TW201421740A - 發光元件以及其製造方法 - Google Patents

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Yoshiaki Sugizaki
Hideki Shibata
Masayuki Ishikawa
Hideo Tamura
Tetsuro Komatsu
Akihiro Kojima
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Toshiba Kk
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Abstract

一種發光元件的製造方法包括：形成包括發光層的多層體以使其第一表面鄰接透光基板的第一表面側；在相對於多層體之第一表面的第二表面側上形成介電薄膜，其在提供於第二表面上的p側電極以及n側電極上具有第一與第二開口；於介電薄膜以及第一與第二開口的暴露表面上形成種子金屬；於種子金屬上形成p側金屬內連線層以及n側金屬內連線層；藉由移除種子金屬提供於p側金屬內連線層以及n側金屬內連線層之間的一部分將其分離為p側種子金屬以及n側種子金屬；以及於被移除的種子金屬所在的空間中形成樹脂。

Description

發光元件以及其製造方法
本申請案是根據並主張日本專利特願2008-316752號案，申請日2008年12月12日之優先權，其全部的內容可併入參照文獻中。
本發明是有關於一種發光元件及其製造方法。
可發出可見光及白光的發光元件被擴大應用於例如照明裝置、顯示裝置以及影像顯示裝置的背光源中。
在這些應用中，對於縮小尺寸的需求不斷成長。在本文中，電子元件的尺寸縮小已藉由一表面黏著型元件(surface mounted device,SMD)發光元件來達成。在表面黏著型元件發光元件中，發光元件晶片被接合於一導線架及一模製樹脂上。
為了以低能源耗損之半導體發光元件為基礎的照明裝置來取代螢光燈管以及白熾燈泡，而必須增進大量生產力以及降低成本。
日本專利JP-A-2006-128625(Kokai)揭露一種用於進一步縮小尺寸的範例技術。在此範例中，一發光元件晶片係覆晶連接提供於一 透明基板上的一內連線層以透過一柱狀電極及一球由外部驅動。在透明基板上，發光元件晶片及柱狀電極被一框膠所覆蓋。
然而，此範例需要內連線層以及柱狀電極在高對位精確度下將發光元件晶片接合於透明基板上。並且，此範例不符合尺寸縮小以及量產的需求。
根據本發明之一觀點，一種發光元件的製造方法被提出。此方法包括形成包括一發光層的一多層體以使其一第一表面鄰接一透光基板的一第一表面側；在多層體相對於第一表面的一第二表面側上形成一介電薄膜，其在提供於第二表面上的一p側電極以及一n側電極上具有一第一與第二開口；於介電薄膜以及第一與第二開口的一暴露表面上形成一種子金屬；於種子金屬上形成一p側金屬內連線層以及一n側金屬內連線層，藉由移除種子金屬提供於p側金屬內連線層以及n側金屬內連線層之間的一部分將其分離為一p側種子金屬以及一n側種子金屬；以及於被移除的種子金屬所在的一空間中形成一樹脂。
根據本發明之另一觀點，一種發光元件的製造方法被提出。此方法包括藉由形成包括發光層的多層體以使得多層體的一第一表面鄰接一透光基板的一第一表面，以及藉由於多層體上形成一p側電極以及一n側電極以形成發光二極體元件，透光基板的該第一表面包括一圍繞多層體的溝槽；於第二表面側上形成一介電薄膜，介電薄膜具有在p側電極以及n側電極上的一第一與第二開口；於介電薄膜以及第一與第二開口的一暴露表面上形成一種子金屬；於種子金屬上形成 一p側金屬內連線層以及一n側金屬內連線層；於p側金屬內連線層以及n側金屬內連線層上分別形成一p側金屬柱以及一n側金屬柱；藉由移除種子金屬提供於p側金屬內連線層以及n側金屬內連線層之間的一部分以將種子金屬分離為一p側種子金屬以及一n側種子金屬；於被移除的種子金屬所在的一空間中形成一樹脂；以及由相對於第一表面的一第二表面研磨透光基板以到達溝槽之一底表面。
