CN1476365A - 带有用于改善光提取的锥形侧壁的激光分离的管芯 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于将诸如LED的单独的光电器件从晶圆分开的方法，包括：使具有一宽度的激光束(256)对准半导体晶圆的主面。该激光束具有一图象，其具有第一部分和第二部分，该第一部分具有每单位宽度的第一能量，该第二部分具有每单位宽度的第二能量，第二能量小于第一能量。激光束图象(266)切入半导体晶圆的第一主面以产生单独的器件。

Description

带有用于改善光提取的锥形侧壁的激光分离的管芯
技术领域
本发明涉及制造光电器件、用于光电器件的部件、及其制造方法，尤其涉及发光二极管、用于发光二极管的部件、及它们的制造方法。
背景技术
发光二极管或“LED”包括两个相反导电类型(称之为p型或n型)的半导体材料薄层。这些薄层被布置在堆栈(stack)上，一层在另一层之上，一层或多层n型材料在该堆栈的一部分中，一层或多层p型材料在该堆栈的另一部分中。例如，多个层可顺序沉积在基板上以形成晶圆(wafer)。p型材料和n型材料之间的接合包括直接紧靠p型层和n型层，或包括一个或多个可以是任何导电类型或可以不具有明显导电类型的中间层。
电极连接至堆栈顶部和底部附近的n型层和p型层。选择电极中的材料以提供与半导体材料的低阻抗接口。反过来，电极设置有适合连接至导线或其它导体的焊盘(pad)，该导线或其它导体能够从外部电源传送电流。与每个电极相关的焊盘可以是电极的一部分，具有和电极相同的成分和厚度，或可以是厚度、成分、或两者都与电极本身不同的不同结构。在本披露物中使用的术语“电极-焊盘部件”是指电极和焊盘，而不考虑该焊盘是否是分离的结构或仅仅是电极的一个区域。晶圆被切开以形成单独的管芯(die)，该管芯构成分离的LED。
在操作中，流经二极管的电流主要通过n型层中的电子和p型层中的电子空位或“空穴”传送。电子和空穴以相反方向朝结移动，彼此在结重新结合。通过电子-空穴重新组合释放的能量作为光发出。正如在本披露物中使用的，术语“光”放射包括红外和紫外波长范围以及可见光范围。光的波长取决于半导体材料的成分和结的结构等因素。
由某种半导体材料制成的LED通常使用非导电基板以促进正确形成半导体层。非导电基板通常被留在适当的位置。例如，可使用诸如GaN、AlGaN、InGaN、和AlInGaN的氮化镓基材料制作发射包括蓝光和紫外光的多种波长范围内的光的LED。这些材料通常在诸如蓝宝石或氧化铝的绝缘基板上生成。
含有绝缘基板的LED必须包括在堆栈的一位置处的底部电极，堆栈在基板上但在结之下。通常，去除堆栈区域中上面的一层或多层堆栈，以在每一管芯中的堆栈的中部或接近中部的层上设置向上的低电极面。这样就留下称之为“台面(mesa)”的区域，其从低电极面向上突出并覆盖管芯的剩余区域。由低电极面占有的管芯区域不发光。理想的是使该非活动区尽可能地小。在其它LED中，不在半导体材料的堆栈的底面上形成向上的低电极面，但在半导体材料的堆栈的底面上形成低电极。在这些器件中，省去了在堆栈底部的绝缘基板。
在任一类型的LED中，顶部电极通常形成在堆栈的顶面上，即，顶部半导体层的顶面。通常，在结合处上方的多层堆栈是透光的，以使从该结发射的光能够通过顶面从堆栈穿出。顶部电极被如此设置以使其不会阻挡所有被发射的光。例如，不透光的顶部电极可仅覆盖每一管芯的顶面的较小部分。然而，“电流拥挤”或“电流聚束”导致光发射集中在该电极之下的结区域，更确切地，在发射的光最有效地被该电极阻挡的区域。每单位通过该管芯的电流抵达管芯外部的有用光的量，通常称之为该管芯的外部量子效率，由于这种现象而减少。电流拥挤还发生在较低区域，以使光发射集中在底电极附近的结区域。对于由具有相对高电阻抗的材料例如氮化镓基材料等制成的LED来说，电流拥挤是需要重点考虑的问题。
