发光二极管的制造方法及其结构.pdf

本发明提供一种发光二极管的制造方法及其结构，其中该制造方法的步骤包括提供一成长基板；在该成长基板上成长一半导体芯片；将一金属基板与该半导体芯片进行黏合；去除该成长基板；以及分别形成一第一电极及一第二电极在该半导体芯片之下及该金属基板之上。该发光二极管结构包括一用以发光的半导体芯片；一金属基板，其利用黏合技术形成在该半导体芯片上；以及一第一电极及一第二电极，其分别形成在该半导体芯片之下及该金属基板之上，以提供一电流至该半导体芯片。

1.  一种发光二极管的制造方法，其步骤包括：
提供一成长基板；
在该成长基板上成长一半导体芯片；
将一金属基板与该半导体芯片进行黏合；
去除该成长基板；以及
分别形成一第一电极及一第二电极在该半导体芯片之下及该金属基板之上。

2.  如权利要求1所述的制造方法，其中该成长基板为砷化镓基板。

3.  如权利要求1所述的制造方法，其中：
该半导体芯片为一发光二极管芯片；及/或
该发光二极管芯片由磷化铝镓铟的四元素材料所组成。

4.  如权利要求1所述的制造方法，其中：
该金属基板与该半导体芯片以金属黏合技术进行黏合；
该金属黏合技术是在该半导体芯片上镀上一金属黏贴层，并通过该金属黏贴层将该金属基板与该半导体芯片进行黏合；
该金属黏贴层为金属铍、金属锡、金属锗、金属镍、或金属锌薄膜；
该金属黏合技术的黏合温度为300℃至900℃；及/或
该金属黏合技术的黏合压力为500磅至5000磅。

5.  如权利要求1所述的制造方法，其中该第一电极及该第二电极分别为一P型电极及一N型电极，或分别为一N型电极及一P型电极。

6.  如权利要求1所述的制造方法，其中该金属基板的材质为钼、钼铜合金、钨、钨铜合金、铬、及铬铜合金其中之一。

7.  一种发光二极管结构，其包括：
一用以发光的半导体芯片；
一金属基板，其利用黏合技术形成在该半导体芯片上；以及
一第一电极及一第二电极，其分别形成在该半导体芯片之下及该金属基板之上，以提供一电流至该半导体芯片。

