氮化镓系垂直发光二极管结构及其基材与薄膜分离的方法技术

本发明专利技术是关于一种氮化镓系垂直发光二极管结构及其基材与薄膜分离的方法。该结构包含一用以对光加以反射的金属反射层，其中基材与薄膜分离的方法步骤为：提供一激光数组在该基材的上方，且该激光数组发出的激光得至少部分穿透该基材、且能为该薄膜层吸收；以该激光数组透过该蓝宝石基材照射该薄膜层；及分离该基材与该薄膜层。本发明专利技术可以降低垂直发光二极管结构制造时薄膜与过渡基材间加以雷射分离的不均匀热应力及融解程度问题，使薄膜面不存在热应力问题而更可均匀脱离与过渡基材间是贴附，从而更加适于实用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种氮化镓系发光二极管(LED)技术，特别是涉及一种垂直氮化镓系发光二极管结构及该结构中基材与薄膜分离的方法(GALLIUMNIRIDE VERTICAL LIGHT EMITTING DIODE STRUCTURE AND METHOD OFSEPARATING A SUBSTRATE AND A THIN FILM IN THE STRUCTURE)。
技术介绍
半导体发光二极管(LED)的发展已有数十年历史，其发光效率的提升与否一直为LED能否进一步用于民生光源的关键，因此多年来LED的发展方向大致皆在于发光效率的提升上。然而在发光效率提升的研发路上，散热问题一直为一大限制因素；亦即，当发光效率不断上升之际，若光所产生的热无法有效的排除，则LED仍将陷于无法正常工作的境地。因此，多年来LED的研发实以提升发光效率及排除热为主要方向。在LED发展史中，所提出的排热技术良颇多，如以金属材电路基板取代传统导热性不佳的印刷电路板，以使晶粒所产生的热可在LED结构外藉由金属排除，而LED结构内的排热性亦得以提升，如蓝宝石上虽适于成长氮化镓(GaN)系LED结构，但是其为导热性不佳的非导体材料，因此一般常先藉由其成长GaN系LED结构，之后再将其脱离该LED结构，并在之后贴附以另一导热性较佳的基材，其结构示意性的说明于图1A图及图1B中。请参阅图1A、图1B及图1C所示，图1A及图1B是现有习用的一基材与一薄膜层加以分离的结构及制程的示意图，图1C是现有习用的垂直发光二极管的结构示意图。由于上述的蓝宝石基材功能仅在形成多层薄膜于其上，当各多层薄膜皆形成后则需予以移除，故在此称其为过渡基材。请参阅图1A所示，为一垂直发光组件结构10，其正处于未完成制造的阶段中。图中，首先以一过渡基材16当作基板生成薄膜结构层，该薄膜结构包括n型氮化镓系层15、主动层14、p型氮化镓系层13以及金属基材11，其一端更设有p型电极17形成于该金属基材11上，因为过渡基材16的存在是欲使后续制程有一支撑体，故可在该垂直发光组件结构完成后移除之，如图1B图所示。之后，将整个垂直发光组件结构10加以180度翻转即可得到如图1B图所示的结构，在图1B中，过渡基材16’先予去除，之后一n型电极18’再制作于n型氮化镓系层15’上，如此便可完成整个垂直发光组件结构10’的制造。请再参阅图1B所示，此时整个垂直发光组件结构10’的上下侧可分别贴附以金属电极17’(p型电极)及18’(n型电极)，由于整个垂直发光组件结构10’的各层无侧向结构，故称作垂直结构LED。如此形成的结构不仅可以改善上述排热问题，其发光面积亦较传统结构为大，因其二电极皆不设于结构的侧向上；因此，侧向出射光面积不需减小，且因是透明形式形成于LED结构的两侧上而可让光线穿透。请参阅图1C所示，是图1A图至图1B移除过渡基材后的氮化镓系垂直发光组件结构10”。主动层14”所发的光有一部份往p型氮化镓系层13”行进，另有一部份往n型氮化镓系层15”行进，(如图中箭头所示)，若n型电极18”一侧为所欲的光出射处，则往p型电极17”的光则形同浪费。关于上述垂直结构的过渡基材与上方薄膜层间的分离，现有技术中已有数种技术被提出，如先以蓝宝石作为基材(过渡基材)而进行结构各层的形成，该过渡基材与其上方的p型半导体材料层或n型半导体材料层间制作以一脆性结构，并藉力使其分离。亦有现有习用技术以激光提供能量而分离过渡基材与其上方的薄膜，此时该上方薄膜可吸收该激光能量，并因融解而与过渡基材分离，如美国早期公开专利申请案US20030150843。请参阅图2所示，是现有习用技术即美国早期公开专利申请案US20030150843对一基材与一薄膜层加以分离的制程及结构示意图。在该申请案中，一线状激光23对过渡基材22上薄膜层21进行扫描，薄膜层21吸收激光23能量后便可因其与基材的接面25处融解而与过渡基材22分离，其中过渡基材22与薄膜层21在扫描时的移动方向如图中所示，S为一次扫描时的扫描区，M为一次扫描的扫描宽度，t为薄膜层21的厚度，其中扫描宽度M的值近乎等于或小于厚度t值。然而，该篇申请案仍存在有其技术上的缺点。