为了缓解电流拥挤问题，LED已被设置有透光的顶部电极，由金属和金属化合物的薄层形成。焊盘(通常是不透光的)被连接至透光电极，并占用一小部分顶面。透光的顶部电极从焊盘朝水平方向传播电流，以使通过堆栈流下的电流在台面的水平区域上更均匀地传播。
一些由LED产生的光经过全内反射，而不是由LED发射。全内反射的原理如图1所示，其示出了生成许多不同的光线的光源32。光线穿过第一透光材料34，其折射率为n1，大于第二透光材料36的折射率n2。光源32发射的第一光线40垂直于透光材料之间的界面38，当进入第二透光材料36时并不改变方向。然而，当第二光线42从第一透光层34进入第二透光层36时，其传播方向改变。第三光线44以折射定律所确定的临界角θC射入界面38，其并不穿进第二透光层36，而是沿界面38直射。入射角大于临界角θC的任何光线，诸如第四光线46，都经受全内反射，将被反射回第一透光层34。
下面将结合图2中的例子说明LED中的全内反射的作用。发光二极管(“LED”)包括两个相反导电类型的半导体材料的半导体结构，通常称之为p型层20和n型层22。p型层20和n型层22被布置在堆栈中，一个在另一个之上。通常，该堆栈包括用于形成多个LED器件的晶圆。接着，晶圆被切开，以形成构成分离的LED的单独的器件。
图3示出含有用于多个LED器件50的半导体材料的堆栈的半导体晶圆48。该半导体晶圆48包括多条印刷在该晶圆的上表面上的线路，称之为列52和行54。列53(应该是52)和行54将晶圆48的器件50分开。图形并非按比例制作，肉眼通常看不到列和行，但在图3中被示出。通常使用切割轮的切割面或使用传统的激光器沿列52和行54切割晶圆的上表面，将半导体晶圆48分成单独的器件50。
图4示出了从晶圆分离单独器件的传统方法。在图4中，激光束56扫过半导体晶圆48的上表面以将晶圆分成单独器件。激光束基本上是矩形的，约25-35微米宽、500微米长。该矩形激光束图象切掉晶圆48的一部分以形成基本上是矩形的切口62。多个单独的器件通过切口下边的晶圆的一部分保持连接。在矩形切口62之下的晶圆48的部分可被称之为沟槽(kerf)64。
图5示出使用图4所示的矩形激光束从半导体晶圆上切下来的单独器件的截面图。LED被封装在充分透光的密封材料130中，以形成LED部件128。封装层130的折射率n2小于透光基板26的折射率n1。如此处所使用的，术语“折射”是指射入透光介质的光改变其传播方向的光学现象。结果，当在界面164的光线146的入射角θi大于临界角θc时，光线146全部内反射回基板26，且不进入封装层130，光线在该封装层能够从LED部件128射出。
因为充分透光的基板26的折射率n2大于透光封装层130的折射率n3，很多由LED产生的光将不会从LCD部件128射出，但将经过全内反射。称之为全内反射的光学现象使入射到较小反射率的介质(例如，封装层)的光远离垂直方向弯曲，以使出射角比入射角大。对于某一临界入射角θc，出射角将接近90°，由于入射角θi大于临界角θc，将发生光线的全内反射。可用折射定律计算临界角。
在很多光电器件部件中，产生的光线不会从部件发射出，原因在于这些光线在部件的多个层中被全内发射。从而，存在着这样的需求，即部件的设计可使从其中发射的光的量最优化。
发明内容
一方面，用于从半导体晶圆分离单独的光电器件的方法包括使具有一宽度的激光束指向半导体晶圆的第一主面，以将每单元宽度的第一能量施加给位于器件之间的晶圆的第一部分，并将每单位宽度的第二能量施加给邻近该第一部分的晶圆的第二部分，第二能量小于第一能量。该激光束扫过晶圆的第一表面以形成凹槽，且至少一个器件被从该晶圆分离。
