CN103178200B - 发光芯片及发光芯片的制造方法 - Google Patents
发光芯片及发光芯片的制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103178200B CN103178200B CN201210044874.8A CN201210044874A CN103178200B CN 103178200 B CN103178200 B CN 103178200B CN 201210044874 A CN201210044874 A CN 201210044874A CN 103178200 B CN103178200 B CN 103178200B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- heat
- epitaxial
- layer
- conducting layer
- semiconductor structure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 31
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 101
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 claims description 76
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 58
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 31
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 31
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 28
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims description 11
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 claims description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims description 4
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910017083 AlN Inorganic materials 0.000 claims description 3
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 claims description 2
- YXTPWUNVHCYOSP-UHFFFAOYSA-N bis($l^{2}-silanylidene)molybdenum Chemical compound [Si]=[Mo]=[Si] YXTPWUNVHCYOSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 2
- 229910021343 molybdenum disilicide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims 1
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 150
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 8
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 7
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 7
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 6
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- FTWRSWRBSVXQPI-UHFFFAOYSA-N alumanylidynearsane;gallanylidynearsane Chemical compound [As]#[Al].[As]#[Ga] FTWRSWRBSVXQPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 3
- 238000005289 physical deposition Methods 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- AJGDITRVXRPLBY-UHFFFAOYSA-N aluminum indium Chemical compound [Al].[In] AJGDITRVXRPLBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 238000002248 hydride vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000017105 transposition Effects 0.000 description 2
- GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N Indium phosphide Chemical compound [In]#P GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- NWAIGJYBQQYSPW-UHFFFAOYSA-N azanylidyneindigane Chemical compound [In]#N NWAIGJYBQQYSPW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- HZXMRANICFIONG-UHFFFAOYSA-N gallium phosphide Chemical compound [Ga]#P HZXMRANICFIONG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JVPLOXQKFGYFMN-UHFFFAOYSA-N gold tin Chemical compound [Sn].[Au] JVPLOXQKFGYFMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021478 group 5 element Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000036632 reaction speed Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000000927 vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Led Devices (AREA)
Abstract
本发明公开一种发光芯片及其制造方法。发光芯片包括一外延半导体结构、一导热层、一第一电极以及一第二电极。外延半导体结构具有一第一表面、与第一表面相对的一第二表面以及一侧表面。导热层位于外延半导体结构的第一表面之侧，其中导热层的热传导系数大于200W/mk。第一电极位于导热层远离外延半导体结构的一侧。第二电极位于外延半导体结构的第二表面以与第一电极相对。
Description
技术领域
本发明涉及一种发光芯片及其制造方法，且特别是涉及一种散热效果良好且厚度薄的发光芯片及其制造方法。
背景技术
发光二极管(LED,Light Emitting Diode)主要为一种利用Ⅲ-Ⅴ族或Ⅱ-Ⅳ族化合物半导体材料及元件结构变化所构成的发光元件。由于发光二极管具有体积小、寿命长、驱动电压低、反应速度快及耐震性佳等特性，因而广泛被应用在可携式通讯装置、交通号志、户外显示看板、汽车光源及照明等电子产品领域。
随着制造技术的精进，发光二极管经由不断的研发改善，逐渐地加强其发光的效率，使其发光亮度能够进一步的提升。但由于在提高其电功率及工作电流之下，发光二极管将会相对产生较多的热量，使得其易于因过热而影响其性能的表现，甚至造成发光二极管的故障。
为了解决发光二极管散热不佳的问题，曾有技术提出以间接转置技术将发光结构层转置于导热性较佳的硅基材或是金属基材上。不过，这些方式仍存有一些问题，例如硅基材与金属基材的厚度会造成元件或装置的体积无法薄化，此外金属基板的热膨胀系数与发光结构层的热膨胀系数差异甚大将造成元件或装置容易因为热应力的产生而剥离或破损。
发明内容
本发明的目的在于提供一种发光芯片，具有厚度薄、散热效果佳的特性。
本发明再一目的在于提供一种发光芯片，可有效改善现有的散热不佳问题。
本发明另一目的在于提供一种发光芯片，在缩减的厚度下具有理想的散热效果。
本发明又一目的在于提供一种发光芯片的制造方法，利用外延制作工艺外的步骤制作导热层以形成厚度薄、散热效果佳发光芯片。
为达上述目的，本发明提出一种发光芯片，其包括一外延半导体结构、一导热层、一第一电极以及一第二电极。外延半导体结构具有一第一表面、与第一表面相对的一第二表面以及一侧表面。导热层位于外延半导体结构的第一表面之侧，其中导热层的热传导系数大于200W/mk。第一电极位于导热层远离外延半导体结构的一侧。第二电极位于外延半导体结构的第二表面以与第一电极相对。
本发明还提出一种发光芯片的制造方法，其提供一外延基板。形成一外延堆叠层于外延基板上，且外延堆叠层至少包括一第一半导体层、一发光层以及一第二半导体层。形成一导热层于至少一外延堆叠层的第一表面。形成一第一电极于导热层远离外延堆叠层的一侧。贴合一暂时基板上于第一电极远离外延半导体结构的一侧。移除外延基板以暴露出外延堆叠层的一第二表面。形成至少一第二电极于至少一外延堆叠层的第二表面的上方。进行一单颗化制作工艺使外延堆叠层分割而形成至少一外延半导体结构。移除暂时基板。
