复合材料层中可以ー单层、多层、或随机分布的布钻排列，其中钻石约占复合材料层总体积的25-60%，较佳为30-50%。至于金属的组成可为至少ー选自由Cu、Ag、Co、 Ni、W、Fe、Ti、Cr及B所组成的群组；钻石可为合成钻石磨粒(synthetic diamond grits), 且钻石的较佳粒径为1 μ m-lmm。根据本发明的制造方法，复合材料层的厚度没有特別限制，较佳的厚度为 100-500μπι，更佳为150μπι。此外，复合材料层的热膨胀系数是可依所需而进行调整，以避免制造过程中因接ロ应カ而导致发光二极管的半导体层产生弯曲或内部缺陷，进而使产品良率下降而增加生产成本或光衰减效应；根据根据本发明的制造方法，复合材料层较佳的热膨胀系数为在2-10ppm/°C间。再者，根据本发明的制造方法，其中还包括有一将该复合材料层的表面掘光至Ra < 1 μ m的步骤，主要是使衬底与发光二极管结构剥离时，仍可保持剥离面的平坦面的误差小于1mm。根据本发明的制造方法，其中还包括有一透明类钻碳层形成于半导体层的ー侧， 其作用主要将发光二极管中所产生的热辐射(如萤光粉层)能迅速排除，以增加方光效率及产品周期。至于透明类钻碳层可依所需使用任何沉积法而得，较佳为使用等离子体化学气相沉积法(PECVD)来形成。此外，上述透明类钻碳层可进一歩包括有氢原子于其中，其含量若以透明类钻碳层全部计算，氢原子可约占15-40原子百分比，以增加热排除效应及发光二极管的发光效率。本发明亦提供ー种垂直式发光二极管的制造方法，其包括下列步骤提供一村底； 于衬底上形成一半导体层，半导体层是具有以第II至VI族元素所构成的化合物；形成一金属反射层，使其与半导体层相互结合；形成ー复合材料层；移除该衬底；以及形成一第一电极层及一第二电极层，其分别设置于该半导体层及该复合材料层的ー侧。至于根据本制造方法，其中的方法步骤及各层结构(如衬底、半导体层、金属反射层、复合材料层、及第ー电极层及第ニ电极层)的定义是如上述。本发明的另一目的在提供ー种垂直式发光二极管，其包括一半导体层，其是具有以第II至VI族元素所构成的化合物；一金属反射层，是与半导体层相互结合；至少一中间层；至少ー类钻碳层；一复合材料层；以及一第一电极层及一第二电极层，其分別设置于半导体层及复合材料层的ー侧；其中，至少一中间层及至少ー类钻碳层是以叠层的方式相互堆叠于金属反射层的ー侧。根据本发明的垂直式发光二极管，其中半导体层的組成可为Al2O3(蓝宝石)、Si、 SiC、GaAs, GaP、A1P、GaN、C(石墨)、hBN、或 C(钻石)；或为至少ー阳离子为 B、Al、Ga、In、 Be、Mg的氮化物、磷化物、或砷化物；金属反射层可为至少ー选自由Ag、Al、Ni、Co、Pd、Pt、 Au、Zn、Sn、Sb、Pb、Cu、CuAg, NiAg、及前述金属合金所组成的群组，且金属反射层的厚度没有限制，只要可以达成导引光线及增加发光效率即可，较佳可为100-500nm，最佳为200nm。根据本发明的垂直式发光二极管，其中，中间层的材质是选择使用能与碳产生反应，且能合成碳化物(carbide former)的金属皆可，较佳为可包括至少ー选自由Ti、V、Cr、 Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、及前述金属的合金所組成的群组等材料。而该中间层的厚度没有限制，较佳为50-500nm，更佳为lOOnm。根据本发明的垂直式发光二极管，类钻碳层是用以排除发光二极管在发光时所产生的废热，并以传导的方式迅速排除，以延长发光二极管的使用寿命。根据本发明的垂直式发光二极管，复合材料层可包括至少ー金属及钻石所組成的复合材料，且钻石于复合材料层中可以ー单层、多层、或随机分布的布钻排列，其中钻石约占复合材料层总体积的25-60%，较佳为30-50%。