TW201405891A - ＬＥＤｓ集體製造之方法及用於ＬＥＤｓ集體製造之結構 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種發光二極體(LED)裝置之集體製造的方法，其包含形成各自包含n型層(132)、作用層(133)及p型層(134)之基本結構(150)，該方法包含：減少各基本LED結構(150)之部分的側向尺寸；在該等基本結構(150)之側面上形成絕緣材料(139)之一部分；形成n型電接觸焊墊(145)及p型電接觸焊墊(138)；在該等基本結構(150)上沈積導電材料層(141)且拋光該導電材料層(141)；及在該結構(70)之拋光表面(70a)上藉由第二基板(50)之分子附著而結合。

Description

LEDs集體製造之方法及用於LEDs集體製造之結構
本發明係關於發光二極體(LEDs)之製造。
LED通常由對應於包含至少一個n型層或區、p型層或區及安置於n型與p型層之間的作用層的層堆疊之基本結構製造。此等基本LED結構可由相同生長基板形成，在該基板上藉由磊晶生長形成上文所述之層堆疊，此堆疊之部分隨後自基板切割以形成各基本LED結構。
然而，其他LED製造操作(諸如藉由n型及p型接觸焊墊之形成或生長支撐件之拆卸/移除進行LED之佈線，其就高強度LEDs而言尤其需要進行處理)全部或部分在各LED之層面上單獨實施，意謂基本結構彼此分離且因此一次處理一個結構。
對於涉及在機械支撐件上組裝LEDs之操作及對於各LED單獨進行之光轉化材料(「磷」)之沈積的操作而言同樣如此。
雖然單獨進行此等操作使得LED製造過程之精確度得到良好控制，但其使操作數目乘以待製造之LEDs數目且因此提高LED製造成本。
本發明之目標為藉由容許LED之集體製造尤其補救上述缺點。
使用發光二極體(LED)裝置之集體製造的方法達成此目標，該方 法包含在第一基板之表面上形成複數個基本LED結構，該等結構各自包含至少一個n型層、作用層及p型層，基本LED結構在第一基板上藉由溝槽彼此間隔開，該方法進一步包含：- 減少p型層、作用層及與作用層接觸之n型層之第一部分的側向尺寸，n型層具有之第二部分的側向尺寸大於n型層之第一部分；- 在至少每一基本結構上沈積絕緣材料層；- 在p型層、作用層及n型層之第一部分之側面上形成絕緣材料之一部分；- 在曝露之n型層之至少整個第二部分上形成n型電接觸焊墊；- 在側向尺寸減少步驟之前或之後形成p型電接觸焊墊；- 在包含基本LED結構之第一基板的整個表面上沈積導電材料層且拋光導電材料層，進行拋光直至到達存在於p型與n型電接觸焊墊之間的絕緣材料層之至少該部分以形成包含導電材料層之個別部分的結構，各個別部分與一或多個n型電接觸焊墊接觸；及- 在該結構之拋光表面上藉由第二基板之分子附著而結合。
因此，該本發明方法使得有可能對於存在於基板上之整個基本結構集體地形成n型接觸焊墊及p型接觸焊墊。形成接觸焊墊所需之操作數目相對於先前技術(其中在各基本結構上獨立形成接觸焊墊)，在此處顯著較少。因此具有包含複數個佈線基本結構之基板或板，其可單獨切割出來或作為整體以形成LED裝置。
本發明有利地使得有可能使用轉移基板形成n型及p型接觸焊墊且組裝包含基本LED結構之基板，全部以最少步驟來實現，因此使得有可能減少成本及生產時間。
在特定實施例中，在相同步驟期間同時製備n型及p型接觸焊墊，在該步驟中金屬層在整個基本結構上沈積。
在特定實施例中，絕緣材料層在存在於基本LED結構之間的溝槽 之一部分中進一步沈積，無絕緣材料之溝槽定界基本LED結構周圍的切割區。
在特定實施例中，在鬆弛或部分鬆弛材料之島狀物上形成各基本LED結構。
鬆弛或部分鬆弛材料例如為InGaN。
在特定實施例中，該方法在結合第二基板之後包括移除第一基板。
對於整個基本結構以單一操作移除初始基板，尤其使得有可能釋放LED裝置之發光表面。在某些狀況下，基板一旦移除亦可再循環且再次使用一或多次。
該方法可進一步包括在移除第一基板之後曝露之基本LED結構的表面上沈積光轉化材料層。
因此具有可將各自由一或多個佈線基本結構形成之LED裝置自其中切割出去之結構，其具有最終基板且藉由光轉化層覆蓋。
在特定實施例中，該方法包括在移除第一基板之後曝露之基本LED結構的表面上形成微結構。
因此具有可將各自由一或多個佈線基本結構形成之LED裝置自其中切割出去之結構，其具有最終基板及尤其使得有可能在LED裝置上賦予特定光學特性之微結構。
在特定實施例中，第二基板在其結合表面上包含複數個電接觸焊墊，該等焊墊安置於與導電材料層之個別部分或與p型接觸焊墊對準之位置。
