本发明专利技术公开一种发光二极管（ＬＥＤ）的电极构造及其制造方法。于ＬＥＤ的基板上形成ｐｎ接面的发光二极管后，在晶粒的外围及切割道部分形成一层氧化硅，于其上沉积一层透明导电层，再沉积一层金（Ａｕ）或金锗合金（ＡｕＧｅ）或并在中央部开口，于加热处理形成合金的欧姆接触后，再于晶粒的一侧形成长条形的铝（Ａｌ）或铝合金或金接线垫作打线之用，并作ＬＥＤ的正极电极。负极则在基底上以金属接触形成。另一构造使正负极皆在正面，以蚀刻ｐｎ接面的ｐ型层，于ｎ型材料上形成负极电极，ｐ型材料上形成正极电极。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术有关于半导体发光二极管(LED)的电极构造及其制造方法，特别是有关适合叠层封装的LED的电极的构造及其制造方法。发光二极管利用各种化合物半导体材料如III-V族材料、II-VI族材料等，以不同的结构如pn接面，双异质接面(DH)及量子井(Quantumwell，QW)等以设计出红、橙、黄、绿、蓝、紫等各种颜色，以及红外、紫外等不可见光的LED。适合制作1000mcd以上高亮度LED的材料，依其波长由长至短分别为AlGaAs，InGaAlP和InGaN。公知LED的构造如附图说明图1所示，图1A上视图，图1B沿AA′线的剖面图，在基板1(一般为n型GaAs或GaP或GaN基板)上，磊晶n型半导体2及p型半导体3形成pn接面后，先镀一层较薄的金(Au)或金锗合金(AuGe)5a形成一圆形的欧姆接触于晶粒中央，再于其上沉积铝接线垫(Al)7供打线之用，基板下的金属电极10作为负极，金线9将正极连至铝焊垫7。公知的电极是于中央可以使电场均匀向四周平均分布，但金及铝皆不透光，电极太大则光被遮住很多，不能充分利用产生之光，太小又使电场过度集中，电流密度增加而使寿命减少；且中间形成一暗洞，在近距离时尤其明显。且此种电极不能用于叠层封装。公知的电极构造的另一缺点为外围切割道的晶粒切面形成的晶格缺陷，由于电场由电极7经过p型半导体分散至晶粒四周，电流极易经过晶格缺陷而集中形成亮度甚高的亮点，也易使接面受损而减少寿命。故亟需解决上述各种问题以得寿命长、适合叠层封装的LED的电极构造。本专利技术的次一目的在提供一种发光二极管的电极构造，以使电场均匀分布于晶粒外围以外的区域使电流密度均匀而增加LED的寿命。本专利技术的另一目的在提供一种发光二极管的电极构造，使其周围有一层金属遮光反射层，使自pn接面产生的光在晶粒外围被反射回去再经其它下层的反射层反射而增强光的放射效率，有效利用产生之光，且在遮光部分不致有光射出，仅能自开口部分射出，若其上有另一色LED叠置，即可混合二种不同色之光而得另一色之光，不致有单独射出而未混合之光以消除杂光。本专利技术的再一目的在提供一种发光二极管的电极构造，在利用蓝宝石为基底时，正、负极皆在正面，而基底下的透明导电层供叠层封装时的黏合之用，并将其下层LED的光射入上层LED与上层之光混合而得另一色之光。为达成上述目的及改进一般LED电极的缺点，本专利技术的发光二极管的电极构造适合用于叠层封装的用途。可分为二种情形。第一实施例，当晶粒用作叠层的最下层基底作为负极使用。基底不透明的GaAs或GaP、GaN等III-V族化合物半导体，在其上磊晶形成pn接面、双异质接面或量子井接面等作发光二极管的接面。在p型半导体上沉积氧化硅膜于晶粒四周围，使电极形成后，周围的电极与p型半导体形成电容，加上正电压时可减少切割道附近的电场强度，使切割形成的晶格缺陷不致异常发光而可增加LED晶粒的寿命。再沉积一层透明导电层于p型半导体及氧化硅层上与p型半导体形成欧姆接触，使正电压经过接线垫加于p型半导体上，并使光由此层射出。金属遮光反射层例如由金锗合金或金或其它金的合金形成在透明导电层上，中间有一开口使光经过开口射出。