至于金属的組成可为至少ー选自由Cu、 Ag、Co、Ni、W、Fe、Ti、Cr及B所组成的群组；钻石可为合成钻石磨粒(synthetic diamond grits)，且钻石的较佳粒径为1 μ m-lmm。根据本发明的垂直式发光二极管，复合材料层的厚度没有特別限制，较佳的厚度为100-500 μ m，更佳为150 μ m。此外，复合材料层的热膨胀系数是可依所需而进行调整，以避免制造过程中因接ロ应カ而导致发光二极管的半导体层产生弯曲或内部缺陷，进而使产品良率下降而增加生产成本或光衰减效应；根据根据本发明的制造方法，复合材料层较佳的热膨胀系数为在2-10ppm/°C间。再者，根据本发明的垂直式发光二极管，其中复合材料层的表面具有掘光至Ra < 1 μ m。根据本发明的垂直式发光二极管，其中还包括有一透明类钻碳层形成于半导体层的一侧，其作用主要将发光二极管中所产生的热辐射(如萤光粉层)能迅速排除，以增加方光效率及产品周期。至于透明类钻碳层可依所需使用任何沉积法而得，较佳为使用等离子体化学气相沉积法(PECVD)来形成。此外，上述透明类钻碳层可进一歩包括有氢原子于其中，其含量若以透明类钻碳层全部计算，氢原子可约占15-40原子百分比，以增加热排除效应及发光二极管的发光效率。根据本发明的再一目的，在提供ー种垂直式发光二极管，其包括一半导体层，其具有以第II至VI族元素所构成的化合物；一金属反射层，是与半导体层相互结合；一复合材料层；以及一第一电极层及一第二电极层，其分别设置于半导体层及复合材料层的ー侧； 其中，复合材料层是以Au或Au-Sn于约300°C直接软焊接合至金属反射层，或直接以高温接合的方式。至于根据本垂直式发光二极管的结构，其中各层结构(如衬底、半导体层、金属反射层、复合材料层、及第一电极层及第ニ电极层)的定义是如上述。由上述可知，已知所使用的发光二极管由于正负两电极都射在同侧，且因已知的发光二极管所使用的衬底(如蓝宝石)不导电，因此电流在半导体层中必须由垂直顺流转变为水平横流，故而使得电流会集中在内弯处，无法完全使用P-N接ロ的电子层和电洞层， 减少发光效率。此外，前述电流会在集中处产生热点，使半导体层中的晶格产生缺陷，因此影响发光二极管的使用寿命。然而，根据本发明的垂直式发光二极管及制造方法，其不仅使用由至少ー金属及钻石所組成的复合材料层，并同时使用至少一中间层及至少ー类钻碳层，且将第一电极层及一第二电极层分別设置于分光ニ极管结构的两侧。由此，本发明由类钻碳层所具有高的热传导率，以迅速排除发光二极管发光时所产生的废热，并使半导体层中不会因电流密度分布不均而产生内部晶格缺陷所导致光衰或使用寿命等问题。因此，根据本发明的发光二极管及其制造方法，可实现ー种具有大尺寸(> Imm)、 大电流(> lA/mm2)、及大功率(> 10W)的垂直式发光二极管，其显会优于并联多颗已知使用电流以弯流式的发光二极管。根据本发明的垂直式发光二极管及其制造方法，具有发光效率更佳使其更光亮，且由类钻碳层优异的热传导率以排除发光时所产生的废热，以及解决内部缺陷使其更耐久等优点。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下，其中图1是已知中发光二极管结构示意图。图2A至2E是本发明一较佳实施例的垂直式发光二极管的制造方法流程示意图。图3是本发明另ー较佳实施例的直式发光二极管结构示意图。图4是本发明再一较佳实施例的直式发光二极管结构示意图。图5A至5B是已知中发光二极管结构中电镀金属和半导体层接ロ若仅以机械式而无化学键结时，产生剥离的电子显微镜照片示意。图6是本发明一较佳实施例的直式发光二极管部分结构电子显微镜照片。图7是本发明一较佳实施例中钻-铜复合材料层的热扩散系数及热传导系数的比较图。图8至图9是本发明一较佳实施例中复合材料层的钻石体积分率比较图。
