CN101488544A - 发光元件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发光元件，其利用各向异性导电胶将外延薄膜结构固定于载体上，通过各向异性导电胶的特性使外延薄膜结构上的电极与载体产生电性连接。本发明还公开了一种发光元件的制造方法，其步骤包含提供暂时基板，在此暂时基板上形成外延薄膜结构，提供各向异性导电胶，提供载体，通过各向异性导电胶与外延薄膜结构连接，以及移除暂时基板。本发明还公开了一种光电显示元件。

Description

发光元件及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种发光元件，特别涉及通过各向异性导电胶将外延薄膜结构固定于载体的发光元件及其制造方法。
背景技术
发光二极管(light emitting diode，LED)的发光原理是利用电子在n型半导体与p型半导体间移动的能量差，以光的形式将能量释放，这样的发光原理有别于白炽灯发热的发光原理，因此发光二极管被称为冷光源。此外，发光二极管具有高耐久性、寿命长、轻巧、耗电量低等优点，因此现今的照明市场对于发光二极管寄予厚望，将其视为新一代的照明工具。
如图1所示，已知的发光二极管发光元件100将具有透明基板110、发光叠层120以及电极140/142的倒装焊结构利用焊料(solder)160/162固定于绝缘基板180表面而形成；其中，发光二极管100的电极140/142通过焊料160/162透过焊接(soldering)的方式与绝缘基板180表面的连接垫182/184电性连接。
然而，已知的发光元件却容易因为焊接过程中连接垫与电极对位不精确以及焊接条件控制不当，降低发光元件的稳定性，其制造程序亦十分耗时；除此之外，在已知发光元件中，发光层(图未示)所发出的光线于通过透明基板时，容易产生全反射而无法射出，进而导致发光元件的光提取效率降低。
因此，本发明为解决上述困扰，提供一种通过各向异性导电胶将外延薄膜结构固定于载体上的发光元件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种发光元件，包含外延薄膜结构、各向异性导电胶、以及载体，并且通过各向异性导电胶将外延薄膜结构固定于载体上。在此发光元件中，光线由外延薄膜结构直接射出，无需穿透透明基板，以减少光线全反射发生，提高光提取效率。
本发明的另一目的在于提供一种发光元件，其各向异性导电胶具有垂直电流导通远大于水平电流导通的特性，故无需精确的对位程序与焊接(soldering)技术使外延薄膜结构固定于载体上，亦可使外延薄膜结构与载体产生电性连接，以简化工艺。
本发明的又一目的在于提供一种发光元件的制造方法，其透过提供能量使连接层熔化以移除暂时基板，以减少已知技术中利用研磨或蚀刻薄化发光元件过程中对外延薄膜结构产生破坏的情形，以提高产品成品率。
本发明的再一目的是利用各向异性导电胶具有良好粘接固定的特性，使得产品可选用不同的载体基板，以增加产品的多元性。
底下通过具体实施例配合附图详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。
附图说明
图1为已知发光元件的构造示意图。
图2A至2K为本发明第一实施例制造流程的各步骤构造示意图。
图3A至3F为本发明第二实施例制造流程的各步骤构造示意图。
图4A与4B为本发明另一实施例的构造示意图。
图5A与5B为本发明又一实施例的构造示意图。
图6为本发明再一实施例的构造示意图。
图7为本发明另一实施例的构造示意图。
附图标记说明
100 倒装焊结构发光二极管                110 透明基板
120 发光叠层                            140、142 电极
180 绝缘基板                            182、184 连接垫
100 生长基板                            22 外延薄膜结构
222 第一导电型半导体层                   224 第二导电型半导体
226 发光层                              24 连接层
26 暂时基板                             28、60 第一电极
30、62 第二电极                         40 载体
60a 第一电极上表面                       62a 第二电极上表面
42 载体基板                             44 第一接触垫
46 第二接触垫                           32 沟槽
48 反射层                               50 各向异性导电胶
200、300、400 发光元件
具体实施方式
