TW201351699A - 發光二極體及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種發光二極體，包括一發光二極體晶粒、一介電層及一金屬層。發光二極體晶粒具有一上表面、一下表面、一第一側表面及一第二側表面，下表面與上表面相對而設，且第二側表面與第一側表面相對而設，一電極層設於上表面上。介電層設於下表面、第一側表面及第二側表面上。金屬層設於介電層上，且與電極層電性絕緣。

Description

發光二極體及其製造方法
本發明是有關於一種發光二極體及其製造方法，且特別是有關於一種可以降低元件裂化程度之發光二極體及其製造方法。
隨著環保意識提升，節能減碳成為全球最重要的課題。因此，相較傳統白熾燈而言，更為省電的發光二極體(LED)已經普遍應用於生活中。舉凡如交通號誌、機車尾燈、汽車頭燈、路燈、電腦指示燈、手電筒、螢幕背光源等，都是常見應用LED的商品，這些商品一般都是經過LED晶片製程後，再經過封裝而成。
一般來說，LED封裝可以係將LED晶粒固定在膠杯中，再以封膠作封裝。然而，LED晶粒產生的光可以係四散的，當這些四散的光照射到塑膠材質的膠杯或是樹脂材質的封膠時，就有可能造成膠杯或是封膠的劣化，影響LED封裝後的光輸出效率，減少LED的使用壽命。
本發明係有關於一種發光二極體及其製造方法，利用介電層包覆發光二極體晶粒之下表面、第一側表面及第二側表面上，且設置金屬層於介電層上，以維持發光二極體向上發光，減少發光二極體之封裝塑材受到光照射而劣化的問題。
根據本發明之第一方面，提出一種發光二極體，包括一發光二極體晶粒、一介電層及一金屬層。發光二極體晶粒具有一上表面、一下表面、一第一側表面及一第二側表面，下表面與上表面相對而設，且第二側表面與第一側表面相對而設，一電極層設於上表面上。介電層設於下表面、第一側表面及第二側表面上。金屬層設於介電層上，且與電極層電性絕緣。
根據本發明之第二方面，提出一種發光二極體的製造方法，方法包括以下步驟。提供一表面具有複數彼此鄰接之發光二極體晶粒之晶圓，每一等發光二極體晶粒均具有一上表面、一下表面、一第一側表面及一第二側表面，下表面與上表面相對而設，且第二側表面與第一側表面相對而設，一電極層設於上表面上。提供一具可延展特性之膠材，翻轉晶圓使得晶圓上之每一發光二極體晶粒之上表面順應性地(conformably)被具可延展特性之膠材貼覆。施以一切割製程，使得鄰接之發光二極體晶粒彼此分離(isolated)。沿展具可延展特性之膠材，使得每一彼此分離之發光二極體晶粒間之間隔拓寬為一距離d，d>0。形成一介電層於等彼此間隔一距離d之發光二極體晶粒的下表面、第一側表面及第二側表面上。形成一金屬層於介電層上，且金屬層與電極層電性絕緣。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
第1~4圖係繪示依照本發明一實施例之發光二極體的製造流程剖面圖。於此實施例中，晶圓100之剖面可以向兩側延伸，於第1~4圖為了方便表示，僅繪示部份之晶圓100，並以斷面表示其延伸處。
請先參考第1圖，一晶圓100，其具有複數彼此鄰接之發光二極體晶粒。晶圓100包括基板102、磊晶層104及活性層160。基板102例如係藍寶石(Sapphire)基板。磊晶層104例如含摻雜之氮化鎵(GaN)，更詳細地說，磊晶層104包括第一摻雜層120及第二摻雜層140。第一摻雜層120例如係n型摻雜層，第二摻雜層140例如係p型摻雜層。舉例來說，第一摻雜層120例如係以矽(Silicon)摻雜於氮化鎵層中，第二摻雜層140例如係以鎂(Magnesium)摻雜於氮化鎵層中。第一摻雜層120設於基板102上，活性層160形成於第一摻雜層120之部分表面，第二摻雜層140設於活性層160之表面上。
執行一元間隔離(MESA)製程，以蝕刻部份之磊晶層104及活性層160，直到磊晶層104受到蝕刻的表面暴露出部份之第一摻雜層120之上表面，且暴露之第一摻雜層120之上表面係低於暴露之第二摻雜層140之上表面。接著，形成電極層180於蝕刻後之磊晶層104的上表面上，電極層180包括一第一電極(負極)與一第二電極(正極)，例如導電接墊180a作為負極及導電接墊180b作為正極。