具体实施例方式请參阅图2E及图3，其是根据本发明制造方法所获得的垂直式发光二极管结构， 包括有一半导体层202，其是具有以第II至VI族元素所构成的化合物；一金属反射层203， 是与半导体层202相互结合；至少一中间层204 ；至少ー类钻碳层205 ；—复合材料层206 ； 以及一可为负电极的第一电极层207及一可为正电极的第二电极层208，其分別设置于半导体层202及复合材料层206的ー侧；其中，至少一中间层204及至少ー类钻碳层205是以叠层的方式相互堆叠于金属反射层的ー侧。以下，将详述本发明垂直式发光二极管的制造方法实施例1
请參阅图2A至2E，是本发明制造垂直式发光二极管的一具体实施例。首先，如图 2A所示，提供一村底201，在本实施例中衬底201为使用蓝宝石基板，并可依エ艺上的所需， 选择使用Si、SiC、GaAs、GaP、AlP、GaN、C (石墨)、hBN、C(钻石)、或至少ー阳离子为B、A1、 Ga、In、Be、Mg的氮化物、磷化物、或砷化物的基板。接着如图2B，于衬底201上形成一半导体层202，该半导体层202是具有以第II至VI族元素所构成的化合物，例如Al2O3 (蓝宝石)、Si、SiC、GaAs, GaP、A1P、GaN、C(石墨)、hBN、C(钻石)、或至少ー阳离子为 B、Al、Ga、 In, Be, Mg的氮化物、磷化物、或砷化物，在本实施例中是使用GaN作为半导体层202。其后如图2C所示，形成一金属反射层203，以阴极电弧的方式使其沉积并与半导体层202相互结合，金属反射层203可为Ag或Al，其它可选择为金属反射层203的材料如Ni、Co、Pd、Pt、 Au、Zn、Sn、Sb、Pb、Cu、CuAg, NiAg、或前述金属合金皆可，且金属反射层203的厚度没有限制，只要可以达成导引光线及增加发光效率即可，较佳可为100-500nm，在本实施例中的金属反射层203为约200nm。接着，如图2D所示，依序以如溅镀的方式形成一中间层204及ー类钻碳层205， 其中关于中间层204的材质是选择只要是使用能与碳产生反应，且能合成碳化物的金属皆可，较佳为可包括至少ー选自由1^、0、2へ恥^0、!^、1^、1、及前述金属的合金所组成的群组等材料，在本实施例中是使用钛作为中间层204。至于中间层204的厚度没有限制，较佳为50-500nm，本实施例的中间层约为lOOnm。而类钻碳层205的厚度没有特別限制，只要能达成较佳的散热效果及与中间层204能紧密结合即可，并可因中间层204及类钻碳层205 以叠层的方式相互堆叠，进ー步达成降低发光二极管中各层结构因产生接ロ应カ而造成弯曲的情形，而导致良率降低，类钻碳层205较佳厚度为大于300nm以上皆可，本实施例以约 500nm厚度的类钻碳层205。此外，更可依エ艺上的所需，选择性地再形成ー较薄的中间层 204(约60nm)于上类钻碳层205，而形成如图2D所示的结构。 最后，如图2E，形成ー复合材料层206于前述结构上，并移除衬底201 ；其后并形成一第一电极层207及一第二电极层208，其分別设置于半导体层202及复合材料层206的一侧。而复合材料层206可包括至少ー金属及钻石所組成的复合材料，且钻石于该复合材料层中也可选择性地以ー单层、多层、或随机分布的布钻排列。其中钻石约占复合材料层206 总体积的25-60%，较佳可如本实施例使用钻石是占复合材料层总体积的30-50%的比例。 至于金属的組成可为至少ー选自由Cu、Ag、Co、Ni、W、狗、Ti、Cr及B所組成的群組，在本实施例中是以金属镍为其組成；钻石可为合成钻石磨粒(synthetic diamond grits)，且钻石的较佳粒径为1 μ m-lmm。换句话说，本实施例的复合材料层206是为使用一镍-钻石复合材料。