基于上述，本发明的发光芯片具有导热层而不需通过承载基板提供散热的作用，所以具有相当薄的厚度。同时，本发明的发光芯片中，导热层的热膨胀系数与外延半导体结构的热膨胀系数接近，不易因两者热膨胀系数不匹配而使元件损坏。另外，本发明制作导热层的步骤是在外延半导体结构形成之后进行的，因而导热层的制作不影响外延半导体结构的特性使得外延半导体结构具有理想的品质。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。
附图说明
图1A至图1M为本发明第一实施例的发光芯片制造方法的剖面流程示意图；
图2A至图2I为本发明第二实施例的发光芯片的制造方法的剖面流程示意图。
主要元件符号说明
10：外延基板
20：暂时基板
22：粘着层
100、200：发光芯片
110：外延堆叠层
110S：外延半导体结构
112：第一半导体层
114：发光层
116：第二半导体层
122：欧姆接触层
124：反射层
126：缓冲层
130、230：导热层
140：电极材料层
150：保护层
232：接触孔
BS：下表面
E1、E2、E3、E4：电极
SS：侧表面
T：厚度
TS：上表面
具体实施方式
图1A至图1M为本发明第一实施例的发光芯片制造方法的剖面流程示意图。请先参照图1A，本实施例的制造方法可以先提供一外延基板10，且外延基板10上已经形成有外延堆叠层110。以本实施例而言，外延堆叠层110包括依序堆叠的第一半导体层112、发光层114以及第二半导体层116。在本实施例中，外延堆叠层110例如是通过外延制作工艺制作于外延基板10上。外延制作工艺包括氢化物气相外延制作工艺(hydride vapor phase epitaxy,HVPE)、分子束外延制作工艺(Molecular Beam Epitaxy,MBE)或是金属有机气相外延制作工艺(metal-organic vapor-phase epitaxy,MOVPE)等。另外，外延堆叠层110可包括预定要形成的一个或多个外延半导体结构110S。
在一实施例中，外延基板10可以是蓝宝石基板，但不以此为限。外延基板10的材质例如是硅(Si)、玻璃(Glass)、砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)、砷化铝镓(AlGaAs)、磷化镓(GaP)、碳化硅(SiC)、磷化铟(InP)、氮化硼(BN)、氧化铝(Al2O3)或氮化铝(AlN)等半导体或非半导体的材质。
第一半导体层112与第二半导体层116例如是一者为N型半导体层，另一者为P型半导体层。具体而言，第一半导体层112与第二半导体层116的材质系可由氮化镓、氮化铝镓、氮化铟镓、氮化铝铟镓至少其中之一掺杂II族元素或IV族元素所构成。于其他实施例中，第一半导体层112与第二半导体层116所选用的材质也可以选用二元化合物(binary compound)，例如氮化铝、氮化铟；三元化合物(ternary compound)，例如氮化铝镓、氮化镓铟、氮化铝铟、砷化铝镓、砷化铟镓；及四元化合物(quaternary compound)氮化镓铟铝、磷化铝铟镓或上述组合。发光层114则例如是Ⅲ-Ⅴ族元素为主的量子井(quantum well)结构。
接着，请参照图1B至图1C，为了提供适当的元件特性本实施例可以选择性地在外延堆叠层110上依序地形成欧姆接触层122以及反射层124。这些膜层可以利用物理沉积、化学沉积等相关沉积方法来制作，其例如有溅镀、蒸镀等制作工艺。以本实施例而言，反射层124的材质包括，但不限定于，银、铝等反射性质佳的金属材料，而欧姆接触层124的材质可以是透明导电材料或是其他欧姆接触材料，以降低第二半导体层116与反射层124之间的接触阻抗。
随之，请参照图1D与图1E，依序于反射层124上形成缓冲层126以及导热层130。相似于前述步骤，这些膜层可以利用物理沉积、化学沉积等相关沉积方法来制作，其例如有溅镀、蒸镀等制作工艺。本实施例的缓冲层126可以选择性地制作于导热层130之前，以增进导热层130与另一膜层的附着性质。也就是说，在其他实施例中，在没有缓冲层126的设置下，导热层130可以直接接触于反射层124，或是，在没有欧姆接触层122以及反射层124的实施方式下，导热层130可以直接接触于外延堆叠层110的第二半导体层116。也就是说，本实施例是将导热层130形成于外延堆叠层110远离于外延基板10的表面的一侧(也可称之为第一表面的一侧)，而不特别地局限外延堆叠层110与导热层130之间是否设置有其他膜层。
导热层130可以具有良好导热性质，其中导热层130的热膨胀系数可以由5ppm/℃至6ppm/℃，且热传导系数例如大于200W/mk。导热层130的材质则例如是导电材料。在一实施例中，导热层130可以由含碳材料所组成，其包括键结结构为sp1、sp2晶格结构的含碳材料，例如石墨。也就是说，本实施例系利用可以导电的含碳材料来制作导热层130，但本发明不以此为限。在另一实施例中，导热层130可以选择性地采用导电的陶瓷材料加以制作，其中导电的陶瓷材料包括有碳化硅或是二硅化钼。本步骤采用沉积制作工艺制作导热层130，其膜厚可以相当的薄，例如2～5μm。