激光切入第一主面，用于将多个器件彼此分开。优选操纵对准该第一主面的激光束的图象几何形状以改变激光器在晶圆中制成的切口的形状。换言之，激光束的强度被成形以生成成形的激光束，其具有第一能量级的中央部分和第二能量级的周围部分，该第二能量级与第一能量级不同。在某些优选实施例中，中央部分的第一能量级大于周围部分的第二能量级。然而，周围部分可能具有比激光束的中央部分更大的能量。激光束可切过晶圆以产生至少一个具有顶面、底面、和在它们之间延伸的锥形侧壁。在某些实施例中，该激光优选对准晶圆的上表面，以在其中形成V形凹槽。该器件的底面可具有比该器件的顶面更大的面积。该激光也可对准晶圆的下表面，以在其中形成V形凹槽。该器件的顶面可具有该器件的底面更大的面积。该晶圆优选结合有半导体结构，该半导体结构用于覆盖在基板之上的多个发光二极管。
在某些优选实施例中，半导体结构包括选自由III-V的半导体组成的凹槽的材料。基板是充分透光的。该基板可由蓝宝石、ZnO、LiGaO、AlN、或GaN基板构成。该半导体结构优选包括氮化镓基材料，且基板优选由蓝宝石制成。在再一实施例中，该激光束具有能量梯度，以使当在横截面观察激光束时，穿过该束的能量逐渐变化。该对准的激光束的图象几何形状可以是任何形状。在某些优选实施例中，激光束图象的形状是三角形的，以使在中央部分的能量大于在周围部分的能量。三角形的顶部优选和晶圆的列和行对准，三角形的底部朝基本上横切列和行的方向延伸。另一优选图象可包括菱形激光图象，该菱形激光图象具有基本上与列或行平行的第一主轴、以及横过列或行的第二主轴。尽管本发明并不限于任何特定的操作理论，应当相信，制成具有倾斜侧壁的LED器件将使由LED部件发射的光的量最优化。
在本发明的其它优选实施例中，光电器件包括堆栈式半导体结构，该堆栈式半导体结构包括覆盖具有第二导电型的第二区域的具有第一导电型的第一区域，以及它们之间的发光p-n结。所述结构的外部周围表面定义锥形侧壁。该侧壁从所述基板的顶面向底面向外逐渐缩小，以使所述基板的底面具有比顶面更大的面积。然而，在其它实施例中，侧壁可从所述基板的顶面向底面向内逐渐缩小，以使所述基板的顶面具有比底面更大的面积。第一电极-焊盘单元被连接至第一区域，第二电极-焊盘单元被连接至第二区域。在某些优选实施例中，该LED部件包括被装配在透光蓝宝石基板顶部的GaN型LED。
该半导体结构优选包括选自由III-V的半导体组成的凹槽的材料。在某些优选实施例中，该基板支持该结构。该基板可包括蓝宝石、ZnO、LiGaO、AlN、或GaN基板。该半导体结构可由氮化镓基半导体材料构成，且该基板可由蓝宝石基板构成。
在本发明的再一实施例中，用于将LED管芯从半导体晶圆分离的装置包括：具有用于接收一个或更多的晶圆的顶面的支撑物，以及适于将激光束投射到所述支撑物的顶面上的激光器。该激光器包括一个或多个用于调节激光束的几何形状的滤光器，以使该激光束具有每单位宽度第一能量的中心部分和每单位宽度第二能量的周围部分，第二能量和第一能量不同。用于操纵激光束的图象几何形状的滤光器可包括不透明滤光器或光学透镜或滤光镜与光学透镜的组合物。在某些实施例中，激光束的中央部分的第一能量比激光束的周围部分的第二能量大。然而，在其它优选实施例中，激光束的周围部分可具有比激光束的中央部分更大的能量级。该激光束可被调节以产生具有不同的能量级梯度的激光。
附图简要说明
图1示出有光从那里传过的透光介质的截面图；
图2示出传统的LED的截面示意图；
图3示出传统的半导体晶圆的平面图；
图4示出图3所示晶圆的部分截面图；
图5示出包括图4所示LED的传统的LED部件的局部截面图；
图6A示出根据本发明的实施例的方法中的晶圆的部分截面图；
图6B示出根据图6A所示的方法中的晶圆的部分顶部平面图；
图7示出在图6A至6B所示的方法中的激光束的示意性正视图；
图8示出描述使用图6A至图7中所示的激光束获得的切口深度的图像；
图9示出根据图6A至图8所示方法中的半导体晶圆的局部截面图；
图10示出根据图6A至图9所示方法中的LED的前部正视图
图11示出图10中的LED的立体图；
图12示出具有图11中的LED的LED部件的局部正视图；
图13示出根据本发明的另一实施例的方法中的半导体晶圆的截面图；
图14示出根据图13的实施例的方法中的LED的立体图；
图15示出具有图14中的LED的LED部件的局部正视图；
