發光二極體的製法的製作方法

2023-12-07 19:54:01 1

專利名稱：發光二極體的製法的製作方法
技術領域：
本發明是關於一種發光二極體的製法，特別是指一種能提升發光二極體在高溼度下的壽命的發光二極體的製法。
背景技術：
由於發光二極體(LED :Light Emitting Diode)具有體積小、耗電低以及壽命長等優點，因此目前已廣泛應用於家電、車輛、計算機外設產品、通訊產品以及照明產品等上，發光二極體已然成為新世代的光源，其重要性不言可喻。至於上述發光二極體(俗稱晶粒)的製造，請參閱圖I所示，現有的製法包含前段製程(此為已知，故不另贅述，亦未繪製圖式)S101、製作電極S102以及切割S103，換言之，現有的製法是在完成電極的製作之後，接著即進行切割，切割後即形成一顆顆如圖2所不的發光二極體成品，該發光二極體I包括一招砷化鎵(AlGaAs)層11、一背面金屬(Back side metal)層13以及一位於該招砷化鎵層11和背面金屬層13之間的砷化鎵(GaAs)層
12,且還包括一設置於該招砷化鎵層11表面的電極(Bonding Pad) 14。惟，由於中國臺灣四面環海，空氣中的溼度較高，導致易於造成發光二極體的壽命偏短，更遑論世界上具有較高溼度的國家、地區亦所在多有，在此發光二極體已被高度應用的現在，如何解決發光二極體壽命偏短的問題，早已刻不容緩。因此，如何設計出一種可提高發光二極體在高溼度下的壽命的本發明製法，乃為本案發明人所亟欲解決的一大課題。

發明內容
本發明的目的之一是在於提供一種可在預定處形成氧化層(即鈍化層)的發光二極體的製法，用以提升發光二極體在高溼度下的壽命。本發明的目的之二則在於提供一種可提升氧化層(即鈍化層)均勻度的發光二極體的製法，用以讓發光二極體在高溼度下提升壽命的效果，能因為氧化層(即鈍化層) 的越均勻而越好。為達上述目的，本發明提供一種發光二極體的製法，包含前段製程、製作電極以及切割步驟，且製作電極後形成半成品，其特徵在於在該製作電極步驟與切割步驟之間進一步包含一化學成膜步驟，該化學成膜步驟包括提供一溶液，該溶液為鹼性且含氧量高; 以及，浸泡，將所述半成品浸泡於該溶液中，使半成品本身與溶液產生反應，而於該半成品的預定處形成一層氧化層。由此，乃能提高發光二極體在高溼度下的壽命。較佳者，本發明發光二極體的製法，進一步包含有均勻手段，該均勻手段是在讓所述氧化層的形成能更為均勻。由此，以讓發光二極體在高溼度下提升壽命的效果，能因為氧化層的越均勻而越好。


圖I為現有製法的流程圖。
圖2為依據現有製法所制出的發光二極體的結構示意圖。
圖3為本發明製法第一實施例的流程圖。
圖4為本發明製法第:二實施例的流程圖。
圖5為依據本發明製法所制出的發光二極體的結構示意圖。
圖6為本發明於浸泡時所使用的控制裝置的結構示意圖。
圖7為本發明製法於隔離控制時的示意圖。
主要元件符號說明
I發光二極體
11鋁砷化鎵層12砷化鎵層
13背面金屬層14電極
2發光二極體
21鋁砷化鎵層22砷化鎵層
23背面金屬層24電極
25鈍化層26溝槽
27砷化鎵
3控制裝置
31基座32斜架
33容器331溶液液面 34擺放制具
4隔離劑
S301前段製程
S303製作電極
S305化學成膜
S307切割
S401前段製程
S403製作電極
S405均勻手段
S407化學成膜
S409切割
