CN103208489A - 发光二极管数组及其制造方法 - Google Patents

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卢怡安
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Abstract

一种发光二极管数组，包含一具有第一电极的第一发光二极管与一具有第二电极的第二发光二极管，第一发光二极管与第二发光二极管相隔一距离。一第一聚合物层位于第一发光二极管与第二发光二极管之间。一互联线其至少部分位于第一聚合物层上，且连接第一电极与第二电极。一永久基板耦接(coupled)两发光二极管于具有互联线的一侧。一第二聚合物层至少部分包覆发光二极管相对于永久基材的一侧，亦即互联线的相对侧。

Description

发光二极管数组及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种半导体发光组件，特别涉及一种发光二极管数组及其形成方法。
背景技术
图1显示一种现有水平式发光二极管(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是利用一种磊晶程序成长于磊晶基材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是以在其表面可成长三族氮化物基，例如氮化镓基(GaN-based)或氮化铟镓基(InGaN-based)等半导体的材质所制成，例如蓝宝石或碳化硅(SiC)。
磊晶结构104通常是以氮化镓基(GaN-based)或氮化铟镓基(InGaN-based)等半导体的材质所制成。在磊晶过程中，氮化镓基或氮化铟镓基材料从磊晶基材102上成长，形成N型掺杂层108与P型掺杂层110。当提供电能于磊晶结构104时，位于N型掺杂层108与P型掺杂层110接合处(junction)的发光部分112产生电子电洞捕获现象。藉此，发光部分112的电子能阶降低，而以光子形式释放能量。例如，发光部分112是一种多重量子井(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与第二电极116。第一电极114与第二电极116分别与N型掺杂层108与P型掺杂层110欧姆接触。电极114/116是用于提供电能予磊晶结构104。当施加一电压于第一电极114与第二电极116时，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，藉由磊晶结构104内的一光电效应产生一些光子。藉由横向的电流分布，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的制程简单；然而，它可造成一些问题，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与电极单元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，与P型掺杂层210。接着，脱去磊晶基材，结合电极单元206与磊晶结构204。
电极单元206具有第一电极214与第二电极216。第一电极214与第二电极216分别与N型掺杂层208及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与第二电极216时，电流垂直流动，因而改善现有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。然而，如图2所示垂直式发光二极管200会有电极遮蔽效应，以及复杂制程等问题待克服。此外，散热基材202与第二电极216的结合步骤可能会损坏磊晶结构204。
近年来，本领域已发展出宽能隙氮基(wide-bandgap nitride-based)的发光二极管，其发射波长范围介于紫外光至较短波长的可见光之间。发光二极管装置可应用于新的显示科技，例如交通信号灯、液晶电视，以及移动电话的背光模块等。由于缺乏天然基材，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。为克服此问题，需要独立、未使用蓝宝石基材的GaN光电结构。磊晶层转移技术是一种已知的新方法，用于制作超高亮度的发光二极管。薄膜式P型朝上GaN发光二极管，利用激光剥离(laser lift-off)以硅基材取代蓝宝石基材，且结合高反射性反光层以及N型GaN层表面粗糙化处理，已被确认是一种可消除蓝宝石发光限制的有效结构与方法。此结构与方法成为增加GaN基发光二极管的光萃取效率的良好选择。然而，此技术也遭遇电极遮蔽问题，发出的光会被电极遮蔽或吸收，导致发光效率降低。
