专利名称：发光二极管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种制作方法，特别是涉及一种发光二极管的制作方法。
背景技术：
发光二极管是一种由半导体材料制作而成的发光元件，具有耗电量低、元件寿命长、反应速度快等优点，再加上体积小容易制成极小或阵列式元件的特性，因此近年来随着技术不断地进步，其应用范围也由指示灯、背光源甚至扩大到了照明领域。请参照图1所示，其为现有制作发光二极管的流程示意图。首先于一外延基板11形成具有一 n-GaN层121、一多重量子阱层122及一 ρ-GaN层123的外延结构12，接着间隔形成具有镍的一掩模层13及一光致抗蚀剂层14于外延结构12上，具有镍材质的掩模层13可保护外延结构12，避免后续的制作工艺损伤到外延结构12。接续由掩模层13及光致抗蚀剂层14之间，以蚀刻方式去除外延结构12直至暴露外延基板11，形成发光二极管元件的排气通道，且通过排气通道定义出单颗的发光二极管。之后，移除掩模层13及光致抗蚀剂层14，并以蒸镀的方式形成一反射层15及一接合层16于外延结构12上。接续，将导电基板17以接合的方式形成于接合层16，并以激光聚焦于与外延基板11相连接的n-GaN层121,使外延基板11与外延结构12剥离(lift-off)。接下来，分别形成二电极18于相对的两侧，其中一电极18设置于n-GaN层121之上,另一电极18设置于导电基板17之下。最后，再以切割的方式形成多个发光二极管的管芯。在上述中的发光二极管的制作中，由于发光二极管排气通道的设置，所以反射层15的周围暴露于空气中，容易使反射层15因化学药剂及高温制作工艺的影响，使反射层15的边缘有劣化及受损的情形产生，以导致反射率下降。在另一现有制作发光二极管技术中，未在外延结构上设置排气通道，而设置反射层及接合层于完整的外延结构上之后，接着以激光的方式聚焦于与外延基板相连接的n-GaN层，使外延基板与外延结构玻璃剥离，最后再以蚀刻的方式去除部分外延结构、反射层、接合层及导电基板，以定义出单颗的发光二极管。此技术的制作中，反射层可以得到较好的保护，不容易有劣化及受损的现象产生。但是另一方面，在此一现有技术由于未设置排气通道于外延结构中，因此外延结构应力无法得到释放而使得外延结构产生翘曲现象，故当以激光聚焦于外延结构的n-GaN层，以分离外延结构及外延基板时，外延层的应力以及n-GaN解离的气体，易使得外延结构的边缘破裂及受损。因此，如何提供一种发光二极管的制作方法，可改善外延结构及反射层劣化受损情况，是业者一直努力的目标。
发明内容
有鉴于上述课题，本发明的目的在于提供一种发光二极管的制作方法，可减少外延结构翘曲及反射层的劣化受损情形，以确保外延结构及反射层的完整性，进而提高整体发光二极管的品质及发光效率。
为达上述的目的，本发明提供一种发光二极管的制作方法包括形成一外延结构于一外延基板的一第一侧之上；形成一反射层于外延结构之上；形成一第一接合层于反射层之上；提供一导电基板；形成一第二接合层于导电基板上，通过第一与第二接合层以接合导电基板于反射层上；由外延基板的一第二侧移除部分外延基板及外延结构，以形成至少一通道；分离外延基板及外延结构；以及形成一隔离沟槽于外延结构，隔离沟槽暴露出反射层。为达上述的目的，本发明提供一种发光二极管的制作方法包括形成一外延结构于一外延基板的一第一侧之上；形成一反射层于外延结构之上；形成一第一接合层于反射层之上；提供一导电基板；形成一第二接合层于导电基板上，通过第一接合层与第二接合层以接合导电基板于反射层上；同一道激光制作工艺移除部分外延基板及外延结构，以形成至少一通道；分离外延基板及外延结构；以及形成一隔离沟槽于外延结构，隔离沟槽暴露出反射层。