图16示出根据本发明的另一实施例的方法中的激光束图象；
图17示出根据本发明的再一实施例的方法中的激光束图象；
图18示出根据本发明的又一实施例的方法中的激光束图象；
图19示出根据本发明的另一实施例的方法中的激光束图象；以及
图20示出根据本发明的另一实施例的LED部件。
优选实施例的详细描述
图6A至图12示出根据本发明的一个实施例用于将单独的光电器件从半导体晶圆中分开的方法。包括半导体层的堆栈结构的半导体结构210是通过沉积具有第一导电型的半导体材料(例如，一个或多个n型层222)形成的。具有第二导电型的半导体材料沉积在第一导电型的半导体材料之上。具有顶面272的一个或多个p型层220沉积在n型层222之上。在n型层222和p型层220之间还形成结224。
堆栈式结构210包括半导体晶圆，该半导体晶圆用于包括在n型层222和p型层220之间的结224的多个LED。图10中示意性地示出作为直接相邻的p型层和n型层之间的边界，但还可包括p型层和n型层之间的一个或多个层的结。该结可包括具有任何导电型或非导电型的中间层。作为选择，该结可包括在p型层160和n型层158之间或在中间区域中的另外的结构。因此，该结可以是单同质结、单异质结、双同质结、单量子势阱、多量子势阱、或任何其他类型的结结构。本领域普通技术人员应当理解：半导体结构可含有许多半导体材料层，以及在光电领域中使用的其它结构。
同样，p型层220和n型层222中的每个可包括许多层。仅仅作为例子，该结构可含有在与基板226的界面处的“缓冲层”，而在堆栈顶部的掺杂质较多的接触面可被包括以有助于在下面将讨论的建立与顶部电极的欧姆接触的过程。p型层220通常对以LED工作时发射的波长发光的光是透光的。即，全部或部分由具有比将在该结射出的光子的能量更高的能带隙的材料形成上部区域。整合在堆栈中的许多层的结构和成分以及在堆栈中层的顺序可根据已知的原则和技术来选择，以提供想要的发射特征。
在特定的优选实施例中，半导体结构210包括诸如GaN、AlGaN、InGaN、以及AlInGa的氮化镓基半导体材料，该材料被用来形成以包括蓝光和紫外光的多种波长范围发光的LED。该制造工艺用以形成已知的堆栈式结构。该材料通常通过化学汽相沉积(“CVD”)、有机金属化学汽相沉积(“MOCVD”)、分子束外延等技术在绝缘基板150上生成。然而，本领域普通技术人员将理解：可以使用很多其它用于形成包括LED的其它类型的光电器件的材料。例如，该绝缘基板可包括不透过发射的光的任何基板，诸如，蓝宝石、氧化铝、碳化硅、氮化镓、或铝镓氮化物基板。在其它实施例中省略了基板。
沉积的半导体可以是III-V半导体，即根据化学计算方程式AlaInbGacNxAsyPz的材料，其中(a+b+c)大约等于1，(x+y+z)也大约等于1。最典型地，半导体材料是氮化物半导体，即，III-V半导体，其中x是0.5或更大，最典型地是约0.8或更大。最通常地，半导体材料是纯的氮化物半导体，即，其中x约为1.0的氮化物半导体。此处所用的术语“氮化镓基半导体”是指包括镓的氮化物基基板。可通过常规的掺杂工艺也可从特定的半导体材料的固有导电性类型得到p型和n型导电性。例如，即使在未掺杂时，氮化镓基半导体通常是固有n型的。n型氮化物半导体可包括常规的电子施主掺杂物，诸如Si、Ge、S、以及O，而p型氮化物半导体可包括常规的电子受主掺杂物，诸如Mg和Zn。
应当理解，附图并非按比例制图。特别地，为了图示清晰起见，各层的厚度被极大地放大。通常，整个堆栈厚度在5微米厚的数量级。水平尺寸(比如，整个宽度和长度)在数百微米的数量级，例如，约200-300微米。
而且，晶圆可包括在业界已知的用于制造光电器件的多种半导体材料。
形成第一电极-焊盘单元，以连接至具有第一导电型的半导体材料，形成第二电极-焊盘单元，以连接至第二导电型材料。在某些实施例中，下部朝上的表面在n型层222中形成，且台面被形成以从下部平面朝上凸出。在台面的顶面上形成上部电极-焊盘单元。在下部平面上形成下部电极-焊盘单元。该电极-焊盘单元包括诸如导电金属的导电材料。优选的导电材料包括金、铝、或银。