具有叉合内嵌电极(interdigitated imbedded electrodes)结构的薄膜式N型朝上发光二极管或可改善部分的电极遮蔽。尽管如此，仍有需要进一步改良薄膜式P型朝上发光二极管与N型朝上发光二极管的结构与制程。
此外，水平式发光二极管100与垂直式发光二极管200通常是以单晶(single-die)的方式封装，无法制作大面积光源。
鉴于上述，有需要提供新的发光二极管结构，以改善现有发光二极管的缺失并制作大面积光源。
发明内容
本发明一实施例提供一种发光二极管数组，包含一具有第一电极的第一发光二极管与一具有第二电极的第二发光二极管，第一发光二极管与第二发光二极管相隔一距离。一第一聚合物层位于第一发光二极管与第二发光二极管之间。一互联线至少部分位于第一聚合物层上，且连接第一电极与第二电极。一永久基材耦接发光二极管于具有互联线的一侧。一第二聚合物层至少包覆发光二极管相对于永久基材的一侧的一部分。
本发明另一实施例提供一种发光二极管数组的制作方法，包含：在一暂时基材上形成一具有第一电极的第一发光二极管以及一具有第二电极的第二发光二极管。接着，形成一第一聚合物层于第一发光二极管与第二发光二极管之间。形成一互联线位于第一发光二极管的第一电极与第二发光二极管的第二电极之间，其中互联线至少部分位于第一聚合物层上。接着，耦接一永久基材于发光二极管具有互联线的一侧。接着，移除暂时基材，以一第二聚合物层包覆发光二极管于移除暂时基材的一侧的至少部分。
本发明另一实施例提供一种发光二极管数组，包含一具有第一电极的第一发光二极管、一具有第二电极的第二发光二极管，第一发光二极管与第二发光二极管相隔一距离。一第一聚合物层位于第一发光二极管与第二发光二极管之间。一互联线至少部分位于第一聚合物层上，且连接第一电极与第二电极。一永久基材耦接发光二极管于具有互联线的一侧。一第二聚合物层至少包覆发光二极管相对于互联线的一侧。
附图说明
以下将以图式与其叙述详细说明本发明优选实施例的特征与优点，但实施例仅作为例式而非限制，其中：
图1例示一种现有水平式发光二极管的结构。
图2例示一种现有垂直式发光二极管的结构。
图3显示显示根据一种现有发光二极管数组被形成在一暂时基材。
图4显示根据另一种现有发光二极管数组被形成在一暂时基材。
图5显示根据另一种现有发光二极管数组的局部剖面图。
图6显示根据本发明一实施例的发光二极管被形成于第一基材且聚合物覆盖发光二极管且位于发光二极管之间。
图7显示除了图6的结构外，一图案化光罩位于聚合物上。
图8显示根据本发明一实施例的发光二极管被形成于第一基材，第一聚合物层被形成于发光二极管之间，以及互联线被形成于发光二极管之间。
图9显示在图8的实施例中，一黏着层结合发光二极管。
图10显示图9的实施例中，一第二基材结合该黏着层。
图11显示在图10的实施例中，第一基材被移除。
图12显示根据本发明实施例的发光二极管数组，一外部垂直连接结构设置于一发光二极管的负极，另一外部垂直连接结构设置于另一发光二极管的负极。
图13显示根据本发明实施例的发光二极管数组，具有外部水平连接结构的两发光二极管。
图14显示图12的发光二极管数组被一第二聚合物层包覆。
图15显示图13的发光二极管数组被一第二聚合物层包覆。
图16显示根据本发明另一实施例，多个隔开的发光二极管位于一第一基材上。
图17显示图16的结构以一第一黏着层结合一第二基材。
图18显示图17的结构中，第一基材被移除。
图19显示图18的结构中，利用一第二黏着层结合一第三基材与磊晶结构。
图20显示图19的结构中，第一黏着层与第二基材被移除。
图21显示图20的结构中，以聚合物材料填充发光二极管之间的间隙并形成互联线于发光二极管之间。
图22显示图21的结构被一第二聚合物层包覆。
图23显示根据本发明另一实施例多个未隔开的发光二极管被形成在一第一基材。
图24显示图23的结构中以一第一黏着层接合一第二基材。
图25显示图24的结构中，第一基材被移除。
图26显示图25的结构中利用一第二黏着层接合一第三基材。
图27显示图26的结构中，第一黏着层与第二基材被移除。
图28显示图27的结构中，分离隔开形成个别发光二极管，以聚合物材料填充发光二极管之间的间隙，并形成互联线于发光二极管之间。
图29显示图28的结构被一第二聚合物层包覆。