之后，请参照图1F，于导热层130上形成电极材料层140，其材质包括了金锡合金、或其他合金材料。并且，请参照图1G，将一暂时基板20贴合于电极材料层140，其中暂时基板20将位于导热层130远离外延堆叠层110的一侧。具体而言，暂时基板20是通过一粘着层22贴合于电极材料层140上，以在后续制作工艺中提供支撑作用，而粘着层22的材质可以石蜡或是其他可提供暂时性贴附作用的材料。
然后，请参照图1H，移除外延基板10，其中移除外延基板10的方法包括激光剥除法(laser lift off)。此时，外延堆叠层110的上表面TS(也就是第二表面)会被暴露出来，亦即第一半导体层112远离发光层114的一侧被暴露出来。为了应用于实际产品上，外延堆叠层110例如预定要形成多个外延半导体结构110S。此处外延半导体结构110S的尺寸及数量可依照实际设计需求而改变，而不限于图示中所绘示的数量。
随之，请参照图1I，于外延堆叠层110的上表面TS上对应各个预定要形成的外延半导体结构110S形成电极E1。由于本实施例绘示了三个外延半导体结构110S以进行说明，电极E1的数目也例如为三个。但实际上，电极E1的数目及配置位置可以视外延半导体结构110S的数量以及其所需要的元件特性而定。另外，各个电极E1可以是多层堆叠结构也可以是单层结构，其材质为导电材料。
接着，为了要形成多个独立的元件，外延堆叠层110要被分割成外延半导体结构110S。因此，本实施例例如进行一单颗化制作工艺(singulationprocess)，其包括了以下描述的数个步骤，但也可以更为简化或是更为复杂。也就是说，以下描述的单颗化制作工艺仅是举例说明之用并非用以限定本发明所阐述的精神与所涵盖的范围。
请同时参照图1I与图1J，本实施例的单颗化制作工艺可以先进行一蚀刻步骤，将外延堆叠层110图案化以定义出各个外延半导体结构110S，其中蚀刻步骤可以采用干蚀刻法或是湿蚀刻法。在此，欧姆接触层122例如会被断开以使这些外延半导体结构110S彼此电性绝缘。并且，各外延半导体结构110S的侧表面SS例如会被暴露出来。
然后，请参照图1K，为了避免各外延半导体结构110S的漏电流，形成一保护层150于各外延半导体结构110S的侧表面SS。保护层150的材质可以是氧化硅、氮化硅等绝缘材料，其可以利用常见的沉积制作工艺，如物理沉积、化学沉积等，制作。在本实施例中，保护层150例如包覆外延半导体结构110S整个侧表面SS，并部分地覆盖于外延半导体结构110S的上表面TS，还可以部分地覆盖于相邻外延半导体结构110S的间隔中所暴露出来的反射层124上。
接着，请参照图1L，本实施例的单颗化制作工艺还包括进行一切割步骤或是分离步骤，使保护层150、反射层124、缓冲层126、导热层130以及电极材料层140对应于各个外延半导体结构110S断开而形成多个彼此分离的发光芯片100。此时，电极材料层140例如被分割成对应于这些发光芯片100的多个电极E2。
此时，各发光芯片100包括电极E1、外延半导体结构110S、欧姆接触层122、反射层124、缓冲层126、导热层130、电极E2以及保护层150。电极E1与电极E2上下相对，而外延半导体结构110S、欧姆接触层122、反射层124、缓冲层126以及导热层130依序地堆叠于电极E1与电极E2之间，且保护层150覆盖住外延半导体结构110S的侧表面SS。
具体而言，在进行上述单颗化制作工艺后，这些发光芯片100仍通过粘着层22接合于暂时基板20上。因此，本实施例可以参照图1M所示，进一步地破坏粘着层22以移除暂时基板20而获得多个独立的发光芯片100。此时，发光芯片100的整体厚度T例如不大于20μm。
由于本实施例的各发光芯片100具有导热层130，不需采用其他的导热构件就可以具有理想的散热特性。因此，前述制作过程中所使用的暂时基板20可不须限定为导热性质良好的基板。另外，发光芯片100系设计为独立的构件不需接合于暂时基板20上，所以暂时基板20不需具备导电特性或是特定的电性特性。亦即，暂时基板20可以是玻璃基板、塑胶基板、陶瓷基板、金属基板等任何可以提供支撑作用的基板。
此外，由前述制作流程可知，本实施例中欧姆接触层122、反射层124以及缓冲层126可以选择性地制作于外延半导体结构110S与导热层130之间。因此，在其他的实施例中，省略上述膜层时，外延半导体结构110S与导热层130可以直接接触。如此一来，发光芯片100可以具有更缩减的厚度T。
进一步而言，由于电极E2位于导热层130远离外延半导体结构110S的一侧，为了使电极E2电连接外延半导体结构110S，导热层130在此系具备导电特性。在其他实施例中，具有导电性质的导热层130也可以当作发光芯片100的电极，所以电极E2也是可省略的构件。
本实施例的导热层130是具有导电性质以及良好导热特性的膜层。再者，通过前述步骤中材料的选用，导热层130的热膨胀系数与外延半导体结构110S的热膨胀系数(约5.6ppm/mk)彼此接近。发光芯片100在使用过程中不易因为不同材料之间的热膨胀系数差异过大而产生不当的热应力。因此，发光芯片100不容易因为热应力而发生膜层剥离、分裂或是损坏，这有助于提升发光芯片100的信赖性。