LED裝置因此可由第二基板供電及控制。
在特定實施例中，形成n型接觸焊墊包含在包含基本LED結構之第一基板的整個表面上沈積確定厚度之導電材料層。
在特定實施例中，該方法在沈積導電材料層之後進一步包括定 向蝕刻導電材料層以容許導電材料層之部分保留於基本結構之側向壁上，該等部分形成n型接觸焊墊。
在特定實施例中，該方法在選擇性(或定向)蝕刻步驟之後包括在各基本LED結構之p型層中的有限深度處形成開口且用導電材料填充此等開口以形成p型接觸焊墊。
相應地，本發明係關於一種用於發光二極體(LED)裝置集體製造之結構，其包含第一基板，在該基板之表面上包括複數個基本LED結構，該等結構各自包含至少一個n型層、作用層及p型層，基本結構藉由溝槽在第一基板上彼此間隔開，各基本LED結構包含：- 第一部分，其包含p型層、作用層及與作用層接觸之n型層之第一部分，及第二部分，其包含n型層之第二部分，各基本LED結構之第一部分具有之側向尺寸小於各基本LED結構之第二部分；- 在p型層、作用層及n型層之第一部分之側面上的絕緣材料之一部分；- 在曝露之n型層之至少整個第二部分上的n型電接觸焊墊；及- p型電接觸焊墊；該結構在與其包含第一基板之側面相對之側面上進一步包含平坦表面，該表面包含各自分別與n型電接觸焊墊接觸之導電材料的個別部分，導電材料層之個別部分藉由絕緣材料層之部分分離，在該結構之該平坦表面上結合之第二基板(50)。
在特定實施例中，第二基板在其結合至該結構之側面上包含一系列藉由絕緣材料之部分彼此分離的接觸焊墊，該系列接觸焊墊之焊墊與基本結構之n型及p型電接觸焊墊連接。
在特定實施例中，該結構在基本LED結構之n型層上進一步包含光轉化材料層。
在特定實施例中，該結構進一步包含存在於基本LED結構之n型層上的微結構。
10‧‧‧結構
20‧‧‧結構
30‧‧‧結構
40‧‧‧結構
50‧‧‧最終基板
50a‧‧‧基板50之表面
50b‧‧‧50a之相對表面
60‧‧‧結構
70‧‧‧結構
70a‧‧‧結構70之表面/拋光表面
70b‧‧‧結構70之未覆蓋後表面
80‧‧‧結構
80a‧‧‧結構80之表面
100‧‧‧生長基板/第一基板
101‧‧‧支撐基板
102‧‧‧埋層
131‧‧‧生長島狀物
132‧‧‧n型層
133‧‧‧作用層
134‧‧‧p型層
135‧‧‧附著層
136‧‧‧絕緣材料層
137‧‧‧開口
138‧‧‧p型接觸焊墊/p型電接觸焊墊
139‧‧‧絕緣材料層/絕緣材料
140‧‧‧導電材料層
141‧‧‧導電材料層/導電材料
143‧‧‧n型接觸插塞/導電材料層141之部分/個別部分
145‧‧‧n型接觸焊墊/n型電接觸焊墊
150‧‧‧基本LED結構
151‧‧‧第一部分/經研磨部分
152‧‧‧第二下伏部分/未研磨之部分
160‧‧‧溝槽
200‧‧‧生長基板
201‧‧‧支撐基板
202‧‧‧埋層
231‧‧‧生長島狀物
232‧‧‧n型層
233‧‧‧作用層
234‧‧‧p型層
238‧‧‧p型接觸焊墊
239‧‧‧絕緣材料層
245‧‧‧n型接觸焊墊
250‧‧‧基本結構
251‧‧‧開口
252‧‧‧開口
260‧‧‧溝槽
300‧‧‧生長基板
301‧‧‧支撐基板
302‧‧‧埋層
331‧‧‧生長島狀物
332‧‧‧n型層
333‧‧‧作用層
334‧‧‧p型層
337‧‧‧開口
338‧‧‧p型接觸焊墊
339‧‧‧絕緣材料層
340‧‧‧導電材料層
345‧‧‧n型接觸焊墊
350‧‧‧基本LED結構
351‧‧‧第一部分/經研磨部分
352‧‧‧第二下伏部分/未研磨部分
360‧‧‧溝槽
400‧‧‧結構
500‧‧‧結構
501‧‧‧板
502‧‧‧接觸焊墊
503‧‧‧絕緣材料
504‧‧‧電子連接
600‧‧‧結構
610‧‧‧結構
610a‧‧‧結構610之平坦表面
631‧‧‧生長島狀物
632‧‧‧n型層
633‧‧‧作用層
634‧‧‧p型層
637‧‧‧開口
638‧‧‧p型接觸焊墊
640‧‧‧導電材料層
645‧‧‧n型接觸焊墊
650‧‧‧基本結構
651‧‧‧第一部分
652‧‧‧第二下伏部分
660‧‧‧溝槽
1320‧‧‧層132之第一部分
1321‧‧‧層132之剩餘部分
6320‧‧‧n型層第一部分
6321‧‧‧n型層第二部分
6390‧‧‧絕緣材料層之部分