根據本發明之另一觀點，一種發光元件被提出，其包括一多層體，具有一第一表面以及相對於第一表面的一第二表面並包括一發光層；一p側電極以及一n側電極，提供於多層體的該第二表面上；一介電薄膜，具有多個開口以暴露出p側電極以及n側電極；一p側取出電極，包括提供於p側電極上的一p側種子金屬以及提供於p側種子金屬上的一p側金屬內連線層；一n側取出電極，包括提供於n側電極上的一n側種子金屬以及提供於n側種子金屬上的一n側金屬內連線層；以及一樹脂層，提供以圍繞p側取出電極以及n側取出電極。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
5、6‧‧‧發光元件
10‧‧‧透光基板
10a‧‧‧發光元件形成面
10c‧‧‧凹槽
12‧‧‧多層體
12a‧‧‧上層
12b‧‧‧下層
12c‧‧‧第一表面
12d‧‧‧第二表面
12e‧‧‧發光層
12f‧‧‧分離部
14‧‧‧p側電極
16‧‧‧n側電極
20‧‧‧介電薄膜
20a、20b‧‧‧開口
21‧‧‧分離區域
22‧‧‧種子金屬
22a‧‧‧p側種子金屬
22b‧‧‧n側種子金屬
24‧‧‧金屬內連線層(銅內連線層)
24a‧‧‧p側金屬內連線層
24b‧‧‧n側金屬內連線層
24c、24d‧‧‧厚層銅內連線層
26‧‧‧金屬柱(銅柱)
26a‧‧‧p側金屬柱(p側銅柱)
26b‧‧‧n側金屬柱(n側銅柱)
28‧‧‧強化樹脂
30‧‧‧螢光層
32‧‧‧凸透鏡
32a、32b、32c、32d、32e‧‧‧透鏡
33‧‧‧凹透鏡
36、36a、36b‧‧‧焊球
40‧‧‧光阻
42‧‧‧厚膜光阻
42a、42b‧‧‧開口
50‧‧‧光阻
53‧‧‧壓模
60‧‧‧透鏡材料
61‧‧‧旋塗式玻璃
62‧‧‧支撐件
圖1A至圖1C是依照一第一實施例的一種發光元件的示意圖。
圖2A與圖2B為第一實施例的變化之剖面示意圖。
圖3A至圖3D是依照第一實施例的一種發光元件的製程剖面圖。
圖4A至圖4C是依照第一實施例的一種發光元件的製程剖面圖。
圖5A至圖5D是依照第一實施例的一種發光元件的製程剖面圖。
圖6A至圖6D是依照一第二實施例的一種發光元件的示意圖。
圖7A至圖7E是依照第二實施例的一種發光元件的製程剖面圖。
圖8A至圖8C是第二實施例的一第一變化之一製造方法的製程剖面圖。
圖9A至圖9F為形成一透鏡的一方法的製程剖面圖。
圖10A至圖10C是形成一透鏡的另一範例方法的製程剖面圖。
圖11A至圖11D為第二實施例的一第二變化之一製造方法的製程剖面圖。
圖12A至圖12E是依照一第三實施例的一發光元件的製造方法的製程剖面圖。
圖13A至圖13D是第三實施例的一變化之一製造方法的製程剖面圖。
圖14A至圖14C為具有一凸透鏡或一凹透鏡的一發光元件的示意圖。
圖15A至圖15C是一透鏡的變化之示意圖。
圖16A與圖16B是依照一第四實施例之一發光元件的一示意圖。
圖17A至圖17E是第四實施例的一變化之一製造方法的製程剖面圖。
圖18A與圖18B是第四實施例的一變化之一製造方法的製程剖面圖。
圖19A與圖19B是一金屬內連線層的圖案之變化的示意圖。
圖20A至圖20D是一電極圖案的變化之平面示意圖。
本發明之實施例將參照圖示而被描述。
圖1A是根據本發明之一第一實施例的一發光元件的剖面示意圖，而圖1B是圖1A之發光元件的一仰視圖。
在圖1A與圖1B中，一多層體12具有包括一發光層12e的一上層12a以及一下層12b，並具有被暴露出來的一第一表面12c以及在相對側的一第二表面12d。上層12a可包括一p型包覆層、一發光層12e以及一n型包覆層。下層12b可為n型並作為電流的一側向路徑。不過，導電型態不限於此，而可為相反的導電型態。
提供於多層體12之上層12a表面上的一p側電極14透過一p側種子金屬22a連接至一p側金屬內連線層24a。並且，一n側電極16透過一n側種子金屬22b連接至一n側金屬內連線層24b。由有機或是無機材料製造的一介電薄膜20填充於種子金屬22a、22b以及第二表面12d之間。
一p側金屬柱26a以及一n側金屬柱26b分別提供於p側金屬內連線層24a與n側金屬內連線層24b上，並且被一(強化)樹脂28環繞以至少暴露金屬柱26的表面。即使多層體12很薄，其機械強度可藉由金屬柱26a、26b以及強化樹脂28來維持。金屬柱26透過接合端(mounting terminals)用以降低施加至多層體12的應力。