更进一步来说，本实施例以外延制作工艺制作外延堆叠层110后才以沉积制作工艺制作导热层130，所以导热层130的制作不会影响到外延堆叠层110中各半导体层112、116及发光层114的结晶晶格。所以，外延堆叠层110单颗化而成的外延半导体结构110S可以具有理想的元件特性而使发光芯片100具有理想的品质。
图2A至图2I为本发明第二实施例的发光芯片的制造方法的剖面流程示意图。请参照图2A，本实施例例如先提供一已经形成有外延堆叠层110的外延基板10，并且依序在外延堆叠层110上形成欧姆接触层122、反射层124以及缓冲层126。在本实施例中，外延堆叠层110、欧姆接触层122、反射层124以及缓冲层126的制作方式可以参照前述实施例中图1A至图1D的描述。因此，本实施例与前述实施例中相同的元件将以相同的元件符号标示，而不再赘述。另外，在本实施例中虽于外延基板10上形成欧姆接触层122、反射层124以及缓冲层126，但在其他实施例中，这些膜层可以被省略。
由于本实施例预定要制作出多个独立的元件，外延堆叠层110、欧姆接触层122、反射层124以及缓冲层126，例如参照图2B所示，被单颗化，以使外延堆叠层110被定义成多个外延半导体结构110S，其中各个外延半导体结构110S上依序堆叠有欧姆接触层122、反射层124以及缓冲层126，且各个外延半导体结构110S的侧表面SS例如被暴露出来。
在本实施例中，单颗化制作工艺例如是蚀刻法或其他可以将外延堆叠层110、欧姆接触层122、反射层124以及缓冲层126分割成多个独立构件的分割法。与前述实施例不同之处在于，本实施例中，外延堆叠层110、欧姆接触层122、反射层124以及缓冲层126是在同一步骤中分割或是断开的，而前述实施例系先将外延堆叠层110图案化之后才利用后续步骤将反射层124以及缓冲层126断开。因此，本实施例的这些膜层被分割后实质上具有差不多的面积(也就是剖面结构上所呈现的宽度大致相同)，但不以此为限。在其他实施例中，可能基于不同材料对蚀刻剂的反应速率不一，这些膜层被分割后的宽度可以是相异的。
接着，请参照图2C，于外延基板10上形成导热层230。导热层230例如是通过沉积制作工艺制作于外延基板10上，其可以共形于外延基板10上的这些元件所定义出来的结构。具体来说，导热层230完整地覆盖住各个外延半导体结构110S的侧表面SS、完整地覆盖住缓冲层126远离外延半导体结构110S的一侧并且完整覆盖住外延半导体结构110S之间的间隔所暴露出来的外延基板10。
值得一提的是，导热层230完整地覆盖住各个外延半导体结构110S的侧表面SS。因此，为了避免各个外延半导体结构110S中第一与第二半导体层112与116电连接，导热层230具有绝缘的性质而不具导电的特性。此时，为了提供理想的导热以及绝缘特性，导热层230的材质可以是非导电性质的含碳材料或是陶瓷材料。以非导电性质的含碳材料而言，导热层230的材质可选用键结结构为sp3结晶晶格的类钻石碳(diamond-like carbon,DLC)材料或是钻石。就陶瓷材料来说，导热层230的材质可选用氮化铝或是氮化硼。当然，上述材质仅是举例说明之用，并非用以限定本发明的范围。
随后，请参照图2D，于导热层230中形成多个贯穿导热层230的接触孔232。接触孔232的形成方式例如是进行一蚀刻制作工艺，使位于缓冲层126上方的部分导热层230被移除以暴露出缓冲层126。在其他的实施例中，当欧姆接触层122、反射层124以及缓冲层126被省略时，接触孔232可以暴露出外延半导体结构110S的下表面BS(或称之为第一表面)。
接着，请参照图2E，于各个外延半导体结构110S上形成电极E3。在此，电极E3系位于于导热层230远离外延半导体结构110S的一侧并且电极E3延伸至接触孔232中。接触孔232的设置是为了使电极E3可以电连接外延半导体结构110S。本实施例以多个接触孔232进行说明，但在其他实施例中，接触孔232的数量及尺寸可以随不同设计需求而更改。
然后，请参照图2F，将暂时基板20通过粘着层22贴合于电极E3上。此时，暂时基板20是位于导热层230远离外延半导体结构100S的一侧。暂时基板20以及粘着层22的材质与相关贴合方法可以参照前述实施例的说明。
随之，请参照图2G，以暂时基板20提供承载作用，移除外延基板10，其中外延基板10的移除方式可以参照上述实施例或是采用本领域中已知的外延基板移除方法。此时，各外延半导体结构110S的上表面TS(或是称之为第二表面)例如会被暴露出来。因此，后续的步骤中，如图2H所示，可以在各外延半导体结构110S的上表面TS形成电极E4，电极E4可以具有多层堆叠的结构或是单层的结构，其材质可为任何可以提供导电作用的材料。
之后，请参照图2I，将暂时基板20移除以形成多个独立的发光芯片200。在本实施例中，发光芯片200与前述实施例的发光芯片100具有相似的组成构件，其包括电极E4、外延半导体结构110S、欧姆接触层122、反射层124、缓冲层126、导热层230以及电极E3。与前述实施例的差异主要在于本实施例的发光芯片200中，导热层230直接覆盖于外延半导体结构110S的侧表面SS，所以发光芯片200不需额外的保护层。