以上本发明的各图示可能不依照比例绘制，且所描述的具体细节仅作为例示而非限制。
主要组件符号说明
100    水平式发光二极管
102    磊晶基材
104    磊晶结构
106    电极单元
108    N型掺杂层
110    P型掺杂层
112    发光部分
114    第一电极
116    第二电极
200    垂直式发光二极管
202    散热基材
204    磊晶结构
206    电极单元
208    N型掺杂层
210    P型掺杂层
212    发光结构
214    第一电极
216    第二电极
300    发光二极管数组
302    暂时基材
304(A/B/C/D)    发光二极管
306             间隙
308(A/B/C/D)    正极
310(A/B/C/D)    负极
312             联线
314             第一基材
400             发光二极管数组
500             发光二极管数组
502             第一聚合物层
504             光罩
506             开口
508             黏着层
510             第二基材
512             反射层
514             绝缘层
516(A/B/C/D)    垂直连接结构
518(A/B/C/D)    水平连接结构
519(A/D)        互联线
520             第二聚合物层
600             P型朝上发光二极管数组
602             第二基材
604             第一黏着层
606             第三基材
608             第二黏着层
具体实施方式
在本说明书，“耦接”(coupled)指的是直接连接或间接连接，间接连接例如一个或多个中间层或物介于两个或以上的连接标的。
图3与图4显示一种现有发光二极管数组300形成在一暂时基材302的俯视图。参见图3，发光二极管数组300具有多个栏(column)与列(row)排列发光二极管304。在此实施例，发光二极管304为一四乘四数组，但不限于此。在图标中，数字[X，Y]表示发光二极管在数组中的位置，其中X为栏数，Y为列数，X与Y为整数0、1、2，或3。每个发光二极管304可具有一平台状的结构。可利用激光蚀刻、切割或锯开、感应耦合电浆反应式离子蚀刻(inductively coupled plasma reactiveion etching)等方法，使多个发光二极管304隔开或分离，并形成间隙306。例如，间隙306被形成在两相邻发光二极管304[2，3]与304[3，3]之间。每个发光二极管304通常具有两电极。例如，发光二极管304[2，3]的两电极具有正极308[2，3]与负极310[2，3]，且分别被形成在P型氮化镓(P-GaN)层与N型氮化镓(N-GaN)层上。在某些实施例，P型氮化镓(P-GaN)层是位于N型氮化镓(N-GaN)层上，但在某些实施例，N型氮化镓(N-GaN)层是位于P型氮化镓(P-GaN)上。数组中发光二极管304间的电性连接，可以是串联或并联，或者兼具。在一实施例，某一列中每个发光二极管的正极与相邻发光二极管的负极邻近设置，以便于串联。此外，第一列中每个发光二极管的正极与负极，分别电性连接第二列中每个发光二极管的正极与负极。因此，两个相邻列的发光二极管可彼此并联。藉此，数组中的发光二极管同时具有串联与并联的电性连接结构。
参见图4，发光二极管304[0，Y]的正极308[0，Y]，通过一对应的互联线电性连接发光二极管304[1，Y](Y＝1，2，3)的负极310[1，Y]，发光二极管304[1，Y]的正极308[1，Y]，通过一对应的互联线电性连接发光二极管304[2，Y](Y＝1，2，3)的负极310[2，Y]。发光二极管304[2，Y]的正极308[2，Y]，通过一对应的互联线312[2，Y](Y＝1，2，3)电性连接发光二极管304[3，Y]的负极310[3，Y]。例如，发光二极管304[2，3]的正极308[2，3]，通过一串联互联线312[2，3]电性连接发光二极管304[3，3]的负极310[3，3]。发光二极管304[0，0:3]的最左边负极310[0，0]，310[0，1]，310[0，2]，310[0，3]彼此间通过并联互联线312A电性连接。发光二极管304[3，0:3]的最右边正极308[3，0]，308[3，1]，308[3，2]，308[3，3]彼此间通过并联互联线312B电性连接。正极308[0:3，0:3]与负极310[0:3，0:3]可由金属基(metal-based)材质制成。此外，串联互联线312、并联互联线312A与并联互联线312B也可以金属基材质制成。请注意正极308[0:3，0:3]、负极310[0:3，0:3]、串联互联线312、并联互联线312A，与并联互联线312B的材质可相同或相异。
