CN102044603A

CN102044603A - 具有斜面的发光元件

Info

Publication number: CN102044603A
Application number: CN2009102070120A
Authority: CN
Inventors: 叶瑞鸿
Original assignee: Epistar Corp
Current assignee: Epistar Corp
Priority date: 2009-10-23
Filing date: 2009-10-23
Publication date: 2011-05-04

Abstract

一种发光元件，包含发光叠层，至少包含活性层；以及复合基板，位于发光叠层之下。复合基板包含支持基板，其中支持基板包含上表面与不平行于活性层的下表面；金属基板，位于支持基板之下；以及反射层，位于支持基板与金属基板之间。

Description

具有斜面的发光元件

技术领域

本发明关于发光元件，尤其关于一种具有斜面的发光元件。

背景技术

发光二极管(Light-emitting Diode；LED是一种固态半导体元件，其至少包含一p-n接面(p-n junction)，此p-n接面是形成于p型与n型半导体层之间。当于p-n接面上施加一定程度的偏压时，p型半导体层中的电洞与n型半导体层中的电子会结合而释放出光。此光产生的区域一般又称为发光区(light-emitting region)。

LED的主要特征在于尺寸小、发光效率高、寿命长、反应快速、可靠度高和色度良好，目前已经广泛地使用在电器、汽车、招牌和交通号志上。随着全彩LED的问世，LED已逐渐取代传统的照明设备，如荧光灯和白热灯泡。

上述发光二极管可进一步地以基板经由焊块或胶材与基座连接，以形成发光装置。另外，基座更具有至少一电路，经由导电结构，例如金属线，电连接发光装置的电极。

发明内容

发光元件的晶圆包含支持基板；透明粘结层位于支持基板之上；以及发光叠层位于透明粘结层之上。发光叠层至少包含第一半导体层；活性层位于第一半导体层之上；以及第二半导体层位于活性层之上；其中分别在第一半导体层与第二半导体层之上具有第一电极与第二电极。接着从支持基板的底面移除支持基板的一部分以形成与活性层不平行的第一下表面。第一下表面与支持基板的上表面夹有第一夹角，第一夹角约为20°～70°。形成反射层于第一下表面之下，形成金属基板于反射层之下，金属基板与支持基板不直接接触。

本发明的第二实施例与第一实施例类似，差异在于支持基板包含第一下表面和第二下表面。第一下表面和第二下表面于支持基板的上表面相接，并分别与上表面夹有第一夹角与第二夹角。

本发明的第三实施例与第二实施例类似，差异在于第一下表面和第二下表面于金属基板的底面相接。

本发明的第四实施例与第一实施例类似，差异在于支持基板包含凹下表面。

本发明的第五实施例与第四实施例类似，差异在于支持基板包含凸下表面。

附图说明

附图用以促进对本发明的理解，是本说明书的一部分。附图的实施例配合实施方式的说明以解释本发明的原理。

图1-4是依据本发明的第一实施例的制造流程示意图。

图5是依据本发明的第二实施例的剖面图。

图6是依据本发明的第三实施例的剖面图。

图7是依据本发明的第四实施例的剖面图。

图8系依据本发明之第五实施例的剖面图。

图9为示意图，显示利用本发明实施例所组成的光源产生装置的示意图。

图10为示意图，显示利用本发明实施例所组成的背光模块的示意图。

主要元件符号说明

10：复合基板

101：支持基板

102 22 32：第一下表面

2434：第二下表面

42：凹下表面

52：凸下表面

103：反射层

104：上表面

θ₁：第一夹角

θ₂：第二夹角

105：金属基板

12：透明粘结层

14：发光叠层

142：第一半导体层

144：活性层

146：第二半导体层

16：第一电极

18：第二电极

6：光源产生装置

61：光源

62：电源供应系统

63：控制元件

7：背光模块

71：光学元件

实施方式

本发明的实施例会被详细地描述，并且绘制于附图中，相同或类似的部分会以相同的号码在各附图以及说明出现。

图1-4是第一实施例的制造流程示意图。如图1所示，发光元件的晶圆包含支持基板101；透明粘结层12位于支持基板101之上；以及发光叠层14位于透明粘结层12之上。发光叠层14至少包含第一半导体层142；活性层144位于第一半导体层142之上；以及第二半导体层146位于活性层144之上；其中分别在第一半导体层142与第二半导体层146之上具有第一电极16与第二电极18。接着从支持基板101的底面移除支持基板101的一部分以形成与活性层144不平行的第一下表面102，如图2所示，此处以斜面为例，而移除的方法可以为蚀刻或激光剥除法。第一下表面102与上表面104夹有第一夹角θ1，第一夹角θ1约为20°～70°。如图3所示，形成反射层103于第一下表面102之下，形成的方法可以为蒸镀法、溅镀法或黏着法。再形成金属基板105于反射层103之下，使金属基板105与支持基板101不直接接触。形成金属基板105的方法可以为电镀。接着，利用研磨或蚀刻移除金属基板105的凸出部份(未显示)，再切割形成如图4所示的发光元件1的晶粒，其中复合基板10具有支持基板101、金属基板105与反射层103，反射层103则形成于支持基板101与金属基板105之间。