另外，导热层230在此系具有绝缘性质，所以导热层230中设置有接触孔232以使电极E3电连接至外延半导体结构110S。
值得一提的是，导热层230的热传导系数例如大于200W/mk。因此，导热层230的配置使发光芯片200不需额外地接合于散热基板上就具备理想的散热特性，这有助于使发光芯片200的厚度更为精简。另外，导热层230的热膨胀系数可以由5ppm/℃至6ppm/℃，其接近于外延半导体结构110S的热膨胀系数(一般为5.6ppm/℃)。所以，本实施例的导热层230与外延半导体结构110之间不容易因为热膨胀系数的差异而产生不当的热应力，这样的设计有助于避免发光芯片200因为不当热应力而损坏。整体而言，发光芯片200不但具有良好的散热特性也具有理想的信赖性，更具有精简的体积。
综上所述，本发明的发光芯片具有一导热层，其具备理想的导热性。所以，发光芯片不需额外地接合于具备有散热特性的基板上，这有利于缩减发光芯片的厚度。再者，导热层的热膨胀系数匹配于外延半导体结构的热膨胀系数，所以发光芯片不易因使用时的温度提升而产生不当的热应力，可以避免发光芯片因为热应力而发生损坏。另外，本发明的发光芯片制造方法中，导热层的制作与外延制作工艺的进行是各自独立的，所以导热层的设置不会影响外延半导体结构的晶格而使外延半导体结构具备理想的元件特性。因此，本发明的发光芯片具有理想的散热特性、良好的信赖性以及薄化的元件尺寸。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。
Claims (27)
1.一种发光芯片，包括：
外延半导体结构，具有第一表面、与该第一表面相对的第二表面以及侧表面；
第一导热层，位于该外延半导体结构的该第一表面之侧，其热传导系数大于200W/mk；
第一电极，位于该第一导热层远离该外延半导体结构的一侧；
第二电极，位于该外延半导体结构的该第二表面之侧以与该第一电极相对；以及
第二导热层，位于该外延半导体结构的该侧表面。
2.如权利要求1所述的发光芯片，其中该第一导热层以及该第二导热层的热膨胀系数由5ppm/℃至6ppm/℃。
3.如权利要求2所述的发光芯片，其中该第一导热层具有多个贯穿该第一导热层的接触孔，而该第一电极延伸至该多个接触孔中。
4.如权利要求2所述的发光芯片，其中该第一导热层的材料为导电材料。
5.如权利要求4所述的发光芯片，其中该导电材料包括含碳材料或陶瓷材料。
6.如权利要求5所述的发光芯片，其中该含碳材料的键结结构为sp1或sp2。
7.如权利要求6所述的发光芯片，其中该含碳材料为石墨。
8.如权利要求5所述的发光芯片，其中该陶瓷材料为碳化硅或二硅化钼。
9.如权利要求2所述的发光芯片，其中该第一导热层以及该第二导热层的材料为非导电材料。
10.如权利要求9所述的发光芯片，其中该非导电材料包括含碳材料或陶瓷材料。
11.如权利要求10所述的发光芯片，其中该陶瓷材料包括氮化铝或氮化硼。
12.如权利要求10所述的发光芯片，其中该含碳材料的键结结构为sp3。
13.如权利要求12所述的发光芯片，其中该含碳材料为钻石或是类钻石碳。
14.如权利要求1所述的发光芯片，还包括反射层，配置于该第一导热层与该外延半导体结构之间。
15.如权利要求14所述的发光芯片，还包括缓冲层，配置于该第一导热层与该反射层之间。
16.如权利要求14所述的发光芯片，还包括欧姆接触层，配置于该外延半导体结构与该反射层之间。
17.如权利要求16所述的发光芯片，其中该反射层的材质包括银、铝。
18.如权利要求1所述的发光芯片，其中该第一导热层直接接触该外延半导体结构。
19.如权利要求1所述的发光芯片，其中该第一导热层的膜厚为2～5μm。
20.一种发光芯片的制造方法，包括：
提供外延基板；
形成外延堆叠层于该外延基板上，其中该外延堆叠层至少包括第一半导体层、发光层以及第二半导体层；
分割该外延堆叠层成至少一外延半导体结构并暴露出该至少一外延半导体结构的侧表面；
在分割该外延堆叠层之后，形成导热层于该外延堆叠层的第一表面；
形成第一电极于该导热层远离该外延堆叠层的一侧；
贴合暂时基板于该第一电极远离该外延堆叠层的一侧；
移除该外延基板，以暴露出该外延堆叠层的第二表面；
形成第二电极于该外延堆叠层的该第二表面的上方；
进行单颗化制作工艺使该外延堆叠层分割而形成至少一外延半导体结构；以及
移除该暂时基板。
21.如权利要求20所述的发光芯片的制造方法，其中形成该导热层的方法包括使该导热层覆盖该外延半导体结构的该侧表面。
22.如权利要求21所述的发光芯片的制造方法，其中形成该导热层的方法包括于该第一表面上的该导热层中形成多个接触孔。
23.如权利要求22所述的发光芯片的制造方法，还包括使该第一电极延伸至该多个接触孔中。
24.如权利要求20所述的发光芯片的制造方法，其中贴合该暂时基板的方法包括通过粘着层将该暂时基板贴合于该第一电极远离该外延堆叠层的一侧。
25.如权利要求20所述的发光芯片的制造方法，其中形成该导热层之前还包括形成欧姆接触层于该外延堆叠层上。