图2A至2K为本发明第一实施例制造流程的各步骤示意图。
如图2A与图2B所示，提供生长基板20，并运用已知的方式，例如化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition，CVD)，在生长基板20上生长外延薄膜结构22；其中此外延薄膜结构22由下而上，依序为第一导电型半导体层222、发光层226，以及第二导电型半导体层224。
随后，如图2C与图2D所示，在外延薄膜结构22上涂布连接层24，并通过连接层24将暂时基板26与外延薄膜结构22相连接；其中，连接层24为具有粘结特性的材料，诸如聚酰亚胺(PI)、苯并环丁烯(BCB)或过氟环丁烷(PFCB)以及上述材料的组合。
接着，通过已知的激光剥除法(laser lift-off)、机械研磨法、干蚀刻(dryetching)、湿蚀刻(wet etching)或是化学机械抛光法(Chemical MechanicalPolishing，CMP)移除生长基板20以裸露外延薄膜结构22，如图2E所示；接着以光刻蚀刻法，选择性地蚀刻部分外延薄膜结构22表面直至裸露出第一导电型半导体层222为止，以形成L型的结构，如图2F所示；而后，如图2G所示，分别在裸露的第一导电型半导体层222上形成第一电极28以及在未受蚀刻的外延薄膜结构22表面形成第二电极30。
随后，如图2H所示，提供载体基板42，并于载体基板42上形成第一接触垫44与第二接触垫46，以组成载体40，然后涂布各向异性导电胶(Anisotropic Conductive Film，ACF)50于载体40之上；其中，此处所使用的各向异性导电胶50以透明各向异性导电胶尤佳；载体基板42亦可搭配不同材料系统的材料，诸如：弹性基板、高导热基板或玻璃基板等，以增加产品的多元性。接着，翻转图2G所示的结构，使第一电极28与第二电极30位于外延薄膜结构22之下并且分别对应着载体40上的第一接触垫44与第二接触垫46，并且提供外力压合外延薄膜结构22与载体40，使外延薄膜结构22通过各向异性导电胶50固定于载体40上，如图2I所示；其中，由于各向异性导电胶50具有垂直导通电流远大于水平导通电流的特性，因此即使第一电极28与第一接触垫42之间以及第二电极30与第二接触垫44之间间隔着各向异性导电胶50，仍能产生电性连接以导通电流。
接着如图2J所示，通过激光(laser)、紫外光(Ultraviolet，UV)或热能等方式提供能量，用以熔化连接层24；待连接层24熔化后移除暂时基板26，以形成如图2K所示的发光元件200。
图3A至3F为本发明第二实施例制造流程的各步骤示意图。
如图3A所示，在完成图2E所示的移除生长基板20的步骤后，更可于外延薄膜结构22的表面进行选择性蚀刻以形成至少一裸露至第一导电型半导体222的沟槽32；其中该沟槽32将外延薄膜结构22区分为第一平台与第二平台(图未示)；接着如图3B所示，分别于上述的第一平台与第二平台上形成第一电极60与第二电极62，其中，第一电极60的上表面60a以及第二电极62的上表面62a位于同一水平面上。接着，如图3C所示，将图3B的结构反转，使外延薄膜结构22上的第一电极60与第二电极62分别对应载体40上的第一接触垫44与第二接触垫46，通过各向异性导电胶50连接载体40与外延薄膜结构，并且提供外力压合外延薄膜结构22与载体40，如图3D所示；随后，如图3E所示，提供能量以熔化连接层24；而后除暂时基板26，以形成如图3F所示的发光元件300。此外，由于发光元件300的第一电极60的上表面60a与第二电极62的上表面62a位于同一水平面，因此，亦可如图6所示，第一电极60与第一接触垫44以及第二电极62与第二接触垫46直接接触，并且利用非等向导电薄膜50加强第一与第二电极以及第一与第二接触垫之间的电性连接。
由于本发明第一与第二实施例中的各向异性导电胶50采用透明各向异性导电胶，因此更可如图4A与4B所示，在载体基板42以及第一接触垫44与第二接触垫46之间形成反射层48，其反射层48的材料可为铟(In)、锡(Sn)、铝(Al)、金(Au)、铂(Pt)、锌(Zn)、银(Ag)、钛(Ti)、锡(Pb)、锗(Ge)、铜(Cu)、镍(Ni)、铍化金(AuBe)、锗化金(AuGe)、锌化金(AuZn)、锡化铅(PbSn)、氮化硅(SiNx)、氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化钛(TiO2)、氧化镁(MgO)、上述材料的组合或分散式布拉格反射层(Distributed Bragg Reflector，DBR)者，用以反射发光层226朝向载体40所发出的光线，提高发光元件的光提取效率。
为了减少光线于外延薄膜结构22中发生全反射的情形，亦可如图5A与5B所示，在发光元件200或发光元件300的外延薄膜结构22出光面进行粗化程序，以进一步地提高光提取效率。