金屬內連線層24a、24b以及金屬柱26a、26b可由例如銅、金、鎳及銀之類的材料製造而成。在這些材料中，銅為較佳，因為其具有良好的熱傳導性、高遷移阻抗以及對介電薄膜20有優越的黏著性。雖然以下的實施例假設金屬內連線層24及金屬柱26的材料為銅， 不過材料不限於銅應是可被瞭解的。
p側種子金屬22a、p側銅內連線層24a以及p側銅柱26a組成一p側取出電極，其可被連接至提供於多層體12中的p側電極14。
再者，n側種子金屬22b、n側銅內連線層24b以及n側銅柱26b組成一n側取出電極，其可被連接至提供於多層體12中的n側電極16。
在圖1A與圖1B中，銅柱26的一直徑大於銅內連線層24接觸p側電極14或n側電極16的一開口部的一直徑。在此，外型可以不是一圓形，而此時，銅柱26底部的面積大於銅內連線層24接觸p側電極14或n側電極16的開口部的面積。
如箭頭圖案所示，來自發光層12e的光可初步地由多層體12的第一表面12c沿圖1A之朝上的方向發出。
圖1A與圖1B表示基於晶圓級封裝(wafer-level package,WLP)的一種發光元件。也就是說，圖1B中的虛線所表示的一區塊對應為一獨立的發光元件5。這樣的晶圓級組裝有助於實行晶片尺寸級的封裝(chip size package,CSP)，其中發光元件的尺寸縮小至接近於裸晶的尺寸。此外，框膠樹脂可不需被提供以有助於達到較低的輪廓(lower profile)。因此，本實施例可參照為一WLP發光元件。
圖1C表示根據第一實施例的一第一變化之一發光元件。
一分離部12f提供於多層體12中。在分離為多個獨立發光元件的分離製程中，分離部12f有助於避免氮化鎵(GaN)或其他薄、硬且易碎之材料的碎裂。
圖2A與圖2B分別是第一實施例的第二及第三變化的剖面示意圖。
在圖2A所示的第二變化中，在發光層12e由氮化物半導體製造而成的情形下，多層體12常常是在一藍寶石或其他透光基板10上晶體成長而成，或是在砷化鎵(GaAs)或其他暫時基板上晶體成長，而後藉由一晶圓接合製程或類似製程轉移至一透光基板10而成。圖2A表示留有透光基板10於其後方的一WLP發光元件。在晶體成長製程中的基板往往厚達數百微米(μm)以降低碎裂及翹曲。在本實施例中，因為機械強度可藉由銅柱26及強化樹脂28的填充而增加，所以透光基板10可藉由研磨被薄化。
圖2B中所繪示的第三變化採用一厚層銅內連線層24c、24d作為一取出電極而不需提供一銅柱。厚層銅內連線層24c作用為圖2A中的p側金屬內連線層。厚層銅內連線層24d作用為圖2A中的n側金屬內連線層24b。如此可簡化結構及製程。
圖3A至圖3D表示第一實施例的製造方法中一發光元件的形成至一種子金屬的膜層形成的製程。
如圖3A所示，具有一下層12b與一上層12a的一多層體12被形成於一透光基板10的一第一表面10a上，其中下層12b例如包含一緩衝層以及一n型層，而透光基板10的材質例如為藍寶石。多層體12的第一表面12c鄰接透光基板10的第一表面10a。多層體12的第二表面12d(以虛線繪示)包括上層12a的表面及藉由移除上層12a而被暴露出來之下層12b的表面，因而第二表面12d具有一階梯狀斷差。 下層12b相對於上層12a提供於一向上的位置。所謂的「上」與「下」是將圖3A上下顛倒以命名。一般而言，下層12b是成長於透光基板10上，而上層12a是成長於下層12b上。
一p側電極14形成於上層12a的表面，且一n側電極16形成於下層12b的表面，即如圖3A所繪示的結果。圖3B表示由圖3A底部側觀看電極圖案的一平面圖。一介電薄膜20形成以覆蓋p側電極14以及n側電極16，並且開口(第一與第二開口)20a、20b形成以分別暴露部分的p側電極14與n側電極16(如圖3C所示)。再者，一種子金屬22例如由鈦/銅(Ti/Cu)透過濺鍍製程製造而成(如圖3D所示)。
在此，舉例而言，n側電極16可為鈦/鋁/鉑/金(Ti/Al/Pt/Au)的疊層，而p側電極14可為鎳/鋁(或銀)/金(Ni/Al(or Ag)/Au)的疊層。在p側電極14中，夾有一高反射薄膜，其例如由鋁或銀製造而成，有助於將來自於發光層12e的發射光反射以向上發出而獲得一高光學輸出。再者，因為種子金屬22被提供，由金(Au)所製造的接墊可被省略。
圖4A至圖4C為第一實施例的製造方法中形成銅內連線層的製程剖面圖。