至于复合材料层206的厚度较佳的厚度为100-500 μ m,本实施例中复合材料层206 的厚度为约150 μ m。根据本实施例，衬底201移除的方式是由ー气体激光(KrF，波长约M8nm)使衬底与半导体层产生剥离。由此方法不仅较为迅速简便，且因本实施例所制备而得的垂直式发光二极管结构，也不会造成移除衬底201吋，导致发光二极管中各层结构因产生接ロ应カ 而造成弯曲。再者，根据本实施例，将复合材料层206的表面进行掘光至Ra < 1 μ m的步骤， 主要是使衬底201与发光二极管结构剥离时，仍可保持剥离面的平坦面的误差小于1mm。此外，根据本实施例的制造方法，可依エ艺上而选择半导体层202、金属反射层 203、中间层204、及类钻碳层205的形成方法，其中亦可使用以阴极电弧、溅镀、蒸镀、电镀、无电电镀、涂布、焊接、或沉积等方式形成。承前所述，复合材料层206的热膨胀系数是可依所需而进行调整，以避免制造过程中因接ロ应カ而导致发光二极管的半导体层202产生弯曲或内部缺陷，进而使产品良率下降而增加生产成本或光衰减效应；根据本实施例的复合材料层206，其热膨胀系数约在 1 Oppm/°C ο根据本实施例的制造方法，可进ー步选择将一透明类钻碳层(图未示)形成于半导体层的一侧，其作用主要将发光二极管中所产生的热辐射(如萤光粉层)能迅速排除，以増加发光效率及产品周期。至于透明类钻碳层可依所需使用任何沉积法而得，例如可使用等离子体化学气相沉积法(PECVD)来形成。此外，上述透明类钻碳层可进一歩包括有氢原子于其中，其含量若以透明类钻碳层全部计算，氢原子可约占15-40原子百分比，以增加热排除效应及发光二极管的发光效率。实施例2在本实施例中所使用的制造方法与实施例1相似，故结构亦可直接參照如图2E， 差异在于制造过程中将金属反射层203 (如银)是以溅镀的方式形成于半导体层202 (如 GaN)上，且是使用一铜-钻石复合材料作为复合材料层206。因此，根据本实施例的复合材料层206，其热膨胀系数约在5ppm/°C。至于其它各层的结构与特征是如实施例1中所定义。实施例3如图3所示，在本实施例中所使用的制造方法与实施例1及实施例2相似，差异在于制造过程中将制作中间层304及类钻碳层305依序相互堆叠，且该中间层304及类钻碳层305的叠层结构总厚度约为3 μ m,且在本实施例中是使用ー铜-镍-钻石复合材料作为复合材料层306。因此，根据本实施例的复合材料层306，其热膨胀系数可依エ艺上的所需调整约在2-10ppm/°C。至于其它各层的结构与特征是如实施例1中所定义。实施例4如图4所示，在本实施例中所使用的制造方法与实施例1及实施例2相似，差异在于在本实施例中没有形成类钻碳层及中间层，而是形成一第一电极407/半导体层402/金属反射层403/复合材料层406/第二电极408的结构，而其中复合材料层406是以Au或 Au-Sn于约300°C直接软焊接合至金属反射层403，或可依エ艺所需，直接以高温接合直接结合复合材料层406及金属反射层403的方式。至于根据本实施例的各层结构(如衬底、 半导体层、金属反射层、复合材料层、及第一电极层及第ニ电极层)是如实施例1所定义。根据前述实施例，并请參阅图5A至图7，已知中发光二极管结构在进行激光剥离的步骤前，会在半导体层上制作ー层反射金属层(如银)，其后并再接上ー导电的支撑体。 然而，金属反射层往往因热膨胀系数远大于半导体层(如GaN)，所以接ロ会产生应力。鉴此，已知的发光二极管在通电时电流乃沿电阻最小处渗透前进，应力较大的局部温度会快速升高，金属反射层会把半导体层的晶格撑大。并由于发光二极管开关頻繁，半导体层晶格会被重复拉扯以致不断产出缺陷，且易造成金属反射层与半导体层间的剥离(如图5A及图 5B)，以致造成发光二极管的亮度就会快速减低。在此时，若如本发明使用藉类钻碳层所具有高的热传导率，以迅速排除发光二极管发光时所产生的废热，且因具大幅降低接ロ应カ 的功效，并能使半导体层中不会因电流密度分布不均而产生内部晶格缺陷所导致光衰或使用寿命等问题(如图6)。
