[发明专利]发光二极管结构与元件以及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光二极管的结构、元件及其制造方法，且特别是涉及一种利用弱化结构使其与基板分离的发光二极管的结构、元件及其制造方法。

背景技术

发光二极管(light emitting diode，LED)在应用上有水平式与垂直式等结构。传统水平式LED元件因为他的电极配置在同侧，故电流在平台(mesa)部会有电流拥塞(current crowding)的现象，这将导致散热不良，从而限制了LED能够承载的驱动电流大小。目前高功率LED则是采用垂直式结构。

如图1A所示，通过外延基板100成长LED元件102以及镜面/粘着层104后，利用晶片键合(wafer bonding)的方式，将LED元件102，透过粘着层转移到导电的承载基板(carrier)108。之后如图1B所示，将外延基板100移除。接着，如图1C所示，在LED元件102表面与其对侧的承载基板108表面上分别形成金属电极110，而成为垂直式结构。如图1C所示，因为垂直电极配置，故电流I的散布优选；其次，承载基板108一般是选用如硅、铜、铝、铜/钨等的导电性好且散热佳的材料，故可以增加元件的操作效率。

但是，目前分离外延基板的方式有如美国专利US6,071,795所揭示的激光剥离法(laser lift-off，LLO)，在外延基板侧利用KrF激光照射基板与氮化镓层之间的界面，使元件界面吸收足够的能量后，与外延基板分离。或者，也可以利用研磨的方式直接将外延基板磨除，或者利用湿蚀刻搭配研磨的方式，将基板磨薄一点，之后再以蚀刻液将剩余基板溶掉。但是在利用LLO方法的场合，因为激光能量的控制不易，容易在元件表面造成损伤。对于一些如砷化镓等的较易碎的基板，则无法适用研磨的方式来处理，而对于一些如蓝宝石、氮化镓、氮化铝等的材料较硬的基板，则需要花很长的时间来进行研磨。另外，先研磨再以湿蚀刻移除的方式，只适用于砷化镓或硅基板，但常用的氮化镓、氮化铝或蓝宝石基板则有适用困难的问题。

发明内容

本发明提出一种LED结构、元件及其制造方法，可以让LED元件自外延基板分离。

根据本发明实施范例，其提供一种发光二极管结构。此发光二极管结构至少包括基板、图案化外延层与发光结构。其中，发光结构透过图案化外延层形成于基板上，且图案化外延层包含多个柱状结构，可在降温过程中断裂。

此外，根据本发明实施范例，其提供一种发光二极管元件的制造方法，至少包括以下步骤。首先，提供基板。在基板上形成图案化外延层，此图案化外延层具有特定高度且由多个柱状结构所构成。另外，掩模层形成于图案化外延层的表面上，使该掩模层至少覆盖于图案化外延层的侧壁。氮化物外延层形成于图案化外延层上。发光结构层形成于氮化物外延层上，以完成第一结构。接着，提供导电性承载基板，并进行键合程序，将上述结构转移到导电性承载基板上。接着，以降温程序，进行弱化工艺，使图案化外延层断裂，以形成发光二极管结构，包括不规则的多个柱状结构，且该掩模层覆盖其表面。

本发明的实施范例还提出一种发光二极管元件，包括导电承载基板、发光结构、多个柱状结构、介电层、第一电极与第二电极。发光结构位于导电承载基板上。柱状弱化结构位于发光结构上。介电层覆盖在柱状结构的表面。第一电极位于柱状结构上，而第二电极位于导电承载基板上。

综上所述，通过弱化结构，使其于工艺的降温过程中，能因材料膨胀系数的差异，让LED元件自然地从外延基板上分离，而不必利用如激光剥离等额外的工艺步骤。此外，LED元件具有特定厚度的外延层，而能让LED元件自外延基板自然地分离，而不至于使LED元件破裂。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1A至1C为已知发光二极管结构及其制造图。

图2A至2M为依据本发明实施范例所绘示的LED元件的制造示意图。

附图标记说明

100：外延基板

102：LED元件

104：镜面/粘着层

108：承载基板(carrier)

110：金属电极

200：基板

202：外延层

202a：图案化外延层

204：第一掩模层

204a：残留的第一掩模层

206：第二掩模层

206a：掩模球层

210：第三掩模层

210a：第四掩模层

212：氮化物外延层