CN110289346B - 形成发光装置的制造方法及其所制成的发光装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种形成发光装置的制造方法及其所制成的发光装置。该制造方法包含：提供一基板；形成一发光结构于基板上，发光结构具有一活性层、一上表面以及一侧壁；形成一保护层于发光结构的该上表面及该侧壁上，保护层具有一第一厚度；蚀刻保护层使保护层具有一第二厚度小于第一厚度；以及图案化具有第二厚度的保护层以形成一电流障壁层。
Description
本申请是中国发明专利申请(申请号：201210545472.6，申请日：2012年12月14日，发明名称：形成发光装置的制造方法及其所制成的发光装置)的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种形成发光装置的制造方法，特别是涉及一种蚀刻一保护层的方法。
背景技术
固态发光元件中的发光二极管元件(Light Emitting Diode；LED)具有低耗电量、低发热量、操作寿命长、耐撞击、体积小、反应速度快、以及可发出稳定波长的色光等良好光电特性，因此常应用于家电、仪表的指示灯及光电产品等领域。
一般形成发光二极管元件的制造方法包含许多黄光制作工艺，且每一黄光制作工艺都包含复杂的步骤。该如何缩短制作工艺步骤以减少成本目前仍是一个重要的议题。
此外，以上发光二极管可进一步结合一次载体(sub-mount)而形成一发光装置，例如灯泡。所述发光装置包含一具有至少一电路的次载体；至少一焊料(solder)位于上述次载体上，通过此焊料将上述发光二极管固定于次载体上并使发光二极管的基板与次载体上的电路形成电连接；以及，一电连接结构，以电连接发光二极管的电极垫与次载体上的电路；其中，上述的次载体可以是导线架(lead frame)或大尺寸镶嵌基底(mountingsubstrate)，以方便发光装置的电路规划并提高其散热效果。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种形成发光装置的制造方法，包含：形成一发光结构于一基板上，发光结构具有一活性层、一上表面以及一侧壁；形成一保护层于发光结构的该上表面及该侧壁上，保护层具有一第一厚度；蚀刻保护层使保护层具有一第二厚度小于第一厚度；以及图形化保护层以形成一电流障壁层。
附图说明
图1A-图1H为本发明的形成一发光装置的制造方法剖视图；
图2A为根据本发明的制造方法所形成的一发光装置；
图2B的图2A为局部放大图；
图3A-图3C显示本发明的发光装置的上视图；
图4显示本发明的一灯泡的分解图。
主要元件符号说明
100、100’、100”：发光装置
10a、10b：基板
1000：发光叠层结构
101：倾斜侧壁
102：上表面
104：第一边
105：第二边
106：第三边
107：第四边
11：发光结构
111：第一型半导体层
112：活性层
113：第二型半导体层
1131：第一区域
1132：第二区域
12：保护层
120：保护层
121：障壁层
1211：下表面
1212：侧壁
1213：第一延伸区域
1213’：延伸区域
1214：第二延伸区域
1215、1215’：电极区域
13：透明导电层
14、14’、14”：第一电极
141、141’、141”：第一电极垫
142、142’、142”：第一延伸电极
15、15’、15”：第二电极
151、151’、151”：第二电极垫
152：第二延伸电极
16：沟槽
21：灯罩
22：透镜
23：载体
24：发光模块
25：载板
26：散热单元
27：连接件
28：电路单元
30：灯泡
具体实施方式
以下实施例将伴随着附图说明本发明的概念，在附图或说明中，相似或相同的部分是使用相同的标号，并且在附图中，元件的形状或厚度可扩大或缩小。需特别注意的是，图中未绘示或描述的元件，可以是熟习此技术的人士所知的形式。
图1A-图1G为本发明的形成一发光装置100的制造方法示意图。
如图1A所示，提供一基板10a，及形成一发光结构11于基板10a上。在此实施例中，基板10a为一蓝宝石晶片基板。发光结构11依序包含一第一型半导体层111；一活性层112；及一第二型半导体层113形成于基板10a上。第一型半导体层111及第二型半导体层113例如为包覆层(cladding layer)或限制层(confinement layer)，可分别提供电子、空穴，使电子、空穴于活性层112中结合以发光。如图1B所示，蚀刻活性层112及第二型半导体层113以形成多个发光叠层结构1000。多个发光叠层结构1000彼此相隔一距离排列于基板10a上且曝露出部分第一型半导体层111。此外，本实施例中的发光装置100为一水平式结构，但也可为一垂直式结构或其他不同形式结构的设计。如图1C所示，形成一保护层12以覆盖第一型半导体层111、活性层112、第二型半导体层113及基板10a。保护层12具有一第一厚度(t1)并具有于接下来的蚀刻步骤保护发光结构11的功用。在本实施例中，第一厚度(t1)为