此外，亦可如图7所示，将多个具有第一电极与第二电极的外延薄膜结构22通过各向异性薄膜50固定于载体40上，以形成大面积的发光元件400；其中，载体基板42可以是弹性基板、高导热基板或玻璃基板等材料；而此种大面积的发光元件400更可广泛地应用于光电显示器或液晶显示器背光源等。
以上所述的实施例仅为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使本领域技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以的限定本发明的保护范围，即大凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (25)

1.一种发光元件，至少包含：
载体；以及
至少一外延薄膜结构，至少包含第一导电型半导体层、第二导电型半导体层，以及发光层，位于该第一导电型半导体层与该第二导电型半导体层之间；其中该外延薄膜结构通过各向异性导电胶固定于该载体上。
2.如权利要求1所述的发光元件，其中该外延薄膜结构为不具生长基板的外延薄膜结构。
3.如权利要求1所述的发光元件，其中该载体包含载体基板，以及至少第一接触垫与第二接触垫，设置于该载体基板的上表面。
4.如权利要求3所述的发光元件，还包含至少第一电极与第二电极形成于该外延薄膜结构与该载体间，其中该第一电极以及该第二电极分别与该第一接触垫以及该第二接触垫接触并产生电性连接。
5.如权利要求3所述的发光元件，还包含至少第一电极与第二电极形成于该外延薄膜结构与该载体间，其中该各向异性导电胶填充于该第一电极以及该第二电极与该第一接触垫以及该第二接触垫之间并通过该各向异性导电胶使该第一电极与该第二电极分别与该第一接触垫与该第二接触垫产生电性连接。
6.如权利要求3所述的发光元件，其中该载体基板为软性基板、高导热基板或玻璃基板。
7.如权利要求1所述的发光元件，还包含一暂时基板位于该外延薄膜结构上，其中该暂时基板通过连接层连接该外延薄膜结构。
8.如权利要求1所述的发光元件，其中该外延薄膜结构出光方向的表面为粗化表面。
9.如权利要求1所述的发光元件，其中该载体上还包含反射层。
10.如权利要求1所述的发光元件，其中该各向异性导电胶为通电时垂直方向电流远大于水平方向电流的薄膜。
11.一种发光元件的制造方法，至少包含下列步骤：
提供至少一外延薄膜结构，该外延薄膜结构上具有暂时基板；
提供至少一各向异性导电胶；
提供载体；
通过该各向异性导电胶连接该载体与该外延薄膜结构；以及
移除该暂时基板，以裸露该外延薄膜结构。
12.如权利要求11所述的发光元件的制造方法，其中该外延薄膜结构通过压合步骤连接于该载体上。
13.如权利要求11所述的发光元件的制造方法，还包含：
生长该外延薄膜结构于生长基板；
提供连接层，并通过该连接层连结该外延薄膜结构与该暂时基板；以及
移除该生长基板以裸露该外延薄膜结构。
14.如权利要求11所述的发光元件的制造方法，还包含：
提供载体基板；以及
分别形成至少第一接触垫与至少第二接触垫于该载体基板的上表面。
15.如权利要求14所述的发光元件的制造方法，还包含形成反射层于该载体基板。
16.如权利要求11所述的发光元件的制造方法，还包含于该外延薄膜结构的表面形成第一电极与第二电极，其中该第一电极与该第二电极分别具有第一上表面与第二上表面，并且该第一上表面与该第二上表面位于同一水平面。
17.如权利要求13所述的发光元件的制造方法，还包含提供能量以熔化该连接层的步骤。
18.如权利要求17所述的发光元件的制造方法，其中该能量为激光、紫外光或热能。
19.如权利要求11所述的发光元件的制造方法，还包含粗化该外延薄膜结构裸露表面的步骤。
20.一种光电显示元件，包含：
大面积载体；
多个脱离原始生长基板的外延薄膜结构；以及
多块各向异性导电胶，用以固定该外延薄膜结构于该大面积载体上，并产生电性连接。
21.如权利要求20所述的光电显示元件，其中该大面积载体还包含：
大面积载体基板；以及
多第一接触垫与多第二接触垫，形成于该大面积载体基板上。
22.如权利要求21所述的光电显示元件，还包含第一电极与第二电极分别形成于该外延薄膜结构的下表面，并分别对应该第一接触垫与该第二接触垫，其中该第一电极以及该第二电极分别与该第一接触垫以及该第二接触垫产生电性连接。
23.如权利要求21所述的光电显示元件，还包含第一电极与第二电极分别形成于该外延薄膜结构的下表面，其中该各向异性导电胶填充于该第一电极以及该第二电极与该第一接触垫以及该第二接触垫之间并通过该各向异性导电胶使该第一电极与该第二电极分别与该第一接触垫与该第二接触垫产生电性连接。
24.如权利要求20所述的光电显示元件，其中该各向异性导电胶为通电时垂直方向电流远大于水平方向电流的薄膜。
25.如权利要求21所述的光电显示元件，其中该大面积载体基板为选自弹性基板、高导热基板及玻璃基板所构成的群组。
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