在某些优选实施例中，在半导体结构的上部上的电极-焊盘单元包括覆盖该结构的整个顶部电极的相当大的部分的透光的上部电极。该上部电极由将提供和定义在顶部表面上的材料有较低阻抗(理想的是欧姆接触)的材料制成。选择透光电极的成分和厚度以提供对在LED工作时发射的波长的光的充分的透光性，。用于制成和特定的半导体材料一起使用的透光电极的合适的材料、厚度、和工艺技术是已知的。仅仅作为例子，通过在顶面上涂覆一层镍(厚度通常大约在10至500)和一层金(厚度通常大约在10至500)，并在高温(例如300□-900□)的氧化空气中使触点退火以氧化镍，可以形成p型氮化镓。使用电子束沉积、溅射沉积、电镀、或其它已知方法涂覆金属层。优选地，沉积用于上部电极的金属以避免使正在沉积的金属与将形成在下部电极表面上的电极重叠，正在沉积的金属与将被形成在下部电极表面上的电极重叠将使器件短路。
上部电极-焊盘单元还优选包括形成在位于顶面的水平中央或其附近的上部电极的顶面上的第一焊盘。由合适的材料制成第一焊盘以提供端子，可通过例如将导线引线接合至焊盘的方法将该端子连接至使用中的外部导线或触点。焊盘的材料还应当和上部电极的材料一致。仅仅作为例子，第一焊盘可包括：覆盖透明电极的钛层、覆盖钛层的铂层、以及覆盖铂层的金层。暴露的金层为引线接合提供合适的平面。该第一焊盘通常具有约为100-120微米的直径。理想地，该焊盘足够小以满足用来将焊盘连接至外部电路的接合操作的需要。在其它优选实施例中，该上部电极-焊盘单元(unit)包括直接在顶面上的小焊盘，而在该顶面没有透光电极。在其它实施例中，该上部电极包括可充分透过该器件发出的光的电极。
第二电极-焊盘单元被设置在该结构的相对端或其附近。该电极-焊盘单元优选包括在该结构的表面上的第二焊盘。例如，第一电极-焊盘单元被连接至p型层时，第二电极-焊盘单元被连接至n型层。例如，第二焊盘约为100微米宽。该第二焊盘由导电材料制成，该导电材料与下表面有良好的、理想的欧姆电接触。例如，当下表面由n型氮化镓制成时，第二焊盘可由在高温退火的铝钛层制成。第二焊盘还优选包括适于接合至外部导线或其它结构的层。例如，第二焊盘可包括在铝钛层之上的铂层和在铂层之上的金层。金层提供了良好的接合面。在用于和氮化镓基的半导体一起使用的特别优选设置中，整个底部电极-焊盘单元由按顺序沉积并接着被退火的铝层、钛层、铂层、和金层制成。
晶圆形成后，单独的器件被从晶圆分开。图6A示出在装置中的支撑物249之上的半导体晶圆248，该装置用于将光电器件250从含有用于多种光电器件的半导体材料的晶圆248中分离出来。该装置具有用于切割半导体材料的激光器258。在某些优选实施例中，该晶圆248含有用于包括LED的多种器件的半导体材料。该晶圆248具有上表面251和下表面253，该下表面253朝向和上表面251相对的方向。该半导体晶圆248具有多个以上表面上的第一方向延伸的列252和多个以上表面上的第二方向延伸的行254，该第二方向横切在该上表面上的第一方向。列252和行254构成晶圆上的印刷线路，通常将晶圆248的单独的器件按网格划分。
晶圆248的上表面251优选用保护层覆盖。该保护层可包括光刻胶。
通过计算机系统引导激光器258，正如业界所熟知的，用来沿着列252和行254将晶圆248切成单独的LED。列252和行254由虚线构成，该虚线包括用于操纵激光器258、支撑物249、或两者的计算机中的数据，以将晶圆248切成单独的LED 250。然而，需要在晶圆248上的参考点以根据该数据将晶圆248定位，并适当地分离单独的器件。