再者，根据本发明所包括的复合材料层及类钻碳层，以包括钻-铜复合材料层的发光二极管结构为例，其分析是如图7所示，明显可见根据本发明可有效控制热膨胀系数， 也能降低热阻。承前，本发明上述实施例中的复合材料层的热膨胀系数(CTC)可依钻石粒径和体积百分率而进行调整，如前所述，为了控制较佳CTE値(如在2-10ppm/°C间)，故较佳的钻石体积分率为30-50Vol % (如图8所示)，以及较佳的钻石粒径如图9所示；更可依需要，可选择性地使用碳化物助剂的重量百分率为2-5wt%，该碳化物助剂可为Fe、Co、Ni、Cr、Ti、 或B等。因此，根据本实施例的制造方法所获得的发光二极管，可实现ー种具有大尺寸 (> Imm)、大电流(> lA/mm2)、及大功率(> 10W)的垂直式发光二极管，其显会优于并联多颗已知使用电流以弯流式的发光二极管。因此，并具有发光效率更佳使其更光亮，且由类钻碳层优异的热传导率以排除发光时所产生的废热，以及解决内部缺陷使其更耐久等优点。上述实施例仅是为了方便说明而举例而己，本发明所主张的权利范围自应以权利要求范围所述为准，而非仅限于上述实施例。
权利要求
1.ー种垂直式发光二极管的制造方法，其包括下列步骤提供一村底；于该衬底上形成一半导体层，该半导体层具有以第II至VI族元素所构成的化合物；形成一金属反射层，使其与该半导体层相互结合；形成至少一中间层及至少ー类钻碳层；形成ー复合材料层；移除该衬底；以及形成一第一电极层及一第二电极层，其分别设置于该半导体层及该复合材料层的ー侧；其中，该至少一中间层及该至少一类钻碳层是以叠层的方式相互堆叠于该金属反射层的ー侧。
2.如权利要求1所述的垂直式发光二极管的制造方法，其中，该衬底是为A1203、Si、 SiC、GaAs、GaP、AlP、GaN、C、hBN 或 C 的基板；或为至少ー阳离子为 B、Al、Ga、In、Be、Mg 的氮化物、磷化物或砷化物的基板。
3.如权利要求1所述的垂直式发光二极管的制造方法，其中，该衬底的移除步骤是由一激光使其与该半导体层剥离。
4.如权利要求1所述的垂直式发光二极管的制造方法，其中，该半导体层、该金属反射层、该至少一中间层、及该至少一类钻碳层是以阴极电弧、溅镀、蒸镀、电镀、无电电镀或涂布沉积形成。
5.如权利要求1所述的垂直式发光二极管的制造方法，其中，该半导体层的组成是为 A1203、Si、SiC、GaAs、GaP、AlP、GaN、C、hBN 或 C ；或为至少ー阳离子为 B、Al、Ga、In、Be、Mg 的氮化物、磷化物或砷化物。
6.如权利要求1所述的垂直式发光二极管的制造方法，其中，该金属反射层是至少ー 选自由 Ag、Al、Ni、Co、Pd、Pt、Au、Zn、Sn、Sb、Pb、Cu、CuAg, NiAg 及前述金属合金所组成的群組。
7.如权利要求1所述的垂直式发光二极管的制造方法，其中，该金属反射层的厚度为 100-500nm。
8.如权利要求1所述的垂直式发光二极管的制造方法，其中，该中间层是包括至少ー 选自由Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W及前述金属的合金所组成的群组。
9.如权利要求1所述的垂直式发光二极管的制造方法，其中，该中间层的厚度为 50-500nm。
10.如权利要求1所述的垂直式发光二极管的制造方法，其中，该复合材料层包括至少一金属及钻石所組成的复合材料，且该钻石于该复合材料层中是以ー单层、多层或随机分布的布钻排列。