支持基板101可为供发光叠层14成长用的成长基板，或置换成长基板后利用透明粘结层12接合的基板，用以支撑位于其上的发光叠层14，其材料可为透明或绝缘材料，例如为电绝缘材料、蓝宝石(Sapphire)、钻石(Diamond)、玻璃(Glass)、石英(Quartz)、压克力(Acryl)、氧化锌(ZnO)或氮化铝(AlN)等。支持基板101可以是透明的基板，可为导电或不导电，具有与活性层144不互相平行的第一下表面102，本实施例以斜面为例。反射层103可以反射活性层14所产生的光线，导向发光元件的侧边出光，以增加光摘出效率。除此之外，可依需求设计第一下表面102，将光反射至其它侧边。反射层103的材料可为金属或具有高反射率的材料，例如为铜(Cu)、铝(Al)、铟(In)、锡(Sn)、金(Au)、铂(Pt)、锌(Zn)、银(Ag)、钛(Ti)、铅(Pb)、钯(Pd)、锗(Ge)、镍(Ni)、铬(Cr)、镉(Cd)、钴(Co)、锰(Mn)、锑(Sb)、铋(Bi)、镓(Ga)、铊(Tl)、砷(As)、硒(Se)、碲(Te)、钋(Po)、铱(Ir)、铼(Re)、铑(Rh)、锇(Os)、钨(W)、锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、锆(Zr)、钼(Mo)、镧(La)、铜-锡(Cu-Sn)、铜-锌(Cu-Zn)、铜-镉(Cu-Cd)、锡-铅-锑(Sn-Pb-Sb)、锡-铅-锌(Sn-Pb-Zn)、镍-锡(Ni-Sn)、镍-钴(Ni-Co)或金合金(Au alloy)。反射层103也可包含布拉格反射层(DBR)，材料例如为聚酰亚胺(polyimide)、苯并环丁烯(BCB)，过氟环丁烷(PFCB)、氧化铟锡(ITO)、氧化镁(MgO)、介电材料、Su8、环氧树脂(Epoxy)、丙烯酸树脂(Acrylic Resin)、环烯烃聚合物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚酰亚胺(Polyetherimide)、氟碳聚合物(Fluorocarbon Polymer)、硅胶(Silicone)、玻璃(Glass)、氧化铝(Al₂O₃)、氧化硅(SiO₂)、氧化钛(TiO₂)、氮化硅(SiN_x)、旋涂玻璃(SOG)或其它有机材料。金属基板105可支撑支持基板101与其上的发光叠层14，以及帮助导热，材料可为高散热或反射材料，包含铜(Cu)、铝(Al)、铟(In)、锡(Sn)、金(Au)、铂(Pt)、锌(Zn)、银(Ag)、钛(Ti)、铅(Pb)、钯(Pd)、锗(Ge)、镍(Ni)、铬(Cr)、镉(Cd)、钴(Co)、锰(Mn)、锑(Sb)、铋(Bi)、镓(Ga)、铊(Tl)、砷(As)、硒(Se)、碲(Te)、钋(Po)、铱(Ir)、铼(Re)、铑(Rh)、锇(Os)、钨(W)、锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、锆(Zr)、钼(Mo)、镧(La)、铜-锡(Cu-Sn)、铜-锌(Cu-Zn)、铜-镉(Cu-Cd)、锡-铅-锑(Sn-Pb-Sb)、锡-铅-锌(Sn-Pb-Zn)、镍-锡(Ni-Sn)、镍-钴(Ni-Co)、金合金(Au alloy)、银化铟(InAg)、金化铟(InAu)、铍化金(AuBe)、锗化金(AuGe)、锌化金(AuZn)、锡化铅(PbSn)、铟化钯(PdIn)或锡化金(AuSn)。