具體實施例方式為了能夠更進一步了解本發明的特徵、特點和技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，惟所附圖式僅提供參考與說明用，非用以限制本發明。本發明提供一種發光二極體的製法，主要是在發光二極體上形成一混合的氧化層，此層即標示為鈍化(Passivation)層，以可提高發光二極體在高溼度下的壽命，而且還能提升發光二極體的軸向亮度。如圖3、圖4所示是在分別揭示本發明製法的第一、二實施例。〈第一實施例〉請參閱圖3、圖5所示的本發明第一實施例，本發明製法包含前段製程(例如黃光、化學蝕刻或清洗、蒸鍍以及合金等)S301、製作電極S303以及切割步驟S307，且製成如圖5所示的電極24後形成半成品，本發明的特徵則在於在該製作電極S303與切割S307 兩步驟之間進一步包含一化學成膜S305步驟，該化學成膜S305步驟包括提供一溶液，該溶液為一鹼性且含氧量高(例如以雙氧水H2O2計大於28%的含氧量，即屬於高含氧量)的溶液；以及，浸泡，將所述半成品浸泡於該溶液中，使半成品本身與溶液產生反應，而於該半成品的預定處形成一層氧化層，此一氧化層即標示為鈍化層25。其中，該發光二極體2的半成品包括了鋁砷化鎵層21和砷化鎵層22，因此，該半成品本身乃具有鋁、鎵和砷等材質，該鋁、鎵和砷是與所述溶液反應而形成所述的氧化層(鋁鎵砷氧化層)，此一氧化層即標示為鈍化層25，而該半成品本身與溶液的化學反應式為2A13++6or—2A12(OH)3 -A1203+3H;
2Ga3++6or—2Ga2 (OH) 3 - Ga2O-5+3H;
2As3++6or—2As2 (OH) 3 - As2O-5+3H;，用以得到氧化鋁、氧化鎵和氧化砷而混合成所述的氧化層，此一氧化層即標示為鈍化層25。該溶液為氨水和雙氧水的混合溶液(如下)NH4OHiH2O2，而由於氨水相對於雙氧水的比例過高會對發光二極體2產生破壞，但若比例過低又相對增加了製程時間，因此，該混合溶液中的氨水和雙氧水的比例為I : 50 I 150。請參閱圖5所示，依本發明製法所制出的發光二極體2包括一鋁砷化鎵(AlGaAs) 層21、一背面金屬(Back side metal)層23以及一位於該招砷化鎵層21和背面金屬層 23之間的砷化鎵(GaAs)層22,且還包括一設置於該招砷化鎵層21表面的電極(Bonding Pad) 24以及一亦形成於該招砷化鎵層21表面的鈍化層25。由於所形成的鈍化層25是越均勻效果越好，因此，請參閱圖4、圖5所示，本發明第二實施例的發光二極體的製法是較第一實施例還多了均勻手段S405，亦即本發明第二實施例的製法包含前段製程S401、製作電極S403、均勻手段S405、化學成膜S407以及切割步驟 S409。該均勻手段S405包括表面氧化物的移除、低溫控制、角度控制、浸泡控制以及隔尚控制。其中的表面氧化物的移除是在移除該半成品的預定處表面上的氧化物，較佳者， 是在化學成膜前以稀釋氫氟酸(HF = H2O)的混合溶液來處理所述半成品的表面，或以硫酸、 雙氧水和水(H2SO4 H2O2 H2O)採3 I I的比例混合形成的混合溶液來處理所述半成品的表面，所述的氧化層(鈍化層25)即形成於此一表面。其中的低溫控制由於高溫成膜(即形成鈍化層25)的均勻性差，而低溫成膜則可得到較佳的均勻性，且對於鈍化層25的厚度的管控亦較容易，因此，所述的低溫控制是將溫度控制在5°C以上、25°C以下。其中的角度控制和浸泡控制由於成膜(即形成鈍化層25)時，所述溶液會產生氣泡，氣泡則會影響成膜的均勻性，因此需給予一角度以避免因為氣泡而造成不均勻，該角度控制是在控制該半成品的擺放角度須與地平面間存在有5 35度的傾斜角度。至於浸泡控制，則在控制溶液須完全蓋過所述的半成品。請參閱圖6所示的控制裝置3，其包括一基座31、設於該基座31上的斜架32、承載於該斜架32上的容器33以及收容於該容器33內的擺放制具34，所述斜架32具有5 35度的傾斜角度，發光二極體的半成品擺放於該擺放制具34上，而容器33內則還收容有所述的溶液，並使溶液液面331高於該半成品，換言之， 通過此一控制裝置3能同時達到角度控制和浸泡控制。至於基座31，由於成膜時須靜置且避免震動(否則將易於造成鈍化層25的脫落)，因此該基座31是以吸震材質為佳。其中的隔離控制假設該半成品的預定處與所述溶液之間具有第一反應速率，而該半成品的其它處與溶液之間具有第二反應速率，則該隔離控制必須在該半成品的預定處與其它處之間予以隔離，因為不同的反應速率，將會使所形成的鈍化層25不均勻。如本發明實施例所示，由於部分製程會造成砷化鎵層22裸露，且砷化鎵層22與溶液的反應速率遠大於表面鋁砷化鎵層21，故此二者之間必須隔離才能增加均勻性(當然，必要時所述的隔離控制亦可用來保護電極)。請參閱圖7所示，該隔離控制則包括於該鋁砷化鎵層21的表面形成有多道溝槽26 ；以及於各該溝槽26內填入隔離劑(例如光阻等)4而做為隔離之用。由此，本發明製法於隔離控制之後接著進行化學成膜S407步驟而形成鈍化層25，於化學成膜S407步驟之後則須去除所填入的該些隔離劑4，以利於本發明製法的最後步驟切割S409的進行，換言之，所述切割S409是依據該些溝槽26來做為切割的預定切割線，切割後即形成在圖7中所示的一顆顆的發光二極體2。其中，所述的該這些溝槽26是通過半切或平臺蝕刻來形成； 所述的該些溝槽26的深度是及於該砷化鎵層22。綜上所述，本發明發光二極體的製法的特點在於通過在鋁砷化鎵層21的表面形成有混合的氧化層，且此一氧化層標示為鈍化層25，用以提高發光二極體2在高溼度下的壽命，且所形成的鈍化層25越均勻，則提高發光二極體2壽命的效果越好，甚至於還能提升發光二極體2的軸向亮度；再者，依據本發明製法所形成的鈍化層25，還具有成本低的特以上所述，僅為本發明的較佳可行實施例而已，非因此即局限本發明的專利範圍， 舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為的等效結構變化，均理同包含於本發明的權利範圍內，合予陳明。
權利要求
1.一種發光二極體的製法，包含前段製程、製作電極以及切割步驟，且製作電極後形成半成品，其特徵在於在該製作電極步驟與切割步驟之間進一步包含一化學成膜步驟，該化學成膜步驟包括提供一溶液，該溶液為鹼性且含氧量高；以及浸泡，將所述半成品浸泡於該溶液中，使半成品本身與溶液產生反應，而於該半成品的預定處形成一層氧化層。
2.如權利要求I所述的發光二極體的製法，其特徵在於，該半成品本身具有鋁、鎵和砷，該鋁、鎵和砷與所述溶液反應而形成所述的氧化層。
3.如權利要求2所述的發光二極體的製法，其特徵在於，該半成品本身與溶液的化學反應式為2Al3++60r — 2A12 (OH) 3 — A1203+3H22Ga3++60H_ — 2Ga2 (OH) 3 — Ga203+3H22As3++60r — 2As2 (OH) 3 — As203+3H2，用以得到氧化鋁、氧化鎵和氧化砷而混合成所述的氧化層。
4.如權利要求2所述的發光二極體的製法，其特徵在於，該溶液為氨水和雙氧水的混合溶液。
5.如權利要求4所述的發光二極體的製法，其特徵在於，該混合溶液中的氨水和雙氧水的比例為I : 50 I : 150。
6.如權利要求I所述的發光二極體的製法，其特徵在於，進一步包含均勻手段，該均勻手段是在讓所述氧化層的形成能更為均勻。
7.如權利要求6所述的發光二極體的製法，其特徵在於，該均勻手段包括表面氧化物的移除，是在移除該半成品的預定處表面上的氧化物。
8.如權利要求7所述的發光二極體的製法，其特徵在於，該表面氧化物的移除，是在化學成膜前，以稀釋氫氟酸的混合溶液來處理所述半成品的表面，所述的氧化層即形成於此一表面。
9.如權利要求7所述的發光二極體的製法，其特徵在於，該表面氧化物的移除，是在化學成膜前，以硫酸、雙氧水和水採用3 I I的比例混合形成的混合溶液來處理所述半成品的表面，所述的氧化層即形成於此一表面。
10.如權利要求6所述的發光二極體的製法，其特徵在於，該均勻手段包括低溫控制， 是將溫度控制在5°C以上、25°C以下。
11.如權利要求6所述的發光二極體的製法，其特徵在於，該均勻手段包括角度控制， 是在控制該半成品的擺放角度須與地平面間存在有5 35度的傾斜角度。
12.如權利要求6所述的發光二極體的製法，其特徵在於，該均勻手段包括浸泡控制， 是須使溶液完全蓋過所述的半成品。
13.如權利要求6所述的發光二極體的製法，其特徵在於，該均勻手段包括隔離控制， 該半成品的預定處與溶液之間具有第一反應速率，該半成品的其它處與溶液之間具有第二反應速率，該隔離控制則是在將該半成品的預定處與其它處之間予以隔離。
14.如權利要求13所述的發光二極體的製法，其特徵在於，所述半成品具有鋁砷化鎵層、背面金屬層以及位於該鋁砷化鎵層與背面金屬層之間的砷化鎵層，該半成品還具有設置於該鋁砷化鎵層表面的電極，所述氧化層則亦形成於該鋁砷化鎵層的表面；至於該隔離控制則包括於該鋁砷化鎵層的表面形成有多道溝槽；以及於各該溝槽內填入隔離劑而做為隔離之用。
15.如權利要求14所述的發光二極體的製法，其特徵在於，該隔離控制之後接著進行化學成膜步驟，而於化學成膜步驟之後則須去除所填入的該些隔離劑。
16.如權利要求14所述的發光二極體的製法，其特徵在於，該這些溝槽即為進行切割步驟時的預定切割線。
17.如權利要求14所述的發光二極體的製法，其特徵在於，該這些溝槽是通過半切以及平臺蝕刻的其中之一來形成。
18.如權利要求14所述的發光二極體的製法，其特徵在於，該些溝槽的深度是及於該砷化鎵層。
19.如權利要求14所述的發光二極體的製法，其特徵在於，各該隔離劑為光阻。
20.如權利要求I所述的發光二極體的製法，其特徵在於，該半成品於進行化學成膜時須以靜置且避免震動的方式浸泡於溶液中。
21.如權利要求I所述的發光二極體的製法，其特徵在於，該溶液具有以雙氧水(H2O2) 計大於28%的含氧量。
全文摘要
本發明是關於一種發光二極體的製法，包含前段製程、製作電極，製作電極後形成半成品、化學成膜步驟以及切割步驟，該化學成膜步驟包括提供一溶液，該溶液為一鹼性且含氧量高的溶液；以及，浸泡，將所述半成品浸泡於該溶液中，使半成品本身與溶液產生反應，而於該半成品的預定處形成一層鋁鎵砷氧化層。由此，乃能提高發光二極體在高溼度下的壽命。
文檔編號H01L33/44GK102610708SQ20111003038
公開日2012年7月25日 申請日期2011年1月19日 優先權日2011年1月19日
發明者劉建政, 陳怡宏, 龔正 申請人:鼎元光電科技股份有限公司