11.如权利要求10所述的垂直式发光二极管的制造方法，其中，该钻石占该复合材料层总体积的25-60%。
12.如权利要求10所述的垂直式发光二极管的制造方法，其中，该钻石占该复合材料层总体积的30-50%。
13.如权利要求10所述的垂直式发光二极管的制造方法，其中，该金属是至少ー选自由Cu、Ag、Co、Ni、W、Fe、Ti、Cr及B所组成的群组。
14.如权利要求10所述的垂直式发光二极管的制造方法，其中，该钻石为合成钻石磨粒。
15.如权利要求10所述的垂直式发光二极管的制造方法，其中，该钻石的粒径为 1 μ m-lmm0
16.如权利要求1所述的垂直式发光二极管的制造方法，其中，该复合材料层的厚度为 100-500 μm0
17.如权利要求1所述的垂直式发光二极管的制造方法，其中，该复合材料层具有热膨胀系数为2-10ppm/°C。
18.如权利要求1所述的垂直式发光二极管的制造方法，其中，还包括有一将该复合材料层的表面掘光至Ra < 1 μ m的步骤。
19.如权利要求1所述的垂直式发光二极管的制造方法，其中，还包括有一透明类钻碳层形成于该半导体层的ー侧。
20.如权利要求19所述的垂直式发光二极管的制造方法，其中，该透明类钻碳层是以等离子体化学气相沉积法形成。
21.如权利要求19所述的垂直式发光二极管的制造方法，其中，该透明类钻碳层包括有氢原子于其中。
22.如权利要求21所述的垂直式发光二极管的制造方法，其中，以该透明类钻碳层全部计算，该氢原子是占15-40at%。
23.ー种垂直式发光二极管的制造方法，其包括下列步骤 提供一村底；于该衬底上形成一半导体层，该半导体层具有以第II至VI族元素所构成的化合物； 形成一金属反射层，使其与该半导体层相互结合； 形成ー复合材料层； 移除该衬底；以及形成一第一电极层及一第二电极层，其分别设置于该半导体层及该复合材料层的ー侧。
24.如权利要求23所述的垂直式发光二极管的制造方法，其中，该复合材料层是以Au 或Au-Sn于300°C直接软焊接合至该金属反射层，或直接以高温接合的方式结合该复合材料层及该金属反射层。
25.如权利要求23所述的垂直式发光二极管的制造方法，其中，该衬底是为A1203、Si、 SiC、GaAs、GaP、AlP、GaN、C、hBN 或 C 的基板；或为至少ー阳离子为 B、Al、Ga、In、Be、Mg 的氮化物、磷化物或砷化物的基板。
26.如权利要求23所述的垂直式发光二极管的制造方法，其中，该衬底的移除步骤是由一激光使其与该半导体层剥离。
27.如权利要求23所述的垂直式发光二极管的制造方法，其中，该半导体层及该金属反射层是以阴极电弧、溅镀、蒸镀、电镀、无电电镀或涂布沉积形成。
28.如权利要求23所述的垂直式发光二极管的制造方法，其中，该半导体层的组成是为 A1203、Si、SiC、GaAs, GaP、A1P、GaN、C、hBN 或 C ；或为至少ー阳离子为 B、Al、Ga、In、Be、Mg的氮化物、磷化物或砷化物。
29.如权利要求23所述的垂直式发光二极管的制造方法，其中，该金属反射层是至少 ー选自由 Ag、Al、Ni、Co、Pd、Pt、Au、Zn、Sn、Sb、Pb、Cu、CuAg, NiAg 及前述金属合金所组成的群組。
30.如权利要求23所述的垂直式发光二极管的制造方法，其中，该金属反射层的厚度为 100-500nm。
31.如权利要求23所述的垂直式发光二极管的制造方法，其中，该复合材料层包括至少ー金属及钻石所組成的复合材料，且该钻石于该复合材料层中是以ー单层、多层或随机分布的布钻排列。
32.如权利要求31所述的垂直式发光二极管的制造方法，其中，该钻石占该复合材料层总体积的25-60%。
33.如权利要求31所述的垂直式发光二极管的制造方法，其中，该钻石占该复合材料层总体积的30-50%。