- 圖1A至1O為顯示根據本發明之一實施例集體製造LED裝置的示意性透視圖及橫截面圖，- 圖2A及2B為圖1A至1O中實施之步驟的流程圖，- 圖3A至3E為顯示根據本發明之一實施例之n型接觸焊墊的變型實施例的示意性透視圖及橫截面圖，- 圖4為圖3A至3E中實施之步驟的流程圖，- 圖5A至5E為顯示根據本發明之一實施例之p型接觸焊墊的變型實施例的示意性透視圖及橫截面圖，- 圖6為圖5A至5E中實施之步驟的流程圖，- 圖7A至7C為顯示根據本發明之一實施例之p型接觸焊墊的變型實施例的示意性透視圖及橫截面圖，及- 圖8為圖7A至7C中實施之步驟的流程圖。
本發明適用於發光二極體(LED)裝置之集體製造。如以下詳細說明，本發明使得在板上集體製造各自包含至少一或多個基本LED結構之LED裝置，該或該等基本LED結構在過程之不同階段進一步具有以下元件中之一或多者：- p型觸點，- n型觸點，- 具有用於進入觸點之垂直電子連接(通孔)的最終基板，最終基板能夠進一步具有電子電路，- 光轉化材料層，- 微結構，特定言之光學微結構。
可在如下文描述之實例(亦即在存在於板上之整個基本LED結構上進行相同操作期間)中集體製備上述所有元件。然而，若需要，LED裝置可在集體製造方法之中間階段切割出去，例如在形成p型及n型觸點之後，且接著在後續製造步驟中個別地加工。根據需要，特定言之就光強度而言，自板切割之LED裝置將能夠包括若干串聯或並聯連接之基本LED結構。
參考圖1A至1O及2A與2B，描述集體製造LED之方法。
在此處描述之實例中，自包含支撐基板101、埋層102及生長島狀物131之板或複合物生長基板100實施該方法(圖1A)。支撐基板101在此處由藍寶石組成。基板101亦可由半導體材料(尤其諸如矽、碳化矽或鍺)構成。埋層為結合層，其在此處係製備於SiO2中。生長島狀物131係獲自應變材料之生長層，此處為例如藉由在GaN胚層上磊晶生長且經由埋層102在支撐基板101上轉移而製備之InGaN層。
在生長層中產生溝槽160以定界InGaN生長島狀物131。此等溝槽亦使得有可能使生長層之應變材料鬆弛。作為非限制性實例，各島狀物131在此處具有邊長為1mm之方形形狀。界定最終LED之形狀及至少部分尺寸之島狀物的形狀及尺寸可明顯不同，島狀物尤其能夠具有環形形狀。
該方法以藉由磊晶法在各島狀物131上磊晶形成n型層132(厚度為約1μm)、作用層133(約10nm)及p型層134(厚度在約100nm與200nm之間)(步驟S1、S2、S3，圖1B)開始，此等三個層在各島狀物基本LED結構150上形成。在過程之此階段，具有結構10，其呈板之形式且其在上表面上包含複數個藉由溝槽160彼此分離之LED結構150。
n型及p型層可以相反順序形成(p型層最接近島狀物131)且包括不同組合物、厚度或摻雜濃度之若干層，包含無意摻雜之層。
作用層133為發光層，其可由單個厚或薄層或藉由障壁層彼此分 離之複數個發光量子井層形成。
藉由電漿增強化學氣相沈積(PECVD)在包含基本結構150之結構10的整個上表面上沈積絕緣材料層136(此處為SiO2)，層136覆蓋基本結構150與溝槽160二者(步驟S4，圖1C)。在沈積之後，藉由化學-機械拋光(CMP)或蝕刻使絕緣材料層136平坦化(步驟S5，圖1C)。亦可由熟知旋塗式玻璃(SOG)技術形成SiO2層136，其在於在旋轉器上旋轉之基板上沈積黏滯SiO2前驅體組合物。藉由此沈積技術，SiO2層具有不需要沈積後平坦化之令人滿意的表面品質。
根據本發明之一態樣，某些溝槽160未填充絕緣材料136以促成將結構切割為各自包含一或多個LED結構之複數個區塊。無絕緣材料之溝槽因此定界基本結構周圍之切割區。
可在絕緣材料層136上形成附著層135(例如厚度為約10nm之鈦層)以促成結構與在SiO2上附著有難度之某些金屬的附著(步驟S6，圖1C)。
隨後例如藉由乾式或濕式選擇性化學蝕刻在p型層134上打開層135及136(步驟S7，圖1D)。在此處描述之實例中，在各p型層134之頂部上，在層136中形成開口137。為此目的，使用包含保護性樹脂層的蝕刻遮罩，該樹脂層具有定界結構中待蝕刻之區的開口(無樹脂區)。
藉由至少一種導電材料沈積於開口137中而在其中形成p型接觸焊墊138(步驟S8，圖1E)。在沈積用於接觸焊墊138之材料期間，保存所用遮罩用於蝕刻開口137。一旦形成p型接觸焊墊138，移除蝕刻遮罩之保護性樹脂，其使得有可能同時移除超出開口137沈積之p型接觸焊墊138的構成材料。
形成p型接觸焊墊138之層可尤其包括：- 厚度在1Å與5nm之間的金屬(諸如Ni、Pd或Pt)以獲得良好電阻率及良好歐姆特性， - 反射器，例如呈厚度為約100nm之Ag層的形式以使朝相對表面離開之光子(亦即當結構轉移至最終基板時朝p型層移動之彼等，因此發射表面可見於n型層132之側面上)返回至發射表面，及- 擴散障壁，例如呈厚度在20與50nm之間的WN或TiN層的形式。