如图1D所示，利用一激光切割基板10以在基板10内形成一沟槽16，其中，沟槽16具有三角形的剖面。需注意的是，使用激光切割时，会产生一些副产物堆积于沟槽16内，需进行一蚀刻步骤以清除副产物。然，于蚀刻副产物的同时，也会蚀刻保护层12。因此，如图1E所示，于蚀刻步骤后，保护层120具有一小于第一厚度(t1)的第二厚度(t2)，第二厚度介于
第一厚度(t1)与第二厚度(t2)的差(t1-t2)大于
本实施例中，蚀刻副产物(且同时蚀刻保护层12)的方法是包含以一酸性溶液湿蚀刻副产物及保护层12，酸性溶液为包含磷酸(H3PO4)及硫酸(H2SO4)的混合溶液，其中硫酸(H2SiO4)与磷酸(H3PO4)的浓度比约为三比一。于其他实施例中，酸性溶液也可选用磷酸溶液。如图1F所示，将保护层120图案化以形成一图案化保护层121。于本实施例中，图案化保护层121也可做为一电流障壁层121。如图1G所示，形成一透明导电层13于障壁层121与第二型半导体层113上。如图1H所示，形成一第一电极14于透明导电层13上并相对应于障壁层121的位置上及形成一第二电极15于第一型半导体层111上。保护层121或障壁层121为一绝缘材料且对于可见光具有一大于90％的穿透率。另，障壁层121具有一电阻率大于1014Ω.cm。障壁层121可包含二氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiNx)或二氧化钛(TiO2)等材料。接着，沿着沟槽16劈裂发光叠层结构1000以形成多个发光装置100。
图2A为根据本发明图1A-图1H所制成的发光装置100。图2B为图2A的局部放大图。发光结构11形成于基板10b上。发光结构11依序包含一第一型半导体层111；一活性层112；及一第二型半导体层113。第二型半导体层113具有一第一区域1131及一第二区域1132。障壁层121形成于第一区域1131上，且具有一下表面1211与一侧壁1212。其中，侧壁1212相对于下表面1211倾斜且与下表面1211的夹角(Θ)介于10°-70°。透明导电层13形成在障壁层121的侧壁1212且具有一第三厚度(t3)；透明导电层13也形成在第二型半导体层113的第二区域1132且具有一第四厚度(t4)。因侧壁1212与下表面1211的角度(Θ)小于70°，透明导电层可均匀地覆盖于障壁层121的侧壁1212与第二型半导体层113的第二区域1132上。本实施例中，透明导电层13形成在障壁层121的侧壁1212的厚度与形成在第二型半导体层113的第二表面1132的厚度的差(t3-t4)与透明导电层13形成在障壁层121的侧壁1212的厚度(t3)的比值((t3-t4)/t3)不大于10％。此外，在激光步骤中，因于基板10a内形成一三角型的沟槽16(参照图1D)，因此当劈裂发光叠层结构1000以形成发光装置100时，基板10b会具有一倾斜侧壁101。倾斜侧壁101相对于基板10b的一上表面102倾斜且倾斜侧壁101与基板10b的上表面102的角度大于90°。此外，倾斜侧壁101经激光切割后，可再以酸性溶液蚀刻以移除激光切割所形成的副产物，因此使倾斜侧壁101具有一粗糙表面。
图3A-图3C为本发明的发光装置100、100’、100”的上视图。发光装置100、100’、100”具有一长方形的形状且包含一第一边104、一第二边105、一第三边106、及一第四边107。如图3A所示，发光装置100包含第一电极14，靠近第一边104且形成于透明导电层13对应障壁层121的位置上。在本实施例中，第一电极14与障壁层121具有大致相同的形状。第一电极14包含一第一电极垫141及多个第一延伸电极142延伸自第一电极垫141。障壁层121的面积大于电极垫141及延伸电极142的面积。发光装置100更包含一第二电极15，靠近相对于第一边104的第二边105。第二电极15包含一第二电极垫151及一第二延伸电极152向第一边104延伸，第一延伸电极142自第一电极垫141往第二电极垫151的方向延伸(往第二边105的方向)。此外，第一电极垫141也可置于近第一边104与第三边106所夹的角落，第二电极垫151也可置于近第二边105与第四边107所夹的角落，且第二延伸电极152向第一电极垫141延伸。在另一实施例中，如图3B所示，发光装置100’包含一第一电极14’及一第二电极15’。第一电极14’包含一第一电极垫141’及一第一延伸电极142’。第二电极15’包含一第二电极垫151’。第一延伸电极142’自第一电极垫141’往第二电极垫151’的方向延伸(往第二边105的方向)。此外，障壁层121包含一电极区域1215、多个第一延伸区域1213、及多个第二延伸区域1214。障壁层121的电极区域1215形成于对应于第一电极14’的区域且具有与第一电极14’大致相同的形状、但面积大于第一电极14’。第一延伸区域1213从电极区域1215(第一电极垫141’及第一延伸电极142’)向侧边(第三边106与第四边107)延伸。本实施例中，四个第二延伸区域1214从电极区域1215(第一电极垫141’及第一延伸电极142’)向前(第一边104)及向后(第二边)105延伸。第一延伸区域1213及第二延伸区域1214上方未形成第一电极14’。