34.如权利要求31所述的垂直式发光二极管的制造方法，其中，该金属是至少ー选自由Cu、Ag、Co、Ni、W、Fe、Ti、Cr及B所组成的群组。
35.如权利要求31所述的垂直式发光二极管的制造方法，其中，该钻石为合成钻石磨粒。
36.如权利要求31所述的垂直式发光二极管的制造方法，其中，该钻石的粒径为 1 μ m-lmm0
37.如权利要求23所述的垂直式发光二极管的制造方法，其中，该复合材料层的厚度为 100-500 μ m。
38.如权利要求23所述的垂直式发光二极管的制造方法，其中，该复合材料层具有热膨胀系数为2-10ppm/°C。
39.如权利要求23所述的垂直式发光二极管的制造方法，其中，还包括有一将该复合材料层的表面掘光至Ra < 1 μ m的步骤。
40.如权利要求23所述的垂直式发光二极管的制造方法，其中，还包括有一透明类钻碳层形成于该半导体层的ー侧。
41.如权利要求40所述的垂直式发光二极管的制造方法，其中，该透明类钻碳层是以等离子体化学气相沉积法形成。
42.如权利要求41所述的垂直式发光二极管的制造方法，其中，该透明类钻碳层包括有氢原子于其中。
43.如权利要求42所述的垂直式发光二极管的制造方法，其中，以该透明类钻碳层全部计算，该氢原子占15-40at%。
44.ー种垂直式发光二极管，其包括一半导体层，其具有以第II至VI族元素所构成的化合物； 一金属反射层，与该半导体层相互结合； 至少一中间层； 至少ー类钻碳层； ー复合材料层；以及一第一电极层及一第二电极层，其分别设置于该半导体层及该复合材料层的ー侧；其中，该至少一中间层及该至少一类钻碳层是以叠层的方式相互堆叠于该金属反射层的ー侧。
45.如权利要求44所述的垂直式发光二极管，其中，该半导体层的组成为A1203、Si、 SiC、GaAs、GaP、A1P、GaN、C、hBN 或 C ；或为至少ー阳离子为 B、Al、Ga、In、Be、Mg 的氮化物、 磷化物或砷化物。
46.如权利要求44所述的垂直式发光二极管，其中，该金属反射层是至少ー选自由Ag、 Al、Ni、Co、Pd、Pt、Au、Zn、Sn、Sb、Pb、Cu、CuAg, NiAg 及前述金属合金所组成的群组。
47.如权利要求44所述的垂直式发光二极管，其中，该金属反射层的厚度为 100-500nm。
48.如权利要求44所述的垂直式发光二极管，其中，该中间层包括至少ー选自由Ti、V、 Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W及前述金属的合金所组成的群组。
49.如权利要求44所述的垂直式发光二极管，其中，该中间层的厚度为50-500nm。
50.如权利要求44所述的垂直式发光二极管，其中，该复合材料层包括至少ー金属及钻石所組成的复合材料，且该钻石于该复合材料层中是以ー单层、多层或随机分布的布钻排列。
51.如权利要求50所述的垂直式发光二极管，其中，该钻石占该复合材料层总体积的 25-60% ο
52.如权利要求50所述的垂直式发光二极管，其中，该钻石占该复合材料层总体积的 30-50% ο
53.如权利要求50所述的垂直式发光二极管，其中，该金属是至少ー选自由Cu、Ag、Co、 Ni、W、Fe、Ti、Cr 及 BCu、Ag、Co、Ni、W、Fe、Ti、Cr 所组成的群组。
54.如权利要求50所述的垂直式发光二极管，其中，该钻石为合成钻石磨粒。
55.如权利要求50所述的垂直式发光二极管，其中，该钻石的粒径为1μ m-lmm。
56.如权利要求44所述的垂直式发光二极管，其中，该复合材料层的厚度为 100-500 μm0
57.如权利要求44所述的垂直式发光二极管，其中，该复合材料层具有热膨胀系数为 2-IOppm/"C。
58.如权利要求44所述的垂直式发光二极管，其中，该该复合材料层的表面具有掘光至 Ra く 1 μ m0