26.如权利要求20所述的发光芯片的制造方法，其中形成该导热层之前还包括形成反射层于该外延堆叠层上。
27.如权利要求20所述的发光芯片的制造方法，其中形成该导热层之前还包括形成缓冲层于该外延堆叠层上。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW100148316A TWI467819B (zh) | 2011-12-23 | 2011-12-23 | 發光晶片及發光晶片的製造方法 |
| TW100148316 | 2011-12-23 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103178200A CN103178200A (zh) | 2013-06-26 |
| CN103178200B true CN103178200B (zh) | 2015-11-04 |
Family
ID=48637932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210044874.8A Active CN103178200B (zh) | 2011-12-23 | 2012-02-24 | 发光芯片及发光芯片的制造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103178200B (zh) |
| TW (1) | TWI467819B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI588405B (zh) * | 2014-09-18 | 2017-06-21 | Wei-Jia Huang | LED cooling substrate process and its structure |
| CN110993751A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-04-10 | 晶能光电（江西）有限公司 | 微型led芯片制备方法 |
| CN112186079A (zh) * | 2020-09-28 | 2021-01-05 | 厦门士兰明镓化合物半导体有限公司 | 垂直结构led芯片的制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW200840088A (en) * | 2007-03-30 | 2008-10-01 | Delta Electronics Inc | Light emitting diode apparatus |
| TW200950180A (en) * | 2008-05-28 | 2009-12-01 | Genesis Photonics Inc | High heat-dissipating LED component and its light-emitting module |
| TW201003995A (en) * | 2008-04-10 | 2010-01-16 | Cree Inc | LEDs using single crystalline phosphor and methods of fabricating same |
| TW201023667A (en) * | 2008-09-17 | 2010-06-16 | Showa Denko Kk | Organic electroluminescent device, display device, and lighting device |
| TW201034251A (en) * | 2009-03-06 | 2010-09-16 | Advanced Optoelectronic Tech | Lateral heat dissipation type LED and fabrication method thereof |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI298555B (en) * | 2006-06-05 | 2008-07-01 | Epistar Corp | Light emitting device |
-
2011
- 2011-12-23 TW TW100148316A patent/TWI467819B/zh active
-
2012
- 2012-02-24 CN CN201210044874.8A patent/CN103178200B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW200840088A (en) * | 2007-03-30 | 2008-10-01 | Delta Electronics Inc | Light emitting diode apparatus |
| TW201003995A (en) * | 2008-04-10 | 2010-01-16 | Cree Inc | LEDs using single crystalline phosphor and methods of fabricating same |