在整個基本結構150上形成絕緣材料層136使得有可能集體地(亦即對於所有結構150一次操作)形成p型接觸焊墊138。
在過程之此階段，已具有結構20，呈具有複數個基本結構150(各自具有p型接觸焊墊)之板形式。根據設想之最終應用可將結構20切割為各自包含一或多個基本結構150之複數個裝置，對於切割出之各裝置單獨進行剩餘的LED形成操作，諸如形成n型接觸焊墊。
在此處描述之實例中，該方法繼續製備包含開口之n型接觸焊墊或例如藉由化學蝕刻移除存在於基本結構150之側向表面上及溝槽160中的絕緣材料層136(步驟S9，圖1F)。在過程之此階段，亦具有結構30，呈具有複數個基本結構150之板的形式，該等結構各自具有在自該結構切割複數個裝置之後能夠單獨或成倍形成的p型接觸焊墊。
隨後例如藉由在距各結構之側向界限確定之寬度上且到達n型層132之確定深度化學蝕刻或乾式蝕刻(例如反應性離子蝕刻(RIE))基本結構150之側向部分而進行研磨以在各基本結構150中形成具有減少之側向尺寸(寬度、直徑等)的經研磨部分151，此經研磨部分包含層134及133以及與作用層133接觸之層132的第一部分1320(步驟S10，圖1G)。因此在各基本結構150中形成第一部分151，其相對於包含未研磨層132之剩餘部分1321的第二下伏部分152具有減少之側向尺寸(寬度、直徑等)。
在研磨之後，進行薄絕緣材料層139(例如SiO2)之全板沈積(步驟S11，圖1H)。絕緣材料層之厚度為有限的以遵循基本LED結構150及 溝槽160之輪廓。此沈積之後為定向乾式蝕刻，其優先在垂直方向上蝕刻以在存在於未研磨部分152上之p型接觸焊墊138及n型層132的表面上打開絕緣材料層139。在乾式蝕刻之後，層139在經研磨部分151上僅保留於基本結構150之側面上(步驟S12，圖1I)。
隨後進行導電材料層140(例如Ti/Al/Ni)之沈積，接著進行定向乾式蝕刻，其優先在垂直方向上蝕刻以容許層140保留於基本結構150之側向壁上(步驟S13及S14，圖1J)。導電材料層140與存在於基本結構150之未研磨部分152上之n型層132的側向壁接觸且能夠形成n型接觸焊墊145。
由於先前沈積絕緣材料層139用於保護位於層132之未研磨部分以上的各基本結構之部分，意欲形成n型接觸焊墊145之導電材料層140可在整個板上以整體方式(亦即以單一操作)沈積，其使得對於各LED集體製備n型接觸焊墊。
在過程之此階段，具有結構40，其呈具有複數個基本結構150(各自具有p型接觸焊墊及n型接觸焊墊)之板形式，結構40根據設想之最終應用能夠切割為各自包含一或多個基本結構150之複數個裝置，對於切割出之各裝置單獨進行剩餘的LED形成操作。
在此處描述之實例中，導電材料層140僅存在於基本結構150之側向壁上。根據一個變型實施例，導電材料層可完全填充溝槽160。在第二種情況下，相鄰基本結構之n型層132為連接的。
根據另一變型實施例，存在於導電材料兩部分之間的溝槽中的空間可填充絕緣材料。
在所有此等變型實施例中，導電材料層140與曝露於未研磨部分152上之n型層132的整個側向壁接觸。因此與大表面產生接觸，其使得有可能在n型接觸焊墊處顯著減少電阻而不會確實對組件之整合密度不利。實際上，由於在n型層周圍製備n型接觸焊墊，最終組件之寬 度及上表面積提高極少。
另外，若層140在n型層132之側向壁上與溝槽160(在溝槽之底部上或填充溝槽之體積)中均沈積，有可能將若干相鄰基本結構直接並聯安置且因此再次使若干結構共用之n型觸點的電阻最小化。
當導電材料層在兩個基本結構之間不連續時，如同其如上所指出經蝕刻時之情況，其有可能在最終佈線操作期間連接串聯之若干基本結構。
導電材料層141(此處為銅)在整個板上沈積，以便使其覆蓋p型接觸焊墊138及n型接觸焊墊145(步驟S15，圖1K)。導電材料層141因此覆蓋接觸焊墊138以上之整個基本LED結構且填充溝槽160，在此處因此連接相鄰基本結構之n型接觸焊墊145。
促進半導體/金屬附著之結合層(例如Ta及/或TaN)較佳在沈積層141之前在p型接觸焊墊138與n型接觸焊墊145上沈積。
藉由化學-機械拋光(CMP)將導電材料層141拋光至深度Ppol(圖1J)以曝露p型接觸焊墊138且形成與n型接觸焊墊145接觸之導電材料層141之部分或n型接觸插塞143，以使得在此等焊墊中之每一者上接觸(步驟S16，圖1L)。藉由絕緣材料層139將接觸焊墊138與144彼此分離。例如進行導電材料層141之拋光直至到達存在於p型138與n型145電接觸焊墊之間的絕緣材料層139之至少部分以形成包含導電材料層141之個別部分143的結構70，此等個別部分143中之每一者與一或多個n型電接觸焊墊145接觸。