图5显示根据一种现有发光二极管数组400的局部剖面图。类似于图3、图4的发光二极管数组300，发光二极管数组400具有多个呈数组状的发光二极管，但未求简洁图中仅绘出两个：发光二极管304A与发光二极管304B。发光二极管304A与发光二极管304B设置于第一基材314上。在某些实施例，第一基材314是一暂时基材。发光二极管304A包含正极308，发光二极管304B包含负极310。通常，氧化层316被形成在发光二极管304A与发光二极管304B之间的间隙306上，使正极308与负极310与其它相邻结构绝缘。串联互联线312被形成在氧化层316上以电性连接正极308与负极310。然而，因为间隙306的深度，氧化层316无法填满整个间隙306。此外，串联互联线312的轮廓复杂并具有数个尖锐的角，导致串联互联线312容易破裂，因而降低发光二极管数组400的可靠度。
图6至图15显示根据本发明一实施例制作N型朝上发光二极管数组500的方法。在某些实施例，制造方法包含利用一聚合物材料以部分或完全填充位于第一基材314上、两相邻发光二极管304A与304B之间的间隙306。发光二极管数组500是由多个高亮度但低电流密度的发光二极管构成；低电流密度产生较少的热，因此数组结构可以使用聚合物作为填充间隙的材料。
首先，在第一基材314上形成一发光二极管结构(未图标)。接着，执行一分离步骤，例如切割、锯、蚀刻或激光，使第一基材上314的发光二极管结构成为多个发光二极管304，如图6所示。为求简洁，图6与图7的发光二极管数组500仅绘出两个相邻的发光二极管304A与304B。第一基材314可以是一暂时基材，例如，一蓝宝石基材。可利用本领域已知的磊晶技术，例如金属有机化学汽相沉积(Metal OrganicChemical Vapor Deposition，MOCVD)，形成前述的发光二极管结构于第一基材314上。在某些实施例，发光二极管结构包含以多个沉积步骤形成多个氮化镓层而形成多个氮化镓发光二极管。例如，发光二极管结构可包含一N型层、一P型层，与夹在N型层与P型层之间的一发光层，例如一多重量子井层。
如图6所示，在分离发光二极管结构后，形成一间隙306于第一发光二极管304A与第二发光二极管304B之间。第一发光二极管304A包含一第一电极(例如，正极308)而第二发光二极管304B包含一第二电极(例如，负极310)。在本实施例，一聚合物材料沉积并覆盖第一发光二极管304A与第二发光二极管304B且填满间隙306，形成一第一聚合物层502。第一聚合物层502可由一光阻材料制成，例如polymethylglutarimide(PMGI)或SU-8。在某些实施例，第一聚合物层502的折射系数(refractive index)的范围从1至2.6，介于空气与半导体的折射系数之间，以增加光萃取效率。第一聚合物层502的光学透明度可在90％以上，例如99％以上。通常，在正极308上方的第一聚合物层30，其厚度大约为2微米(μm)。在某些实施例，第一聚合物层502在沉积前预先混合荧光粉(phosphor)，混合比例大约30wt％重量百分比，以调整发光颜色。然而，聚合物的沉积厚度与荧光粉的粒子尺寸应该要协调。例如，如果第一聚合物层502在正极308上的厚度为大约3μm，则荧光粉的粒径大约是3μm或更小。
接着，参见图7，设置图案化的光罩504于第一聚合物层502上方。光罩504在对应正极308与负极310的地方可具有开口506，以便于移除其上方的第一聚合物层502。在某些实施例，移除聚合物步骤使得第一聚合物层502的轮廓变得平滑。在某些实施例，移除聚合物步骤将移除第一发光二极管304A与第二发光二极管304B上方的聚合物，仅留下间隙306中的第一聚合物层502。
在某些实施例，在移除聚合物使暴露出正极308与310后，执行一表面亲水改质程序于聚合物的表面，使第一聚合物层502原先的斥水性(hydrophobic)表面改变成亲水性(hydrophilic)表面；此步骤例如可利用一氧气电浆(oxygen plasma)完成。如此，可增加后续形成的金属基互联线与第一聚合物层502的接合强度。