透明粘结层12可为导电或不导电，用以接合支持基板101与其上的发光叠层14，其材料可为透明材料或电绝缘材料，包括聚酰亚胺(polyimide)、苯并环丁烯(BCB)，过氟环丁烷(PFCB)、氧化镁(MgO)、介电材料、Su8、环氧树脂(Epoxy)、丙烯酸树脂(Acrylic Resin)、环烯烃聚合物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚酰亚胺(Polyetherimide)、氟碳聚合物(Fluorocarbon Polymer)、硅胶(Silicone)、玻璃、氧化铝(Al₂O₃)、氧化硅(SiO₂)、氧化钛(TiO₂)、氮化硅(SiN_x)、旋涂玻璃(SOG)、其它有机粘结材料、氧化铟锡(ITO)、氧化铟(InO)、氧化锡(SnO)、氧化镉锡(CTO)、氧化锑锡(ATO)、氧化锌铝(AZO)、氧化锌锡(ZTO)、氧化锌(ZnO)、砷镓化铝(AlGaAs)、氮化镓(GaN)、磷化镓(GaP)、砷化镓(GaAs)或磷化镓砷(GaAsP)。发光叠层14的材料包含一种以上的物质选自镓(Ga)、铝(Al)、铟(In)、磷(P)、氮(N)、锌(Zn)、镉(Cd)或硒(Se)所构成的群组，第一半导体层142与第二半导体层146的电性相异。

第二实施例如图5所示，与第一实施例类似，差异在于支持基板101包含第一下表面22和第二下表面24，金属基板105形成于第一下表面22与第二下表面24之下。第一下表面22和第二下表面24于上表面104相接，并分别与上表面104夹有第一夹角θ₁与第二夹角θ₂，第一夹角θ₁或第二夹角θ₂的角度为20°～70°，第一夹角θ₁与第二夹角θ₂的角度可相同或不同。第三实施例如图6所示，与第二实施例类似，差异在于第一下表面32和第二下表面34于金属基板105的底面相接。第一下表面32和第二下表面34分别与上表面104夹第一夹角θ₁与第二夹角θ₂，第一夹角θ₁或第二夹角θ₂的角度为20°～70°，第一夹角θ₁与第二夹角θ₂的角度可相同或不同。

第四实施例如图7所示，与第一实施例类似，差异在于支持基板101包含凹下表面42，通过凹下表面42的侧边的切线T1与上表面104夹有第一夹角θ₁，第一夹角θ₁的角度为20°～70°。第五实施例如图8所示，与第四实施例类似，差异在于支持基板101包含凸下表面52，通过凸下表面52的侧边的切线T2与上表面104夹有第一夹角θ₁，第一夹角θ₁的角度为20°～70°。

图9为绘示出光源产生装置的示意图，光源产生装置6包含切割本发明任一实施例中的晶圆发光结构所产生的晶粒。光源产生装置6可以是照明装置，例如路灯、车灯或室内照明光源，也可以是交通号志或平面显示器中背光模块的背光光源。光源产生装置6包含前述发光元件组成的光源61、电源供应系统62以供应光源61电流、以及控制元件63，用以控制电源供应系统62。

图10为绘示出背光模块剖面的示意图，背光模块7包含前述实施例中的光源产生装置6，以及光学元件71。光学元件71可将由光源产生装置6发出的光加以处理，以应用于平面显示器，例如散射光源产生装置6发出的光。

惟上述实施例仅为例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本发明所属技术领域中具有通常知识者均可在不违背本发明的技术原理及精神的情况下，对上述实施例进行修改及变化。因此本发明的权利保护范围如后述的权利要求书所列。

Claims

1.一种发光元件，包含：

发光叠层，至少包含活性层；以及

复合基板，位于该发光叠层之下，包含：

支持基板，其中该支持基板包含上表面与不平行于该活性层的第一下表面；

金属基板，位于该支持基板之下；以及

反射层，位于该支持基板与该金属基板之间。

2.如权利要求1所述的发光元件，其中该金属基板的材料包含一种或一种以上选自下列的物质：铜(Cu)、铝(Al)、铟(In)、锡(Sn)、金(Au)、铂(Pt)、锌(Zn)、银(Ag)、钛(Ti)、铅(Pb)、钯(Pd)、锗(Ge)、镍(Ni)、铬(Cr)、镉(Cd)、钴(Co)、锰(Mn)、锑(Sb)、铋(Bi)、镓(Ga)、铊(Tl)、砷(As)、硒(Se)、碲(Te)、钋(Po)、铱(Ir)、铼(Re)、铑(Rh)、锇(Os)、钨(W)、锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、锆(Zr)、钼(Mo)、镧(La)、铜-锡(Cu-Sn)、铜-锌(Cu-Zn)、铜-镉(Cu-Cd)、锡-铅-锑(Sn-Pb-Sb)、锡-铅-锌(Sn-Pb-Zn)、镍-锡(Ni-Sn)、镍-钴(Ni-Co)、金合金(Au alloy)、银化铟(InAg)、金化铟(InAu)、铍化金(AuBe)、锗化金(AuGe)、锌化金(AuZn)、锡化铅(PbSn)、铟化钯(PdIn)与锡化金(AuSn)。