在過程之此階段，具有結構70，其具有與最終或接收基板上之直接結合相容的平坦表面70a。
在此處描述之實例中，該方法藉由結構70之分子附著繼續與最終或接收基板50結合(步驟S17，圖1M)。如自身所熟知，藉由分子附著之結合(亦稱為直接結合)的原理係基於使兩個表面(此處為結構70及 基板50之表面70a及50a)直接接觸，亦即不使用特定材料(黏著劑、蠟、焊料等)。此操作需要待結合之表面充分平滑且無粒子或污染物且使其充分接近以使得有可能典型地在小於幾奈米之距離下啟動接觸。在此狀況下，兩表面之間的吸引力足夠大以產生分子附著(藉由在待結合之兩表面之原子或分子之間的電子相互作用吸引力(凡得瓦爾力(van der Waals force))總和誘發的結合)。
然而，亦可藉由其他類型之結合(諸如陽極接合、金屬結合)或使用黏著劑組裝結構70及最終基板50。
最終基板50使得有可能至少確保對於最終LED裝置之良好機械支撐以及進入n型及p型接觸焊墊。在目前描述之實例中，最終基板50係由板501形成，該板在基板之結合表面50a之側面上包含藉由絕緣材料503(例如SiN)之部分彼此絕緣之銅接觸焊墊502。在與曝露於結構70之平坦表面70a上之p型接觸焊墊138之至少部分或n型接觸插塞143之部分對準的位置上形成各接觸焊墊502(圖1M)。板501可尤其由氧化鋁或多晶AlN(一種良好熱導體)或矽構成。
在此狀況下，藉由穿過板501形成例如銅之垂直電子連接504(亦稱為通孔)，自與最終基板50之結合表面50a的相對表面50b進入結構70之p型接觸焊墊138及n型接觸插塞143，此等垂直連接中之每一者出現於接觸焊墊502處(步驟S18，圖1N)。就矽之板501而言，將根據熟知矽通孔(through-silicon via,TSV)方法預先使通孔之內部表面絕緣。較佳在結合最終基板50之前製備電子連接504及其視情況選用之內部絕緣材料。
根據一個變型實施例，最終基板可由實心板(例如矽或AlN)在結合表面上形成，該結合表面在與p型接觸焊墊138及n型接觸插塞143曝露於結構70之平坦表面70a上的部分對準的位置已切割複數個凹穴，凹穴填充有導電材料，例如銅。一旦最終基板與結構70結合，則使後 者變薄，以暴露存在於凹穴中之導電材料來形成各自分別與p型接觸焊墊138或n型接觸插塞143接觸且可由最終基板之背面接近的垂直電連接。
在最終基板材料容許之情況下，例如在最終基板由矽板形成或包含矽層之情況下，可預先形成意欲與LED裝置一起作用之電子電路且藉由形成於最終基板中之垂直電子連接使其連接至p型接觸焊墊138及n型接觸插塞143。在可設想之電子電路中，可特別提及被動調節裝置(保護二極體、用於ESD之電阻器、冷凝器等)及主動調節裝置(電流調節器)。
最終基板亦可包括容許製備包含若干串聯或並聯之基本LED結構之LED裝置的電子互連電路。
根據另一變型實施例，結構70之表面70a可覆蓋有藉由化學-機械拋光平坦化之SiO2層。最終基板在此狀況下由原始矽板或絕緣基板(例如氧化鋁或AlN)構成。若最終基板之結合表面對於藉由分子附著結合過於粗糙(對於5×5μm表面掃描典型地>0.3nm RMS)，亦可沈積且平坦化SiO2層。由此製備之兩個表面藉由分子附著結合在一起。可進行退火以增強結合。最終基板可隨後變薄(例如至100μm)以容許製備與LEDs結構70之p型及n型接觸焊墊接觸之垂直電連接或通孔。藉由此變型實施例，免於在LED結構之接觸焊墊與最終基板之電連接或通孔之間對準的問題，因為後者在LED結構與最終基板結合之後製備。
一旦組裝最終基板50及結構70，例如藉由熟知雷射剝離(laser lift-off)技術(尤其就藍寶石基板而言)或藉由化學蝕刻移除支撐基板101(步驟S19，圖1O)。在InGaN支撐基板之特定情況下，其藉由雷射剝離之移除可藉由利用此技術插入促進基板之拆卸的層調適。就藉由化學蝕刻之移除而言，亦可插入障壁層以保存LED結構之剩餘物。就 藉由雷射剝離或另一非破壞性技術之移除而言，支撐基板可再使用。
在移除支撐基板101(此處藉由雷射剝離進行)之後，例如藉由化學蝕刻移除埋層102及生長島狀物131(步驟S20，圖1O)。
在過程之此階段獲得結構80，自該結構中可切割出LED裝置，該等裝置各自由一或多個佈線基本結構形成且具有配備有n型及p型連接之基板(安置於基板一個表面上)。