如第1圖所示，導電接墊180a設於暴露出之第一摻雜層120之上表面上，且導電接墊180b設於暴露出之第二摻雜層140之上表面上。於此實施例中，晶圓100的上 表面S1包括彼此交錯設置之第一摻雜層120之上表面及第二摻雜層140之上表面，以及分別設置於第一摻雜層120之上表面及第二摻雜層140之上表面的導電接墊180a及導電接墊180b的表面。
接著，請參考第2圖，提供一具可延展特性之膠材106，且翻轉晶圓100以使得晶圓100上之每一發光二極體晶粒的上表面S1順應性地(conformably)被具可延展特性之膠材106貼覆。具可延展特性之膠材106例如是藍膜或其他受到應力可以延展的黏性膠膜。然後，執行一切割製程以分離彼此鄰接之發光二極體晶粒200，切割製程例如係以雷射、輪刀或沖切之方式，對準複數切割位置V作切割。
請參考第3圖，提供一個實質上平行於膠材106表面之應力，拉伸膠材106以使得膠材106延著平行於膠材106表面之方向伸展。使得彼此分離的發光二極體晶粒200之間的間隔拓寬為一距離d，且d大於0。如第3圖所示，分離之每一發光二極體200，皆具有一上表面S1’、一下表面S2、第一側表面S3及第二側表面S4上。下表面S2與上表面S1’相對而設，且第二側表面S4與第一側表面S3相對而設，電極層180設於上表面S1’上。
請參考第4圖，接著，形成一介電層108於分離之發光二極體晶粒200的下表面S2、第一側表面S3及第二側表面S4上。於一實施例中，可以利用化學氣相沈積製程形成介電層108，且介電層108可以包括氧化矽或氮化矽或氮氧矽化物。然後，形成一金屬層110於介電層108上， 且金屬層110與電極層180電性絕緣。於一實施例中，可以利用物理氣相沉積法(例如係濺鍍或蒸鍍的方式)形成金屬層110，且金屬層110包括銀、金及鋁其中一者或其合金。於一實施例中，可以接著移除膠材106，以得到複數個覆蓋有介電層108及金屬層110之發光二極體晶粒200。
第5圖繪示依照本發明一實施例所製成之發光二極體晶粒200的示意圖。請參考第5圖，發光二極體晶粒200具有一上表面S1’、一下表面S2、一第一側表面S3及一第二側表面S4。發光二極體晶粒200由下表面S2往上表面S1’的方向，依序包括基板102’、第一摻雜層120’、活性層160’及第二摻雜層140’。電極層設於上表面S1’上，其中電極層含有一第一電極(負極)與一第二電極(正極)，例如導電接墊180a作為負極及導電接墊180b作為正極。導電接墊180a設於未被活性層160’覆蓋之第一摻雜層120’表面上，導電接墊180b設於第二摻雜層140’的表面上。介電層108設於下表面S2、第一側表面S3及第二側表面S4上。金屬層110設於介電層108上，且金屬層110與導電接墊180a及導電接墊180b電性絕緣。
於此實施例中，發光二極體晶粒200受到介電層108及金屬層110的覆蓋，僅暴露出上表面S1’之發光區域，使得活性層160’產生之光線中，除了原先就會向上方出光的光線L1外，側邊出光的光線L2或由底部出光的光線L3在介電層108及金屬層110兩種不同折射率物質之介面 間傳遞，光線L1及光線L2會受全反射角限制反射，當光線L1及光線L2發射的角度小於全反射角時，光線L1及光線L2會透過介電層108後被金屬層110反射，因而可以被引導至向上出光。
本發明上述實施例之發光二極體晶粒200，在不增加機台成本及製程複雜度的情況下，僅需要新增形成介電層108及金屬層110覆蓋在上表面S1’以外之非出光面的步驟，即可以將活性層160’產生之光線引導為向上發光的效果。如此一來，可以避免四散的光線照射到膠杯或封膠等塑性封裝元件，減少塑性封裝元件劣化或受損的情況，維持發光二極體的出光效率，且延長發光二極體的使用壽命。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧晶圓
102、102’‧‧‧基板
104‧‧‧磊晶層
106‧‧‧膠材
108‧‧‧介電層
110‧‧‧金屬層
120、120’‧‧‧第一摻雜層
140、140’‧‧‧第二摻雜層
160、160’‧‧‧活性層
180a、180b‧‧‧導電接墊
180‧‧‧電極層
200‧‧‧發光二極體晶粒
d‧‧‧距離
L1~L3‧‧‧光線
S1~S4、S1’‧‧‧表面
V‧‧‧切割位置
第1~4圖係繪示依照本發明一實施例之發光二極體的製造流程剖面圖。
第5圖繪示依照本發明一實施例所製成之發光二極體晶粒的示意圖。
102’‧‧‧基板
108‧‧‧介電層
110‧‧‧金屬層