参考图7，例如通过使用滤光器或光学透镜可几何地控制由激光器258生成的激光束256的图象，以提供用于在晶圆上制作切口的成形的激光束图象266，该切口具有预定形状的轮廓。在某些优选实施例中，如图7所示，激光束图象266具有用于在半导体晶圆上生成如图9所示的三角切口的三角形状。以箭头A1示出的方向将大体上是三角形的激光束图象266扫过晶圆的第一表面，以使三角形激光束图象的第一角267在第二角269和第三角271之前触及晶圆248的一部分。当激光束图象266扫过晶圆248时，第一转角267优选与晶圆248的行254和列252对齐。大体上是三角形的激光束图象266具有中央部分268和外部270，该中央部分具有每单位宽度“W”的第一能量，该外部位于中央部分268的外边，具有每单位宽度“W”的第二能量。有较大长度“L”的图象266的部分将更多的能量施加给晶圆，产生更深的切口。
如图8所示的图所描述的，激光束256的中央部分268比激光束256的外围部分270将晶圆248切割的更深。从而，如图9所示，三角形激光束图象266在具有倾斜的侧壁273和沟槽(kerf)264的晶圆248中产生切口262。沿晶圆248的列252和行254生成的切口262将晶圆248切成单独的LED 250。从晶圆除去保护层以除去在激光切割过程中产生的所有碎屑。接着，使用包括滚轧机的机械切断器在沟槽264处将LED 250A、250B分开。也可使用切割轮或激光器使沟槽264断开。
图10示出了使用结合上面的图6A至图9示出和描述的大体上是三角形的激光器形成的LED的前部正视图。LED 250包括具有形成在n型层222上的p型层220，它们之间有结224。半导体结构被布置在例如蓝宝石基板等的充分透光的基板226上。该LED具有顶面272、底面274、和侧壁275。由于基本上是三角形的激光束图象的使用，LED 250的侧壁275以一定角度朝外倾斜。侧壁275从LED 250的顶面272向底面274延伸。该LED具有在切口262的沟槽264处的垂直延伸的表面281，其中激光束没有穿透基板。然而，在其它优选实施例中，该器件被设置以穿透基板并基本上除去垂直表面。晶圆还被抛光以除去靠近沟槽264的基板。
接着，LED器件被形成为部件。通过导电部件(其可包括接合线184)将第一焊盘和第二焊盘连接至外部电源。电流在焊盘之间流动并通过电极和堆栈式结构，以使光线在结224处发射。该光线穿过该结构的透光的第一电极和其它表面，射到该结构之外。
可使用诸如导热粘合剂的粘合剂将该LED组件粘附至诸如印刷电路板的第二基板，以形成该部件。优选地，在LED和第二基板之间设置包括反射材料层的反射器。接着，该LED部件与第二基板176进行电互连。经过电互连的LED部件可用充分透光的密封剂230密封。优选的密封剂包括合成橡胶、聚合物、以及环氧树脂。
图12示出结合了LED 250的LED部件。由于LED 250的朝外倾斜的壁275，光线244将具有基本上与侧壁275垂直的入射角θi。结果，光线244将轻易地穿过基板266和密封剂230之间的界面238，以便从LED部件射出。如果侧壁275′充分垂直，图12中的虚线示出相同的光线244的路径。如虚线所示，光线244′将具有大于临界角θc的入射角θi。结果，光线244′被反射回基板226。由此，可以看出，对具有带斜壁的LED的LED部件的设置将使从LED部件发射的光线最优化。
参考图13至图15，几何操纵的激光束图象被使用在根据又一实施例的方法中。通过将激光束图象356对准在邻近基板的晶圆的下表面353，如图13所示的激光器被用来切断晶圆348。这样的方法可生成具有锥形侧壁375的管芯350，该锥形侧壁从LED 350的顶面372向底面374向内逐渐变小。参考图15，由于侧壁375在LED 350的顶面372和底面374之间向内逐渐变小，光线344的入射角θi对基板层326和密封层330之间的界面338基本上成直角。结果，光线344将轻易地穿过界面338并进入密封层330，在其中光线可从LED部件射出。虚线示出具有垂直壁的LED的壁375′。很显然，在具有垂直壁的部件中，相同光线344′的相似入射角θi大于在界面388′的临界角θc，且光线344′将被全部内反射回基板326。由此，可以看出，具有内斜侧壁的LED部件将射出比使用由现有技术方法制造的基本上垂直的侧壁的LED部件射出的更大量的光。