在本发明的一较佳实施例中，外延结构具有一第一半导体层、一有源层及一第二半导体层。在本发明的一较佳实施例中，反射层经过蒸镀以及合金制作工艺，以形成于外延结构之上。在本发明的一较佳实施例中，第一接合层以蒸镀方式形成于反射层之上。在本发明的一较佳实施例中，第一接合层与第二接合层为复合金属层。在本发明的一较佳实施例中，在移除部分外延基板及外延结构的步骤前，还包括减薄外延基板。在本发明的一较佳实施例中，以研磨及抛光制作工艺的方式减薄外延基板。在本发明的一较佳实施例中，移除部分外延基板及外延结构，以激光照射外延基板及外延结构。在本发明的一较佳实施例中，形成隔离沟槽的步骤前，还包括形成一掩模层于外延结构。在本发明的一较佳实施例中，形成隔离沟槽的步骤以蚀刻方式进行。在本发明的一较佳实施例中，隔离沟槽与通道于相同位置。在本发明的一较佳实施例中，以隔离沟槽定义单颗的发光二极管管芯。在本发明的一较佳实施例中，制作方法还包括形成一电流散布层于外延结构之上。在本发明的一较佳实施例中，制作方法还包括形成一第一电极于外延结构之上；以及形成一第二电极于导电基板。承上所述，本发明发光二极管的制作方法于接合导电基板及接合层之后，减薄外延基板，并自外延基板的第二侧以激光制作工艺的方式移除部分外延基板及外延结构，以形成通道，由此通道排放解离时所产生的气体，并且因为通道设置于至少部分外延结构中，原本在外延制作工艺后外延结构会存在相当大的应力，而造成外延基板与外延结构的翅曲现象，通过该些通道的设置可以协助改善因外延结构应力的问题而产生的翘曲现象，进而可提高激光聚焦的精准度。另外，本发明的制作方法于切割管芯时，才切穿反射层及接合层，据此于制作发光二极管的过程中，能降低反射层与空气接触的面积，有效保护反射层，避免因化学药剂而使反射层产生劣化情形，进而提高发光二极管的品质并延展其寿命。
图1为现有制作发光二极管的流程示意图；图2为本发明较佳实施例的一种发光二极管制作方法的流程图；图3为本发明的发光二极管制作方法的另一流程图；图4至图11为本发明较佳实施例的发光二极管于制作中的示意图；及图12为本发明较佳实施例的发光二极管的示意图。主要元件符号说明11,21:外延基板12,22:外延结构121: n-GaN 层122:多重量子阱层123:p-GaN 层13、28:掩模层14:光致抗蚀剂层15、23:反射层16:接合层17>25:导电基板18:电极2:发光二极管211:第一侧212:第二侧221:第一半导体层222:有源层223:第二半导体层24:第一接合层26:第二接合层27:通道29:隔离沟槽30:电流散布层31:第一电极32:第二电极SOl S09、S51、S81、S91 S94:步骤
具体实施例方式以下将参照相关附图，说明依本发明较佳实施例的一种发光二极管的制作方法，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。请参照图2所示，其为依据本发明较佳实施例的一种发光二极管的制作方法流程图。本实施例的制作方法包括步骤SOl至步骤S09。请同时参照图2、图4及图5所示，其中图4及图5为本发明的发光二极管于制作中的示意图。在步骤SOl中，形成一外延结构22于一外延基板21的一第一侧211之上。本实施例的外延基板21以蓝宝石基板(Sapphire)为例。当然外延基板21还可以是碳化硅、氧化铝、氮化镓、玻璃、石英、磷化镓或砷化镓基板等等。形成外延结构22的主要外延方法有液相外延法(Liquid Phase Epitaxy, LPE)、气相外延法(Vapor Phase Epitaxy, VPE)及有机金属气相外延法(Metal-organic ChemicalVapor Deposition, M0CVD)。