120’‧‧‧第一摻雜層
140’‧‧‧第二摻雜層
160’‧‧‧活性層
180a、180b‧‧‧導電接墊
200‧‧‧發光二極體晶粒
L1~L3‧‧‧光線
S1’、S2~S4‧‧‧表面

Claims (16)

  1. 一種發光二極體，包括：一發光二極體晶粒，具有一上表面、一下表面、一第一側表面及一第二側表面，該下表面與該上表面相對而設，且該第二側表面與該第一側表面相對而設，一電極層設於該上表面上；一介電層，設於該下表面、該第一側表面及該第二側表面上；以及一金屬層，設於該介電層上，且與該電極層電性絕緣。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，其中該介電層包括一矽化物。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體，其中該介電層包括一氧化矽或一氮化矽。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，其中該金屬層包括銀、金及鋁至少其中一者或其合金。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，其中該發光二極體晶粒包括：一基板；一第一摻雜層，設於該基板上；一活性層形成於該第一摻雜層之部分表面；以及一第二摻雜層，設於該活性層之表面上。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之發光二極體，其中該介電層係覆蓋該基板、該第一摻雜層之側表面、該活性層之側表面及該第二摻雜層之側表面，且該金屬層係覆蓋該介電層。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之發光二極體，其中該電極層包括：一第一電極，設於未被該活性層覆蓋之該第一摻雜層表面上；以及一第二電極，設於該第二摻雜層的表面上。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之發光二極體，其中該第一摻雜層係n型摻雜層，該第二摻雜層係p型摻雜層。
  9. 一種發光二極體的製造方法，包括：提供一表面具有複數彼此鄰接之發光二極體晶粒之晶圓，每一該等發光二極體晶粒均具有一上表面、一下表面、一第一側表面及一第二側表面，該下表面與該上表面相對而設，且該第二側表面與該第一側表面相對而設，一電極層設於該上表面上；提供一具可延展特性之膠材，翻轉該晶圓使得該晶圓上之每一該等發光二極體晶粒之該上表面順應性地(conformably)被該具可延展特性之膠材貼覆；施以一切割製程，使得該等彼此鄰接之發光二極體晶粒彼此分離(isolated)；沿展該具可延展特性之膠材，使得每一該等彼此分離之發光二極體晶粒間之間隔拓寬為一距離d，d>0；形成一介電層於該等彼此間隔一距離d之發光二極體晶粒的該下表面、該第一側表面及該第二側表面上；以及形成一金屬層於該介電層上，且該金屬層與該電極層電性絕緣；以及 移除該具可延展特性之膠材。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之發光二極體的製造方法，其中該介電層包括氧化矽或氮化矽或氮氧矽化物。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之發光二極體的製造方法，其中該介電層是利用化學氣相沈積製程形成。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之發光二極體的製造方法，其中該金屬層包括銀、金及鋁其中一者或其合金。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之發光二極體的製造方法，其中該金屬層是利用物理氣相沉積法形成。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之發光二極體的製造方法，其中該金屬層是利用濺鍍或蒸鍍形成。
  15. 如申請專利範圍第9項所述之發光二極體的製造方法，其中該切割製程係以雷射、輪刀或沖切之方式執行。
  16. 如申請專利範圍第9項所述之發光二極體的製造方法，其中該具可延展特性之膠材是藍膜。
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