在其它优选实施例中，具有其它形状的几何控制图象的激光束被用来切割晶圆。这样的激光束图象扫过晶圆的主面，以形成改善从LED中提取的光的量的LED。图16示出的菱形图象466、图17示出的包括凹壁的拉伸图象566、图18示出的圆形666、以及图19示出的拉伸椭圆766可被用来在晶圆中生成具有相应形状的切口。在具有较大长度的激光束图象的部分，将比图象的其它部分更大的能量施加给晶圆。激光束图象的形状产生用于LED的壁的预定形状，使由LED产生的很多光线的入射角与LED的壁成直角并从LED中排出。
图20示出了另一类型的部件。结构810具有充分透光的背面854，光可直接穿过。例如，充分透光的背面可包括蓝宝石基板850。该结构810是包括用于产生光的p型、n型、以及其它半导体材料的堆栈结构的半导体结构，如以上所讨论的。该结构810具有从该结构突出的台面864和下表面859。上部电极-焊盘单元875被装配在台面864上并具有第一焊盘834。下部电极-焊盘单元872被装配在下表面859上并具有第二焊盘841。该第一焊盘被连接至第二基板876上的第一触点838和第二触点833。通过例如在每个焊盘和触点之间布置粘合材料块886和884，结构810被粘合至第二基板876的触点。该触点还被连接至电源。由此，由该器件产生的光指向背面854之外。在该结处产生的至少一些光线将对准台面864。如果需要，装配在部件中的反光器将被用来使发出的光指向背面854。
优选地，第一焊盘834包括反射电极。可依下列各项形成该反射电极。在形成具有台面664的结构810后，使用光刻掩模在台面864的顶面866上定义用于第一焊盘834的区域。将镍沉积在台面864的顶面上。接着，将金沉积在镍层上。可使用电子束沉积、溅射沉积、电镀、或其它已知的方法对金属进行沉积。接着，将上述金属层进行氧化，以使它们变得透光。接着，一层反射金属(例如金)被沉积到已氧化的金属上。反射金属层应该是足够厚以使由LED产生的光反射通过背面654。例如，如果使用金作为反射金属，0.2微米厚的金可以反射光。在其它实施例中，反射金属层由钛构成。从而，反射金属层可被沉积在第一焊盘834上。在其它实施例中，第一焊盘834可由一层或多层反射金属构成。
反射焊盘834反射光，以用于改善通过基板850的光提取。在优选实施例中，沉积的反射金属层足够厚以使其可被用来将焊盘834接合至触点838。
可以应用具有上述特征的这些或其它变化和组合，而不偏离本发明。例如，尽管以上讨论了激光束图象的优选形状，但是激光束图象也可具有任何形状。因此，优选实施例的以上描述用来说明由权利要求所定义的本发明，而非对其进行限定。

Claims (27)

1.一种用于将单独的光电器件从半导体晶圆分离出来的方法，包括：
使具有一宽度的激光束对准所述晶圆的第一主面，以将每单位宽度的第一能量施加给位于所述器件之间的所述晶圆的第一部分，将每单位宽度的第二能量施加给邻近所述第一部分的所述晶圆的第二部分，所述第二能量小于所述第一能量；使所述激光束扫过所述第一主面，以形成凹槽；以及将至少一个器件从所述晶圆分离。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述激光束的中央部分具有所述第一能量，所述激光束的周围部分具有所述第二能量。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述激光束切割所述晶圆以产生至少一个器件，所述器件具有顶面、底面、以及在其间延伸的锥形侧壁。
4.根据权利要求3所述的方法，其中使所述激光对准所述晶圆的上表面以在其中形成V形凹槽。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述器件的底面具有比所述器件的顶面更大的面积。