另外,外延结构22以材料能隙来看,常用的III族-V族元素组成大至可分成四类，分别为:GaP/GaAsP系列、AlGaAs系列、AlGaInP系列、以及GaN系列。在此以具有一第一半导体层221、一有源层222及一第二半导体层223的结构为例。通过靠近外延基板21至远离外延基板21依序为第一半导体层221、有源层222及第二半导体层223。其中，第一半导体层221与第二半导体层223具不同电性，当第一半导体层221为P型时，第二电性半导体层223为N型；而当第一半导体221层为N型时，第二半导体层223则为P型。在此，第一半导体层221为N型氮化镓(GaN)，有源层222为多重量子阱(Multiplequantum-well, MQff)结构，而第二半导体层223为P型氮化镓。在步骤S02中，形成一反射层23于外延结构22之上。经过电子枪蒸镀或溅镀制作工艺以将反射层23设置于外延结构22上，并于325 550°C的温度中进行合金(annealing)步骤,通过合金步骤以热量来减少外延结构22与反射层23间的接触电阻,并能提高反射层23对光线的反射率。另外，本实施例的反射层23为复合层，反射层23的材质依蒸镀顺序可依序为镍/银/镍/钼/金或镍/银/钛/钼/金。形成反射层23于外延结构22之后，执行步骤S03，形成一第一接合层24于反射层23之上。第一接合层24也以蒸镀方式形成于反射层23之上。本实施例的第一接合层24为复合金属层，其材质例如依序为铬/钼/金或钛/钼/金，其中铬或钛是作为与反射层23接着之用，而钼则作为阻挡层用以阻止铬与金原子互相扩散，金则是用以后续制作工艺的接合。接着参照图2及图6所示，图6为本发明较佳实施的发光二极管于制作中的示意图。于步骤S04及步骤S05，提供一导电基板25，并形成一第二接合层26于导电基板25上，通过第二接合层26与第一接合层24以接合导电基板25于反射层23上。更详细来说，先将第二接合层26以例如蒸镀的方式形成于导电基板25之上，再将第二接合层26接合于第一接合层24,以使得导电基板25接合于反射层23。其中,第二接合层26的材质依序为铬/钼/金或钛/钼/金，通过将第一接合层24的金与第二接合层26的金加热加压而使第一接合层24与第二接合层26相接合，因此，第二接合层26的最下层的材质为金，而第一接合层24的最上层的材质也为金。请参照图2、图3、图7及图8所示，其中图3为本发明的发光二极管制作方法的另一流程图；图7及图8为本发明的发光二极管于制作中的示意图。在接合导电基板25于反射层23之后，执行步骤S51，减薄外延基板21。本实施例以研磨及抛光等制作工艺，减少外延基板21的厚度。原本外延基板21的厚度约为大于440 μ m，可先将外延基板21研磨至50 100 μ m,最后再以抛光制作工艺将外延基板21减薄至20 40 μ m。接续，在步骤S05或步骤S51之后，执行步骤S06或步骤S07，其中步骤S06为，由外延基板21的一第二侧212移除部分外延基板21及外延结构22，以形成至少一通道27。其中，通道27的作用将详述于后。更详细来说，步骤S06由外延基板21相对于设有外延结构22的一侧，也就是说由外延基板21的第二侧212，移除部分外延基板21及外延结构22，由图7的图面来说，由下往上以直线方向移除外延基板21及部分外延结构22，但未完全移除外延结构22，由此形成通道27于外延基板21及外延结构22之间，且通道27与反射层23之间仍具有部分外延结构22。另外，本实施例可例如以激光照射的方式移除部分外延基板21及外延结构22，然非限用于本发明。步骤S07为，同一道激光制作工艺移除部分外延基板21及外延结构22，以形成至少一通道27。其中，通道27的作用也详述于后。