接着，如图8所示，形成串联互联线312在第一聚合物层502上，以连接相邻发光二极管的正极308与负极310。在某些实施例，第一聚合物层502除了填满间隙306，也覆盖部分的发光二极管304A/B/C/D。图8显示以三个互联线连接四个发光二极管(304A/B/C/D)之间的正极308与负极310。因为第一聚合物层502具有相对较平滑的表面，后续形成的金属基互联线312可具有较薄、较平滑的表面轮廓。相较于图5现有互联线具有较复杂的轮廓与锐角，本发明较平滑的表面使装置具有较好的性质与可靠度。
如图9所示，在形成互联线312之后，可形成黏着层508覆盖互联线312与第一聚合物层502。黏着层508可包含但不限于：环氧树脂胶(epoxy glue)、腊(wax)、旋涂氧化物(spin-on-glass；SOG)、光阻(photoresist)、单体(monomer)、聚合物(polymer)，或其它本领域所知悉用于接合GaN层与硅(silicon)、氧化硅(silicon oxide)、金属(metal)、陶瓷(ceramic)，或聚合物层的胶状材料。
如图10所示，黏着层508可用于接合发光二极管数组500与第二基材510。第二基材510可包含但不限于硅基材或其它具有适当热传导系数的基材。第二基材500可成为发光二极管数组500的永久基材。在某些实施例，第二基材510包含位于黏着层508与所接合基材之间的反射层512及/或绝缘层514。反射层512可包含分布型布拉格反射材料(distributed Bragg reflector，DBR)、全方位反射材料(OmidirectionalReflectors；ODR)、银、铝、钛、及/或其它反射性导电材料。绝缘层514可包含氧化物、氮化物，或其它具有高透明度的电绝缘材料。当一永久基材，例如第二基材510，与发光二极管数组500接合时，黏着层508的材料仍为单体或未交联状态。经过硬化(cured)程序，黏着层508转变成聚合物或交联状态，以增加机械强度与化学稳定性。
如图11所示，在接合第二基材510后，移除第一基材314。移除步骤可利用，例如，激光剥离(laser lift-off)方法完成。移除第一基材314后，暴露出发光二极管数组500相对于互联线312与第一聚合物层502的表面。
在暴露出发光二极管数组500相对于互联线312与第一聚合物层502的表面后，可在一个或多个发光二极管304形成外部电性连接结构，包含垂直或水平的结构；例如，形成在数组中最外围的发光二极管，如图11的最右边发光二极管304D与最左边发光二极管304A。图12显示根据本发明一实施例的发光二极管数组500，以外部垂直连接结构516A连接发光二极管304A的负极310A，以外部垂直连接结构516D连接发光二极管304D的正极308D。
图13显示根据本发明另一实施例的发光二极管数组500，具有外部水平连接结构518A连接发光二极管304A，以及外部水平连接结构518D连接发光二极管304D。此外，发光二极管数组500还可包含并联互联线519A位于发光二极管304A上，以及并联互联线519D位于发光二极管304D上。并联互联线519A与519D分别使发光二极管304A与304D的正极308A/D与负极310A/D短路；此外，并联互联线519A可延伸连接发光二极管304B的负极310B，并联互联线519D可延伸连接发光二极管304C的正极308C。并联互联线519A与519D可与串联互联线312在同一步骤，或不同步骤形成。
在形成外部垂直连接结构516及/或外部水平连接结构518后，以一第二聚合物层包覆发光二极管数组所暴露出的表面，例如，具有外部连接结构的表面。图14显示根据本发明一实施例的发光二极管数组500，其具有外部垂直连接结构516A/D(如图12所述实施例)的表面被一第二聚合物层520包覆。图15显示根据本发明另一实施例的发光二极管数组500，其具有外部水平连接结构518A/D(如图13所述实施例)的表面被一第二聚合物层520包覆。
在某些实施例，发光二极管数组500所暴露出的表面，大致完全被第二聚合物层520包覆。在某些实施例，第二聚合物层520包覆发光二极管数组500所暴露出的表面，但是露出至少部分的外部连接结构，例如垂直连接结构516或水平连接结构518，如此，发光二极管数组500可以进行后续外部电性连接。
