[发明专利]发光二极管阵列与其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光二极管阵列与其制法，特别是发光二极管阵列的电连接结构与方法。

背景技术

图1显示一种已知水平式发光二极管(LED)的示意图。参见图1，水平式发光二极管100包括磊晶基材102、磊晶结构104、电极单元106。磊晶结构104是利用磊晶程序而成长于磊晶基材102上。电极单元106形成在磊晶结构104上，以提供其电能。磊晶基材102的材料例如蓝宝石或碳化硅(SiC)，使得三族氮化物可磊晶成长于磊晶基材102上，其中三族氮化物例如氮化镓(GaN)、氮化铟镓(InGaN)、氮化铝镓(AlGaN)以及氮化铝铟镓(AlInGaN)等。

磊晶结构104通常是三族氮化物所制成。在磊晶过程中，磊晶结构104在磊晶基材102上成长，而形成N型掺杂层108与P型掺杂层110。当提供电能到磊晶结构104时，位于N型掺杂层108与P型掺杂层110接合处(junction)的发光结构112会产生一电洞捕抓现象。因此，发光部分112的电子能阶会降低，而以光子形式释放能量。例如，发光部分112是一种单量子井(single quantum well)结构或是多重量子井(multiple quantum well，MQW)结构，可限制电子电洞的移动空间，以提升电子电洞的碰撞机率，因而增加电子电洞复合率，如此可提高发光效率。

电极单元106具有第一电极114和第二电极116。第一电极114和第二电极116分别与N型掺杂层108和P型掺杂层110欧姆接触。电极114/116是用于提供电能给磊晶结构104。当施加一电压到第一电极114和第二电极116，一电流从第二电极116通过磊晶结构104流向第一电极114，并在磊晶结构104内横向分布。因此，通过磊晶结构104内的一光电效应产生一些光子。通过横向的电流分布，水平式发光二极管100从磊晶结构104发出光。

水平式发光二极管100的工艺虽然十分简单，但也可能在工艺中造成一些问题，例如电流拥挤(current crowding)、电流分布不均，以及热累积等问题。这些问题可能会降低发光二极管100的发光效率及/或损坏发光二极管100。

为克服上述问题，本领域发展出一种垂直式发光二极管。图2为传统垂直式发光二极管的示意图。垂直式发光二极管200具有磊晶结构204和电极单元206。电极单元206位于磊晶结构204上以提供其电能。类似于图1所示的水平式发光二极管100，磊晶结构204可利用磊晶程序，以氮化镓基(GaN-based)或氮化铟镓基(InGaN-based)等半导体材质制成。在磊晶过程中，氮化镓基或氮化铟镓基材料从一磊晶基材(未图示)上成长，形成N型掺杂层208、发光结构212，和P型掺杂层210。接着，脱去磊晶基材，结合电极单元206和磊晶结构204。电极单元206具有第一电极214和第二电极216。第一电极214和第二电极216分别与N型掺杂层208和P型掺杂层210欧姆接触。此外，第二电极216可连接一散热基材202以增加散热效率。当施加电压于第一电极214和第二电极216时，电流垂直流动，因而改善已知水平式发光二极管的电流拥挤、电流分布不均，以及热累积等问题。

由于天然基材的缺乏，氮化镓或相关氮基化合物通常是形成在蓝宝石基材上。传统发光二极管，例如前述者，因光子以全方向发光，使其发光效率不高。大比例的光被蓝宝石基材限制，无法被利用。此外，蓝宝石基材的热传导系数低，使发光二极管的散热效率不佳。

为取代蓝宝石基材，本领域利用磊晶转移技术制作各种超高亮度的发光二极管，例如薄膜式P型朝上氮化镓发光二极管(P-side up thin-film LEDs)、薄膜式N型朝上氮化镓发光二极管(N-side up thin-film LEDs)等等。

不管是哪一种发光二极管，当其形成一阵列，发光二极管之间，以及发光二极管阵列与外部，都需要设计电连接结构。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种发光二极管阵列与其制法，特别是发光二极管阵列的电连接结构与方法。

本发明一实施例提供一种发光二极管阵列的形成方法，包含：形成磊晶结构在暂时基板上，其中磊晶结构包含第一型掺杂层、发光层以及第二型掺杂层；蚀刻磊晶结构，以形成多个发光二极管；蚀刻一或多个发光二极管，移除发光层以及第二型掺杂层，并暴露至少部分第一型掺杂层，由此形成一或多个接触单元；通过内联机电耦合(electrically coupled)接触单元及/或发光二极管；形成功能结构在多个发光二极管与接触单元上方；以及移除暂时基板。