更详细来说，步骤S07以激光制作工艺的方法同时移除部分的外延基板21及外延结构22，由图7的图面来说，自外延基板21的第二侧212由下往上，以激光的方式移除外延基板21及部分外延结构22，但未完全移除外延结构22，由此形成通道27于外延基板21及外延结构22之间，且通道27与反射层23之间仍具有部分外延结构22。值得注意的是，以实质上垂直外延结构22的堆积方向来说，步骤S06及S07移除外延基板21至部分外延结构22，其中移除外延结构22的厚度范围并非限用于限制本发明，可依据实施例的不同，而移除不同厚度的外延结构22,例如但不限于3μηι或5μηι等，以不切穿外延结构22为最佳。另外，本实施例的通道27由如图7的俯视方向来看的话，可以形成于预设的发光二极管管芯的周围，以形成至少一多边形为例，然非限用于本发明，在其他实施例中，可依设计及应用的环境不同，而将通道形成不同尺寸及形状，如长方形或圆形
坐寸ο参照图2、图3、图7、图9至图11所示，其中图9至图11为本发明的发光二极管于制作中的示意图。接续，在步骤S08中，分离外延基板21及外延结构22。本实施例以激光聚焦于外延结构22的第一半导体层靠近外延基板21的一侧，通过激光聚焦解离部分的第一半导体层，以分离外延基板21及外延结构22。由于，以激光聚焦于半导体层而造成解离时会产生气体，而这些气体则可以通过通道27将气体排出。接续，于步骤S81，形成一掩模层28于外延结构22。其中，掩模层28可通过光刻、蒸镀与浮离(lift-off)等制作工艺而间隔设置于外延结构22，通道27于掩模层28之间，并未被掩模层28覆盖。在此,掩模层28的材质例如可包含钛、镍或两者的组合。接续，在步骤S09中，形成一隔离沟槽29于外延结构22，隔离沟槽29暴露出反射层23。更详细来说，利用蚀刻制作工艺且以掩模层28为蚀刻掩模，以移除未被掩模层28所覆盖的部分外延结构22，直至暴露反射层23，而形成于后续可定义发光二极管管芯的隔离沟槽29。在本实施例中由于通道27位于掩模层28之间，亦即由通道27以蚀刻方式移除部分外延结构22，进而延长了通道27的深度而形成隔离沟槽29，其中，通道27与隔离沟槽29可设置于相同位置。此外，通过隔离沟槽29的形成可以定义出单颗的发光二极管管芯。以垂直方向来说，隔离沟槽29切穿外延结构22直至暴露部分反射层23。其中，蚀刻的技术可为感应稱合等离子体离子蚀刻(Inductively Coupled Plasma Reactive 1n Etch,ICP-RIE)。于步骤S91及步骤S92，先移除掩模层28，再形成一电流散布层30于外延结构22。其中，可以光刻、蒸镀与浮离制作工艺的方式形成电流散布层30。本实施例的电流散布层30为一铟锡氧化物(ITO)的透明导电膜。 接着，步骤S93，形成一第一电极31于外延结构22之上及形成一第二电极32于导电基板25。更详细来说，第一电极31及第二电极32分别设置于发光二极管的相对两侧，第一电极31形成于电流散布层30之上；而第二电极32形成于导电基板25之下。其中，第一电极31及第二电极32也为复合金属层，其材质为钛/钼/金或铬/钼/金。请参照图3及图12所示，图12为本发明较佳实施例的发光二极管的示意图。最后，步骤S94，切割发光二极管2以形成多个发光二极管管芯。本实施例的发光二极管2为垂直导通式。综上所述，本发明发光二极管的制作方法于接合导电基板及接合层之后，减薄外延基板，并自外延基板的第二侧以激光制作工艺的方式移除部分外延基板及外延结构，以形成通道，由此通道排放解离时所产生的气体，并且因为通道设置于至少部分外延结构中，原本在外延制作工艺后外延结构会存在相当大的应力，而造成外延基板与外延结构的翅曲现象，通过该些通道的设置可以协助改善因外延结构应力的问题而产生的翘曲现象，进而可提高激光聚焦的精准度。