8.  如权利要求7所述的发光二极管结构，其中该半导体芯片为一发光二极管芯片。

9.  如权利要求7所述的发光二极管结构，其中该发光二极管芯片由磷化铝镓铟的四元素材料所组成。

10.  如权利要求7所述的发光二极管结构，其中该金属基板与该半导体芯片以金属黏合技术进行黏合。

11.  如权利要求7所述的发光二极管结构，其中该第一电极及该第二电极分别为一P型电极及一N型电极，或分别为一N型电极及一P型电极。

12.  如权利要求7所述的发光二极管结构，其中该金属基板的材质为钼、钼铜合金、钨、钨铜合金、铬、及铬铜合金其中之一。

发光二极管的制造方法及其结构
技术领域
本发明涉及一种发光二极管的制造方法及其结构，特别是涉及一种使用金属基板及金属黏合技术的发光二极管的制造方法及其结构。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode，LED)是一种冷光发光组件，其发光原理是在III-V族化合物半导体材料上施加电流，利用二极管内电子与空穴互相结合，而将能量转换为光的形式释出时便可发光，且使用久也不会像白炽灯泡般地发烫。发光二极管的优点在于体积小、寿命长、驱动电压低、反应速率快、耐震性特佳，能够配合各种应用设备的轻、薄、及小型化的需求，因而早已成为日常生活中十分普及的产品。
发光二极管目前的发光性能表现及效率日益进步，可以广泛的应用在日常生活中，其种类繁多，利用各种化合物半导体材料及组件结构的变化，可设计出红、橙、黄、绿、蓝、紫等各颜色，以及红外、紫外等不可见光的发光二极管，其广泛应用在户外看板、刹车灯、交通标志、及显示器等上。
以磷化铝镓铟(AlGaInP)发光二极管为例，磷化铝镓铟为一四元素化合物半导体材料，适合用于制造高亮度红、橘、黄、及黄绿光发光二极管，其拥有高发光效率、并成长晶格匹配在砷化镓(GaAs)基板上。然而，由于砷化镓基板为一吸光性基板，因此会吸收磷化铝镓铟发出的可见光，且其热传导性较差，因此限制了其在高电流的发光效率。
发明内容
本发明的主要目的是利用金属黏合技术来黏合一金属基板，以取代原本磊晶用的砷化镓基板，进而达到较佳的散热效果。
为了达到上述目的，本发明提供一种发光二极管的制造方法，其步骤包括提供一成长基板；在该成长基板上成长一半导体芯片；将一金属基板与该半导体芯片进行黏合；去除该成长基板；分别形成一第一电极及一第二电极在该半导体芯片之下及该金属基板之上。
如上所述的制造方法，该成长基板为砷化镓基板。
如上所述的制造方法，该半导体芯片为一发光二极管芯片。
如上所述的制造方法，该发光二极管芯片由磷化铝镓铟的四元素材料所组成。
如上所述的制造方法，该金属基板与该半导体芯片以金属黏合技术进行黏合。
如上所述的制造方法，该金属黏合技术是在该半导体芯片上镀上一金属黏贴层，并通过该金属黏贴层将该金属基板与该半导体芯片进行黏合。
如上所述的制造方法，该金属黏贴层为金属铍、金属锡、金属锗、金属镍、或金属锌薄膜。
如上所述的制造方法，该金属黏合技术的黏合温度为300℃至900℃。
如上所述的制造方法，该金属黏合技术的黏合压力为500磅至5000磅。
如上所述的制造方法，该第一电极及该第二电极分别为一P型电极及一N型电极。
如上所述的制造方法，该第一电极及该第二电极分别为一N型电极及一P型电极。
如上所述的制造方法，该金属基板的材质为钼、钼铜合金、钨、钨铜合金、铬、及铬铜合金其中之一。
为了达到上述目的，本发明还提供一种发光二极管结构，其包括一半导体芯片，用以发光；一金属基板，其利用黏合技术形成在该半导体芯片上；一第一电极及一第二电极，其分别形成在该半导体芯片之下及该金属基板之上，用以提供一电流至该半导体芯片。
如上所述的发光二极管结构，该半导体芯片为一发光二极管芯片。
如上所述的发光二极管结构，该发光二极管芯片由磷化铝镓铟的四元素材料所组成。
如上所述的发光二极管结构，该金属基板与该半导体芯片以金属黏合技术进行黏合。
如上所述的发光二极管结构，该金属黏合技术是在该半导体芯片上镀上一金属黏贴层，并通过该金属黏贴层将该金属基板与该半导体芯片进行黏合。
如上所述的发光二极管结构，该金属黏贴层为金属铍、金属锡、金属锗、金属镍、或金属锌薄膜。
如上所述的发光二极管结构，该金属黏合技术的黏合温度为300℃至900℃。
如上所述的发光二极管结构，该金属黏合技术的黏合压力为500磅至5000磅。
如上所述的发光二极管结构，该第一电极及该第二电极分别为一P型电极及一N型电极。
如上所述的发光二极管结构，该第一电极及该第二电极分别为一N型电极及一P型电极。
如上所述的发光二极管结构，该金属基板的材质为钼、钼铜合金、钨、钨铜合金、铬、及铬铜合金其中之一。
附图说明
图1(a)、1(b)、1(c)、1(d)为本发明较佳实施例的发光二极管的制造方法示意图。
具体实施方式
请参阅图1(a)至图1(d)，其为本发明较佳实施例的发光二极管的制造方法示意图，其步骤如下：
首先，提供成长基板10，如砷化镓(GaAs)基板，其为一单芯片，可作为磊晶成长的基板。接着，在该成长基板10上进行磊晶成长以形成半导体芯片11，该半导体芯片11为一发光二极管芯片，由多层不同厚度的多元素材料所组成，如砷化镓、磷砷化镓(GaAsP)、砷化铝镓(AlGaAs)、磷化铝镓铟(AlGaInP)等二元素、三元素、四元素磊晶材料，其中较佳为磷化铝镓铟。而磊晶成长技术为已知工艺，在此不予赘述。
为了改善磊晶用的砷化镓基板热传导性较差的问题，本发明利用金属黏合(Metal Bonding)技术黏合金属基板13，以取代原本磊晶用的砷化镓基板。该金属黏合技术是在上述磊晶成长后的该半导体芯片11上镀上金属黏贴层12，该金属黏贴层12为金属铍、金属锡、金属锗、金属镍、或金属锌薄膜，通过该金属黏贴层12，在300℃至900℃(较佳为300℃至500℃)，及压力控制在500磅至5000磅(较佳为1500磅至2500磅)的条件下，将该金属基板13与该半导体芯片11进行黏合及欧姆接触，如图1(a)所示。其中，该金属基板13的材质可为钼、钼铜合金、钨、钨铜合金、铬、或铬铜合金，而经黏合后的结构如图1(b)所示。
将上述黏合后的结构以研磨及药水抛光的方式，将该成长基板10去除，如图1(c)所示。之后，再在该金属基板13之上及该半导体芯片11之下分别形成P型电极14及N型电极15，以提供电流至该半导体芯片11，使该半导体芯片11可因该电流而发光。由于本发明所使用的该金属基板13为一导电基板，因此可将该P型电极14及该N型电极15(或该N型电极15及该P型电极14)分别设置于整个结构的上下端，亦即设置在该金属基板13之上及该半导体芯片11之下，如图1(d)所示。
综上所述，本发明利用金属黏合技术来黏合金属基板，以取代原本磊晶用的砷化镓基板，因为金属基板的散热能力比砷化镓基板好上数倍，因此当发光二极管应用在操作数百毫安至数安培的高电流时，其输出功率不会因基板散热不佳而影响发光效率。相较于传统的利用半导体作为黏贴层的晶圆黏合(Wafer Bonding)技术，其须在850℃至1000℃地高温下进行黏合，而本发明的金属黏合温度为300℃至900℃，大大地降低了黏合工艺所需的温度，进而有效降低生产成本及提高了优良率。
因此，本发明的发光二极管具有良好的散热特性，加上金属黏贴层的镜面反射，其发光效率可大为提高。未来在高亮度、高功率、及大面积的应用上，本发明的使用金属基板及金属黏合技术的发光二极管将深具发展潜力。
虽然本发明的较佳实施例披露如上，但并非用以限制本发明的范围。本发明的保护范围以权利要求书所限定的范围为准。任何熟悉该项技艺的本领域普通技术人员所作的些许修饰与变化，均应包含在本发明的权利要求书所要求保护的范围之内。