仍可集體蝕刻LED結構70之未覆蓋後表面70b以移除自支撐基板101、埋層102或生長島狀物131剩餘的任何殘餘物且仍可將其集體結構化以增加自其中提取光(步驟S21，圖1O)。可尤其藉由反應性電漿蝕刻(氯化的或氟化的)或藉由UV輔助化學(PEC)蝕刻進行蝕刻。
就形成白光LED裝置而言，能夠將裝置發射之光轉化為白光的發光材料層可例如藉由在LEDs結構70之表面70b上塗覆液體磷類組合物，接著退火以使分散溶劑汽化而沈積於表面70b上(旋塗式玻璃)。
另外，LED裝置可具有諸如菲涅爾透鏡(Fresnel lenses)之微結構，例如在結構70之表面70b上的奈米印刷或微印刷(micro-printing)微結構。
根據本發明方法之變型實施例，在基本LED結構內部形成n型接觸焊墊。自結構60實施此變型實施例，該結構等同於呈現於圖1F中且在上文所述之步驟S1至S9之後獲得的結構30。更確切地說，如圖3A中所說明，結構60包含如上所述之板或複合物生長基板200，其包含支撐基板201、埋層202及藉由溝槽260分離之生長島狀物231，且在生長基板上已製備包含n型層232、作用層233及p型層234之基本結構250。如上所述，在p型層234上進一步形成p型接觸焊墊238。
根據此變型實施例，在各基本結構250中自p型接觸焊墊138穿過n型層232產生中心開口251(步驟S20，圖3A)。可尤其藉由化學蝕刻或乾式蝕刻(例如反應性離子蝕刻(RIE))製備開口251。
藉由電漿增強化學氣相沈積(PECVD)在包含基本結構250之結構200的整個上表面上沈積絕緣材料層239(例如SiO2)，層239覆蓋基本結構250與溝槽260二者(步驟S21，圖3B)。
隨後例如藉由乾式或濕式選擇性化學蝕刻打開層239以產生中心開口252，其與開口251深度相同但寬度比後者窄(步驟S22，圖3C)。為此目的，使用包含保護性樹脂層的蝕刻遮罩，該樹脂層具有定界結構中待蝕刻之區的開口，此處為開口252。開口252比開口251窄，絕緣材料層239之一部分保留於p型接觸焊墊及在開口251中曝露之層234、233及232之側面上(圖3C)。
藉由至少一種導電材料(例如Ti/Al/Ni)沈積於開口252中而在開口中形成n型接觸焊墊245，該導電材料與曝露於開口252之底部的n型層232接觸(步驟S23，圖3D)。在沈積用於n型接觸焊墊245之材料期間，保存所用遮罩用於蝕刻開口252。一旦形成接觸焊墊245，移除蝕刻遮罩之保護性樹脂，其使得有可能同時移除超出開口252沈積之n型接觸焊墊245的構成材料(步驟S24，圖3D)。
藉由化學-機械拋光(CMP)將絕緣材料層239及n型接觸焊墊245拋光至深度Ppol(圖3D)以曝露p型接觸焊墊238及n型接觸焊墊245，以容許接觸插塞位於在此等焊墊中之每一者上(步驟S25，圖3E)。藉由絕緣材料層239將接觸焊墊238及245彼此分離。
在過程之此階段，具有結構80，其具有與最終或接收基板之直接結合相容的平坦表面80a。
隨後以如上所述之相同方式繼續該方法，亦即重複上文參考圖1M至1O所述之步驟S17至S20。
根據參考圖5A至5E及6描述之本發明方法的另一變型實施例，在n型接觸焊墊之後形成p型接觸焊墊。自結構400實施此變型實施例，該結構等同於呈現於圖1G中之結構但無p型接觸焊墊，在形成藉由溝 槽360分離且包含n型層332、作用層333及p型層334(在與上述步驟S1、S2及S3相同之條件下製備)之基本結構350的步驟後，且在以與上述步驟S10相同之條件下進行的研磨步驟之後獲得結構400。例如藉由在確定寬度上且到達n型層332之確定深度化學蝕刻或乾式蝕刻基本結構350之側向部分進行研磨以在各基本結構350中一方面形成具有減少之側向尺寸且包含層334及333以及層332之一部分的經研磨部分351，且另一方面形成包含未研磨層332之剩餘物的下伏部分352(步驟S30，圖5A)。
在研磨之後，諸如例如上文參考步驟S11所述進行薄絕緣材料層339(例如SiO2)之全板沈積(步驟S31，圖5B)。此沈積之後為定向乾式蝕刻(類似於上文所述之步驟S12)，其在垂直方向上優先蝕刻以打開存在於未研磨部分352上之p型接觸焊墊338及n型層332之表面上的絕緣材料層339。在乾式蝕刻之後，層339在經研磨部分351上僅保留於基本結構350之側面上(步驟S32，圖5C)。
隨後進行導電材料層340(例如Ti/Al/Ni)之沈積，接著進行定向乾式蝕刻，其在垂直方向上優先蝕刻以容許層340保留於基本結構150之側向壁上(步驟S33及S34，圖5C)。在分別與步驟S13及S14相同之條件下進行此等步驟S33及S34。導電材料層340與存在於基本結構350之未研磨部分352上之n型層332的側向壁接觸且能夠形成n型接觸焊墊345。