例如，整层薄膜在线状光源扫描过后，薄膜上各处的融解程度已不相同；因此，在将过渡基材22脱离之时，过渡基材22与薄膜层21间的各处受剥离力不够均匀。再者，线状激光扫描进行时有热应力问题存在，该不均匀的热应力亦使剥离效果不尽理想，且有膜层破裂之虞。由此可见，上述现有习用的氮化镓系垂直结构发光二极管(LED)组件结构及其制造方法仍存在有缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决现有习用的氮化镓系垂直结构发光二极管(LED)组件结构及其制造方法上的缺点，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此一种在制造时能够避免上述问题的确有提出的必要。有鉴于上述现有习用的氮化镓系垂直结构发光二极管(LED)组件结构及其制造方法仍存在有缺陷，本专利技术人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，以期创设一种新的，能够改进一般现有的氮化镓系垂直结构发光二极管(LED)组件结构及其制造方法，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，克服现有的氮化镓系垂直结构发光二极管(LED)组件结构及其制造方法存在的缺陷，而提供一种新的，所要解决的技术问题是使其可以降低垂直发光二极管结构制造时一薄膜与一过渡基材间加以激光分离的不均匀热应力及融解程度问题，从而更加适于实用。本专利技术的另一目的在于，提供一种氮化镓系垂直发光二极管基材与薄膜分离的方法，其中为分离一蓝宝石基材及一晶体薄膜层的方法，所要解决的技术问题是使其降低垂直发光二极管结构制造时薄膜与过渡基材间加以雷射分离的不均匀热应力及融解程度问题，使薄膜面不存在热应力问题而更得均匀脱离与过渡基材间是贴附，从而更加适于实用。本专利技术的再一目的在于，提供一种氮化镓系垂直发光二极管基材与薄膜分离的方法，降低垂直发光二极管结构制造时薄膜与过渡基材间加以雷射分离的不均匀热应力及融解程度问题，使薄膜面不存在热应力问题而更得均匀脱离与过渡基材间是贴附，从而更加适于实用。本专利技术的还一目的在于，提供一种氮化镓系垂直发光组件结构，所要解决的技术问题是使其降低垂直发光二极管结构制造时薄膜与过渡基材间加以雷射分离的不均匀热应力及融解程度问题，从而更加适于实用。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种氮化镓系垂直发光二极管基材与薄膜分离的方法，其中一晶体薄膜层贴附于一蓝宝石基材之上，该方法至少包括以下步骤提供一激光数组在该蓝宝石基材的上方，且该激光数组发出的激光得至少部份穿透该蓝宝石基材、且能为该晶体薄膜层吸收者；以该激光数组透过该蓝宝石基材而照射该晶体薄膜层；以及分开该蓝宝石基材与该晶体薄膜层。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的氮化镓系垂直发光二极管基材与薄膜分离的方法，其中所述的激光的波长约为327奈米。前述的氮化镓系垂直发光二极管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化镓系垂直发光二极管基材与薄膜分离的方法，其中一晶体薄膜层贴附于一蓝宝石基材之上，其特征在于该方法至少包括以下步骤：提供一激光数组在该蓝宝石基材的上方，且该激光数组发出的激光得至少部份穿透该蓝宝石基材、且能为该晶体薄膜层吸收者 ；以该激光数组透过该蓝宝石基材而照射该晶体薄膜层；以及分开该蓝宝石基材与该晶体薄膜层。

【技术特征摘要】
1.一种氮化镓系垂直发光二极管基材与薄膜分离的方法，其中一晶体薄膜层贴附于一蓝宝石基材之上，其特征在于该方法至少包括以下步骤提供一激光数组在该蓝宝石基材的上方，且该激光数组发出的激光得至少部份穿透该蓝宝石基材、且能为该晶体薄膜层吸收者；以该激光数组透过该蓝宝石基材而照射该晶体薄膜层；以及分开该蓝宝石基材与该晶体薄膜层。2.根据权利要求1所述的氮化镓系垂直发光二极管基材与薄膜分离的方法，其特征在于其中所述的激光的波长约为327奈米。3.根据权利要求1所述的氮化镓系垂直发光二极管基材与薄膜分离的方法，其特征在于其中所述的照射晶体薄膜层是照射在该蓝宝石基材与该晶体薄膜层的接面上。4.根据权利要求1所述的氮化镓系垂直发光二极管基材与薄膜分离的方法，其特征在于其中所述的激光数组为任意数组形式的激光。5.一种氮化镓系垂直发光二极管基材与薄膜分离的方法，其中该薄膜位于该基材的上方，其特征在于该方法至少包括以...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪详峻，赖穆人，
申请(专利权)人：炬鑫科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]