舉例而言，一光阻40於種子金屬22上被圖案化(如圖4A所示)，且圖案化的光阻40作為一罩幕以藉由電鍍製程選擇性地形成銅內連線層24。因此，形成彼此分離的銅內連線層24a、24b(如圖4B所示)。較佳地，形成銅內連線層24a、24b以使得銅內連線層24a、24b的基底的直徑或面積大於開口20a、20b的直徑或面積。在此，薄種子金屬22作為電鍍製程中的一電流路徑。接著，例如藉由灰化製程移除 光阻40，其產生如圖4C所繪示的結構。
圖5A至圖5C表示第一實施例的製造方法中形成一銅柱以及強化樹脂的製程。
如圖5A所示，圖案化一厚膜光阻42以於p側銅內連線層24a上形成一開口42a以及於n側銅內連線層24b上形成一開口42b。接著，藉由電鍍製程形成連接至p側電極14的一p側銅柱26a以及連接至n側電極16的一n側銅柱26b(如圖5B所示)。在此，再次地，薄種子金屬22作為電鍍製程中的一電流路徑。假使銅柱26的厚度落在例如10至數百微米的範圍，即使透光基板10被分離，發光元件的強度仍被維持。在此，可選擇地，開口42a、42b被形成於一介電薄膜中。
隨之，例如藉由灰化製程移除光阻42，且例如藉由濕式蝕刻製程移除種子金屬22被暴露的區域。因此，種子金屬22被分離成一p側種子金屬22a以及一n側種子金屬22b(如圖5C所示)。
接著，形成環繞銅柱26a、26b的一強化樹脂28，其厚度一般等於或少於銅柱26a、26b的厚度(如圖5D所示)。因此，獲得圖2A的WLP發光元件5。再者，藉由移除透光基板10以獲得圖1A的WLP發光元件5。
在此，樹脂與金屬所製造的膜層為可撓性的，而金屬是藉由在接近室溫的溫度下電鍍而成。因此，對應透光基板10所伴隨發生的殘餘應力相當的低。由透光基板10在晶圓級製程下分離多層體12的習知技術中，舉例來說，採用金-錫(Au-Sn)凸塊在300℃或更高的高溫下將其接合至形成有一金屬層的一矽基板上，並且隨之藉由雷射照射 以分離氮化鎵製造而成的多層體12。但是，在這樣的習知技術中，具有不同熱膨脹係數的透光基板及矽基板都是剛性基板且在高溫下被接合在一起。因此，高殘餘應力被保留於兩基板之間。整體而言，當藉由雷射照射開始分離製程時，殘餘應力例如局部地由分離的部位釋放，而不幸地在薄、脆的多層體12中造成裂隙。相反地，在本實施例中，殘餘應力很低，且多層體12在固定於一可撓性承載物的狀態下被分離開來。因此，元件可在沒有碎裂多層體12之差錯下而高良率地被製造。
再者，基於WLP技術的本實施例可完成接近晶片尺寸的一小尺寸發光元件，對於氮化物材料所製造的多層體12而言，其一般為數百微米至數釐米厚。
如此的製造方法不需要如導線架及陶瓷基板等接合元件，且可在晶圓級製程下進行佈線製程及封膠製程。再者，可在晶圓級製程下進行檢測。因此，製造方法的產率可被提升，以有助於降低成本。
圖6A是依照本發明之一第二實施例的發光元件的剖面示意圖，而圖6B為一俯視示意圖，圖6C則為圖6A的發光元件的仰視示意圖，且圖6D為第二實施例的一變化的剖面示意圖。
除了圖1A所示之第一實施例的結構外，以一球格陣列式(ball grid array,BGA)配置的一焊球36a以及一焊球36b分別提供於銅柱26a的表面及銅柱26b的表面。焊球36a、36b的材料並不限定，但可採用例如銀化錫(SnAg)之無鉛材質。
另外，提供例如具有均勻厚度的一螢光層30於多層體12的 第一表面12c上。螢光層30可吸收來自於發光層12e的發射光並發出一波長轉換光(wavelemgth-converted light)。因此，來自發光層12e的發射光與波長轉換光的混合光可被發出。若發光層12e為氮化物基底的材料，可由藍光(其為發射光)以及黃光(其為來自於一黃光螢光粉的波長轉換光)的一混合光獲得一白色、暖白色或類似的光。
在本實施例中，在發光層12e附近提供具有一實質上均勻厚度的一螢光層30，且發射光在被發散之前射入螢光層30。因此，來自於發光層的發射光的光線散佈接近於波長轉換光的光線散佈，而有助於降低色彩不均勻性。
再者，如圖6A所示，一凸透鏡32，其例如由石英玻璃製造而成，可更提供於螢光層30上以聚合例如是白色或是暖白色的混合光，而有助於達到更高的亮度。另外，因為凸透鏡32提供在發光層12e附近而無一封膠樹脂的介入，透鏡的尺寸可減小而有助於縮小元件尺寸。