另外，本发明的制作方法于切割管芯时，才切穿反射层及接合层，据此于制作发光二极管的过程中，能降低反射层与空气接触的面积，有效保护反射层，避免因化学药剂而使反射层产生劣化情形，进而提高发光二极管的品质并延展其寿命。与现有技术相比较，本发明的发光二极管的制作方法，可降低外延结构及反射层的毁损及劣化情形，以确保外延结构及反射层的完整性，进而提高整体发光二极管的品质及发光效率。以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于所附的权利要求中。
权利要求
1.一种发光二极管的制作方法，包括: 形成一外延结构于一外延基板的一第一侧之上； 形成一反射层于该外延结构之上； 形成一第一接合层于该反射层之上； 提供一导电基板； 形成一第二接合层于该导电基板上，通过该第一接合层与该第二接合层以接合该导电基板于该反射层上； 由该外延基板的一第二侧移除部分该外延基板及该外延结构，以形成至少一通道； 分离该外延基板及该外延结构；以及 形成一隔离沟槽于该外延结构，该隔离沟槽暴露出该反射层。
2.一种发光二极管的制作方法，包括: 形成一外延结构于一外延基板的一第一侧之上； 形成一反射层于该外延结构之上； 形成一第一接合层于该反射层之上； 提供一导电基板； 形成一第二接合层于该导电基板上，通过该第一接合层与该第二接合层以接合该导电基板于该反射层上； 同一道激光制作工艺移除部分该外延基板及该外延结构，以形成至少一通道； 分离该外延基板及该外延结构；以及 形成一隔离沟槽于该外延结构，该隔离沟槽暴露出该反射层。
3.如权利要求1或2所述的制作方法，其中该外延结构具有第一半导体层、有源层及第二半导体层。
4.如权利要求1或2所述的制作方法，其中该反射层经过蒸镀以及合金制作工艺，以形成于该外延结构之上。
5.如权利要求1或2所述的制作方法，其中该第一接合层以蒸镀方式形成于该反射层之上。
6.如权利要求1或2所述的制作方法，其中该第一接合层与该第二接合层分别为复合金属层。
7.如权利要求1或2所述的制作方法，其中移除部分该外延基板及该外延结构的步骤前，还包括: 减薄该外延基板。
8.如权利要求7所述的制作方法，其中以研磨及抛光制作工艺的方式减薄该外延基板。
9.如权利要求1所述的制作方法，其中移除部分该外延基板及该外延结构，以激光照射该外延基板及该外延结构。
10.如权利要求1或2所述的制作方法，其中形成隔离沟槽的步骤前，还包括: 形成一掩模层于该外延 结构。
11.如权利要求1或2所述的制作方法，其中形成该隔离沟槽的步骤，以蚀刻方式进行。
12.如权利要求1或2所述的制作方法，其中该隔离沟槽与该通道于相同位置。
13.如权利要求1或2所述的制作方法，其中以该隔离沟槽定义单颗的发光二极管管芯。
14.如权利要求1或2所述的制作方法，还包括: 形成一电流散布层于该外延结构之上。
15.如权利要求1或2所述的制作方法，还包括: 形成一第一电极于该外延结构之上；以及 形成一第二电极于该导电基板。
全文摘要
本发明公开一种发光二极管的制作方法，其包括形成一外延结构于一外延基板的一第一侧之上；形成一反射层于外延结构之上；形成一第一接合层于反射层之上；提供一导电基板；形成一第二接合层于导电基板上，通过第一接合层与第二接合层以接合导电基板于反射层上；由外延基板的一第二侧移除部分外延基板及外延结构，以形成至少一通道；分离外延基板及外延结构；以及形成一隔离沟槽于外延结构，隔离沟槽暴露出反射层。
文档编号H01L33/00GK103165768SQ20121012696
公开日2013年6月19日 申请日期2012年4月26日 优先权日2011年12月9日
发明者林忠欣 申请人:奇力光电科技股份有限公司, 佛山市奇明光电有限公司