3.如权利要求1所述的发光元件，其中该支持基板的材料包含一种或一种以上选自下列的物质：电绝缘材料、蓝宝石(Sapphire)、钻石(Diamond)、玻璃(Glass)、石英(Quartz)、压克力(Acryl)、氧化锌(ZnO)与氮化铝(AlN)。

4.如权利要求1所述的发光元件，其中该反射层的材料包含一种或一种以上选自下列的物质：铜(Cu)、铝(Al)、铟(In)、锡(Sn)、金(Au)、铂(Pt)、锌(Zn)、银(Ag)、钛(Ti)、铅(Pb)、钯(Pd)、锗(Ge)、镍(Ni)、铬(Cr)、镉(Cd)、钴(Co)、锰(Mn)、锑(Sb)、铋(Bi)、镓(Ga)、铊(Tl)、砷(As)、硒(Se)、碲(Te)、钋(Po)、铱(Ir)、铼(Re)、铑(Rh)、锇(Os)、钨(W)、锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、锆(Zr)、钼(Mo)、镧(La)、铜-锡(Cu-Sn)、铜-锌(Cu-Zn)、铜-镉(Cu-Cd)、锡-铅-锑(Sn-Pb-Sb)、锡-铅-锌(Sn-Pb-Zn)、镍-锡(Ni-Sn)、镍-钴(Ni-Co)与金合金(Au alloy)。

5.如权利要求1所述的发光元件，其中该反射层包含布拉格反射层，其中该布拉格反射层的材料包含一种或一种以上选自下列的物质：聚酰亚胺(polyimide)、苯并环丁烯(BCB)、过氟环丁烷(PFCB)、氧化铟锡(ITO)、氧化镁(MgO)、介电材料、Su8、环氧树脂(Epoxy)、丙烯酸树脂(Acrylic Resin)、环烯烃聚合物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚酰亚胺(Polyetherimide)、氟碳聚合物(Fluorocarbon Polymer)、硅胶(Silicone)、玻璃(Glass)、氧化铝(Al₂O₃)、氧化硅(SiO₂)、氧化钛(TiO₂)、氮化硅(SiN_x)、旋涂玻璃(SOG)与其它有机材料。

6.如权利要求1所述的发光元件，其中该发光叠层的材料包含一种或一种以上选自下列的物质：镓(Ga)、铝(Al)、铟(In)、磷(P)、氮(N)、锌(Zn)、镉(Cd)与硒(Se)。

7.如权利要求1所述的发光元件，还包含透明粘结层，位于该发光叠层与该复合基板之间，其中该透明粘结层的材料包含一种或一种以上选自下列的物质：聚酰亚胺(polyimide)、苯并环丁烯(BCB)、过氟环丁烷(PFCB)、氧化镁(MgO)、介电材料、Su8、环氧树脂(Epoxy)、丙烯酸树脂(Acrylic Resin)、环烯烃聚合物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚酰亚胺(Polyetherimide)、氟碳聚合物(Fluorocarbon Polymer)、硅胶(Silicone)、玻璃、氧化铝(Al₂O₃)、氧化硅(SiO₂)、氧化钛(TiO₂)、氮化硅(SiNx)、旋涂玻璃(SOG)、其它有机粘结材料、氧化铟锡(ITO)、氧化铟(InO)、氧化锡(SnO)、氧化镉锡(CTO)、氧化锑锡(ATO)、氧化锌铝(AZO)、氧化锌锡(ZTO)、氧化锌(ZnO)、砷镓化铝(AlGaAs)、氮化镓(GaN)、磷化镓(GaP)、砷化镓(GaAs)与磷化镓砷(GaAsP)。

8.如权利要求1所述的发光元件，其中该上表面与该第一下表面之间包含第一夹角，该第一夹角为20°～70°。

9.如权利要求1所述的发光元件，还包含第二下表面，其中该支持基板的该上表面与该第二下表面之间还包含第二夹角。

10.如权利要求9所述的发光元件，其中该第二夹角为20°～70°。