在另一实施例中，如图3C所示，发光装置100”包含第一电极14”及一第二电极15”。第一电极14”包含一第一电极垫141”及一第一延伸电极142”。第二电极15”包含一第二电极垫151”。第一延伸电极142”自第一电极垫141”往第二电极垫151”的方向延伸(往第二边105的方向)。此外，障壁层121包含一电极区域1215’及多个延伸区域1213’。障壁层121的电极区域1215’形成于对应于第一电极14”的区域且具有与第一电极14”大致相同的形状、但面积大于第一电极14”。多个延伸区域1213’从电极区域1215’(第一电极垫141’及第一延伸电极142’)呈约45度角向四侧边(104、105、106、107)延伸。延伸区域1213’上方未形成第一电极14”。
第一型半导体层可为n型半导体层且第二型半导体层可为p型半导体，第一型半导体层及第二型半导体层且包含选自于AlGaAs、AlGaInP、AlInP及InGaP所构成材料群组中的一种材料或AlInGaN、InGaN、AlGaN及GaN所构成材料群组中的一种材料；选择性地，第一型半导体层可为p型半导体层且第二型半导体层可为n型半导体；活性层可包含选自于AlGaAs、AlInGaP、InGaP及AlInP所构成材料群组中的一种材料或AlInGaN、InGaN、AlGaN及GaN所构成材料群组中的一种材料。活性层结构可为单异质结构(singleheterostructure；SH)、双异质结构(double heterostructure；DH)、双侧双异质结构(double-side double heterostructure；DDH)、或多层量子井(multi-quantum well；MQW)。基板则包含选自砷化镓(GaAs)、磷化镓(GaP)、锗(Ge)、蓝宝石、玻璃、钻石、碳化硅(SiC)、硅、氮化镓(GaN)、及氧化锌(ZnO)所构成材料组群中的至少一种材料或其它替代性材料取代之。
图4为本发明的一灯泡30的分解图。灯泡30包含一灯罩21、一透镜22、一发光模块24、一载板25、一散热元件26、一连接件27、及一电路单元28。发光模块24包含一载体23及多个发光装置。发光装置可为任何上述所提及的发光装置100(100’、100”)。如图4所示，例如，12个发光装置位于载体23上，其中包含六个红光发光装置及六个蓝光发光装置彼此交错排列且彼此电连接(可为串联或并联)。蓝光发光装置包含一荧光粉置于其上以转换蓝光发光装置所发出的光。蓝光发光装置所发出的光与转换的光混和以形成一白光，并搭配红光发光装置后使灯泡30发出一色温为2400-3000K的暖白光。
本发明所列举的各实施例仅用以说明本发明，并非用以限制本发明的范围。任何人对本发明所作的任何显而易知的修饰或变更皆不脱离本发明的精神与范围。
Claims (9)
1.一种形成发光装置的制造方法，包含:
提供基板；
形成发光结构于该基板上，该发光结构具有活性层、上表面以及侧壁；
形成保护层于该发光结构的该上表面及该侧壁上，该保护层具有第一厚度；
照射一激光，利用该激光切割该保护层至该基板；
蚀刻该发光结构上所有的该保护层，使该保护层具有第二厚度小于该第一厚度；以及
图案化具有该第二厚度的该保护层以形成电流障壁层。
2.如权利要求1所述的制造方法，其中该第一厚度与该第二厚度的差大于
及/或该第二厚度介于
3.如权利要求1所述的制造方法，还包含利用该激光形成沟槽于该基板内。
4.如权利要求1所述的制造方法，其中，该蚀刻该发光结构上所有的该保护层的方法包含以一酸性溶液湿蚀刻该保护层。
5.如权利要求1所述的制造方法，其中，形成该发光结构还包含依序形成第一半导体层、该活性层、及第二半导体层于该基板上；以及在形成该保护层之前，蚀刻该发光结构以曝露出部分该第一半导体层。
6.如权利要求1所述的制造方法，在图案化该保护层之后，还包含形成透明导电层于该电流障壁层及该发光结构上；以及形成电极于该透明导电层对应在该电流障壁层的位置上。
7.如权利要求1所述的制造方法，其中，该电流障壁层包含二氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiNx)或二氧化钛(TiO2)。
8.如权利要求6所述的制造方法，其中，该电流障壁层包含一与该电极大致相同的形状，以及具有一大于该电极的面积。
9.如权利要求1所述的制造方法，其中，该电流障壁层包含倾斜侧壁。
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