因此，WLP技術有助縮小發光元件的尺寸。再者，因為凸透鏡32可在晶圓狀態下形成，可實現高產率的一組裝製程，而有助於降低成本。在本實施例中，提供於銅柱26a、36b上的焊球36a、36b有助於安裝於接合基板上。
在圖6D所繪示的變化中，提供一凹透鏡33而非凸透鏡32以使發射光被散射。舉例而言，對於應用於背光源或類似用途時，發射光須照射於一導光板的側表面以沿導光板的表面分散。凸透鏡33則適合應用於這種情況。
圖7A至圖7E是依照第二實施例的一發光元件的製造方法的製程剖面圖。
圖7A表示由透光基板10移除一發光元件(WLP)5。
形成螢光層30於多層體12被暴露的第一表面12c。螢光層30可藉由一濺鍍方法、一噴墨方法以及使用混有螢光顆粒的矽膠樹脂的一塗佈方法來形成，而達數微米至數百微米範圍的一厚度(如圖7B所示)。接著，一凹透鏡32例如由石英玻璃形成(如圖7C所示)，且一焊球36形成於銅柱26的表面(如圖7D所示)。因此，一WLP為基礎的發光元件隨即完成。另外，採用切割製程以進行分離(如圖7E所示)，因為透光基板10已被移除，切割製程變的簡易。在此，切割製程可藉由採用鑽石刀或類似工具以機械切割，藉由雷射照射切割，以及藉由高壓水柱切割來達成。
圖8A至圖8C是第二實施例的一第一變化的製造方法的製程剖面圖。
在圖7A至圖7E的製程剖面圖中，多層體12的下層12b沿著透光基板10的第一表面10a為連續的。這是因為若多層體12整體地形成於晶圓上，則由氮化鎵製造而成的多層體12較容易地藉由雷射照射被分離。在這樣的情況下，包括多層體12的晶圓較佳地係藉由真空吸取、黏著或類似方法固定於一平坦的工具或夾具上。
另一方面，在第一變化中，透光基板10被分離後，包含多層體12的晶圓仍被固定住時，多層體12位於發光元件之間的部分例如藉由再次的雷射照射被移除(如圖8A所示)。再者，形成一螢光層 30、一凸透鏡32以及一焊球36(如圖8B所示)，並隨之進行分離(如圖8C所示)。另一方面，包含多層體12的晶圓可被固定於可由雷射照射設備中拆除的一夾具上，可藉由微影製程與蝕刻製程的結合以分離多層體12。因為剛性且薄的多層體12被分離為小尺寸，在接續的晶圓拿持過程中，多層體12碎裂的風險大幅地降低。再者，同樣在分離之後，因為多層體12被分離為小尺寸，多層體12對於碎裂較有抵抗能力。另外，封裝整體為可撓性的，而使在接合後連接點的信賴性之提升。此外，封裝為微幅翹曲的，其有助於接合製程。再進一步而言，封裝可被接合於具有一彎曲表面的一物件上。
圖9A至圖9F是形成透鏡的一範例方法的製程剖面圖。
由石英玻璃、塑膠或類似材質製造的一透鏡材料60形成於如半導體多層體以及螢光層的一支撐件62上，且一點狀圖案的一罩幕材料，例如光阻50，形成於透鏡材料60上(如圖9A所示)。逐步地進行對於光阻有低選擇比的製程，例如第一步驟(圖9B)、第二步驟(圖9C)以及第三步驟(圖9D)。在各自的步驟中，環繞光阻50的部份形成斜坡，而光阻點狀圖案藉由蝕刻製程被減小。
因此，在光阻被剝除後，此一剖面具有一較陡峭的且向下傾斜的斜坡(如圖9E所示)。隨之，藉由採用化學乾蝕刻(chemical dry etching,CDE)或是濕蝕刻的等向性蝕刻進行鏡面拋光步驟，以使表面圓滑而完成透鏡(如圖9F所示)。因此，凸或凹透鏡可被形成於發光元件上。
圖10A至圖10C是形成透鏡的另一範例方法的製程剖面圖。
如圖10A至圖10C所示，壓印製程也可被採用。一旋塗式玻璃(spin on glass,SOG)61或液態且可熱玻璃化的(heat-vitrifiable)的類似材質例如藉由旋轉塗佈法塗佈於一支撐件62上(如圖10A所示)，而一模具，例如圖案類似於一透鏡的一壓模53(stamper)，壓覆於其上以形成一透鏡圖案(圖10B所示)。然後，移除壓模53，且藉由加熱將旋塗式玻璃61玻璃化(如圖10C所示)。在此製程中，壓模53的圖案可任意地設計，而因此具有任外型的一透鏡可被製造完成。
圖11A至圖11D為第二實施例的一第二變化的製造方法之製程剖面圖。
在此變化中，凸透鏡32先形成於多層體12的第一表面12c上(如圖11A所示)，而後一螢光層31形成於凸透鏡32上(如圖11B所示)。接著，一焊球36形成於銅柱26的表面(如圖11C所示)，且一獨立的發光元件6藉由分離製程而獲得(如圖11D所示)。
