專利名稱：薄型化發光二極管的晶粒結構的制作方法
技術領域：
本實用新型是有關一種GaP及GaAsP發光二極管的結構，特別是關于一種薄型化發光二極管的晶粒結構。
背景技術：
發光二極管(light-emitting diode，LED)是由半導體材料所制成的光電元件，元件具有兩個電極端子，在端子間施加電壓，通入極小的電流便可發光。由于LED具備多彩、省電、壽命長且安全性高等優點，已被廣泛應用在照明設備方面。
LED依用途的不同，主要分為低亮度(約＜30mcd)及高亮度二種產品，其中二元的GaP LED及三元的GaAsP LED是屬于低亮度產品，主要應用領域如表1所示，隨元件亮度等級、操作電壓及均勻性等表現，可區分為單燈(Lamp)、顯示器(Display)及點陣板(Dot Matrix)的應用。
表1.應用領域
一般而言，晶粒尺寸于8密耳(mil)×8密耳至14密耳×14密耳范圍時(1密耳為25.4微米)，隨晶粒尺寸增加，LED元件會有亮度上升及操作電壓下降的特性，所以高階的點陣板應用上均以較大尺寸晶粒為考量。
公知成長完成的GaP、GaAsP磊晶片的厚度約為230微米至290微米之間，因厚度問題，成品晶粒無法應用在表面粘著型晶粒(surface mountdevice，SMD)技術上。
有鑒于此，本實用新型即針對上述的問題，提出一種薄型化GaP、GaAsP發光二極管的晶粒結構，以有效克服公知缺點。
實用新型內容本實用新型的主要目的，是在提供一種薄型化發光二極管的晶粒結構，通過由將GaP或GaAsP發光二極管薄化至230微米以下，以達到提高亮度及降低操作電壓的功效，進而提升公知低亮度晶粒的性能，并可以較小尺寸晶粒取代大尺寸晶粒而應用于高階產品，達到降低成本的功效。
本實用新型的另一目的，是在提供一種薄型化發光二極管的晶粒結構，以同時兼具高性能及價格便宜的雙重效益。
本實用新型的再一目的，是在提供一種體積小的薄型發光二極管，具有高加工及設計彈性的功效。
為實現上述的目的，本實用新型一種薄型化發光二極管的晶粒結構，其是應用于GaP發光二極管及GaAsP發光二極管，該薄型化發光二極管的晶粒結構包括一透光基板，以及一發光磊晶層位于該透光基板上，該透光基板及該發光磊晶層的厚度總和是小于230微米。
所述的薄型化發光二極管的晶粒結構，其中該發光磊晶層包括一PN作用層，其是形成在該透光基板之上；一磊晶層，其是形成在該PN作用層之上。
所述的薄型化發光二極管的晶粒結構，其應用的磊晶方法是選自液相磊晶(LPE)及氣相磊晶(VPE)其中之一。
所述的薄型化發光二極管的晶粒結構，其中該透光基板的材料是GaxPy，其中0≤x≤1，0≤y≤1，x+y＝1。
所述的薄型化發光二極管的晶粒結構，其中該透光基板的材料是GaxAsyPz，其中0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，X+y+z＝1。
所述的薄型化發光二極管的晶粒結構，其中該透光基板的薄化方式是以機械研磨進行。
所述的薄型化發光二極管的晶粒結構，其中該透光基板的薄化方式是以切削方式進行。
所述的薄型化發光二極管的晶粒結構，其中該透光基板的薄化方式是以化學藥水蝕刻方式進行。
所述的薄型化發光二極管的晶粒結構，其中薄化該透光基板的方式是直接成長一薄膜作為該透光基板。
因此，本實用新型提出的薄型化GaP、GaAsP發光二極管晶粒，較公知晶粒具有更高的亮度，且操作電壓亦較低，以同時兼具較高性能及價格便宜的雙重效益；另一方面，由于薄化后的LED晶粒體積較小，與大體積LED相較，更利于后續加工作業，同時可提供較高的加工及設計彈性。
圖1為本實用新型的結構示意圖；圖2為本實用新型的受測試晶粒分割為四等份及其測試點的示意圖；圖3為依據本實用新型的實驗數據所繪的厚度與亮度變化的關系圖；圖4為依據本實用新型的實驗數據所繪的厚度與橾作電壓變化的關系圖；圖5為依據本實用新型的實驗數據所繪的厚度與波長變化的關系圖。
具體實施方式
本實用新型的特點是將GaP或GaAsP發光二極管的晶粒厚度薄化至230微米以下，以使GaP或GaAsP LED元件具有高亮度及低操作電壓的優點。如圖1所示，是本實用新型的結構示意圖，一薄型化發光二極管10的晶粒結構包括一透光基板12及一位于透光基板12表面上的發光磊晶層14；其中發光磊晶層14是包含一PN作用層142及其上的磊晶層(epi-layer)144，PN作用層142是形成在透光基板12的表面上，其通常是由一P型層及一N型層組成，且二者的接面形成一作用層。此薄型化發光二極管10的結構特征在于透光基板12及發光磊晶層14的厚度總和是小于230微米，較佳者，透光基板12的厚度是介于100微米至150微米之間。
