[发明专利]用以由发光二极管移除热量的系统及方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及发光二极管及其制造方法。

背景技术

在日常生活中，发光二极管(LED)的重要性正与日俱增。过去，在各个应用层面上皆可瞥见LED踪影，例如通讯以及如移动式电话、设备以及其他电子装置等其他方面。近年来，对于诸如视频显示器、光学储存器、照明、医疗器材而言，应用在光电领域的氮化物基底二极管材料(例如：氮化镓)的需求已大幅增加。传统蓝光发光二极管通过使用氮化物半导体材料而形成，例如：氮化镓(GaN)、氮化铝镓(AlGaN)、氮化铟镓(InGaN)、以及氮化铝铟镓(AlInGaN)。大部分前述类型的发光二极管装置的半导体层以磊晶方式形成于非导电蓝宝石基板上。由于蓝宝石基板为电绝缘体，所以电极无法直接于蓝宝石基板上形成，以驱动电流流贯LED。反而是，该电极分别直接与一p型半导体层以及一n型半导体层作接触，以完成LED装置的制作。

然而这种电极配置以及蓝宝石基板的非导电性质对装置操作造成极大限制。例如：需要在p型层上形成一半透明接面，以使电流由p型电极流展布到n型电极。由于内部的反射与吸收，该半透明接面会减低从装置发射出来的光强度。另一方面，p型以及n型电极不但会阻碍到光同时也会减少来自装置的发光面积。此外，蓝宝石基板为一热量绝缘体(或者是热绝缘体)且于装置操作过程中所产生的热量并无法有效消散，因而限制了装置的可靠性。因此，现有半导体结构的限制包含：(1)在p型层5上的半透明接面并非100％透明并且会阻挡到从层4所发出的光；(2)由于电极的设置位置，从n型电极流贯至p型电极的电流并非呈均匀分布；以及(3)由于蓝宝石为一热以及电绝缘体，因此热量会于装置操作过程中累积。

发明内容

在一实施态样中，一种发光二极管的制造方法包含：于承载基板上形成一多层磊晶结构；于多层磊晶结构上沉积至少一金属层且于其上的金属上形成热量移除结构(例如：利用粗化加工形成表面鳍片或是凸块)；以及移除承载基板。

上述实施态样的实施例可包含如下的一或多项：承载基板可以是蓝宝石；金属层的沉积并未包含将金属层粘合或胶合至基板上的结构；金属层的沉积可通过电化学沉积、无电化学沉积、化学气相沉积(CVD)、金属有机化学气相沉积(MOCVD)、等离子增强型化学气相沉积(PECVD)、原子层沉积(ALD)、物理气相沉积(PVD)、蒸镀或是等离子喷涂、或是以上技术的结合施行的。该金属层可以是单层或是多层；假若金属层为多层结构，则可以形成具有不同组成的复数个金属层并可能通过不同技术沉积这些金属层。在其中一项实施例中，最厚层通过电化学或无电化学沉积加以沉积。该热量移除结构可以通过蚀刻技术、激光技术、切锯技术、粗化技术而形成至金属层中。针对蚀刻技术而言，可以使用具有或不具有遮罩层的湿式或是干式蚀刻；对激光技术而言，可利用各种不同的图案来刻划进入金属层(在不切穿的情形下)，其中该图案通过增加有效表面积而将有效热量移除加以最佳化。针对切锯技术而言，可利用各种不同的图案来切割进入金属层(在不切穿的情形下)，其中该图案通过增加有效表面积而将有效热量移除加以最佳化。相较于不具形貌的平面而言，有效表面积为具有形貌的面积(有效表面积A＝(形貌表面增加因子(ξ))x(平面表面积))。换言之，有效表面积意指已通过粗化加以处理的表面的总表面积。对粗化技术而言，通过喷砂、研磨、利用遮罩的湿式或干式蚀刻技术使金属粗化，以便将粗糙形貌转移至金属表面。承载基板的移除可通过激光、蚀刻、研磨/抛蚀、化学机械抛光、湿式蚀刻或是其他方法完成。承载基板可以是蓝宝石、砷化镓、碳化硅、硅或其他材料。

在另一实施态样中，一种发光二极管晶圆的制造方法包含：提供一承载基板；沉积一多层磊晶结构；于磊晶结构之上沉积一或多层金属层；利用蚀刻法定义出一或更多台面；形成一或多层非导电层；移除一部份非导电层；沉积至少一或多层金属层；移除承载基板；形成一热量移除结构，其有效表面积为原始平面表面积的约1.1倍以上。