隨後例如藉由乾式或濕式選擇性化學蝕刻在有限深度上打開p型層334(步驟S35，圖5D)。為此目的，使用包含保護性樹脂層的蝕刻遮罩，該樹脂層具有定界結構中待蝕刻之區的開口，亦即開口337。
藉由至少一種導電材料沈積於開口337中而在開口中形成p型接觸焊墊338(步驟S36，圖5E)。在沈積用於接觸焊墊338之材料期間，保存所用遮罩用於蝕刻開口337。一旦形成p型接觸焊墊338，移除蝕 刻遮罩之保護性樹脂，其使得有可能同時移除超出開口337沈積之p型接觸焊墊338的構成材料。
在過程之此階段，具有結構500，其呈具有複數個基本結構350(各自具有p型接觸焊墊及n型接觸焊墊)之板形式，結構500根據設想之最終應用能夠切割為各自包含一或多個基本結構350之複數個裝置，對於切割出之各裝置單獨進行剩餘的LED形成操作。
隨後以與如上所述相同之方式(亦即藉由重複上文參考圖1K至1O所述之步驟S15至S21)繼續該方法。
根據參考圖7A至7C及8描述之本發明方法的另一變型實施例，同時形成n型及p型接觸焊墊。自結構600實施此變型實施例，該結構等同於上文所述之在步驟S32結束時的結構，亦即在以下步驟之後：- 形成藉由溝槽660分離且包含n型層632、作用層633及p型層634之基本結構650(在與上文所述之步驟S1、S2及S3相同之條件下進行)之步驟，- 在與上文所述之步驟S10相同之條件下進行且使得有可能在各基本LED結構650中形成第一部分651的步驟，該第一部分包含p型層634、作用層633及與作用層633接觸之n型層的第一部分6320且相對於包含未研磨n型層632之第二部分6321的第二下伏部分652具有減少之側向尺寸(寬度、直徑等)，- 類似於上文所述之全板沈積絕緣材料層(例如SiO2)之步驟S11的步驟，該絕緣材料層具有有限厚度以遵循基本LED結構650及溝槽660之輪廓，及- 類似於上文所述之定向乾式蝕刻之步驟S12的步驟，該乾式蝕刻優先在垂直方向上蝕刻以使得在基本結構650之具有減少之側向尺寸之第一部分651的側面上僅保留絕緣材料層之部分6390。
在此變型實施例中，隨後例如藉由乾式或濕式選擇性化學蝕刻 將p型層634打開至確定深度(步驟S40，圖7A)。為此目的，使用包含保護性樹脂層的蝕刻遮罩，該樹脂層具有定界結構中待蝕刻之區的開口，此處為開口637。
隨後進行導電材料層640之全板沈積，該沈積覆蓋整個基本結構650及溝槽660，同時填充開口637(步驟S41，圖7B)。
藉由化學-機械拋光(CMP)將導電材料層640拋光至深度Ppol(圖7B)以形成藉由絕緣材料之部分6390彼此分離的p型接觸焊墊638及n型接觸焊墊645(步驟S42，圖7C)。
在過程之此階段，具有結構610，其呈具有複數個基本結構650(各自具有p型接觸焊墊及n型接觸焊墊)之板形式，結構610具有與在最終或接收基板上藉由分子附著之結合相容的平坦表面610a。
50‧‧‧最終基板
50a‧‧‧基板50之表面/結合表面
50b‧‧‧50a的相對表面
70‧‧‧結構
70a‧‧‧結構70之表面
100‧‧‧生長基板/第一基板
101‧‧‧支撐基板
102‧‧‧埋層
131‧‧‧生長島狀物
132‧‧‧n型層
133‧‧‧作用層
134‧‧‧p型層
138‧‧‧p型接觸焊墊
139‧‧‧絕緣材料層/絕緣材料
140‧‧‧導電材料層
141‧‧‧導電材料層/導電材料
145‧‧‧n型接觸焊墊
150‧‧‧基本LED結構
160‧‧‧溝槽
501‧‧‧板
502‧‧‧接觸焊墊
503‧‧‧絕緣材料
504‧‧‧電子連接

Claims (15)

  1. 一種集體製造發光二極體(LED)裝置的方法，其包含在第一基板(100)之表面上形成複數個基本LED結構(150)，該等結構各自包含至少一個n型層(132；332)、作用層(133；333)及p型層(134；334)，該等基本LED結構(150；350)在該第一基板上藉由溝槽(160；360)彼此間隔開，該方法進一步包含：減少該p型層(134)、該作用層(133)及與該作用層接觸之n型層(132)之第一部分(1320)的側向尺寸，該n型層(132)所具有之第二部分(1321)的側向尺寸大於該n型層之該第一部分(1320)；在至少各基本結構(150；350)上沈積絕緣材料層(139；339)；在該p型層(134)、該作用層(133)及該n型層(132)之該第一部分(1320)之側面上形成絕緣材料(139)之一部分；在曝露之n型層(132)之至少整個第二部分(1321)上形成n型電接觸焊墊(145)；在該側向尺寸減少步驟之前或之後形成p型電接觸焊墊(138)；在包含該等基本LED結構(150)之該第一基板(100)的整個表面上沈積導電材料層(141)且拋光該導電材料層(141)，進行該拋光直至到達存在於p型與n型電接觸焊墊(138，145)之間的該絕緣材料層(139)之至少該部分以形成包含該導電材料層(141)之個別部分(143)的結構(70)，各個別部分(143)與一或多個n型電接觸焊墊(145)接觸；及在該結構(70)之拋光表面(70a)上藉由第二基板(50)之分子附著而結合。