在上述結構中，本實用新型所使用的磊晶方法通常是液相磊晶(liquidphase epitaxy，LPE)或氣相磊晶(vapor phase epitaxy，VPE)，而使用的基板12是透光材質的基板，其材料通常是GaxPy或GaxAsyPz化合物，其中0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，x+y＝1或X+y+z＝1，以減少基板的光線吸收來達到提高亮度的目的。
發光二極管晶粒的薄化結構通常是通過由將基板薄化來達到薄化整個晶粒的目的，而本實用新型的透光基板12的薄化方式可利用機械研磨、化學藥水蝕刻進行，亦可利用切削方式進行，其中切削的晶片厚度均勻性較佳；除此之外，薄化透光基板12的方式亦可直接成長一薄的薄膜(film)作為透光基板12，使發光磊晶層14直接成長在該薄膜上。
本實用新型通過由將透光基板薄化以達到薄化發光二極管晶粒的目的，進而降低元件內部的光吸收比率，并降低元件阻抗，使薄型化的GaPLED晶粒及GaAsP LED晶粒較一般晶粒具有更高的亮度，且操作電壓亦較低，不僅有效提升LED晶粒的性能，同時又可保有價格便宜的優勢。
在了解本實用新型的結構及尺寸的后，以下特提出本實用新型的晶粒厚度與特性的測試數據，來加以驗證本實用新型達成的作用與功效。
測試數據本實驗是針對公知以液相磊晶(LPE)及氣相磊晶(VPE)成長的GaxPy或GaxAsyPz磊晶片進行測試，一般LED晶粒的原始厚度約為230～290微米。本測試是將一厚度270微米的2英寸晶片切割為4等份，取其中3等份分別研磨至厚度為220、180、140微米；接著將其制成10密耳(mil)(即0.25mm×0.25mm)的晶粒，并分別量測此四種厚度晶粒的特性，包括亮度、操作電壓及波長，其中操作電壓是順向電壓，如圖2所示，每一厚度晶粒是測試9點，而后取其平均值。測試結果如下表2，三種特性的變化曲線如圖3至圖5所示。
由測試結果可知，將LED晶粒薄化至小于220微米后，元件亮度明顯隨厚度下降而上升；操作電壓隨厚度下降而下降而發光波長則仍保持不變。
其中，考慮LED晶粒厚度小于140微米后，縱使特性的提升比率更大，但制作過程良率恐因晶粒易碎而下降，故未繼續測試。
以上所述是通過由實施例說明本實用新型的特點，其目的在使熟習該技術的人能了解本實用新型的內容并據以實施，而非限定本實用新型的專利范圍，故，凡其他未脫離本實用新型所揭示的精神所完成的等效修飾或修改，仍應包含在以下所述的根據權利要求中。
權利要求1.一種薄型化發光二極管的晶粒結構，其是應用于GaP發光二極管及GaAsP發光二極管，該薄型化發光二極管的晶粒結構包括一透光基板，以及一發光磊晶層位于該透光基板上，其特征在于該透光基板及該發光磊晶層的厚度總和是小于230微米。
2.根據權利要求1所述的薄型化發光二極管的晶粒結構，其特征在于其中該發光磊晶層包括一PN作用層，其是形成在該透光基板之上；一磊晶層，其是形成在該PN作用層之上。
3.根據權利要求1所述的薄型化發光二極管的晶粒結構，其特征在于其應用的磊晶是選自液相磊晶及氣相磊晶其中之一。
4.根據權利要求1所述的薄型化發光二極管的晶粒結構，其特征在于其中該透光基板的材料是GaxPy，其中0≤x≤1，0≤y≤1，x+y＝1。
5.根據權利要求1所述的薄型化發光二極管的晶粒結構，其特征在于其中該透光基板的材料是GaxAsyPz，其中0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，X+y+z＝1。
專利摘要本實用新型提供一種薄型化發光二極管的晶粒結構，其是包括一透光基板及其上的發光磊晶層，此晶粒結構的特征是通過由薄化透光基板以使透光基板及發光磊晶層的厚度總和小于230微米，進而達到薄化GaP或GaAsP晶粒的目的。本實用新型具有提高亮度及降低操作電壓的優點，故兼具有提高性能及價格便宜的雙重效益，且體積小而具有高加工彈性。
文檔編號H01L33/00GK2692842SQ0320808
公開日2005年4月13日 申請日期2003年9月27日 優先權日2003年9月27日
發明者林晃輝, 羅興軒, 余佳駿, 李明順 申請人:曜富科技股份有限公司