在第二實施例的獨立發光元件6及其具有的相關的變化中，WLP基礎的發光元件的基板被移除。因此，具有低輪廓(low profile)的發光元件被提供。
圖12A至圖12E是依照一第三實施例的一發光元件的製造方法之製程剖面圖。
在圖2A所示的第一實施例的變化中，透光基板10的厚度可藉由研磨製程減薄。舉例來說，留下例如數十微米的厚度(如圖12A所示)相較於透光基板10整個被移除的結構而言，有助於提高機械強度。接著，進行形成螢光層30(如圖12B所示)、形成凸透鏡32(如圖12C 所示)、形成焊球36(如圖12D所示)以及分離(如圖12E所示)的製程。
圖13A至圖13D是第三實施例的一變化的製造方法的製程剖面圖。
圖13A所示的凸透鏡32形成後隨之形成一螢光層31(如圖13B所示)、形成一焊球36(如圖13C所示)以及進行分離(如圖13D所示)。
在第三實施例的發光元件及其變化中，透光基板10的薄化及保留有助於提升機械強度而仍保持薄的厚度。
圖14A是具有一凸透鏡的一發光元件的一剖面示意圖，圖14B是具有一凹透鏡的一發光元件的一剖面示意圖，而圖14C是圖14A與圖14B的發光元件的一俯視圖。
在第一至第三實施例中的透鏡是一陣列透鏡。不過，本發明不限於此。如圖14A或圖14B所示的單一透鏡也可被採用。單一透鏡的採用可簡化光學設計與製程。
圖15A至圖15C是透鏡的多種變化的示意圖。
如圖15A與圖15B所示的平面視圖所示，排列有具有不同尺寸的透鏡32a、32b、32c、32d、32e。覆蓋有透鏡的面積可藉由在大透鏡之間的間隙置放小透鏡而增加。再者，圖15C的示意圖中，具有矩形輪廓的一透鏡33a被採用。
圖16A是依照一第四實施例的一發光元件的一剖面示意圖，而圖16B為其仰視圖。
在本實施例中，相鄰的多層體彼此分離。進行圖案化以使第 一多層體的第一p側電極14連接至相鄰的第二多層體的第二n側電極16。再者，介於第一多層體與第二多層體之間的種子金屬22可被保留而不移除。因此，種子金屬22及銅內連線層24連接於第一與第二發光元件之間。也就是說，兩發光元件可被串聯連接。如此的串聯連接有助於達到較高的輸出率。可瞭解的是，串聯連接的數量不限於二，而更多階的串聯連接也是可行的。再者，在相交於第一及第二多層體的並列方向之一方向上，鄰近的多層體可彼此連接以供並聯連接。
在圖16A與圖16B中，在一2×2發光元件中種子金屬22與銅內連線層24係連接的。不過，2×2發光元件不必在其外側彼此分離。如果這般設置連續遍佈整個晶圓，發光元件可依照任意的單位被裁切。
圖17A至圖17E及圖18A與圖18B是第四實施例的一變化之一製造方法的製程剖面圖。
透光基板10可對應各個發光元件被分離。如此可實現一可信賴的結構，因為獨立發光元件藉由剛性的透光基板10所保護。再者，在其製造方法中，如圖17A所示，可由發光元件形成面10a側於透光基板10在發光元件之間的間隙中形成一凹槽10c。凹槽10c例如在形成發光元件的步驟之前或之後形成，並基於例如蝕刻、雷射製程及刀片切割的一方法。然後，因為剛性透光基板10被分離成小尺寸，透光基板10在之後被磨薄時(如圖17E所示)裂隙可明顯地減少。此外，同樣在分離為多個封裝時，因為無剛性透光基板之部分被切割(如圖18B所示)而可達到高產率及高良率。再者，同樣在分離製程之後，因為透光基板10與多層體12被分離為小尺寸，透光基板10與多層體 12能抵抗碎裂的發生。進一步而言，封裝整體為可撓性的，而提升在接合之後連接點的信賴性。再者，封裝具有微幅的翹曲而有助於接合製程。再進一步而言，其也可被接合於具有一彎曲表面的一物件上。
圖19A與圖19B是銅內連線層的圖案之一變化的示意圖。
在圖16B中，p側電極14與n側電極16之間的分離區域21為線性的。因此，晶圓可能在分離區域21中破碎。相反地，若p側電極14與n側電極16之間的分離部位(虛線所示)為折曲狀(如圖19A與圖19B所示)，即使透光基板10透過研磨而被薄化，銅內連線層24的凸出部份提供加強之用而有助於維持機械強度。在圖19A中，銅柱26以類晶格狀(lattice-like)的配置方式排列。不過，也可如圖19B所示的配置方式排列。可瞭解的是，在此配置方式中在透光基板10被分離處可達相同作用。
圖20A是兩種發光元件晶片的一基本電極圖案的平面示意圖，而圖20B至圖20D是其變化的平面示意圖。