在某些实施例，第二聚合物层520可包含，但不限于，透明硅胶(silicone)或硅胶与荧光粉的混合。在某些实施例，第二聚合物层520可包含与第一聚合物层502相同的材料。例如，第二聚合物层520可由一光阻材料，例如polymethylglutarimide(PMGI)或SU-8制成。第二聚合物层520包覆发光二极管数组500使其与周遭环境隔离，如此可保护发光二极管数组500免于遭受外力损坏与环境影响。在本实施例，第二聚合物层520是一具有曲面的外盖，例如半圆形的透明外盖，其具有大于空气的光折射率，如此可增加光萃取效率。
图16至图22显示根据本发明另一实施例制作P型朝上发光二极管数组600的方法，其特征包含磊晶层转移、转移基材之前分离/隔离发光二极管，以及利用聚合物材料包覆发光二极管等。图16显示多个发光二极管304A、304B、304C形成于第一基材314上。第一基材314可包含，但不限于，蓝宝石基材。
首先，在第一基材314上各处沉积磊晶层，接着分离或隔离所沉积的磊晶层，使形成多个分离的发光二极管304A、304B、304C。可利用切割，割锯、或激光等方法完成分离。在某些实施例，利用蚀刻方法完成分离。
前述磊晶层可利用本领域已知的磊晶技术，例如金属有机化学汽相沉积(Metal Organic Chemical Vapor Deposition，MOCVD)制作形成。在本实施例，磊晶层是以多个沉积步骤形成多个氮化镓层，以形成氮化镓发光二极管。例如，磊晶层可包含一N型层、一P型层，与夹在N型层与P型层之间的一发光层，例如一多重量子井层。
如图16所示，在分离发光二极管结构后，间隙306位于发光二极管304A、304B、304C之间。如图17所示，接着，以第一黏着层604接合第二基材602与发光二极管304A/B/C的上表面。在某些实施例，第二基材602是玻璃基材，而第一黏着层604是环氧树脂胶。如图17所示，部分第一黏着层604可流入填满发光二极管304A、304B、304C之间的间隙306。
如图18所示，在接合第二基材602后，移除第一基材314。移除第一基材314的方法可包含，但不限于，激光剥离(LLO)。在某些实施例，可利用一制程，例如湿蚀刻(wet etching)，使发光二极管304A、304B、304C暴露出的表面粗糙化。如图19所示，在移除第一基材314后，可通过第二黏着层608接合第三基材606与发光二极管304A、304B、304C。第二黏着层608可包含，但不限于，环氧树脂胶、腊、旋涂氧化物、光阻、单体、聚合物，或其它本领域所知悉用于接合GaN层与硅、氧化硅、金属、陶瓷，或聚合物层的胶状材料。第三基材606可包含，但不限于，硅基材或其它具有适当热传导系数的基材。当一永久基材，例如第三基材510，与发光二极管数组600接合时，第二黏着层608的材料仍为单体或未交联状态。经过硬化(cured)程序，第二黏着层608转变成聚合物或交联状态，以增加机械强度与化学稳定性。
如图20所示，在接合第三基材606后，移除第二基材602与第一黏着层604。移除第一黏着层604会造成间隙306变成空的、未填满的。如图21所示，在本实施例，一聚合物材料被填入发光二极管304A、304B、304C之间的间隙306，形成第一聚合物层502。第一聚合物层502可由一光阻材料，例如polymethylglutarimide(PMGI)或SU-8制成。如图21所示，第一聚合物层502的形成方法，可包含先沉积一聚合物材料填满间隙306并覆盖发光二极管304A、304B、304C，接着图案化该聚合物材料，以形成图案化的第一聚合物层502。图案化的方法例如可利用光罩与蚀刻程序。在本实施例，第一聚合物层502除了填满间隙306，也覆盖部分发光二极管304A/B/C。在其它实施例，第一聚合物层502仅填满间隙306，未覆盖发光二极管304A/B/C。
在形成第一聚合物层502后，接着，如图21所示，在第一聚合物层502上形成串联互联线312以连接相邻发光二极管的正极与负极。因为第一聚合物层502具有相对较平滑的表面，后续形成的金属基互联线312可具有较薄、较平滑的表面轮廓。相较于图5现有互联线具有较复杂的轮廓与锐角，本发明较平滑的互联线表面使装置具有较好的性质与可靠度。
如图22所示，在第一聚合物层502上形成互联线312后，以第二聚合物层520包覆互联线312与第一聚合物层502。在某些实施例，第二聚合物层520可包含，但不限于，透明硅胶或硅胶与荧光粉的混合。在某些实施例，第二聚合物层520可包含与第一聚合物层502相同的材料。例如，第二聚合物层520可由一光阻材料，例如polymethylglutarimide(PMGI)或SU-8制成。