  2. 如請求項1之方法，其中該絕緣材料層進一步沈積在存在於該等基本LED結構(150；350)之間的該等溝槽(160；360)之部分中， 該等溝槽無定界該等基本LED結構周圍之切割區的絕緣材料。
  3. 如請求項1或2之方法，其中在鬆弛或部分鬆弛材料之島狀物(131；231；331)上形成各基本LED結構(150；350)。
  4. 如請求項3之方法，其中該鬆弛或部分鬆弛材料為InGaN。
  5. 如請求項1或2之方法，其中該方法在結合該第二基板(50)之後包含移除該第一基板(100)。
  6. 如請求項5之方法，其中該方法包含在移除該第一基板(100)之後曝露之該等基本LED結構(150)之該表面(70b)上沈積光轉化材料層。
  7. 如請求項5之方法，其中該方法包含在移除該第一基板(100)之後曝露之該等基本LED結構(150)之該表面(70b)上形成微結構。
  8. 如請求項1或2之方法，其中該第二基板(50)在其結合表面(50a)上包含複數個電接觸焊墊(502)，該等焊墊係安置於與該導電材料層(141)之該等個別部分(143)或與該等p型接觸焊墊(138)對準的位置。
  9. 如請求項1或2之方法，其中形成該等n型接觸焊墊(145)包含在包含該等基本LED結構(150)之該第一基板(100)的整個表面上沈積確定厚度之導電材料層(140)。
  10. 如請求項9之方法，其中該方法在沈積該導電材料層(140)之後進一步包含定向蝕刻該導電材料層以容許該導電材料層(140)之部分保留於該等基本結構(150)之該等側向壁上，該等部分形成該等n型接觸焊墊(145)。
  11. 如請求項10之方法，其中該方法在該選擇性蝕刻步驟之後包含形成到達各基本LED結構(150)之該p型層(134)中之有限深度的開口(137)及使用導電材料填充此等開口以形成p型接觸焊墊(138)。
  12. 一種用於發光二極體(LED)裝置之集體製造的結構(70)，其包含 第一基板(100)，在該基板之表面上包括複數個各自包含至少一個n型層(132；332)、作用層(133；333)及p型層(134；334)之基本LED結構(150；350)，該等基本結構在該第一基板上藉由溝槽(160；360)彼此間隔開，其特徵在於各基本LED結構包含：第一部分(151)，其包含該p型層(134)、該作用層(133)及與該作用層接觸之該n型層(132)的第一部分(1320)；及第二部分(152)，其包含該n型層(132)之第二部分(1321)，各基本LED結構(150)之該第一部分(151)所具有之側向尺寸小於各基本LED結構(150)之該第二部分(152)；在該p型層(134)、該作用層(133)及該n型層(132)之該第一部分(1320)之側面上的絕緣材料(139)之一部分；在曝露之n型層(132)之至少整個該第二部分(1321)上的n型電接觸焊墊(145)；及p型電接觸焊墊(138)；該結構在其與包含該第一基板之側面相對的側面(70a)上進一步包含平坦表面，該表面包含各自分別與n型電接觸焊墊(145)接觸之導電材料(141)的個別部分(143)，該等導電材料層之該等個別部分係藉由該絕緣材料層(139)之部分分離，結合在該結構(70)之該平坦表面(70a)上的第二基板(50)。
  13. 如請求項12之結構(70)，其中該第二基板(50)在其結合至該結構的表面(50a)上包含一系列接觸焊墊(502)，該等焊墊藉由絕緣材料(503)之部分彼此分離，該一系列接觸焊墊(502)之焊墊與該等基本結構之該等n型及p型電接觸焊墊連接。
  14. 如請求項12或13之結構，其中該結構在該等基本LED結構(150)之該n型層(132)上進一步包含光轉化材料層。
  15. 如請求項12或13之結構，其中該結構在該等基本LED結構(150)之該n型層(132)上進一步包含微結構。
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