但有金属遮光反射层之处，光线被反射回来，再经下层的反射层由开口射出。此反射层及透明导电层的厚度较薄，以免切割成晶粒时剥离(pilling)，接线垫一长条形的铝或铝合金或金，形成在晶粒的一侧以作正极联机的接线垫，其厚度较透明导电层及反射层厚，以适于打线(wire bonding)之需。基底上有一金属负电极，用作负电极连接于基板或印刷电路板上，并作光的反射层将光线向上反射。第二实施例，晶粒用于叠层封装的中间层。基底透明的蓝宝石，作为磊晶基板。因蓝宝石不导电，故将负极亦形成在正面。可将一侧的p型半导体蚀刻除去一长条形之沟，露出n型半导体，在p型及n型半导体表面沉积氧化硅膜于晶粒四周围，使电极形成后在切割道附近的电场强度减少。再沉积一层透明导电层于n型及p型半导体上及氧化硅层上与p型及n型半导体形成欧姆接触。在p型半导体上如实施例一的方式在晶粒四周形成金属遮光反射层，在p型半导体上形成一开口使光射出，在n型半导体上形成负极接线垫，及在p型半导体的一侧形成正极接线垫。基底则沉积透明导电层作叠层封装与下层LED焊接之用，并使下层LED的光射入而混波形成另一色之光。图1B是公知技术的LED电极构造沿图1A的AA′线的剖面图。图2是依据本专利技术的一实施例的LED电极构造的平面图。图3是沿图2的BB′线的剖面图。图4A、图4B、图4C是依据本专利技术第一实施例的LED电极的制作工艺步骤。图5是将另一LED叠层封装于本专利技术的第一实施例的LED电极构造的剖面图。图6是依据本专利技术第二实施例的LED电极构造的平面图。图7沿图6的CC′线的剖面图。图8A、图8B、图8C、图8D是依据本专利技术第二实施例的LED电极的制作工艺步骤。符号说明1基底 2n型半导体磊晶层3p型半导体磊晶层 4氧化硅层5透明导电层5a金(Au)或金锗合金(AuGe)6金属遮光反射层7正极接线垫7a负极接线垫 8开口9金线或铝线10金属负电极11透明胶 12叠层封装叠置另一LED13基底之透明导电层 14蚀刻之沟15隔离沟图2显示本专利技术用于叠层封装最下层的LED的电极构造的第一实施例的平面图。图3沿图2的BB′线的剖面图。基底1一般为不透明的GaAS，GaP或GaN等III-V族成II-VI族化合物半导体。在基底1上以磊晶技术磊晶一层n型半导体层2(见图3的剖面图)，再磊晶一层p型半导体3形成pn接面作发光二极管。pn接面可为双异质接面或量子井接面等。在p型半导体上形成本专利技术的电极构造，首先在P型半导体上沉积一层1000至10000的氧化硅膜4。以第一光罩做微影蚀刻除去中间部分的氧化硅膜而保留晶粒四周围的氧化硅膜4，在焊垫以外的处其宽度为5-20μm，但在正极电极下的宽度较金属接线垫宽使电极形成后，周围的金属电极5，6与氧化硅膜4及p型半导体层3形成电容，以减少切割道附近或晶粒外周的电场强度使切割形成的晶格缺陷(未显示)在有电场时不致异常发光，而增加LED晶粒的寿命。其次在p型半导体层3及氧化硅层4上沉积一层厚200至10000，较佳为500至1000的透明导电层5，与p型半导体形成欧姆接触，使正电压经过接线垫及金属遮光反射层加于p型半导体层3上。光可由金属遮光反射层5的开口8射出。金属遮光反射层5例如由金锗合金，纯金或其它金的合金如金硅合金等，厚度在200至5000，较佳为500，沉积在透明导层4上，中间有一开口8使光经过此开口8而射出，但有金属遮光反射层5之处，光线被反射回来，经下层的金属反射层由开口8射出，以提高光的效率，并于上层有叠层的另一LED12时，(参考图5的叠层构造)所有光线经过开口8射入另一LED内与另一LED的光混合，但周围并无下层LED未混合的光射出而消除杂光。此金属遮光反射层5及透明导电层4的厚度较薄，以免切割成晶粒时剥离(pilling)，最后在有较宽的氧化硅层4及金属遮光反射层5的一侧(图2，3中的右侧)沉积接线垫7，其一长条形的铝或铝合金或纯金，金的金合等。