光的發射發生在電流流經晶片的一垂直方向之區域。因此，藉由增加包含發光層12e的上層12a之面積可達到高光學輸出。在此，下層12b藉由上層12a的移除而暴露出來的面積為n型非發光區，且即使面積很小，對於n側電極16可達低接觸阻抗的特性。
n側電極16的面積不容易降低至等於或小於覆晶接合中所使用之凸塊的尺寸。但是，在本實施例中，即使n側電極16的面積縮減，銅內連線層24可用以連接至一較寬的取出電極。若連接至p側電極14的取出電極之面積等於連接至n側電極16的取出電極之尺寸，元 件可透過焊球36以一平衡的態樣被接合至基板上。
在圖20B，包含發光層12e的上層12a被放置於中心，而n側下層12b配置於周邊。如此可縮短電流供應路徑。再者，因為發光區域位在中心，其可對準透鏡的光學軸。
在圖20C中，下層12b在提供有n側電極16之類晶格的位置被暴露，而p側電極14配置於周邊。如此可進一步縮短電流路徑。
在圖20D中，p側電極14放置於中心，n側電極16放置於環繞p側電極14的四個角落。如此可進一步地增加發光區域。再者，因為發光區域位在中心，其可對準透鏡的光學軸。
第一至第四實施例以及其變化可提供縮小尺寸至接近裸晶的尺寸的發光元件。這些發光元件可廣泛地應用於例如照明裝置、顯示裝置及影像顯示裝置的背光源中。
再者，在製造這些元件的方法中，組裝與檢測流程可在晶圓級的製程下進行，而有助於達到高產率。因此，達到成本降低的需求。
雖然本發明已以實施例並參照圖示揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何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，當可更動與潤飾本發明的實施例中發光元件、多層體、透光基板、種子金屬、金屬內連線層、金屬柱、強化樹脂、螢光層、透鏡以及電極的尺寸、外型、材料、佈局及其他條件，故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。
5‧‧‧發光元件
12‧‧‧多層體
12a‧‧‧上層
12b‧‧‧下層
12c‧‧‧第一表面
12d‧‧‧第二表面
12e‧‧‧發光層
12f‧‧‧分離部
14‧‧‧p側電極
16‧‧‧n側電極
20‧‧‧介電薄膜
22‧‧‧種子金屬
22a‧‧‧p側種子金屬
22b‧‧‧n側種子金屬
24‧‧‧金屬內連線層(銅內連線層)
24a‧‧‧p側金屬內連線層
24b‧‧‧n側金屬內連線層
26‧‧‧金屬柱(銅柱)
26a‧‧‧p側金屬柱(p側銅柱)
26b‧‧‧n側金屬柱(n側銅柱)
28‧‧‧強化樹脂

Claims (16)

  1. 一種發光元件的製造方法，上述發光元件包括：基板；多個多層體，分別具有鄰接上述基板的第一表面、相對於上述第一表面的第二表面以及發光層；p側電極以及n側電極，形成於上述第二表面上，上述p側電極以及上述n側電極的其中一方的電極形成於上述發光層的上方，且上述p側電極以及上述n側電極的其中另一方的電極形成於不包含上述發光層的上述多層體之上；第一絕緣膜，形成於上述p側電極以及上述n側電極之上，具有通至上述p側電極的第一開口以及通至上述n側電極的第二開口；p側取出電極，通過上述第一開口而連接上述p側電極，且具有可外部連接的端部；n側取出電極，通過上述第二開口而連接上述n側電極，且具有可外部連接的端部；以及第二絕緣膜，設置成接觸上述p側取出電極的側面以及上述n側取出電極的側面；上述發光元件的製造方法的特徵在於，包括：從形成有與前述另一方的電極連接的取出電極在上述第一絕緣膜之上延伸的晶圓，將上述p側電極、上述n側電極及上述第二絕緣膜作為支持體，而除去上述基板；以及於除去了上述基板的上述第一表面側形成樹脂層。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件的製造方法，其中上述樹脂層含有螢光體。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之發光元件的製造方法，更包括在形成上述p側取出電極以及上述n側取出電極之前，以連續的金屬膜覆蓋上述第一絕緣膜、上述第一開口以及上述第二開口的步 驟。