在某些实施例，一个或多个发光二极管，例如，数组中最外围的发光二极管304A与304C，其至少部分区域并未被第二聚合物层520包覆，并通过前述外部连接结构，例如垂直连接结构与水平连接结构，使某些发光二极管(例如304A与304C)与外部相连接。在某些实施例，先形成外部连接结构，再形成第二聚合物层520。
图23至图29显示根据本发明另一实施例制作P型朝上发光二极管数组600的方法，其特征包含磊晶层转移、转移基材之后分离/隔离发光二极管，以及利用聚合物材料包覆发光二极管等。图23显示多个发光二极管304A、304B、304C形成于第一基材314上。第一基材314可包含但不限于，蓝宝石基材。
首先，在第一基材314上各处沉积磊晶层，形成发光二极管304A、304B、304C。磊晶层可利用本领域已知的磊晶技术，例如金属有机化学汽相沉积(Metal Organic Chemical Vapor Deposition，MOCVD)制作形成。在本实施例，磊晶层是以多个沉积步骤形成多个氮化镓层，以形成氮化镓发光二极管。例如，磊晶层可包含一N型层、一P型层，与夹在N型层与P型层之间的一发光层，例如一多重量子井层。
如图23所示，发光二极管304A、304B、304C并未被分离或隔离。图23至27中的虚线代表发光二极管304A、304B、304C将被分离的区域。
如图24所示，接着，以第一黏着层604接合第二基材602与发光二极管304A/B/C的上表面。在某些实施例，第二基材602是玻璃基材，而第一黏着层604是环氧树脂胶。由于发光二极管304A/B/C尚未被分离，发光二极管304A、304B、304C之间未存在间隙，因此第一黏着层604未流入不存在的间隙。
如图25所示，在接合第二基材602后，移除第一基材314。移除第一基材314的方法可包含，但不限于，激光剥离(LLO)。在某些实施例，可利用一制程，例如湿蚀刻(wet etching)，使发光二极管304A、304B、304C所暴露出的表面粗糙化。
如图26所示，在移除第一基材314后，可通过第二黏着层608接合第三基材606与发光二极管304A、304B、304C。第二黏着层608可包含，但不限于，环氧树脂胶、腊、旋涂氧化物、光阻、单体、聚合物，或其它本领域所知悉用于接合GaN层与硅、氧化硅、金属、陶瓷，或聚合物层的胶状材料。第三基材606可包含一反射层(未图示)及/或一绝缘层(未图示)位于第三基材606与第二黏着层之间。第三基材606可包含，但不限于，硅基材或其它具有适当热传导系数的基材。第三基材606可成为发光二极管304A、304B、304C等的永久基材。作为一永久基材，例如第三基材510，与发光二极管数组600接合时，第二黏着层608的材料仍为单体或未交联状态。经过硬化(cured)程序，第二黏着层608转变成聚合物或交联状态，以增加机械强度与化学稳定性。
如图27所示，在接合第三基材606后，移除第二基材602与第一黏着层604。此移除步骤例如可利用激光剥离或酸蚀刻。
如图28，在移除第一黏着层604与第二基材602后，磊晶层被沿者图27的虚线分离，以形成发光二极管304A、304B、304C。此分离步骤例如可利用切割、锯或激光。在某些实施例，利用一蚀刻程序分离形成个别发光二极管。
如图28，在分离形成个别发光二极管304A、304B、304C后，一聚合物材料被填入发光二极管304A、304B、304C之间的间隙306以及部分发光二极管304A/B/C上方，形成第一聚合物层502。第一聚合物层502可由一光阻材料，例如polymethylglutarimide(PMGI)或SU-8制成。如图28所示，第一聚合物层502的形成方法可包含：先沉积一聚合物材料填满间隙306并覆盖发光二极管304A、304B、304C，接着图案化该聚合物材料，以形成图案化的第一聚合物层502。图案化的方法例如可利用光罩与蚀刻程序。在本实施例，第一聚合物层502除了填满间隙306，也覆盖部分发光二极管304A/B/C。在其它实施例，第一聚合物层502仅填满间隙306，未覆盖发光二极管304A/B/C。
接着，如图28所示，在形成第一聚合物层502后，在第一聚合物层502上形成串联互联线312以连接相邻发光二极管的正极与负极。如图29所示，在第一聚合物层502上形成互联线312后，以第二聚合物层520包覆互联线312与第一聚合物层502。在某些实施例，第二聚合物层520可包含，但不限于，透明硅胶或硅胶与荧光粉的混合。在某些实施例，第二聚合物层520可包含与第一聚合物层502相同的材料。例如，第二聚合物层520可由一光阻材料，例如polymethylglutarimide(PMGI)或SU-8制成。
在某些实施例，一个或多个发光二极管，例如，数组中最外围的发光二极管304A与304C的至少部分区域，并未被第二聚合物层520包覆，并通过前述外部连接结构，例如垂直连接结构与水平连接结构，使某些发光二极管(例如304A与304C)与外部相连接。在某些实施例，先形成外部连接结构，再形成第二聚合物层520。第二聚合物层520包覆发光二极管数组600使其与周遭环境隔离，如此可保护发光二极管数组600免于遭受外力损坏与环境影响。在本实施例，第二聚合物层520是一具有曲面的外盖，例如半圆形的透明外盖，其具有大于空气的光折射率，如此可增加光萃取效率。
本发明并未局限于所描述的实施例，应包含其可能的变化。本说明书所使用的术语仅为描述实施例所需，不应作为限制。除非特别说明，数量词“一”与“该”、“所述”也可能指的是复数。例如，“一装置”包含两个以上装置的组合，“一材料”包含一复合材料。
根据本说明书，本领域技术人员可据以做各种修饰、改变或替换。因此，本说明书仅是用于教示本领域技术人员，例示如何实践本发明，所述的实施例仅为优选实施例。本领域技术人员阅读本案说明书后，知悉本案实施例中的哪些组件与材料可做替换，哪些组件或制程步骤顺序可变更，哪些特征可被单独应用。凡其它未脱离发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包括在权利要求所限定的范围内。

Claims (14)

1.一种发光二极管数组，包括：
一具有第一电极的第一发光二极管；
一具有第二电极的第二发光二极管，其中所述第一发光二极管与所述第二发光二极管相隔一距离；
一第一聚合物层，位于所述第一发光二极管与所述第二发光二极管之间；
一互联线，该互联线至少部分位于所述第一聚合物层上，并连接所述第一电极与所述第二电极；
一永久基材，耦接所述发光二极管于具有所述互联线的一侧；以及
一第二聚合物层，至少包覆所述发光二极管相对于所述永久基材的一侧的一部分。
2.如权利要求1的发光二极管数组，还包含接合所述永久基材与所述发光二极管的一第三聚合物层，藉此，所述第一发光二极管与所述第二发光二极管被聚合物围绕。
3.如权利要求1的发光二极管数组，还包含一外部连接结构，该外部连接结构耦接到至少一个所述发光二极管的一第三电极，其中该外部连接结构的至少部分未被所述第二聚合物层包覆。
4.如权利要求1的发光二极管数组，其中所述永久基材包含下列族群其中一者或其任意组合：一反射层与一绝缘层。
5.如权利要求1的发光二极管数组，其中所述第一聚合物层包含光阻，所述第二聚合物层包含硅胶。
6.如权利要求1的发光二极管数组，其中所述发光二极管数组是一N型朝上发光二极管数组。
7.如权利要求1的发光二极管数组，其中所述第二聚合物层至少包覆所述发光二极管相对于所述互联线的一侧的一部分。
8.一种发光二极管数组的制造方法，包含：
形成一第一发光二极管以及一第二发光二极管在一暂时基材上；
形成第一聚合物层于所述第一发光二极管与所述第二发光二极管之间；
形成一互联线于所述第一发光二极管的一第一电极与所述第二发光二极管的一第二电极之间，其中该互联线至少部分位于所述第一聚合物层上；
耦接一永久基材于所述发光二极管具有所述互联线的一侧；
移除所述暂时基材；以及
以一第二聚合物层包覆所述发光二极管的在移除暂时基材的一侧的至少部分。
9.如权利要求8的制造方法，还包含以一黏着层接合所述发光二极管与所述永久基材。
10.如权利要求8的制造方法，所述第一发光二极管与所述第二发光二极管藉由一间隙隔开，其中所述第一聚合物层的形成方法包含：首先沉积一聚合物材料填满所述间隙并覆盖所述发光二极管，接着图案化所述聚合物材料，以形成图案化的所述第一聚合物层。
11.如权利要求8的制造方法，还包含在至少一个发光二极管的一第三电极上形成一外部连接结构，其中该外部连接结构的至少部分未被所述第二聚合物层包覆。
12.如权利要求8的制造方法，其中所述暂时基材是通过一黏着层与所述发光二极管暂时接合，而移除所述暂时基材时，也同时移除该黏着层。
13.如权利要求8的制造方法，其中所述永久基材包含下列族群其中一者或其任意组合：一反射层与一绝缘层。
14.如权利要求8的制造方法，其中所述第一聚合物层包含光阻，所述第二聚合物层包含硅胶。
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