作正极联机的接线垫，其厚度为1000至200本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种发光二极管的电极构造，其特征在于：至少包含：一基底由ＧａＡｓ或ＧａＰ制成，作为磊晶的基板；一发光二极管ｐｎ接面，由磊晶技术磊晶于基底之上；一氧化硅膜，形成于晶粒四周围，以减少切割道附近的电场强度；一透明导电层，形成在ｐ型 半导体及氧化硅上，使正电压均匀加于Ｐ型半导体层上；一金属遮光反射层，由金锗合金或金的金合金制成，沉积于透明导电层上，中间有一开口使光经由此开口射出；一接线垫，以铝或铝合金或金制成，一长条形形成在晶粒的一侧以作正极联机的接线垫；一 基底金属负极，形成在基底上作为光的反射层及负电极以连接于基板或印刷电路板上。
【技术特征摘要】
1.一种发光二极管的电极构造，其特征在于至少包含一基底由GaAs或GaP制成，作为磊晶的基板；一发光二极管pn接面，由磊晶技术磊晶于基底之上；一氧化硅膜，形成于晶粒四周围，以减少切割道附近的电场强度；一透明导电层，形成在p型半导体及氧化硅上，使正电压均匀加于P型半导体层上；一金属遮光反射层，由金锗合金或金的金合金制成，沉积于透明导电层上，中间有一开口使光经由此开口射出；一接线垫，以铝或铝合金或金制成，一长条形形成在晶粒的一侧以作正极联机的接线垫；一基底金属负极，形成在基底上作为光的反射层及负电极以连接于基板或印刷电路板上。2.一种发光二极管的电极构造，其特征在于；至少包含一基底由透明的蓝宝石制成，作为磊晶的基板；一发光二极管pn接面，由磊晶技术磊晶于基底之上；一氧化硅膜，形成于晶粒四周围p型半导体上，以减少切割道附近的电场强度，增加LED的寿命；一透明导电层，形成在n型及p型半导体及氧化硅上，使正电压于p型半导体层上，负电压加于n型半导体层上；一金属遮光反射层，由金锗合金或金制成，沉积于透明导电层上，在p型半导体的中间有一开口使光经过此开口射出；一接线垫，以铝或铝合金或金制成，一长条形形成在晶粒p型半导体的一侧及n型半导体上以作正极及负极联机的接线垫；一基底金属负极，形成在基底上，使为下层LED的光射入以混波形成另一色光，并作叠层晶粒焊接之用。3.如权利要求1或2所述的电极构造，其特征在于其中所述氧化硅膜的宽度最少为5-20μm。4.如权利要求1或2所述的电极构造，其特征在于其中所述氧化硅膜的厚度为1000-10000。5.如权利要求1或2所述的电极构造，其特征在于其中所述透明导电层的厚度为200至10000，较佳为500至1000。6.如权利要求1或2所述的电极构造，其特征在于其中所述金属遮光反射层的厚度为200至5000，较佳为500。7.如权利要求1或2所述的电极构造，其特征在于其中所述金属反射层的开口距晶粒边缘或开口边缘大于10μm。8.如权利要求1或2所述的电极构造，其特征在于其中所述接线垫的厚度为1000至20000，较佳为5000。9.如权利要求1或2所述的电极构造，其特征在于其中所述接线垫距切割道大于20μm。10.如权利要求1或2所述的电极构造，其特征在于其中所述接线垫的宽度为50μm至200μm，较佳为100μm。11.如权利要求1的电极构造，其特征在于其中所述基底金属负电极的厚度为1000至20000，较佳为4000。12.如权利要求2所述的电极构造，其特征在于其中所述除去的长条形P型半导体的宽度为1...
【专利技术属性】
技术研发人员：张修恒，
申请(专利权)人：张修恒，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]
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