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之發光元件的製造方法，更包括切斷已除去了上述基板的上述晶圓及含有上述螢光體的層，而使分別包含至少一個上述多層體的多個發光元件單片化的步驟。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之發光元件的製造方法，其中上述一方的電極為p側電極；上述另一方的電極為n側電極；以及以使上述n側取出電極的一部分覆蓋上述發光層的方式來形成上述n側取出電極。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之發光元件的製造方法，其中上述p側取出電極，具有形成於上述p側電極上的p側金屬配線層以及形成於上述p側金屬配線層上的p側金屬柱；以及上述n側取出電極，具有形成於上述n側電極上的n側金屬配線層以及形成於上述n側金屬配線層上的n側金屬柱。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之發光元件的製造方法，其中上述p側金屬柱與上述n側金屬柱之間形成有作為上述第二絕緣膜的樹脂。
  8. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之發光元件的製造方法，其中上述第一絕緣膜覆蓋著前述多層體中的上述第一表面上的連續側面。
  9. 一種發光元件的製造方法，上述發光元件包括由支持體支持的多層結構，上述多層結構包括：基板；多層體，具有鄰接上述基板的第一表面、位於上述第一表面 相反側的第二表面以及發光層；p側電極以及n側電極，形成於上述第二表面上，上述p側電極以及上述n側電極的其中一方的電極形成於上述發光層的上方，且上述p側電極以及上述n側電極的其中另一方的電極形成於不包含上述發光層的上述多層體之上；絕緣膜，形成於上述p側電極以及上述n側電極之上，具有通至上述p側電極的第一開口以及通至上述n側電極的第二開口；p側金屬配線層，設置於上述絕緣膜上，通過上述第一開口而連接上述p側電極；n側金屬配線層，相對於上述p側金屬配線層而隔開設置於上述絕緣膜上，通過上述第二開口而連接上述n側電極；上述支持體包括：p側金屬柱，設置於上述p側金屬配線層上；n側金屬柱，設置於上述n側金屬配線層上；以及填充層，填充於上述p側金屬配線層與上述n側金屬配線層之間的空間以及上述p側金屬柱與上述n側金屬柱之間的空間；上述發光元件的製造方法的特徵在於，包括：在使與上述基板的相反側的面上的上述支持體成為元件的外表面的狀態下，將上述基板從上述多層體除去。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之發光元件的製造方法，更包括在形成上述p側金屬配線層以及上述n側金屬配線層之前，以連續的金屬膜覆蓋上述絕緣膜、上述第一開口以及上述第二開口的步驟。
  11. 如申請專利範圍第9項或第10項所述之發光元件的製造方法，其中將上述填充層形成於上述p側金屬配線層、上述n側金屬配線層、上述p側金屬柱及上述n側金屬柱各自的周圍。
  12. 如申請專利範圍第9項或第10項所述之發光元件的製造方 法，其中將上述基板從上述多層體除去的步驟是藉由照射雷射來進行。
  13. 如申請專利範圍第9項或第10項所述之發光元件的製造方法，更包括在將上述基板從上述多層體除去的步驟之後，於上述多層體的上述第一表面側形成含有螢光體的層的步驟。
  14. 如申請專利範圍第9項或第10項所述之發光元件的製造方法，更包括在將上述基板從上述多層體除去的步驟之後，進行單片化的步驟。
  15. 如申請專利範圍第9項或第10項所述之發光元件的製造方法，其中上述一方的電極為p側電極；上述另一方的電極為n側電極；以及以使上述n側金屬配線層的一部分覆蓋上述發光層的方式來形成上述n側金屬配線層。
  16. 如申請專利範圍第10項所述之發光元件的製造方法，更包括於上述金屬膜上形成上述p側金屬配線層以及上述n側金屬配線層之後，移除在上述p側金屬配線層以及上述n側金屬配線層之間所露出的上述金屬膜步驟；以及在除去了上述金屬膜的部分也填充上述填充層。
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