| TW200950180A (en) * | 2008-05-28 | 2009-12-01 | Genesis Photonics Inc | High heat-dissipating LED component and its light-emitting module |
| TW201023667A (en) * | 2008-09-17 | 2010-06-16 | Showa Denko Kk | Organic electroluminescent device, display device, and lighting device |
| TW201034251A (en) * | 2009-03-06 | 2010-09-16 | Advanced Optoelectronic Tech | Lateral heat dissipation type LED and fabrication method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TWI467819B (zh) | 2015-01-01 |
| CN103178200A (zh) | 2013-06-26 |
| TW201327946A (zh) | 2013-07-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5855422B2 (ja) | 発光素子及びその製造方法 | |
| CN102255022B (zh) | 高效发光二极管 | |
| US8946745B2 (en) | Supporting substrate for manufacturing vertically-structured semiconductor light-emitting device and semiconductor light-emitting device using the supporting substrate | |
| US7982234B2 (en) | Light emitting device and method for fabricating the same | |
| US20080142813A1 (en) | LED and method for making the same | |
| CN101740694B (zh) | 发光器件及其制造方法 | |
| KR101457209B1 (ko) | 발광 소자 및 그 제조방법 | |
| JP2013070094A (ja) | 薄膜半導体チップ | |
| US9349909B2 (en) | Semiconductor light-emitting device with a protection layer and the manufacturing method thereof | |
| CN103477454B (zh) | 具有经镀敷支撑衬底的固态光电子装置及相关制造方法 | |
| KR100916366B1 (ko) | 반도체 발광소자용 지지기판 및 이를 이용한 수직구조의 반도체 발광소자 제조 방법 | |
| US20150372207A1 (en) | Semiconductor light emitting device package | |
| KR100986963B1 (ko) | 발광 소자 및 그 제조방법 | |
| CN103178200B (zh) | 发光芯片及发光芯片的制造方法 | |
| KR20100109169A (ko) | 발광 다이오드 제조방법 및 그것에 의해 제조된 발광 다이오드 | |
| KR100953661B1 (ko) | 수직 전극 구조 발광 소자 및 그 제조 방법 | |
| KR100946441B1 (ko) | 수직 전극구조를 갖는 발광소자 및 그 제조방법 | |
| JP2007096090A (ja) | 半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法 | |
| KR20130009719A (ko) | 고효율 발광 다이오드 및 그것을 제조하는 방법 | |
| KR100987986B1 (ko) | 발광 소자 및 그 제조방법 | |
| CN101378098A (zh) | 发光二极管及其制造方法 | |
| KR100858362B1 (ko) | 수직구조 발광다이오드 소자의 제조방법 | |
| US8563340B2 (en) | Method for manufacturing light emitting chip | |
| CN102544273A (zh) | 发光二极管芯片结构及其制造方法 | |
| TWI395349B (zh) | 發光二極體晶片及其製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |