CN104347768A - 发光元件、发光元件晶片和电子装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包括半导体材料的发光元件、发光元件晶片以及电子装置。所述发光元件包括发光层和光学功能膜。所述发光层被配置成包括具有第一电极的第一面、具有第二电极的第二面以及连接所述第一面与第二面的周面，所述第二面与所述第一面相对，且所述发光层由半导体制成。所述光学功能膜包括能够反射来自所述发光层的光的反射层，所述反射层设置有第一区域和第二区域，所述第一区域覆盖所述第二面和所述周面，所述第二区域从所述第一区域向所述发光层的外部突出以暴露出所述反射层的端面。因此，能够提供使发射光具有增强的发射强度和改善的方向性的发光元件、发光元件晶片以及电子装置。

Description

发光元件、发光元件晶片和电子装置
技术领域
本发明涉及包括半导体材料的发光元件、发光元件晶片以及电子装置。
背景技术
已知的半导体发光元件包括由诸如磷化砷(AsP)化合物或磷化铝镓铟(AlGaInP)化合物等半导体材料制成的发光层。作为示例，请参考日本特开第2011-66056号专利申请。这类发光元件通常具有包括n型半导体层、有源层和p型半导体层的层结构。在该结构中，有源层产生光，且由有源层产生的光从发光面发出，其中发光面为发光元件的表面的一部分。
然而，对于上述结构，存在着由于光从其余区域泄漏到外部而导致光从发光面发射的效率降低的问题。也存在着难以调整发射光的方向性的问题。
发明内容
因此，期望提供能够使发射光具有增强的发射强度和改善的方向性的发光元件、发光元件晶片以及电子装置。
根据本发明的实施例，提供了一种包括发光层和光学功能膜的发光元件。
所述发光层包括具有第一电极的第一面、具有第二电极的第二面以及连接所述第一面与所述第二面的周面，所述第二面与所述第一面相对，且所述发光层由半导体制成。
所述光学功能膜包括能够反射来自所述发光层的光的反射层，所述反射层设置有第一区域和第二区域，所述第一区域覆盖所述第二面和所述周面，所述第二区域从所述第一区域向所述发光层的外侧突出以暴露出所述反射层的端面。
这种结构允许所述反射层的所述第一区域反射瞄准到所述发光层的所述周面或所述第二面侧的光，且所述反射层的所述第二区域还反射瞄准到所述发光层的外侧的光。因此，增强了反射光的发射强度，并改善了反射光的方向性。此外，基于所述反射层的暴露的端面，改善了散热。
所述光学功能膜还可包括：第一绝缘层，其形成在所述发光层与所述反射层之间；以及第二绝缘层，其形成在所述反射层上。
基于具有这种结构的所述光学功能膜，所述第一绝缘层允许所述发光层与所述反射层绝缘，且所述第二绝缘层提高了所述发光层与外部的绝缘。
所述第二区域可在与所述第一面平行的方向上突出。
或者，所述第二区域可在与所述周面平行的方向上突出。
基于如上所述的第二区域，瞄准到所述第一面的周边部分的光被所述第二区域反射，从而增强了发射强度。
所述发光元件还可包括：无机绝缘膜，其覆盖所述第一面。
由此，使所述发光层完全被所述无机膜和所述光学功能膜覆盖，被稳定地保护并被提供有电绝缘。此外，通过调整无机膜以使其具有与所述发光层的折射率相一致的预定厚度，由于光的干涉而增强了所述发射强度。
所述第一面可以具有凹凸结构。
这种结构允许调整所述第一面的光学特性，并增强来自作为发光面的所述第一面的光的所述发射强度。
所述第一面可形成为大于所述第二面。
这种结构使作为发光面的所述第一面的尺寸增加并使所述反射层包括锥形面。因此，增强了从所述第一面的所述发射强度。
所述第一区域可包括第一反射面和第二反射面，所述第一反射面与所述第二面相对，所述第二反射面与所述周面相对。
所述第二反射面可相对于所述第一面形成第一倾斜角，且所述周面可相对于所述第一面形成第二倾斜角，所述第一倾斜角小于所述第二倾斜角。
这允许控制发射光的发射方向并改善所述发射光的方向性。
所述发光层可发出红光。
在此情况下，所述半导体可至少包括AsP化合物半导体、AlGaInP化合物半导体和GaAs化合物半导体中的任一者。
根据本发明的实施例，提供了一种发光元件晶片，其包括支撑基板和多个发光元件。
所述发光元件均包括发光层和光学功能膜。
所述发光层包括具有第一电极的第一面、具有第二电极的第二面以及连接所述第一面与第二面的周面，所述第二面与所述第一面相对，且所述发光层由半导体制成。
所述光学功能膜包括能够反射来自所述发光层的光的反射层，所述反射层设置有第一区域和第二区域，所述第一区域覆盖所述第二面和所述周面，所述第二区域从所述第一区域向所述发光层的外侧突出以暴露出所述反射层的端面。
所述发光元件布置在所述支撑基板上，所述支撑基板与所述发光层的所述第二面相对，所述光学功能膜被夹持在所述支撑基板与所述第二面之间。
基于所述发光元件晶片，因为所述发光元件布置所述支撑基板上，所以可以将这些发光元件容易设置到诸如显示装置等电子装置。
所述发光元件晶片可还包括接合层，所述接合层用于接合所述支撑基板与所述多个发光元件。
此结构可允许容易连接所述支撑基板与所述发光元件。
根据本发明的实施例，提供了一种电子装置，所述电子装置包括形成有驱动电路的基板以及至少一个第一半导体的发光元件。
所述第一半导体的发光元件包括发光层和光学功能膜。
所述发光层包括具有与所述驱动电路相连接的第一电极的第一面、具有与所述驱动电路相连接的第二电极的第二面以及与连接所述第一面和第二面的周面，所述第二面与所述第一面相对，且所述发光层由半导体制成。
所述光学功能膜包括能够反射来自所述发光层的光的反射层，所述反射层设置有第一区域和第二区域，所述第一区域覆盖所述第二面和所述周面，所述第二区域从所述第一区域向所述发光层的外侧突出以暴露出所述反射层的端面。
所述第一半导体发光元件布置在所述基板上，所述基板与所述第二面相对，所述光学功能膜被夹持在所述基板与所述第二面之间。
所述电子装置可包括多个所述第一半导体的发光元件，所述第一半导体的发光元件发出红光。
所述电子装置还可包括多个发出蓝光的第二半导体的发光元件以及多个发出绿光的第三半导体的发光元件。
所述第一半导体发光元件、所述第二半导体发光元件和所述第三半导体发光元件可布置在所述基板上。
由此，允许提供诸如显示装置等使用多个第一半导体元件并具有期望显示特性的电子装置。
如上所述，根据本发明的实施例，提供了使发射光具有增强的发射强度和改善的方向性的发光元件、发光元件晶片以及电子装置。
如附图所示，根据下列本发明的最佳方式实施例的详细说明，本发明的这些和其他目标、特征和优点将是更显而易见的
附图说明
图1是根据本发明的第一实施例的发光元件晶片的示意面图；
图2是图1的发光元件晶片的示意截面图；
图3是图1的发光元件晶片的示意截面图，其示出了发光元件晶片的结构；
图4是示出了从与第一面的法线(normal)正交的多个方向观察发射光时的远场图案(Far Field Pattern，FFP)并示出了根据第一实施例的示例中的结果的曲线图；
图5是示出了从与第一面的法线正交的多个方向观察发射光时的FFP，并示出了比较例中的结果的曲线图；
图6是用于图示图4和5的曲线图中的辐射角θ以及相对于观察发射光的方向的角φ的示意图；
图7A和图7B均图示了使用图1的第一无机膜影响光的方向性的效果，更具体地，图7A是图1的发光元件的主要部分的示意截面图，且图7B示出了发光元件中的第一无机膜(其折射率为N且厚度为t(nm))与光方向性的分布之间的关系；
图8A和图8B均是示例性地示出了辐射角θ有关的FFP；
图9是图1的发光元件晶片的制造方法的流程图；
图10A-10C均是图1的发光元件晶片的示意截面图，它们示出了发光元件晶片的的制造方法；
图11A和图11B均是发光元件晶片的示意截面图，它们示出了发光元件晶片的的制造方法；
图12A和图12B均是发光元件晶片的示意截面图，它们示出了发光元件晶片的的制造方法；
图13A和图13B均是发光元件晶片的示意截面图，它们示出了发光元件晶片的的制造方法；
图14A和图14B均是发光元件晶片的示意截面图，它们示出了发光元件晶片的的制造方法；
图15A和图15B均是发光元件晶片的示意截面图，它们示出了发光元件晶片的的制造方法；
图16A和图16B均是发光元件晶片的示意截面图，它们示出了发光元件晶片的制造方法中的形成光学功能膜的处理；
图17和图17B均是发光元件晶片的示意截面图，它们示出了发光元件晶片的制造方法中的形成光学功能膜的处理；
图18A和图18B是示出了通过剥离(lifting-off)形成的反射层与通过湿法刻蚀形成的反射层之间的对比的结果的曲线，更具体地，图18A是示出了彼此相邻的元件之间的反射层中的第一分离槽的宽度与第二开口部的宽度之间的关系的曲线，且图18是示出了发光元件晶片的面上的元件分离掩膜相对于反射层的未对准的程度；
图19是使用图1的发光元件的显示装置(电子装置)的示意面图；
图20是图19的显示装置的制造方法的流程图；
图21是显示装置的示意面图，其示出了显示装置的制造方法；
图22A-22C均是显示装置的示意截面图，它们示出了显示装置的制造方法；
图23A-23C均是示出了在将发光元件从支撑基板移动至第一转移基板上的处理中接合层与发光层之间的重心发生移位的情况的示意截面图；
图24是示出了元件分离掩膜的未对准的程度与转移位置的位移的程度之间的关系并更具体地示出了暴露出端面的反射层(实验示例1)与未暴露出端面的反射层(实验示例2)之间的对比的结果的曲线图；
图25是根据本发明的第二实施例的发光元件晶片的示意截面图；
图26A-26C均是图25的发光元件晶片示意截面图，它们示出了发光元件晶片的制造方法；
图27A-27C均是发光元件晶片的示意截面图，它们示出了发光元件晶片的制造方法；
图28A和图28B均是发光元件晶片的示意截面图，它们示出了发光元件晶片的制造方法；
图29A和图29B均是发光元件晶片的示意截面图，它们示出了发光元件晶片的制造方法；
图30A和图30B均是发光元件晶片的示意截面图，它们示出了发光元件晶片的制造方法；
图31是根据本发明的第三实施例的发光元件晶片的示意截面图；
图32A-32C均是图31的发光元件晶片的示意截面图，它们示出了发光元件晶片的制造方法；
图33A-33C均是图31的发光元件晶片的示意截面图，它们示出了发光元件晶片的制造方法；
图34A-34C均是根据本发明的第三实施例的参考例中的发光元件晶片的示意截面图，它们示出了发光元件晶片的制造方法；
图35A-35C均是图34A-34C的发光元件晶片的示意截面图，它们示出了发光元件晶片的制造方法；
图36是根据本发明的第三实施例的变形例中的发光元件(发光元件晶片)的示意截面图；以及
图37是图36的发光元件晶片的示意截面图，其示出了发光元件晶片的制造方法。
具体实施方式
在下文中，将参考附图对本发明的实施例进行说明。
1.第一实施例
图1是根据本发明的第一实施例的发光元件晶片100的示意面图，且图2是发光元件晶片100的示意截面图。下面对根据本实施例的发光元件晶片100的结构进行说明。在附图中，X轴和Y轴(即发光元件晶片100的面内方向)彼此正交，且Z轴(即发光元件晶片100的厚度方向和垂直方向)垂直于X轴和Y轴。
[半导体发光元件晶片]
发光元件晶片100包括支撑基板10、多个发光元件1、接合层30以及分离槽部60。在发光元件晶片100中，发光元件1布置在支撑基板10上。如稍后所述，本实施例中的发光元件晶片100用于设置待安装在电子装置(其包括显示装置和照明装置等)上的发光元件1。
支撑基板10包括表面11，并例如是2-12英寸的晶片，其中在表面11上安装有发光元件11。支撑基板10例如是由在稍后说明的制造过程中使用的相对于激光波长表现出高透过率的材料制成。这类材料的示例包括蓝宝石(Al2O3)、石英(SiO2)或玻璃。
发光元件1沿X轴和Y轴布置在支撑基板10上。
接合层30将支撑基板10与发光元件1接合在一起。接合层30布置在支撑基板10与稍后说明的每个发光元件1中的外部连接端子730之间。接合层30具有0.2μm至2μm的厚度，并由诸如聚酰亚胺等带粘性的热塑性树脂材料等制成。接合层30例如可易于通过在照射具有预定波长的激光而使热塑性树脂材料等被加热并蒸发时发生的烧蚀作用(action ofablation)从支撑基板10分离。接合层30的材料不限于上述材料，并可包括紫外线固化树脂、粘接片或结合材料等。
彼此相邻的发光元件1被分离槽部60分离。即，分离槽部60的形成深度从稍后说明的每个发光元件1的无机膜40到达支撑基板10的表面11，由此分离发光元件1。在下面，发光元件1有时被简称为“元件1”。
[发光元件]
发光元件1均是具有包括半导体化合物层的结构的发光二极管(LED)。在本实施例中，发光元件1布置在支撑基板10上。鉴于支撑基板10的尺寸或安装有发光元件1的电子装置的构造，任意地确定每个发光元件1的尺寸，例如，沿X轴方向的长度为1μm至300μm，沿Y轴方向的长度为1μm至300μm，且沿Z轴方向的高度为1μm至20μm。
图3是发光元件1的示意截面图，其示出了发光元件1的结构。发光元件1包括发光层20、无机膜40和光学功能膜50。
发光层20是包括第一面201、第二面202和周面203的半导体。第一面201包括第一电极710，且第二面202包括第二电极720。周面203将第一面701和第二面702连接到一起。无机膜40充当用于覆盖第一面201的无机绝缘膜。
光学功能膜50通过用于反射来自发光层20的光的反射层53来发挥作用。
在下面，对发光元件1中的每个结构元件进行说明。
[发光层]
在本实施例中，发光层20具有包括发出红光的半导体层的结构，并例如包括GaAs半导体化合物和AlGaInP半导体化合物。发光层20包括第一导电类型的第一半导体层21、形成在第一半导体层21上的有源层23以及形成在有源层23上的第二导电类型的第二半导体层22。在本实施例中，假定第一导电类型为n，且第二导电类型为p，但这不是限制性的。
发光层20包括第一面201、设置在与第一面201的相对侧的第二面202以及将第一面201和第二面202连接在一起的周面203。第一面201和第二面202布置成沿Z轴方向彼此面对，且发光层20例如具有约1μm至20μm的整体厚度。
发光层20的形状不受特别地限制。作为示例，类似于方形截锥，第一面201形成为在从Z轴方向的面图上大于第二面202。在此情况下，发光层20的与Z轴方向正交的截面面积从第二面202朝第一面201逐渐增大。周面203被配置成包括四个锥形面。
第一面201包括形成有第一电极710的连接区域2011以及形成为第一凹凸结构(凹凸结构)210的光提取区域2012。连接区域2011占据第一面201的中心部分，且光提取区域2012布置成包围连接区域2011。连接区域2011的位置和形状不受限制，但是可以是椭圆形，或可例如在几个位置处设置成类似于岛状。
第一凹凸结构210可适当地进行改变，以提供具有期望的光学特性的发射光。如图3所示例性地示出，第一凹凸结构210可以是具有脊线的棱柱的形状，或可包括形成在面上的类槽状的凹部(剩余部分是凸的)(参考图10A-15B)。
表述“第一面201大体上与Z轴方向正交”表示第一面201的参考面201s大体上与Z轴方向正交。参考图3，假定第一面201的参考面201s为包括第一凹凸结构210中的多个凹部的顶点部分的虚拟面(顶点面)。
第二面202包括连接区域2021以及包围连接区域2021的反射区域2022。连接区域2021形成有第二电极720，并占据第二面202的中心部分。反射区域2022被光学功能膜50覆盖。
由有源层23产生的光从发光层20经由第一面201的光提取区域2012射出。在本实施例中，在上述两个方面下，即在周面203被配置成包括四个锥形面并被稍后说明的光学功能膜50的反射层53覆盖的方面以及在第一面201的光提取区域2012具有第一凹凸结构210的另一方面下，光在Z轴方向上被朝上反射，使得光发射的效率得到提高，且光的方向性得到控制。在下面，表述“在Z轴方向上朝上”有时是指“朝发光元件1的前方”。
第一半导体层21具有包括第一接触层211和第一覆层212的层结构。第一接触层211与第二电极720连接，且当从Z轴方向观察时，第一接触层211的面积大体上与第二电极720的面积相同。第一接触层211由能够与第二电极720欧姆接触的材料(例如，n型砷化镓(GaAs))制成。第一覆层212形成在第一接触层211上，并且当从Z轴方向观察时，第一覆层212完全地占据第二面202。即，第一覆层212的暴露表面用作第二面202的反射区域2022。第一覆层212例如包括n型AlGaInP。
有源层23具有包括多个阱层(well layer)和多个势垒层(barrier layer)的多量子阱结构，并能够发出具有预定波长的光。阱层和势垒层由不同成分的半导体材料制成。本实施例中的有源层23能够发出具有约500nm至700nm的发射波长的红光。有源层23例如具有约10至20个包括镓铟磷(GaInP)的阱层以及10至20个包括AlGaInP的势垒层。这些阱层和势垒层交替地布置。
第二半导体层22具有包括第二覆层221和第二接触层222的层结构。第二覆层221形成在有源层23上，并例如包括p型AlGaInP。第二接触层222形成在第二覆层221上，并与第一电极710相连接。当从Z轴方向观察时，第二接触层222完全地占据第一面201。第二接触层222的不与第一电极710相连接的表面被暴露，并用作第一面201的光提取区域2012。第二接触层222由能够与第一电极710欧姆接触的材料(例如，p型磷化镓(GaP))制成。
或者，第一半导体层21和第二半导体层22的上述层可适当地在它们之间包括其它层。作为示例，在第二半导体层22中，第二覆层221与有源层23可在它们之间具有包括未掺杂的AlGaInP的保护层。此保护层可防止第二覆层221等中的掺杂剂扩散至有源层23侧。这里，针对发光层20中的每层所说明的材料是示例性的，并可通过考虑发光元件1的结构或期望的发光特性来进行适当地进行选择。
第一电极710形成至第一面201的连接区域2011，并与第二接触层222相连接。即，第一电极710的表面用作第一面201的连接区域2011。第一电极710的形状不受特别地限制，并可例如是椭圆、圆形或矩形等的形状，其中沿X轴方向的短轴的长度为约1μm至10μm，且沿Y轴方向的长轴的长度为约1至10μm。第一电极710的厚度可例如为200至600μm。第一电极710可例如由包括钛(Ti)、铂(Pt)、金(Au)、锗(Ge)、镍(Ni)或钯(Pd)的金属材料制成、或由它们的合金或叠层制成、或由包括铟锡氧化物(ITO)的透明导电材料制成。
第二电极720形成至第二面202的连接区域2021，并与第一接触层211相连接。即，第二电极720的表面用作第二面202的连接区域2021。第二电极720的形状不受特别地限制，并可例如是椭圆、圆形或矩形的形状。第二电极720的厚度可例如为200μm至600μm。第二电极720可例如由包括Ti、Pt、Au、Ge、Ni或Pd的金属材料制成、或由它们的合金或叠层制成、或由包括ITO的透明导电材料制成。
[无机膜]
无机膜40形成为覆盖第一面201的光提取区域2012。更具体地，无机膜40形成在第一电极710(连接区域2011)上，并包括面对第一电极710的连接孔420。无机膜40例如具有200μm至600μm的厚度，并更期望地具有300μm至500μm的厚度。
无机膜40具有第二凹凸结构410，并包括第一端部41。第二凹凸结构410形成为与第一面201的第一凹凸结构210相一致，且第一端部41形成在第二凹凸结构410的周边边缘处。第一端部41具有形成为与第一面201平行的面，并朝第一面201的外部突出。表述“形成为与第一面201平行的(面)”意味着第一端部41形成为与第一面201的参考面201s平行。
无机膜40是透光的，并例如由具有1.9至2.3的折射率的氮化硅(在下文中，SiN)、诸如SiO2等硅氧化物、或SiN与SiO2的叠层制成。或者，无机膜40可由诸如氮化钛(TiN)和二氧化钛(TiO2)等绝缘材料制成。这向发光层20的第一面201提供了绝缘，并使无机膜40用作第一面201的保护膜。如稍后所述，在具有预定厚度和折射率的无机膜40的情况下，发光元件1可朝其前方发出具有增强的强度的光。
[光学功能膜]
光学功能膜50形成为作为整体覆盖发光层20的第二面202和周面203。光学功能膜50朝第一面201侧反射来自发光层20的光，从而导致提高了发光效率。
更具体地，光学功能膜50形成为覆盖第二面202上的反射区域2022，并在周面203上形成为完全地覆盖周面203。例如，光学功能膜50的位于第二面202上的厚度为0.1μm以上，且其沿周面203的部分的厚度为0.1μm以上。
光学功能膜50包括朝发光层20的外侧突出的第二端部510。在本实施例中，第二端部510在与发光层20的第一面201平行的方向上突出。即，第二端部510用作光学功能膜50的凸缘部分(即，被弯曲成与第一面201平行)，并形成为与无机膜40的第一端部41一致。第二端部510的厚度例如为0.2μm至5μm。
对于上述结构的沿Z轴方向从支撑基板10的表面11开始的高度，到光学功能膜50的第二端部510的高度(即，高度H2)低于到第一端部41处的无机膜40的表面的高度(即，高度H1)(参考图2)。
光学功能膜50包括反射层53、第一绝缘层51和第二绝缘层52。反射层53能够反射来自发光层20的光。第一绝缘层51形成在发光层20与反射层53之间，且第二绝缘层52形成在反射层53上。即，光学功能膜50具有在发光层20上依次包括第一绝缘层51、反射层53和第二绝缘层52的层结构。
第一绝缘层51覆盖第二面202的反射区域2022和周面203直到第一端部41正下方的第二端部510。另一方面，当从Z轴方向观察时，在已形成有第一绝缘层51的区域形成第二绝缘层52。第一绝缘层51和第二绝缘层52可由诸如SiO2等硅氧化物制成，或者由SiN(氮化硅)、TiN、或TiO2制成，或者由其他绝缘材料制成，或者由它们的叠层制成制成。
反射层53包括比稍后说明的连接孔540大的开口部534，并形成在第一绝缘层51与第二绝缘层52之间。反射层53用于朝第一面201反射来自发光层20的光。这意味着反射层53可由相对于来自发光层20的光具有高反射效率的材料制成。在本实施例中，反射层53可例如由包括Al(铝)、Au、Ti、Cu(铜)、Ni或Ag(银)等的金属材料制成，或由它们的合金或叠层制成。
反射层53形成在第一绝缘层51与第二绝缘层52之间。这向反射层53提供了与发光层20以及发光元件1的外部的绝缘。即，这使反射层电浮动。
反射层53包括第一区域531和第二区域532。第一区域531覆盖第二面202和周面203，且第二区域532从第一区域531朝发光层20的外侧突出。第二区域532形成在第二端部510的内侧，并在本实施例中在与第一面201(第一面201的参考面201s)平行的方向上突出。
通过包括第二区域532的反射层53，寻路进入第一端部41的光可在射出之前在Z轴方向上被朝上反射。因此，发光元件1可朝其前方发出具有增强的强度的光。
反射层53的第一区域531包括与第二面202相对的第一反射面5311以及与周面203相对的第二反射面5312。在本实施例中，以如下方式形成第一区域531：第二反射面5312与第一面201的参考面201s之间的第一倾斜角几乎等于周面203与第一面201的参考面201s之间的第二倾斜角。
连接孔540由第一绝缘层51和第二绝缘层52形成。即，从连接孔540的内周面暴露出第一绝缘层51和第二绝缘层52，但没有暴露出反射层53。这在反射层53与第二电极720之间提供了绝缘。
反射层53包括从第二区域532中的第二端部510的端面暴露出的端面532s。这由此提高了发光元件1的散热。在本实施例中，第一端部41和第二端部510各自具有与Z轴方向平行的端面，且这些端面形成在同一面上。
本实施例中的发光元件1包括外部连接端子730，以用于与从连接孔540暴露出的第二电极720的连接。
[外部连接端子]
外部连接端子730布置在接合层30与光学功能膜50之间。外部连接端子730覆盖光学功能膜50和第二电极720，以用于与第二电极720的连接，并且当从Z轴方向观察时为大体上与光学功能膜50的第一反射面5311具有相同尺寸的矩形形状。外部连接端子730的厚度不受特别地限制，但可例如为0.1μm至0.5μm。外部连接端子730由包括Al、Au或Ti等的金属材料制成，或由它们的合金或叠层制成。
或者，如图3所示，树脂膜732可形成为填充外部连接端子730的由连接孔540形成的凹部733。此树脂膜732例如由粘性树脂材料制成。树脂膜732不仅可形成在凹部733中，还可形成在形成有外部连接端子730的区域上方(参考图15A和图15B中的树脂R3)。
发光元件1均布置成使得发光层20的第二面202隔着光学功能膜50面对支撑基板10，并都经由接合层30连接在支撑基板10上。
这种发光元件1均设置有包括反射层53并覆盖第二面202和周面203的光学功能膜50。由此，从有源层23朝第二面202和周面203射出的光被反射层53的第一区域531反射，且即使光寻路进入无机膜40的第一端部41，该光也会被反射层53的第二区域532反射。这由此提高了朝发光元件1的前方发光的效率。另外，如下所述，反射层53可提高发射光的方向性。
[反射层对光的方向性的影响]
图4和图5均示出了从与第一面201的法线(即与Z轴方向平行的方向)正交的多个方向观察发射光时的远场图案(FFP)的曲线图。在该曲线图中，横轴表示辐射角θ，且纵轴表示发射光的强度(在θ＝0°的强度时，标准化强度为1)。图4示出了本实施例中的使用了反射膜53的示例的结果，且图5示出了未使用反射膜的比较例的结果。
图6是用于图示图4和5的曲线图中的辐射角θ以及相对于观察发射光的方向的角度φ的示意图。如图6所示，辐射角θ是相对于发光面的法线的角度，并在本实施例中是相对于与第一面201正交的Z轴方向的角度。观察发射光的方向由角度φ界定，其中角度φ是相对于XY面(其与第一面201平行)的参考方向的角度。这里，参考方向是与作为发光面的第一面201平行的特定方向(例如，Y轴方向)，即0°。即，图4和图5的曲线图示出了从角度φ＝0°、45°、90°和135°观察发射光时的结果。
在图4中，不论角度φ如何，FFP几乎都具有相同的形状。在图5中，和图4中的结果不同，FFP的形状根据角度φ而发生变化。
通常，对于发射光的FFP，郎伯体(Lambertian)被认为是期望的。郎伯体是对发射光的FFP的描述，并意味着如下光分布，在该光分布中，当辐射强度除以辐射角θ的余弦(cosθ)时，不论观察发射光的角度φ如何，某一发光面上的发射光的FFP总取给定值。例如，当发射光的FFP是郎伯体时，辐射强度朝发光元件1的前方(θ＝0°)取最大值，并随辐射角θ的绝对值的增大而趋于减小。在上述发射光的FFP是郎伯体时，在观察角依赖性减小的情况下，发射光在所有方向上是均匀的。图4和图5分别示出了当辐射强度除以cosθ时取给定值的FFP，以作为参考。在下文中，这种FFP被称为参考FFP。
即，图5的FFP根据观察发射光的角度φ而发生变化，并因此不是郎伯体。另一方面，图4的所有FFP都是与参考FFPs类似的形状，并因此是郎伯体。这由此证实，在反射层53的情况下，发射光在光发射强度方面具有减小的观察角依赖性，FFP是理想的郎伯体，且发射光的方向性得到改善。
而且，在本实施例中，除连接区域2011和2021之外，发光层20在表面上不仅被光学功能膜50覆盖，还被无机膜40覆盖。这使发光层20被绝缘，并确保发光层20的物理和化学稳定。
对于无机膜40，通过调整其厚度和折射率，可利用具有预定波长的光的干涉来调整发光元件1的发射光的方向性。下面对无机膜40如何影响发射光的方向性进行说明。
[无机膜对光的方向性的影响]
图7A是发光元件1的发光层20的示意截面图，且图7B示出了无机膜40(其折射率为N和厚度为t(nm))与光的方向性的分布之间的关系。更具体地，横轴表示当发射光具有λ(nm)的波长时Nt/λ的值，且纵轴表示在45°的辐射角θ下实际辐射强度与在发射光的FFP是郎伯体时的辐射强度的比值。在下文中，这种比值被称为郎伯体曲线比值。
在图7B中，郎伯体曲线比值的分布示出了由于光干涉的影响而以约Nt/λ＝1/2的周期进行值变化。更具体地，当Nt/λ为约1.5，即6/4(用B表示)时，曲线具有向上凸的形状且其最大值位于顶部处，而当Nt/λ为约1.25，即5/4(用A表示)时，曲线具有向下凸的形状，且当Nt/λ为约1.79，即7/4+0.05(用C表示)时，曲线具有向下凸的形状且其最小值位于底部处。
图8A和8B均是示出了相对于辐射角θ的FFP的曲线图。更具体地，图8A示例性地示出了图7B的曲线图中的具有最大值的B的情况，且图8B一起示例性地示出了图7B的曲线图中的具有最小值的C的情况以及A的情况。图8A和8B均示出了作为郎伯体的FFP(用灰线表示)，以作为参考。
如图8A所示，在B的情况下，辐射强度在-70＜θ＜70的范围内高于郎伯体FFP中的辐射强度，且朝发光元件1前方的发射强度相对减小。如图8B所示，另一方面，在A和C的情况下，辐射强度普遍低于郎伯体FFP中的辐射强度，且朝发光元件1前方的发射强度相对增强。
因此，为增强朝发光元件1前方的发射强度，可例如将无机膜40中的Nt/λ的值调整为如同图7B的曲线图中的向下凸的曲线中的A或C。即，考虑到在A和C处Nt/λ的值及其变化周期，可调整N(无机膜40的折射率)、t(无机膜40的厚度)和λ(发光层20的发射光的波长)这些因数以满足下面的公式1。
Nt/λ＝(x+1)/4±0.15(x＝2、4、6和8)……1
在本实施例中，λ可例如被调整为约630nm。例如，当无机膜40由SiN制成时，其折射率取2.0≤N≤2.1的值。因此，在N＝2.0的情况下，在x＝2时，无机膜40的厚度t可被调整为141.75nm，在x＝4时，无机膜40的厚度t可被调整为393.75nm，在x＝6时，无机膜40的厚度t可被调整为552.25nm，且在x＝8时，无机膜40的厚度t可被调整为708.75nm。这种厚度调整可增强朝发光元件1前方的发射强度。
基于上述公式1，由于具有预定波长的光的相长干涉(constructiveinterference)，通过基于来自发光层20的光的波长来选择无机膜40的材料并调整其厚度，可增强发光层20的发射光的朝发光元件1前方的发射强度。作为示例，可以通过具有1.9≤N≤2.3，更优选地2.0≤N≤2.1的SiN(或SiN和SiO2)的层结构的无机膜40以及具有200≤t≤600，更优选地300≤t≤500的厚度的无机膜40来满足公式1。通过这种调整，保持了无机膜40的生产率，且改善了发光元件1的方向性。
接下来对本实施例中的发光元件晶片100的制造方法进行说明。
[发光元件晶片的制造方法]
图9是本实施例中的发光元件晶片100的制造方法的流程图，且图10A-15B均是发光元件晶片的用于图示其制造方法的示意截面图。在下面，通过参考这些附图来进行说明。
首先，在第一基板10a上形成发光层20a(ST101)。在此示例中，在第一基板10a上，均通过使用金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)的晶体生长来形成发光层20a中的层。例如，第一基板10a是由砷化镓(GaAs)制成的晶片，且其形成有发光层20a的晶体表面是C面(0001)。
如上所述，在第一基板10a上，沿X轴方向和Y轴方向界定多个与元件1相对应的元件区域1a。元件区域1a通常由虚拟边界L界定。
通过晶体生成而依次形成在第一基板10a上的层包括第一导电类型的停止层214a、第一接触层211a以及第一覆层212a。停止层214a在移除第一基板10a时充当刻蚀停止层，且可由相对于第一基板10a具有预定刻蚀选择比或以上的材料制成。在上述层之中，因为在稍后的处理中一起移除停止层214a和第一基板10a，所以第一接触层211a和第一覆层212a被包括在发光元件1的第一半导体层21中。
随后，形成多量子阱层23a。此多量子阱层23a例如包括交替地布置的10-20个阱层以及9-20个势垒层。最终的多量子阱层23a用于构成发光元件1的有源层23。
在多量子阱层23a上，通过晶体生成依次形成各个层，例如第二导电类型的第二覆层221a以及第二接触层。该第二接触层没有在图10A-15B中示出。第二覆层221a和第二接触层被包括在发光元件1的第二半导体层22中。
注意，发光层20a不限于上述结构，且可进行适当的改变。
接下来，如图10A所示，第一面201a形成有第一凹凸结构210a(ST102)。第一凹凸结构210a是通过光刻法(photolithography)、反应离子刻蚀(reactive ion etching，RIE)等形成的。在此处理中，可以通过使用掩膜等(未示出)覆盖元件区域1a的中心处的连接区域2011a以及元件区域1a之间的边界区域610a而不在被覆盖区域形成第一凹凸结构210a。在最终的结构中，这既可以使在下一处理中形成有第一电极710a的连接区域2011a变平坦，也可以使稍后形成有第一端部41和分离槽部60的边界区域610a变平坦。
如上所述，在发光层20a的晶体生长之后立即形成发光层20a的第一凹凸结构210a。这以良好的精确度获得了期望形状的第一凹凸结构210a，从而能够增强发射强度并控制光的方向性。
接下来，如图10B所示，在第一面201a的连接区域2011a上形成第一电极710a(ST103)。例如，第一电极710a是通过溅射(sputtering)、气相沉积(vapor deposition)、离子镀(ion plating)和电镀(plating)等任意形成的，并被图案化为诸如椭圆形等预定形状。至少针对每个元件区域1a形成一个第一电极710a。
如图10C所示，在包括第一电极710a的第一面201a上形成无机膜40a(ST104)。无机膜40a由SiN、TiO2、SiO2、SiON(氧氮化硅)、NiO(氧化镍)、或AlO(氧化铝)制成或由它们的叠层膜制成。无机膜40a的厚度大体上是均匀的，以与第一面201a相一致。即，在此处理中，第二凹凸结构410a形成为与第一凹凸结构210a相一致。
接下来，经由临时接合层31a以可自由分离的方式将第二基板10b接合在无机膜40a上(ST105)。在本实施例中，临时接合层31a具有包括第一树脂膜311a、接合层312a和第二树脂膜313a的层结构。图11A示出了图10C的反转(倒置)结构，即第一基板10a位于附图的上部。
首先，如图11A所示，通过涂布(coating)等在无机膜40a上形成第一树脂膜311a。接下来，将接合层312a固定在第一树脂膜311a上。例如，接合层312a是由树脂制成的粘性片或由粘性材料制成。例如通过涂布在接合层312a上形成第二树脂膜313a。
第一树脂膜311a和第二树脂膜313a均由诸如聚酰亚胺等带粘性的热塑性树脂材料等制成。在稍后说明的移除第二基板10b的处理中，当这类材料通过具有预定波长的激光的照射而被加热并蒸发时可引起烧蚀，且通过该烧蚀作用，第一树脂膜311a和第二树脂膜313a可容易失去它们的粘附性能。这类热塑性树脂材料并不是唯一的选择，且只要其吸收具有预定波长的激光并引起烧蚀，那么可以使用任何材料。
如图11A所示，在临时接合层31a的第二树脂膜313a上固定第二基板10b。第二基板10b例如是由蓝宝石(Al2O3)制成的盘状半导体晶片。
临时接合层31a不限于上述结构，且可例如仅包括第一树脂膜311a和接合层312a。或者，在上述处理中，可预先在第二基板10b上完全或部分地形成临时接合层31a，以将无机膜40a和第二基板10b连接在一起。
接下来，如图11B所示，移除第一基板10a，以暴露发光层20a的位于第一面201a的相对侧的第二面202a(ST106)。在此处理中，例如，首先通过湿法刻蚀来移除第一基板10a。此时，使用了在停止层214a与第一基板10a之间表现出高刻蚀选择比的刻蚀剂。这由此控制了停止层214a中的上述刻蚀的进度，从而无误地移除第一基板10a。然后，例如通过干法刻蚀来移除停止层214a。因此，第一接触层211a被暴露在发光层20a上。
在此处理中，第二面202a是第一接触层211a的表面。从第一接触层211a至第二覆层221a(第二接触层)的层结构被称为发光层20b。
接下来，如图12A所示，在第二面202a上形成第二电极720a(ST107)。第二电极720a例如被图案化成直径为约1至20μm的圆形。至少针对每个元件区域1a形成一个第二电极720a。
而且在本实施例中，第二电极720a被用作掩膜，以刻蚀第一接触层211a。如图12A所示，这移除了除第二电极720a正下方的区域之外的第一接触层211a。图案化之后的第一接触层被标记为第一接触层211b。此外，在此处理之后，第二面是第二电极720a的表面和第一覆层212a的表面，并被标记为第二面202b。
接下来，如图12B所示，无机膜40a被用作刻蚀停止层，以从第二面202b刻蚀发光层20a，从而形成第一分离槽61a(ST108)。通过第一分离槽61a，针对每个元件(元件区域)1a分离发光层20a。在此处理中，例如通过干法刻蚀来刻蚀发光层20a。
首先，将掩膜层M1形成到第二面202b上的每个元件区域1a。针对每个元件区域1a对掩膜层M1进行图案化，以使其与第二面202的在元件1的形成之后的形状相一致。即，掩膜层M1包括沿元件区域1a之间的边界形成的开口M11。掩膜层M1可由在此处理中使用的刻蚀剂中具有低刻蚀率的材料制成，并可以是SiO2、SiN、Ti、Ni、Cr(铬)或Al等。
接下来，通过干法刻蚀并经由掩膜层M1的开口M11，沿元件区域1a之间的边界形成第一分离槽61a。此时，例如，使用了如下刻蚀气体(刻蚀剂)，该刻蚀气体在用于形成发光层20a的AlGaInP、GaAs或GaP的半导体材料与用于形成无机膜40a的SiN或SiO2的材料之间表现出高的刻蚀选择比。这类刻蚀剂的示例是SiCl4(四氯化硅)。在这类刻蚀剂的情况下，即使刻蚀率在第一基板10a的面上不均匀，第一分离槽61a也可通过用作刻蚀停止层的无机膜40a而在面中具有均匀的深度。在下面，使用干法刻蚀的刻蚀气体也被称为刻蚀剂。
而且在此处理(ST108)中，每个元件1a的发光层20a的截面面积可从第二面202b朝第一面201a逐渐增大。即，在第一分离槽61a中，底部面612a的截面面积小于开口部在第二面202b侧上的截面面积。视情况，可在锥形刻蚀(taper etching)的条件下形成第一分离槽61a。用于刻蚀的具体条件取决于晶片尺寸、刻蚀装置的结构等，例如，100至1000W的天线功率、10至100W的偏置功率、0.25至1Pa的处理压力以及100至200℃的基板温度。这里，表述“截面面积”表示与Z轴方向正交的方向上的截面的面积。在如上形成第一分离槽61a之后，例如通过刻蚀来移除掩膜层M1。
在此处理(ST108)中，第一分离槽61a形成有锥形的壁面611a及底部面612a。从壁面611a暴露出发光层20b中的除第一接触层211b之外的其它层的端面，且从底部面612a暴露出无机膜40a。壁面611a对应于发光元件1的周面203。
接下来，如图13A所示，光学功能膜50a形成为覆盖第一分离槽61a的壁面611a和底部面612a以及第二面202b(ST109)。如上所述，光学功能膜50a具有包括第一绝缘层51a、反射层53a和第二绝缘层52a的层结构。这些层是依次形成的。
图16A-17B均是用于图示此处理(ST109)的示意截面图。图16A-17B没有示出第一凹凸结构210a、第二凹凸结构410a、临时接合层31a中的层以及第二基板10b。
首先，如图16A所示，在第一分离槽61a中的壁面611a和底部面612a上以及在第二面202b上形成第一绝缘层51a(ST109-1)。在此处理中可使用例如化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)或溅射，以用于形成第一绝缘层51a。第一绝缘层51a也可以具有层结构。
接下来，在第一绝缘层51a上形成反射层53a(ST109-2)。例如，为在此处理中对反射层53a进行图案化，剥离处理是适用的。即，如图16B所示，在期望不形成反射层53a的区域上形成抗蚀剂R1。抗蚀剂R1可以是正性抗蚀剂(positive resist)或负性抗蚀剂(negative resist)。使用正性抗蚀剂可在曝光期间防止光晕(halation)。具体地，形成有抗蚀剂R1的区域包括：当从Z轴方向观察时包括第二电极720a的区域，以及大体上位于底部面612a上的中心处的区域。当完成元件1时，这些区域分别对应于反射层53的开口部534以及分离槽部60。
具体地，视情况，例如通过溅射、气相沉积、离子镀或电镀，在包括抗蚀剂R1的整个第一绝缘层51a上形成由金属等制成的金属层53b。作为示例，例如，视情况，金属层53具有包括Al和Au的层结构。基于金属层53b，能够以高的反射率反射波长为约500nm至700nm的光。此外，利用溅射可以提高金属层53b与第一绝缘层51a之间的附着力。
然后，将抗蚀剂R1以及与其附着在一起的金属层53b移除。如图17A所示，这获得了包括第一开口部531a和第二开口部532a(这些开口部与开口部534相对应)的反射层53a。
其后，如图17B所示，在反射层53a上形成第二绝缘层52a(ST109-3)。在此处理中，通过第二绝缘层52a完全地覆盖反射层53a和第一绝缘层51a。类似于第一绝缘层51a，可例如视情况通过CVD、溅射或涂布形成第二绝缘层52a。
以上述方式，光学功能膜50a完全地形成在第二面202b及第一分离槽61a的内表面上。
在下一个处理中，如图13B所示，部分地移除光学功能膜50a，以暴露第二电极720a(ST110)。由此，在光学功能膜50a的第一绝缘层51a和第二绝缘层52a中形成连接孔540a。经由被图案化成具有与第二电极720a相一致的形状的抗蚀剂(未示出)并通过刻蚀等方法来首先执行此处理。
其后，如图14A所示，在第二面202b上形成用于与每个第二电极720a的电连接的外部连接端子730a(ST111)。或者，为在此处理中形成外部连接端子730a，可视情况通过溅射、气相沉积、离子镀和电镀等在第二面202b上地形成金属膜，且可通过湿法刻蚀和干法刻蚀等将该金属膜图案化为预定的形状。又或者，为形成外部连接端子730a，可在将抗蚀剂形成为预定的图案之后通过剥离处理来形成金属层。因此，外部连接端子730a形成在连接孔540a中的第二电极720a上并形成在第二面202b上的光学功能膜50a上。
由此，还在第一槽部61a上的相邻的外部连接端子730a之间形成间隔。在下文中，将包括该间隔的第一槽部61a称为槽部613a。
接下来，经由接合层30a将第三基板10c以可自由分离的方式连接在外部连接端子730a上(ST112)。
如图14B所示，首先，在此处理中，使用抗蚀剂R2填充槽部613a。这由此防止了在连接第三基板10c时由槽部613a导致的空隙的形成。填充抗蚀剂R2的方法不受特别地限制，并可适当地为涂布、旋转涂布(spincoating)、喷涂(spraying)或浸渍(dipping)等。可通过涂布之后的回刻蚀(etching-back)将抗蚀剂R2填充为大体上与外部连接端子730a的表面齐平。抗蚀剂R2的材料不受特别地限制。
接下来，如图15A所示例性地示出，在抗蚀剂R2和外部连接端子730a上形成结合树脂R3。这由此提高了接合层30a与外部连接端子730a之间的附着力。树脂R3对应于上述的树脂膜732。形成树脂R3的方法不受特别地限制，并可适当地为涂布、旋转涂布、喷涂或浸渍等。图15A示出了图14B的反转(倒置)结构。
其后，将包括接合层30a的第三基板10c连接在外部连接端子730a和树脂R3上。第三基板10c对应于上述支撑基板10，并例如是由蓝宝石制成的盘状半导体晶片。
可视情况通过涂布、旋转涂布、喷涂或浸渍等将接合层30a形成在第三基板10c上。接合层30a可由诸如聚酰亚胺等带粘性的热塑性树脂材料(即，与用于第二树脂膜313a的材料类似并吸收具有预定波长的激光而引起烧蚀的材料)等制成。
连接第三基板10c的方法不限于上述方法。或者，至少可以不形成抗蚀剂R2或抗蚀剂R3。又或者，接合层30a可以不总是形成在第三基板10上，并可以形成在外部连接端子730a(抗蚀剂R2和抗蚀剂R3)上。
接下来，通过参考图15A和15B，移除第二基板10b以暴露无机膜40a(ST113)。通过例如在第二基板10b上照射具有预定波长的激光而加热并蒸发第二树脂膜313a时发生的烧蚀作用来移除第二基板10b。如图15A所示，由此从与第二树脂膜313a的界面剥离第二基板10b。通过这种激光烧蚀技术，容易移除第二基板10b。
其后，通过湿法刻蚀或干法刻蚀等来移除其他膜和层，即移除第二树脂膜313a、接合层312a和第一树脂膜311a。因此，如图15B所示，将临时接合层31a完全地移除，使得无机膜40a暴露。
在如上暴露出无机膜40a之后，移除第一电极710a上的无机膜40a，并形成连接孔420a。为形成连接孔420a，与连接孔540a类似，经由被图案化被具有与第一电极710a相一致的形状的抗蚀剂(未示出)并通过干法刻蚀等来执行此处理。
而且在图15B中，对保持在第一分离槽61a的底部面612a上的无机膜40a进行刻蚀，以形成第二分离槽62a(ST114)。通过第二分离槽62a，针对每个元件1a来分离无机膜40a。在此处理中，通过诸如反应离子刻蚀(RIE)等干法刻蚀或湿法刻蚀等来形成第二分离槽62a。
在此处理中，首先，在无机膜40a上形成用于分离元件1的掩膜(图15B中未示出)。通过使用以上述方法形成的掩膜，在与第一分离槽61a的底部面612a相对的区域中对无机膜40a进行刻蚀。接下来，以类似的方式对形成至底部面612a的光学功能膜50a的区域进行刻蚀。还对形成在与底部面612a相对的区域处的树脂R2和R3以及接合层30进行各向同性刻蚀。由此，形成了具有从无机膜40a到达第三基板10c的深度的第二分离槽62a。第二分离槽62a对应于发光元件1中的分离槽部60。注意，可在相同的条件或不同的条件下持续地执行结构元件上的这种刻蚀。
在本实施例中，反射层53a包括位于与底部面612a相对的区域(即，光学功能膜50a的区域)中的第二开口部532a。该区域仅包括第一绝缘层51a和第二绝缘层52a，使得可容易对光学功能膜50a的上述区域进行刻蚀。对于树脂R3和接合层30a，通过使用外部连接端子730a作为掩膜来进行刻蚀，可在仅与外部连接端子730a相对的区域中使树脂R3和接合层30a保持未受影响。
通过此处理，由针对每个元件1分离的结构元件(即第三基板10c(支撑基板10)上的接合层30、外部连接端子730、被光学功能膜覆盖的发光层20和无机膜40)形成了上述发光元件晶片100。
在本实施例中的发光元件1中，在发光层20a的第一面201a上形成无机膜40a，且在相对侧的第二面202b上设置光学功能膜50a、外部连接端子730a和接合层30a。即，通过作为晶体生长的结果在发光层20a上堆叠具有均匀的面内厚度的各个层而形成的层结构，能够以均匀的厚度在晶片的面中形成元件1。
另外，在通过干法刻蚀等形成第一分离槽61a的处理中，因为无机膜40a用作刻蚀停止层，所以第一分离槽61a在面中形成有均匀的深度。换句话说，从第一分离槽61a的底部面612a暴露出无机膜40a。这由此获得了如下结构，在该结构中，在形成元件1之后，无机膜40和光学功能膜连接在一起，且光学功能膜的第二端部510和无机膜40的第一端部41中的一个堆叠在另一个上。由此，这种结构导致所有发光元件1在形状上是一致的，且在发光元件晶片100上的元件1之中，它们的从表面11开始的高度差可例如保持10％以下。
此外，因为不期望发光层20a包括用于形成第一分离槽61a的刻蚀停止层，所以使用了更广泛的材料选择来形成发光层20a，且相应地简化了制造工艺。
而且，通过由干法刻蚀来形成第一分离槽61a，即使晶片的面积增大，且即使第一分离槽61a小且窄，但其形状在晶片的面中更均匀。
在本实施例中，通过剥离来形成反射层53a。即使反射层53a由化学稳定的金属制成，这也容易进行微加工。这还使用抗蚀剂来控制侧蚀(sideetching)的影响，且即使晶片的尺寸增大，最终的反射层53a在晶片的面中也保持形状均匀。
图18A是示出了彼此相邻的元件1a之间的第一分离槽61a的宽度与形成到反射层53a的第二开口部532a的宽度(参考图17A和图17B)之间的关系的曲线。图18A示出了通过剥离和湿法刻蚀来形成反射层53a的情况之间的比较。这里，术语“宽度”是指第一分离槽61a的在短侧边方向上的长度或第二开口部532a在短侧边方向上的长度。
而且在图18A中，当第一分离槽61a具有相对大的宽度时，根据反射层53a是否通过剥离或湿法刻蚀来形成，第二开口部532a的宽度没有大的差异。另一方面，随着第一分离槽61a的宽度减小，根据反射层53a是否通过剥离或湿法刻蚀来形成，第二开口部532a的宽度开始有大的差异。具体地，在剥离的情况下，第二开口部532a的宽度几乎与第一分离槽61a的宽度成比例地减小。在湿法刻蚀的情况下，即使第一分离槽61a的宽度减小，第二开口部532a的宽度也保持几乎相同。
因此，即使发光元件晶片100的整体尺寸减小，通过剥离来形成反射层53a仍确保了第二开口部532a的宽度的良好精确度。
而且通过剥离，如稍后所说明，最终的反射层53a可在发光元件晶片100的面中具有一致的形状。
图18B是示出了反射层53a的相对于发光元件晶片100的面中的第一分离槽61a的宽度的未对准程度的曲线。类似于图18A，图18B示出了通过剥离和湿法刻蚀来形成反射层53a的情况之间的比较。这里，在这些情况下使用的元件分离掩膜具有相同的形状。
如图18B所示，通过湿法刻蚀，随着反射层53a远离发光元件晶片100的中心，反射层53a相对于第一分离槽61a的宽度表现出高的未对准程度。另一方面，通过剥离，反射层53a相对于第一分离槽61a的宽度表现出低的未对准程度，而不论它在发光元件晶片100中的位置如何。
图18B的结果证实：通过剥离来形成反射层53a导致反射层53a相对于发光元件晶片100的面中的第一分离槽61a的宽度具有低的未对准程度。这里，因为在采用剥离和湿法刻蚀的这两种情况下以相同的方式形成第一分离槽61a的宽度，所以未对准程度是指反射层53a的位置位移的程度。即，通过剥离形成的反射层53a被证明在发光元件晶片100的面中具有一致的形状。
例如，将以上述方法形成在发光元件晶片100上的发光元件1安装在显示装置(电子装置)80上。
图19是显示装置80的示意面图。具体地，发出红光的发光元件(第一半导体发光元件)1、发出蓝光的发光元件(第二半导体发光元件)2以及发出绿光的发光元件(第三半导体发光元件)3一起构成发光元件单元81。这类发光元件单元81等安装并布置在显示装置80的基板810上，以作为发光元件模块。接下来对显示装置80的制造方法及其示例性的结构一起进行说明。注意，图19的元件1、2和3没有示出涂布树脂和布线等。
[显示装置的制造方法]
图20是本实施例中的显示装置80的制造方法的流程图，图21是用于图示该制造方法的示意面图，且图22A-22C均是用于图示该制造方法的示意截面图。在图20中，从图9的步骤ST114开始对步骤进行顺序地编号。为便于说明，图21中的元件1的数目仅为12。
通过参考图21，对显示装置80的制造方法的概要进行说明。首先，将发光元件晶片100上的发光元件1转移到第一转移基板(转移基板)910上，并且以大于分离槽部60的宽度的预定间距对发光元件1进行布置。然后，将元件1转移到第二转移基板920上，且通过覆盖层922来覆盖每个元件1，从而形成布线图案等(未示出)。其后，将元件1转移到电子装置80的基板810上，以作为被覆盖层922覆盖的发光元件芯片。
首先，如图22A所示，准备好第一转移基板910(ST115)，其中第一转移基板910布置成与发光元件晶片100上的每个元件1的无机膜40相对。此第一转移基板910的尺寸允许元件1在元件之间以预定间距布置。第一转移基板910例如是玻璃基板或塑料基板。
在转移基板910上形成有第一临时接合层911和结合层912。第一临时接合层911形成在转移基板910上，并由氟树脂、硅树脂、诸如聚乙烯醇(PVA)等水溶性结合剂或聚酰亚胺等材料制成。结合层912形成在第一临时接合层911上，并可由紫外光(UV)固化树脂、热固性树脂或热塑性树脂等制成。
结合层912可包括未固化区域912a和固化区域912b。在此结构中，如果发光元件1定位成面对未固化区域912a，那么在稍后的转移处理中，该发光元件1可无误地被转移至结合层912。当结合层912例如由UV固化树脂制成时，可仅在用于固化的相应区域上选择性地照射UV来形成固化区域912b。或者，未固化区域912a可形成有具有与发光元件1相一致的形状的凹部。
接下来，通过参考图22A和22B，通过从发光元件晶片100的支撑基板(第三基板)10侧在接合层30上进行激光烧蚀来使外部连接端子730与支撑基板10彼此分离，从而将元件1移动至第一转移基板(转移基板)910(ST116)。
在此处理中，如图22A所示，激光Lb从支撑基板10侧被瞄准到待移动的发光元件1的接合层30。激光器的示例包括具有预定发射波长的准分子激光器或谐波钇铝石榴石(yttrium aluminum garnet，YAG)激光器。在这种激光照射下，接合层30随着被加热并固化而失去了它的粘附性能，且其中的树脂被部分地气化，由此接合层30与外部连接端子730彼此爆裂地剥离。即，元件1被朝Z轴方向整体地发出，并与结合层912结合。以此方式，如图22B所示，发光元件1被移动至相对侧的结合层912上。
然后，其上移动有发光元件1的未固化区域912a暴露于UV照射等，以使未固化区域912a固化。这确保了发光元件1与结合层912接合。或者，视情况可在外部连接端子730上形成布线层740。
此处理还形成包括第一转移基板(支持基板)910以及多个发光元件1的发光元件晶片200。即，通过对每个期望的元件1执行上述处理，获得了具有布置在第一转移基板910上的多个元件1的发光元件晶片200。
接下来，在图22C中，将每个发光元件1移动至第二转移基板920上，并移除第一转移基板910(ST117)。此第二转移基板920通常具有与第一转移基板910大体上相同的尺寸，并形成有由氟树脂、硅树脂、诸如PVA等水溶性结合剂或聚酰亚胺等制成的第二临时接合层921。首先，将第一转移基板910上的每个元件1的外部连接端子730和布线层740接合到第二临时接合层921上。接下来，从第一转移基板910上方使激光瞄准到其第一临时接合层911，并使第一临时接合层911与结合层912彼此分离。因此，包括元件1的结合层912被移动至第二临时接合层921上。
或者，如图22C所示，可将第三分离槽63形成到位于相邻的元件1之间的结合层912，以针对每个元件1来分离结合层912。如果是这种情况，则形成了用于覆盖元件1的覆盖层922(结合层912)。又或者，为可形成布线层750，以用于与第一电极的连接。在下文中，为便于说明，将包括元件1及其覆盖层922的结构称为发光元件芯片90。此发光元件芯片90包括元件1、覆盖层922以及布线层740和750。
将发光元件芯片90等都移动至显示装置80的基板810上(ST118)。对于这种转移，可采用上述激光烧蚀，或者吸收保持器(absorption retainer)可用于机械转移。基板810被配置成形成有预定驱动电路(未示出)的布线板。
如图21所示，发光元件芯片90沿X轴方向和Y轴方向以预定间距布置在基板810上。该预定间距是发光元件芯片90沿X轴方向和Y轴方向的长度的三倍。在这种布置下，通过在均包括发出红光的发光元件的发光元件芯片90之间放置两个其他发光元件芯片来形成发光元件模块81。这两个其他发光元件芯片中的一者包括发出蓝光的发光元件2，且另一者包括发出绿光的发光元件3。在上述发光元件芯片之间的间距的情况下，利用间距来形成布线图案等。
以上述方式制造图19的显示装置80。即，显示装置80包括形成有驱动电路的基板810、发出红光的半导体发光元件1、发出蓝光的半导体发光元件2以及发出绿光的半导体发光元件3。这些半导体发光元件1、2和3布置在基板810上。
除上述处理外，另一转移基板可被用于转移。即，在将元件1移动至第二转移基板920上的处理之后，例如，可执行额外的处理，以将元件1移动至第三和第四转移基板上。这增大了元件1之间的用于移动的间距，并例如有利于形成布线层或有利于制造大尺寸的显示装置。
假定元件分离掩膜在很大程度上未对准，且接合层与发光层之间的重心出现位移，则会在通过激光烧蚀将元件1移动至第一转移基板910上(ST116)的处理中，会引起下列问题。
图23A-23C均是示出了当接合层与发光层之间的重心出现位移时如何执行到转移基板上的转移处理并具体地示出了如何执行将元件1E从支撑基板10E移动至第一转移基板910E上(ST116)的处理的示意图。表述“位移”表示XY面上的位移。在附图中，交替的长短虚线表示接合层30E的重心和元件分离掩膜ME的重心。元件分离掩膜ME实际上被移除了，但是为便于说明，其仍由双链虚线表示。
如图23A所示例性地示出，当元件分离掩膜ME随发光层20E的重心未对准而偏向右侧时，它意味着当经由元件分离掩膜ME进行刻蚀时，接合层30E的重心也从发光层20E的重心移位至右侧。如果激光Lb被瞄准到发光元件1E的最终接合层30E，那么在烧蚀时会在元件1E上产生顺时针方向的旋转力矩(图23B)。这导致元件1E在其右侧表面上被结合至第一转移基板910E的结合层912E(图23C)。
如图23C所示，经发明人等真正证实，当在接合层30E与发光层20E之间的重心存在预定量以上的位移时，元件1在其侧表面上接合至结合层912E。即使这种位移小于预定量，经证实例如在烧蚀时也由于在Z轴方向上被倾斜地发出的元件1E而使转移位置移位。
在本实施例中，如参考图18B所述，防止了元件分离掩膜在发光元件晶片的面中未对准。这也防止了接合层与发光层之间的重心发生移位，从而防止了如图23C所示的元件在转移时的旋转，或防止了转移位置发生移位。而且如稍后所述，在本实施例中，即使元件分离掩膜未对准，也可防止转移位置发生移位。
图24是示出了元件分离掩膜的未对准程度与转移位置的位移程度之间的关系并更具体地示出了暴露出端面532s的反射层53(实验示例1)与未暴露出端面532s的反射层53(实验示例2)之间的对比结果的曲线图。这里，转移位置的位移表示沿第一面201(或第二面202)的短边从期望的转移位置位移的程度。
图24示出了在实验示例2中转移位置的位移程度以与元件分离掩膜的未对准程度成比例的方式增加(用实线表示)。另一方面，在实验示例1中，即使元件分离掩膜的未对准程度增大，转移位置也不会移位至如同实验示例2中的程度(用虚线表示)。
图24中的结果证实：对于暴露出反射层53的端面532s的发光元件1，即使元件分离掩膜未对准，转移位置也不会由此发生移位。这是因为，在形成第二分离槽62a的处理中，其使用的掩膜是具有大体上一致形状的反射层53。即，在本实施例中，因为反射层53在形状上受到严格控制，所以即使元件分离掩膜出现未对准，这也不会在转移期间导致转移位置发生位移或出现问题。
而且在本实施例中，反射层53的第二区域532在与第一面201平行的方向上突出，但不从无机膜40暴露。即，当布线层750从第一电极710引出并位于无机膜40上方时，两个绝缘层(即无机膜40和第一绝缘层51)被夹持在反射层53与布线层750之间。由此，这控制了反射层53与布线层750之间的短路，并防止了元件1出现问题。
2.第二实施例
图25是根据本发明的第二实施例的发光元件晶片的主要部分的截面图，其示出了该主要部分的结构。在附图中，与第一实施例中的结构元件相对应的结构元件设置有相同的附图标记，并不再进行详细说明。
与第一实施例相比，在本实施例中的用于发光元件晶片100A的发光元件1A中，反射层53A的第二区域532A在与周面203A平行的方向上突出。
类似于第一实施例，发光层20A是包括第一面201A、第二面202A和周面203A的半导体，其中第一面201A包括第一电极710A，第二面202A与第一面201A相对并包括第二电极720A，且周面203A将第一面201A与第二面202A连接到一起。发光层20A发出红光并包括GaAs半导体化合物和AlGaInP半导体化合物，但是这不是限制性的。
而且类似于第一实施例，发光层20A包括第一导电类型的第一半导体层21A、形成在第一半导体层21A上的有源层23A以及形成在有源层23A上的第二导电类型的第二半导体层22A。在本实施例中，假定第一导电类型为p，且假定第二导电类型为n，但是这不是限制性的。
而且类似于第一实施例，在发光层20A中，类似于方形截锥，第一面201A可形成为大于第二面202A。
而且类似于第一实施例，第一面201A可包括第一凹凸结构210A，第一凹凸结构210A可视情况进行改变以提供具有期望光学特性的发射光。
在本实施例中，发光元件1A可包括或不包括如图25所示的无机膜。
光学功能膜50A作为整体沿周面203A在Z轴方向上朝上突出并高于第一面201A的参考面201As。在第二面202A中，光学功能膜50A形成为覆盖反射区域(图25未示出)。光学功能膜50A也完全覆盖周面203A，并沿周面203A在Z轴方向上朝上突出。
类似于第一实施例，光学功能膜50A包括反射层53A、第一绝缘层51A和第二绝缘层52A。反射层53A能够反射来自发光层20A的光。第一绝缘层51形成在发光层20A与反射层53A之间，且第二绝缘层52A形成在反射层53A上。
反射层53A包括第一区域531A和第二区域532A。第一区域531A覆盖第二面202A和周面203A，且第二区域532A从第一区域531A朝发光层20A的外侧突出。在本实施例中，反射层53A的第一区域531A覆盖第二面202A和周面203A并与第二面202A和周面203A中的每者相对。反射层53A的第二区域532A从第一区域531A朝发光层20A在Z轴方向上朝上突出。更具体地，第二区域532A在Z轴方向上高于第一面201A的参考面201As。
即，在本实施例中，反射层53A的端面532As形成为具有高于比第一面201A的高度高的高度。这里“高度”表示该结构的沿Z轴方向从支撑基板10A的表面11A开始的高度，且表述“第一面201A的高度”表示第一面201A的参考面201As的高度。
基于具有第二区域532A的反射层53A，瞄准到第一面201A的周边边缘的光被第二区域532A反射，并接着瞄准到发光元件1A的前方(在Z轴方向上朝上)。这由此进一步提高了朝发光元件1A前方的发射强度。
而且类似于第一实施例，在第二区域532A中，端面532As被暴露，从而可提高发光元件1A的散热。
图26A-30B均是发光元件晶片100A的示意截面图，它们示出了示出了发光元件晶片100A的制造方法。下面主要仅对与第一实施例中的发光元件晶片100的制造方法(参考图10A-15B)的差异进行说明。
首先，如图26A所示，在第一基板10Aa上形成发光层20Aa。这里，在由砷化镓(GaAs)制成的第一基板10Aa上，例如通过金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)来适当地形成各个层。
这些层(即第二导电类型的停止层224Aa、第二接触层221Aa和第二覆层222Aa)通过晶体生长依次形成在第一基板10Aa上。类似于第一实施例中的停止层224a，当移除第一基板10Aa时，停止层224Aa充当刻蚀停止层。在上述层之中，因为在稍后的处理中一起移除停止层224Aa和第一基板10Aa，所以第二接触层221Aa和第二覆层222Aa被包括在发光元件1A的第二半导体层22A中。
其后，形成多量子阱层23Aa以用作发光元件1A的有源层23A，且在该多量子阱层23Aa上，通过晶体生长来依次形成第一导电类型的第一覆层211Aa和第一接触层。注意，该第一接触层没有在图26A-30B示出。发光层20Aa的结构不限于上述结构，并可进行适当地改变。
而且如图26所示，在第二面202Aa的连接区域(未示出)上形成有第二电极720Aa。此第二电极720Aa是视情况通过溅射、气相沉积、离子镀和电镀等来形成的，并例如被图案化为诸如椭圆形等预定的形状。至少针对每个元件区域1Aa形成一个第一电极720a。在此处理之后，第二面是第二电极720Aa的表面和第二覆层221Aa的表面，并被称为第二面202Ab。
接下来，如图26B所示，从第二面202Ab对发光层20Aa进行刻蚀，以形成用于针对每个元件(元件区域)1Aa来分离发光层20Aa的第一分离槽61Aa。在此处理中，如图26B所示，首先在第二面202Ab上形成掩膜层MA1，且掩膜层MA1与元件1Aa的形成之后的第二面202A的形状相一致。掩膜层MA1可由在此处理中使用的刻蚀剂中具有低刻蚀率的材料制成，并可以是SiO2、SiN、Ti、Ni、Cr或Al等。
接下来，例如通过使用掩膜层MA1作为掩膜并采用湿法刻蚀或干法刻蚀来对发光层20Aa进行刻蚀。在此处理中，通过使用在第一基板10Aa与发光层20Aa之间表现出高刻蚀选择比的刻蚀剂，最终的第一分离槽61Aa具有到达第一基板10Aa的深度。注意，只要从第一分离槽61Aa中暴露出停止层224Aa，那么第一分离槽61Aa的深度不受特别地限制。
而且在此处理中，每个元件1Aa的发光层20Aa的截面面积可从202Ab朝第一面201Aa逐渐增大。即，在第一分离槽61Aa中，底部面612Aa的截面面积小于开口部在第二面202Ab侧的截面面积。类似于第一实施例，可在用于锥形刻蚀的条件下视情况形成第一分离槽61Aa。
这形成了具有成锥形的壁面611Aa的第一分离槽61Aa以及底部面612Aa。壁面611Aa对应于发光元件1A的周面203A，且第一基板10Aa从底部面612Aa暴露。
接下来，通过参考图26C-27B，光学功能膜50Aa形成为覆盖第一分离槽61Aa的壁面611Aa和底部面612Aa以及第二面202Ab。
首先，如图26C所示，通过CVD或溅射等在第一分离槽61Aa中的壁面611Aa和底部面612Aa上以及在第二面202Ab上形成第一绝缘层51Aa。
接下来，如图27A所示，在第一绝缘层51Aa上形成反射层53Aa。本实施例中的反射层53Aa也形成为到达底部面612Aa。类似于第一实施例，为在此处理中对反射层53Aa进行图案化，可采用剥离，但是不限于此剥离。
其后，如图27B所示，通过CVD或溅射等在反射层53Aa上形成第二绝缘层52Aa。由此，在第二面202Ab的内表面和第一分离槽61Aa的内表面上完全地形成了光学功能膜50Aa。
接下来，如图27C所示，部分地移除光学功能膜50Aa，以暴露出第二电极720Aa。由此，在光学功能膜50Aa的第一绝缘层51Aa和第二绝缘层52Aa中形成有连接孔540Aa。
接下来，如图28A所示，在第二面202Ab上形成外部连接端子730Aa，以用于与每个第二电极20Aa的电连接。具体地，外部连接端子730Aa形成在连接孔540Aa中的第二电极720Aa上并形成在第二面202Ab上的光学功能膜50Aa上
这还在第一槽部61Aa上的相邻外部连接端子730Aa之间形成间隔。在下文中，包括间隔的第一槽部61Aa被称为槽部(未示出)。
接下来，经由接合层30Aa将第二基板10b以可自由分离的方式连接在外部连接端子730Aa上。
如图28B所示，在此处理中，首先，使用于树脂RA2填充槽部613Aa。树脂RA2可通过涂布之后的回刻蚀被填充为大体上与外部连接端子730Aa的表面齐平。树脂RA2的材料不受特别地限制。
接下来，如图29所示例性地示出，在树脂RA2和外部连接端子730Aa上形成粘性树脂RA3。这由此提高了接合层30Aa与外部连接端子730Aa之间的附着力。粘性树脂RA3可形成位直到外部连接端子730Aa(参考图15A和15B)，且没有在图29A-30B中示出。图29A示出了图28的反转(倒置)结构。
而且如图29A所示，将包括接合层30Aa的第二基板10Ab接合在外部连接端子730Aa和树脂RA3上。第二基板10Ab对应于上述支撑基板10A，并是例如由蓝宝石制成的盘状半导体晶片。类似于第一实施例，接合层30Aa可由诸如聚酰亚胺等带粘性的热塑性树脂材料(即，吸收具有预定波长的激光从而引起烧蚀的材料)制成。
接合第二基板10Ab的方式不限于上述方式。或者，可至少不形成树脂RA2或RA3。
接下来，在图29B中，移除第一基板10Aa，以暴露出第一面201Aa。在此处理中，例如，首先通过湿法刻蚀来移除第一基板10Aa。此时，使用了在停止层214Aa与第一基板10Aa之间表现出高刻蚀选择比的刻蚀剂。这由此控制了停止层214Aa中的上述刻蚀的进度，从而无误地移除第一基板10Aa。然后，例如通过干法刻蚀来移除停止层214Aa。因此，第一接触层211Aa被暴露在发光层20Aa上。
在第一面201Aa上形成预定形状的第一电极710Aa。在此处理中，第一电极710Aa被用作掩膜，以对第二接触层221Aa进行刻蚀。如图29B所示，这移除了除第一电极710Aa正下方的区域之外的第二接触层221Aa。图案化之后的第二接触层被标记为第二接触层221Ab。此外，在此处理之后，第一面是第一电极710Aa的表面以及第二覆层222Aa的表面，并被标记为第一面201Ab。
接下来，如图30A所示，第一面201Aa形成为第一凹凸结构210Aa。通过光刻法或作用离子刻蚀(RIE)等来形成第一凹凸结构210Aa。或者，可例如通过氧离子或喷砂处理来对第一面201Ab进行粗化(roughening)。为形成第一凹凸结构210Aa，可形成或不形成掩膜等。
接下来，如图30B所示，第二分离槽62Aa形成为用于针对每个元件1Aa分离光学功能膜50Aa。此处理通过诸如RIE等干法刻蚀或湿法刻蚀等形成了第二分离槽62Aa。对于接合层30Aa，通过使用外部连接端子730Aa作为掩膜对其进行刻蚀，可仅在与外部连接端子730Aa相对的区域中使树脂R3和接合层30a未受影响地保留下来。
通过此处理，通过针对每个元件1A分离的结构元件(即第二基板10Ab(支撑基板10A)上的接合层30A、外部连接端子730A、外部连接端子730A和被光学功能膜50A覆盖的发光层20A)形成了上述发光元件晶片100A。
如上面的第一实施例所述，元件1A均被安装在诸如显示装置等电子装置上。
如上所述，通过将反射层53Aa形成为到达底部面612Aa，容易形成用于暴露出反射层53A的端面532As的光学功能膜50A，且反射层53A无误地覆盖发光层20A。
在本实施例中的发光元件晶片100A的制造方法中，通过使用作为支撑基板10A的两个基板(即第一基板10Aa和第二基板10Ab)来制造发光元件晶片100A。与第一实施例中的发光元件晶片100A的制造方法相比，本实施例中的制造方法减少了处理数量并降低了制造成本，从而进一步提高了生产率。
3.第三实施例
图31是根据本发明的第三实施例的发光元件晶片的主要部分的截面图，其示出了该主要部分的结构。在附图中，与第一和第二实施例中的结构元件相对应的任何结构元件设置有相同的附图标记，并不再进行详细说明。
与第二实施例相比，在本实施例中的用于发光元件晶片100B的发光元件1B中，反射层53B与周面203B之间倾斜角不同。
类似于第一和第二实施例，反射层53B的第一区域531B包括与第二面202B相对的第一反射面5311B以及与周面203B相对的第二反射面5312B。在本实施例中，第二反射面5312B形成为使得第二反射面5312B相对于第一面201B的第一倾斜角小于周面203B相对于第一面201B的第二倾斜角。这里，表述“相对于第一面201B的角度”表示相对于第一面201B的参考面201Bs的角度。
这类结构能够调整被第二反射面5312B反射的发射光的角度，从而改善发射光的方向性。
而且类似于第二实施例，图31的发光元件1B的反射层53B包括在与周面203B平行的方向上突出的第二区域532B。在此结构下，向第一面201B的周边边缘瞄准的光被反射在第二区域532B上，从而增强朝发光元件1B前方的发射强度。
以下面的方法制造本实施例中的发光元件晶片100B。
图32A-33C均是发光元件晶片100B的示意截面图，它们示出了发光元件晶片100B的制造方法。在本实施例中的制造方法中，除形成光学功能膜的处理之外，其它处理与第二实施例中的制造方法中的处理类似。因此，下面主要仅对与第二实施例的差异进行说明。
图32A和32B示出了与第二实施例中的图26A和26B中的处理类似的处理。即，如图32A所示，首先在第一基板10Ba上形成发光层20Ba。而且如图32A所示，在第二面202Ba上的连接区域(未示出)形成第二电极720Ba。
接下来，而且如图32B所示，从包括第二电极720Ba的第二面202Bb对发光层20Ba进行刻蚀，以形成用于针对每个元件(元件区域)1Bb来分离发光层20Ba的第一分离槽61Ba。类似于第二实施例，该处理形成了具有成锥形的壁面611Ba和底部面612Ba的第一分离槽61Ba。壁面611Ba对应于发光元件1B的周面203B，且第一基板10Ba从底部面612Ba暴露。
在此处理中，壁面611Ba形成为使得其相对于底部面612Ba的角度例如为60°。此角度对应于上述第二倾斜角。
在此处理中，底部面612Ba形成为具有宽度WB。如图31所示，通过调整宽度WB，使端面532Bs从反射层53B的第二区域532B暴露。这里“底面的宽度”表示底部面612Ba沿短边方向的长度。
接下来，通过参考图32B-33C，光学功能膜50Ba形成为覆盖第一分离槽61Ba的壁面611Ba和底部面612Ba以及第二面202Bb。
首先，如图32C所示，在第一分离槽61Ba的壁面611Ba和底部面612Ba上以及在第二面202Bb上形成第一绝缘层51Ba。第一绝缘层51Ba由诸如SOG(旋涂玻璃；用于形成膜的SiO2涂布材料)等具有流动性能的无机材料以及包括聚酰亚胺树脂、聚酯树脂或环氧树脂等的耐光树脂材料制成。通过旋转涂布、涂布或喷涂等来形成这种第一绝缘层51Ba。类似于第一和第二实施例，第一绝缘层51Ba可以是包括第一膜和第二膜的叠层膜，即第一膜由诸如SiO2等硅氧化物、SiN、TiN、TiO2、或任何其他无机绝缘材料制成，且第二膜由上述具有流动性能的材料中的任一种材料制成。
因此，在本实施例中，第一绝缘层51Ba由具有流动性能的材料制成。这能够将由第一绝缘层51Ba的表面相对于底部面612Ba形成的角度减小为小于上述第二倾斜角。此角度对应于上述第一倾斜角。基于成锥形的壁面611Ba，即使使用的材料具有相对低的粘性，也容易形成第一绝缘层51Ba。
接下来，如图33A所示，在第一绝缘层51Ba上形成反射层53Ba。本实施例中的反射层53Ba形成为到达底部面612Ba。类似于第一和第二实施例，为在此处理中对反射层53Ba进行图案化，可采用剥离，但是并不限于此剥离。
此处理在第一绝缘层51Ba(其在Z轴方向上的角度小于第二倾斜角)的表面上形成反射层53Ba。这由此将反射层53Ba与第二面202Bb之间的角度减小为小于上述第二倾斜角。
如图33B所示，然后在反射层53Ba上形成第二绝缘层52Ba。用于第二绝缘层52Ba的材料不受特别地限制，并类似于第一实施例，可例如由诸如SiO2等硅氧化物、SiN、TiN、TiO2、或任何其他无机绝缘材料制成。在此情况下，可根据所选择的材料通过CVD或溅射等来形成第二绝缘层52Ba。或者，类似于本实施例中的第一绝缘层51Ba，可使用具有流动性能的材料来形成第二绝缘层52Ba。在此情况下，可通过旋转涂布、涂布或喷涂等来形成第二绝缘层52Ba。第二绝缘层52Ba可以是由任何上述材料制成的叠层膜。
这在第二面202Bb的内表面和第一分离槽61Ba的内表面上完全地形成了光学功能膜50Ba。
接下来，执行与第二实施例中的处理类似的处理。即，部分地移除光学功能膜50Ba，以暴露出第二电极720Ba。在第二面202Bb上形成用于与每个第二电极720Ba电连接的外部连接端子730Ba。经由接合层30Ba以可自由分离的方式将第二基板10Bb连接在外部连接端子730Ba上。移除第一基板10Ba并暴露出第一面201Ba，以形成第一电极710Ba，并且形成第一凹凸结构210Ba。然后，第二分离槽62Ba形成为用于针对每个元件1Ba分离第二无机膜50Ba(图27C-30A)。这些处理形成了图33C(图31)的发光元件晶片100B。
如上所述，根据本实施例，因为第一分离槽61Ba的壁面611Ba成锥形，所以第一绝缘层51Ba和第二绝缘层52Ba可由具有低粘度的树脂材料制成。这能够例如通过旋转涂布容易形成第一绝缘层51Ba和第二绝缘层52Ba。
在本实施例中的发光元件1B中，通过在第一分离槽61Ba中将底部面612Ba的宽度WB调整为预定的尺寸以上，以超过壁面611Ba的方式倾斜的反射层53Ba形成为到达底部面612Ba。类似于第二实施例，这使端面532Bs从第二区域532B暴露。这里，作如下假定：表述“预定尺寸的宽度”是基于整个元件1B的尺寸或第二反射面5312B的倾斜角来界定的。
另一方面，图34A-35C均是用于图示当底面612Ca的宽度WC窄于预定尺寸时参考例中的制造方法的示意截面图。图34A、34B和34C分别对应于图32A、32B和32C，且图35A、35B和35C分别对应于图33A、33B和33C。在此参考例中的制造方法中，处理类似于上述实施例中的制作方法中的处理，并由此不再进行详细说明。
在此参考例中，因为底面612Ca的宽度WC窄于预定尺寸，所以反射层53Ca形成为没有到达底面612Ca(参考图35B)。因此，在此参考例中的发光元件1C中，从光学功能膜50C的侧表面暴露出反射层53C的端面53Cs(参考图35C)。
即，如图35C所示，此参考例中的发光元件晶片100C包括发光层20C和光学功能膜50C。发光层20C是包括第一面201C、第二面202C和周面203C的半导体，其中第一面201C包括第一电极710C，第二面202C与第一面201C相对并包括第二电极720C，且周面203C将第一面201C与第二面202C连接到一起。光学功能膜50C包括覆盖第二面202C和周面203C的反射层53C，并通过包括与周面203C相对的端面53Cs来反射来自发光层20C。反射层53C包括与第二面202C相对的第一反射面5311C以及与周面203C相对的第二反射面5312C。第二反射面5312C与第一面201C的参考面201Cs之间的第一倾斜角小于周面203C与参考面201Cs之间的第二倾斜角。
这种结构提高了发光元件1C的散热，且能够对瞄准到第二面202C和周面203C的光进行反射，从而增强了朝发光元件1C前方的发射强度。
4.变形例
图36是第三实施例的变形例中的发光元件1D的主要部分的截面图，其示出了该主要部分的结构。类似于第一实施例，此变形例中的反射层53D的第二区域532D在与第一面201D平行的方向上突出。
图37是第三实施例的变形例中的发光元件1D的截面图，其示出了示发光元件1D的制造方法并示出了用于形成光学功能膜50D(50Da)的处理。与第一实施例中的发光元件晶片100的制造方法相比，此变形例中的制造方法仅在用于形成光学功能膜50D的处理中不同。因此，通过参考图37来对此处理进行说明，且不再对剩余的处理进行说明。
首先，在第一分离槽61Da的壁面611Da和底面612Da上以及在第二面202Db上形成第一绝缘层51Da。第一绝缘层51Da为例如包括不具有流动性能的第一膜511Da以及具有流动性能的第二膜512Da的层结构。第一膜511Da由诸如SiO2等硅氧化物、SiN、TiN、TiO2、或任何其他无机绝缘材料制成，并是通过CVD或溅射等来形成的。第二膜512Da由诸如SOG(用于形成膜的SiO2涂布材料)等具有流动性能的无机材料以及包括聚酰亚胺树脂、聚酯树脂或环氧树脂等的耐光树脂材料制成。通过旋转涂布、涂布或喷涂等来形成第二膜512Da。
其后，在第一绝缘层51Da上形成反射层53Da。类似于第三实施例，为对反射层53Da进行图案化，可采用剥离，但是不限于此剥离。
然后，在反射层53Da上形成第二绝缘层52Da。以类似于第一绝缘层51Da的方式形成第二绝缘层52Da。即，例如可在不具有流动性能的第一膜521Da上形成具有流动性能的第二膜522Da。第一膜521Da例如由诸如SiO2等硅氧化物、SiN、TiN、TiO2、或任何其他无机绝缘材料制成，并是通过CVD或溅射等来形成的。第二膜522Da由诸如SOG(用于形成膜的SiO2涂布材料)等具有流动性能的无机材料以及包括聚酰亚胺树脂、聚酯树脂或环氧树脂等的耐光树脂材料制成。通过旋转涂布、涂布和喷涂等来形成第二膜522Da。注意，第一膜521Da不限于由不具有流动性能的材料制成，并可例如由具有流动性能的SOG(用于形成膜的SiO2涂布材料)制成。
其后，通过与第一实施例类似的处理来制造图36的发光元件1D(发光元件晶片100D)。在此变形例中，可设置或不设置接合层。当设置接合层时，可在形成第二绝缘层52Da的第一膜521Da之后形成接合层，并然后形成第二膜522Da。
在以上述方式形成的光学功能层50D中，第二反射面5312D相对于第一面201D的第一倾斜角形成为小于周面203D相对于第一面201D的第二倾斜角。因此，而且在此变形例中，改善了发射光的方向性。此外，类似于第一实施例，基于包括以与第一面201D平行的方式突出的第二区域532D的反射层53D，增强了发射强度。
此外，第一绝缘层51D和第二绝缘层52D由于它们位于包括具有减小的倾斜角的第二反射面5312D的层结构中而更好地用作发光元件的保护膜。
虽然详细说明了本发明，但是前面的所有方面的说明均是示例性的而不是限制性的。应当理解，在不偏离本发明的范围的情况下，可以设计很多其他修改和变化。
在上述实施例的描述中，反射层的第二区域在与周面或第一面平行的方向上突出。只要突出的方向朝发光层的外部，那么该突出的方向不受特别地限制。
而且在上述实施例中，光学功能膜具有包括第一绝缘层、反射层和第二绝缘层的层结构。只要光学功能膜包括反射层，那么此结构不是限制性的。
而且在第一实施例的描述中，无机膜形成在第一面上。这不是限制性的，且发光层可不包括无机膜。另一方面，对于第二和第二实施例中的发光元件，无机膜可形成在第一面上。
而且在上述实施例的描述中，第一面具有凹凸结构。这不是限制性的，且第一面可以不具有凹凸结构。此外，在第一实施例的描述中，无机膜具有与第一面相一致的凹凸结构，但是这不是限制性的。如同在第三实施例的变形例中，例如，即使第一面具有凹凸结构，无机膜也可以不具有凹凸结构。
而且在上述实施例的描述中，第一面形成为大于第二面，但是这不是限制性的。作为示例，发光层可大体上为平行六面体的形状，且第一面和第二面可大体上具有相同的尺寸。或者，第二面可形成为大于第一面。第一面和第二面不限于为矩形的形状，并可例如为椭圆形或圆形的形状。
而且在上述实施例的描述中，发光层发出红光。这不是限制性的，且发光层可发出蓝光或绿光。如果在发出蓝光的发光层下，那么使用的半导体材料的示例例如包括氮化镓(gallium nitride，GaN)。
而且在上述实施例的描述中，发光元件为LED，但是可例如为半导体激光器。电子装置不限于显示装置，并可例如为诸如车辆的尾灯等照明装置、安装有LED或半导体激光器的检查装置，或适于光盘的写入或读取的拾取装置。
而且在上述实施例的描述中，发光元件晶片包括接合层。这不是限制性的，且可不设置接合层。
本发明还可包括下列结构。
(1)发光元件，其包括：
发光层，其包括具有第一电极的第一面、具有第二电极的第二面以及连接所述第一面与所述第二面的周面，所述第二面与所述第一面相对，且所述发光层由半导体制成；以及
光学功能膜，其包括能够反射来自所述发光层的光的反射层，所述反射层设置有第一区域和第二区域，所述第一区域覆盖所述第二面和所述周面，所述第二区域从所述第一区域向所述发光层的外侧突出以暴露出所述反射层的端面。
(2)如(1)所述的发光元件，其中，其中，所述光学功能膜还包括：
第一绝缘层，其形成在所述发光层与所述反射层之间；以及
第二绝缘层，其形成在所述反射层上。
(3)如(1)或(2)所述的发光元件，其中，所述第二区域在与所述第一面平行的方向上突出。
(4)如(1)或(2)所述的发光元件，其中，所述第二区域在与所述周面平行的方向上突出。
(5)如(1)-(4)中任一项所述的发光元件，其还包括：无机绝缘膜，其覆盖所述第一面。
(6)如(1)-(5)中任一项所述的发光元件，其中，所述第一面具有凸凹结构。
(7)如(1)-(6)中任一项所述的发光元件，其中，所述第一面形成为大于所述第二面。
(8)如(7)所述的发光元件，其中，
所述第一区域包括第一反射面和第二反射面，所述第一反射面与所述第二面相对，所述第二反射面与所述周面相对，且
所述第二反射面与所述第一面形成第一倾斜角，且所述周面与所述第一面形成第二倾斜角，所述第一倾斜角小于所述第二倾斜角。
(9)如(1)-(8)中任一项所述的发光元件，其中，所述发光层发出红光。
(10)如(9)所述的发光元件，其中，所述半导体至少包括AsP化合物半导体、AlGaInP化合物半导体和GaAs化合物半导体中的任一者。
(11)一种发光元件晶片，其包括：
支撑基板；以及
多个发光元件，每个所述发光元件包括：发光层，其包括具有第一电极的第一面、具有第二电极的第二面以及连接所述第一面与所述第二面的周面，所述第二面与所述第一面相对，且所述发光层由半导体制成；以及光学功能膜，其包括能够反射来自所述发光层的光的反射层，所述反射层设置有第一区域和第二区域，所述第一区域覆盖所述第二面和所述周面，所述第二区域从所述第一区域向所述发光层的外侧突出以暴露出所述反射层的端面，
其中，所述多个发光元件均布置在所述支撑基板上，所述支撑基板与所述第二面相对，且所述光学功能膜被夹持在所述支撑基板与所述第二面之间。
(12)如(11)所述的发光元件晶片，其还包括：
接合层，其用于接合所述支撑基板与所述多个发光元件。
(13)一种电子装置，其包括：
基板，其形成有驱动电路；以及
至少一个第一半导体的发光元件，每个所述第一半导体的发光元件包括：发光层，其包括具有第一电极的第一面、具有第二电极的第二面以及连接所述第一面与所述第二面的周面，所述第二面与所述第一面相对，且所述发光层由半导体制成；以及光学功能膜，其包括能够反射来自所述发光层的光的反射层，所述反射层设置有第一区域和第二区域，所述第一区域覆盖所述第二面和所述周面，所述第二区域从所述第一区域向所述发光层的外侧突出以暴露出所述反射层的端面，
其中，所述至少一个第一半导体发光元件布置在所述基板上，所述基板与所述第二面相对，且所述光学功能膜被夹持在所述基板与所述第二面之间。
(14)如(13)所述的电子装置，其中，
所述电子装置包括多个所述第一半导体的发光元件，并且所述第一半导体的发光元件发出红光，
所述电子装置还包括多个发出蓝光的第二半导体的发光元件以及多个发出绿光的第三半导体的发光元件，并且
所述第一半导体的发光元件、第所述二半导体的发光元件和所述第三半导体的发光元件布置在所述基板上。
本领域技术人员应当理解，依据设计要求和其他因素，可以在本发明所附的权利要求或其等同物的范围内，进行不同的修改，合成，次合成及改变。
本申请要求2013年8月7日提交的日本优先权专利申请JP2013-163933的权益，在此将该日本优先权申请的全部内容以引用的方式并入本文。

Claims (15)

1.一种发光元件，其包括：
发光层，其包括具有第一电极的第一面、具有第二电极的第二面以及连接所述第一面与所述第二面的周面，所述第二面与所述第一面相对，且所述发光层由半导体制成；以及
光学功能膜，其包括能够反射来自所述发光层的光的反射层，所述反射层设置有第一区域和第二区域，所述第一区域覆盖所述第二面和所述周面，所述第二区域从所述第一区域向所述发光层的外侧突出以暴露出所述反射层的端面。
2.如权利要求1所述的发光元件，其中，所述光学功能膜还包括：
第一绝缘层，其形成在所述发光层与所述反射层之间；以及
第二绝缘层，其形成在所述反射层上。
3.如权利要求1所述的发光元件，其中，所述第二区域在与所述第一面平行的方向上突出。
4.如权利要求1所述的发光元件，其中，所述第二区域在与所述周面平行的方向上突出。
5.如权利要求1-4中任一项所述的发光元件，其还包括：无机绝缘膜，其覆盖所述第一面。
6.如权利要求5所述的发光元件，其中，所述无机绝缘膜具有被调整成与所述发光层的折射率相一致的厚度，以基于光的干涉提高发射强度。
7.如权利要求1-4中任一项所述的发光元件，其中，所述第一面具有凸凹结构。
8.如权利要求1-4中任一项所述的发光元件，其中，所述第一面形成为大于所述第二面。
9.如权利要求8所述的发光元件，其中，
所述第一区域包括第一反射面和第二反射面，所述第一反射面与所述第二面相对，所述第二反射面与所述周面相对，且
所述第二反射面与所述第一面形成第一倾斜角，且所述周面与所述第一面形成第二倾斜角，所述第一倾斜角等于或小于所述第二倾斜角。
10.如权利要求1-4中任一项所述的发光元件，其中，所述发光层发出红光。
11.如权利要求10所述的发光元件，其中，所述半导体至少包括AsP化合物半导体、AlGaInP化合物半导体和GaAs化合物半导体中的任一者。
12.一种发光元件晶片，其包括：
支撑基板；和
多个如权利要求1-11中任一项所述的发光元件，所述多个发光元件布置在所述支撑基板上，所述支撑基板与所述第二面相对，且所述光学功能膜被夹持在所述支撑基板与所述第二面之间。
13.如权利要求12所述的发光元件晶片，其还其包括：
接合层，其用于接合所述支撑基板与所述多个发光元件。
14.一种电子装置，其包括：
基板，其形成有驱动电路；和
布置在所述基板上的至少一个如权利要求1-11中任一项所述的发光元件，所述发光元件为第一半导体的发光元件，所述第一电极和所述第二电极连接到所述驱动电路，所述基板与所述第二面相对，且所述光学功能膜被夹持在所述基板与所述第二面之间。
15.如权利要求14所述的电子装置，其中，
所述电子装置包括多个所述第一半导体的发光元件，且所述第一半导体的发光元件发出红光，
所述电子装置还包括多个发出蓝光的第二半导体的发光元件以及多个发出绿光的第三半导体的发光元件，以及
所述第一半导体的发光元件、所述第二半导体的发光元件和所述第三半导体的发光元件布置在所述基板上。
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