6.根据权利要求3所述的方法，其中使所述激光对准所述晶圆的下表面以在其中形成V形凹槽。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述器件的顶面具有比所述器件的底面更大的面积。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述晶圆结合有用于多个发光二极管的半导体结构，所述多个发光二极管覆盖基板。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述半导体结构包括选自由III-V半导体组成的组的材料。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述基板是充分透光的。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述基板选自由蓝宝石、ZnO、LiGaO、AlN、以及GaN组成的组。
12.根据权利要求8所述的方法，其中所述半导体结构包括氮化镓基的材料，且所述基板由蓝宝石制成。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述激光束的图象几何形状被控制，以改变所述激光束的形状。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述激光束具有能量梯度，以使横穿过所述束的每单位宽度的能量逐渐改变。
15.根据权利要求1所述的方法，其中所述激光束是三角形状的，以使在所述激光束的中央部分的每单位宽度能量大于在周围部分的每单位宽度能量。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述使激光束对准的步骤包括使所述三角形状的激光束的中央部分与所述晶圆的列对齐。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述使激光束扫过的步骤包括扫过激光束，以使所述三角形状的激光束的中央部分在所述周围部分之前到达所述晶圆的一部分。
18.根据权利要求15所示的方法，其中所述三角形状的激光束的中央部分与所述晶圆的行对准。
19.根据权利要求1所述的方法，其中所述激光束具有菱形形状。
20.一种光电器件，包括：
堆栈式半导体结构，包括覆盖具有第二导电型的第二区域的具有第一导电型的第一区域，以及它们之间的发光p-n结；
所述半导体结构具有定义锥形侧壁的外部周围表面，所述锥形侧壁从所述半导体结构的顶面向所述结构的底面向内逐渐变小；以及
连接至所述第一区域的第一电极-焊盘单元，以及连接至所述第二区域的第二电极-焊盘单元。
21.根据权利要求20所述的器件，其中所述半导体结构的顶面具有比所述结构的底面更大的面积。
22.根据权利要求20所述的器件，其中所述半导体结构包括选自由III-V半导体组成的组的材料。
23.根据权利要求20所述的器件，还包括支持所述结构的基板。
24.根据权利要求23所述的器件，其中所述基板选自由蓝宝石、ZnO、LiGaO、AlN、以及GaN组成的材料的组。
25.根据权利要求23所述的器件，其中所述半导体结构包括氮化镓基的材料，且所述基板包括蓝宝石基板。
26.一种用于将光电器件从结合有用于多个光电器件的半导体材料的晶圆中分离的装置，包括：
一支撑物，包括顶面，用于接收至少一个晶圆；以及
一激光光源，适于将激光束图象投射到所述支撑物的顶面上，所述激光束图象具有一宽度，带有每单位宽度第一能量的第一部分和每单位宽度第二能量的第二部分，所述第二能量小于所述第一能量。
27.根据权利要求26所述的装置，其中所述第一部分包括所述激光束的中央部分，所述第二部分包括所述激光束的周围部分。
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