59.如权利要求44所述的垂直式发光二极管，其中，还包括有一透明类钻碳层于该半导体层的ー侧。
60.如权利要求59所述的垂直式发光二极管，其中，该透明类钻碳层包括有氢原子于其中。
61.如权利要求60所述的垂直式发光二极管，其中，以该透明类钻碳层全部计算，该氢原子占15-40at%o
62.ー种垂直式发光二极管，其包括一半导体层，其具有以第II至VI族元素所构成的化合物；一金属反射层，与该半导体层相互结合；ー复合材料层；以及一第一电极层及一第二电极层，其分别设置于该半导体层及该复合材料层的ー侧。
63.如权利要求62所述的垂直式发光二极管，其中，该复合材料层以Au或Au-Sn于 300°C直接软焊接合至该金属反射层，或直接以高温接合的方式结合该复合材料层及该金属反射层。
64.如权利要求62所述的垂直式发光二极管，其中，该半导体层的组成是为A1203、Si、 SiC、GaAs、GaP、A1P、GaN、C、hBN 或 C ；或为至少ー阳离子为 B、Al、Ga、In、Be、Mg 的氮化物、 磷化物或砷化物。
65.如权利要求62所述的垂直式发光二极管，其中，该金属反射层是至少ー选自由Ag、 Al、Ni、Co、Pd、Pt、Au、Zn、Sn、Sb、Pb、Cu、CuAg, NiAg 及前述金属合金所组成的群组。
66.如权利要求62所述的垂直式发光二极管，其中，该金属反射层的厚度为 100-500nm。
67.如权利要求62所述的垂直式发光二极管，其中，该复合材料层包括至少ー金属及钻石所組成的复合材料，且该钻石于该复合材料层中以ー单层、多层或随机分布的布钻排列。
68.如权利要求67所述的垂直式发光二极管，其中，该钻石占该复合材料层总体积的 25-60% ο
69.如权利要求67所述的垂直式发光二极管，其中，该钻石占该复合材料层总体积的 30-50% ο
70.如权利要求67所述的垂直式发光二极管，其中，该金属是至少ー选自由Cu、Ag、Co、 Ni、W、Fe、Ti、Cr 及 BCu、Ag、Co、Ni、W、Fe、Ti、Cr 所组成的群组。
71.如权利要求67所述的垂直式发光二极管，其中，该钻石为合成钻石磨粒。
72.如权利要求67所述的垂直式发光二极管，其中，该钻石的粒径为1μ m-lmm。
73.如权利要求62所述的垂直式发光二极管，其中，该复合材料层的厚度为 100-500 μm0
74.如权利要求62所述的垂直式发光二极管，其中，该复合材料层具有热膨胀系数为 2-IOppm/"C。
75.如权利要求62所述的垂直式发光二极管，其中，该该复合材料层的表面具有掘光至 Ra く 1 μ m0
76.如权利要求62所述的垂直式发光二极管，其中，还包括有一透明类钻碳层于该半导体层的ー侧。
77.如权利要求76所述的垂直式发光二极管，其中，该透明类钻碳层包括有氢原子于其中。
78.如权利要求77所述的垂直式发光二极管，其中，以该透明类钻碳层全部计算，该氢原子占15-40at%o
全文摘要
本发明提供一种垂直式发光二极管的制造方法，其包括下列步骤提供一衬底；于衬底上形成一半导体层，该半导体层是具有以第II至VI族元素所构成的化合物；形成一金属反射层，使其与半导体层相互结合；形成至少一中间层及至少一类钻碳层；形成一复合材料层；移除衬底；以及形成一第一电极层及一第二电极层，其分别设置于半导体层及复合材料层的一侧；其中，至少一中间层及至少一类钻碳层是以叠层的方式相互堆叠于金属反射层的一侧。本发明亦提供一种依前述制造方法制得的垂直式发光二极管。
文档编号H01L33/00GK102593277SQ20111028134
公开日2012年7月18日 申请日期2011年9月21日 优先权日2011年1月5日
发明者宋健民, 林逸樵, 甘明吉, 胡绍中 申请人:铼钻科技股份有限公司