TW201501373A - 具有金屬化側壁之半導體光學發射裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種半導體光學發射裝置，其包括至少部分透明基板、主動半導體結構、介電層及金屬層。該基板包括第一表面、第二表面及至少一個側壁。該主動半導體結構包括第一表面、第二表面及至少一個側壁，該主動半導體結構之該第一表面面向該基板之該第二表面。該介電層環繞該主動半導體結構之該至少一個側壁之至少一部分。該金屬層環繞該介電層之至少一部分。該主動半導體結構之該至少一個側壁為錐形且該主動半導體結構之該至少一個側壁之第一部分具有相較於該主動半導體結構之該至少一個側壁之第二部分不同之錐縮度。

Description

具有金屬化側壁之半導體光學發射裝置
本發明大體上係關於半導體裝置，且更特定言之係關於半導體光學發射裝置。
相關技藝中已知多種不同類型之半導體光學發射裝置，包括表面發射雷射器及發光二極體。該等裝置中有些利用氮化鎵(GaN)以形成用於產生光之主動半導體結構。基於GaN之表面發射雷射器及發光二極體已廣泛用於許多應用中，包括交通警示燈及其他類型之固態照明、室內及室外電子顯示器、用於液晶顯示器之背光等等。該等基於GaN之裝置具有許多顯著優點，諸如良好的光束特性及便於分批製造及封裝。使用其他半導體材料之其他類型之半導體光學發射裝置提供類似的優點。
於一實施例中，一種半導體光學發射裝置包括至少部分透明基板、主動半導體結構、介電層及金屬層。該基板包括第一表面、第二表面及至少一個側壁。該主動半導體結構包括第一表面、第二表面及至少一個側壁，該主動半導體結構之該第一表面面向該基板之該第二表面。該介電層環繞該主動半導體結構之該至少一個側壁之至少一部分。該金屬層環繞該介電層之至少一部分。該主動半導體結構之該至 少一個側壁為錐形且該主動半導體結構之該至少一個側壁之第一部分具有相較於該主動半導體結構之該至少一個側壁之第二部分不同之錐縮度。
該半導體光學發射裝置可呈表面發射雷射器或發光二極體之形式、或呈其他形式實施。
一或多個表面發射雷射器、發光二極體或其他半導體光學發射裝置可併與相關聯之控制電路在照明系統、電子顯示器或另一類型之系統或裝置中實施。一較特別之實例為，多個半導體光學發射裝置可經組合成具有相關聯控制電路之陣列之形式及在照明系統、電子顯示器或另一類型之系統或裝置中實施。
本發明之其他實施例包括(但不限於)方法、設備、積體電路及處理裝置。
100‧‧‧發光二極體(LED)
102‧‧‧藍寶石基板
104‧‧‧主動半導體結構
106‧‧‧主動區域
108‧‧‧介電層
110‧‧‧p型接觸件
112‧‧‧金屬層
114‧‧‧基台
116‧‧‧銲接墊
118‧‧‧焊料凸塊
120‧‧‧n型接觸件
161‧‧‧光路徑
162‧‧‧光路徑
163‧‧‧光路徑
164‧‧‧光路徑
165‧‧‧光路徑
201‧‧‧安裝膠帶
301‧‧‧斜面鑽石刀
601‧‧‧保形光阻層
701‧‧‧開口
1001‧‧‧安裝膠帶
1101‧‧‧研磨工具
1200‧‧‧發光二極體(LED)
1208‧‧‧介電層
1212‧‧‧金屬層
1300‧‧‧發光二極體(LED)
1308‧‧‧介電層
1312‧‧‧金屬層
1401‧‧‧平坦介電層
1501‧‧‧光阻層
1600‧‧‧開口
1710‧‧‧p型接觸件
1812‧‧‧金屬層
1900‧‧‧LED陣列
2000‧‧‧LED陣列
2014‧‧‧基台
2016‧‧‧銲接墊
2018‧‧‧焊料凸塊
2020‧‧‧n型接觸件
2100‧‧‧LED陣列
2100-1‧‧‧個別p型接觸件
2100-2‧‧‧個別p型接觸件
2200‧‧‧LED陣列
2300‧‧‧LED陣列
2301-1‧‧‧LED
2301-2‧‧‧LED
2301-3‧‧‧LED
2301-4‧‧‧LED
2302-1‧‧‧金屬化側壁反射器
2302-2‧‧‧金屬化側壁反射器
2302-3‧‧‧金屬化側壁反射器
2302-4‧‧‧金屬化側壁反射器
2500‧‧‧積體電路
2502‧‧‧LED陣列
2504‧‧‧控制電路
2600‧‧‧處理裝置
2610‧‧‧處理器
2612‧‧‧記憶體
圖1為一例示性實施例中之包括具有金屬化側壁之發光二極體之例示性半導體光學發射裝置的橫截面視圖。
圖2至11繪示形成圖1之發光二極體之方法中的各個步驟。
圖12及13為例示性實施例中之發光二極體之不同可能組態的橫截面視圖。
圖14至19繪示一例示性實施例中之形成發光二極體陣列之方法中的各個步驟。
圖20為一例示性實施例中之發光二極體之陣列組態的橫截面視圖。
圖21繪示一例示性實施例中之形成發光二極體之另一陣列組態之方法中的一個步驟。
圖22為一例示性實施例中之具有共用金屬化側壁之發光二極體之另一陣列組態的橫截面視圖。
圖23繪示一例示性實施例中之具有金屬化側壁之發光二極體之陣列。
圖24繪示一例示性實施例中之具有共用陣列反射器的圖23之發光二極體之陣列。
圖25顯示包括發光二極體陣列及相關聯控制電路之積體電路。
圖26顯示併有圖25之積體電路之處理裝置。
本發明之實施例將於本文結合例示性發光二極體(LED)來进行說明。然而，應理解本發明之實施例可使用多種替代類型及組態之半導體光學發射裝置(包括(例如)表面發射雷射器(SEL))來實施。
圖1顯示呈LED 100形式之例示性半導體光學發射裝置。LED 100包括藍寶石基板102及主動半導體結構104。如圖1所顯示，主動半導體結構104之一表面面向藍寶石基板102之一表面。於圖1之視圖中，主動半導體結構104之面向基板102之該表面於本文中稱為頂或第一表面。於圖1之視圖中，基板102之面向主動半導體結構104之該第一表面之該表面於本文中稱為底或第二表面。
本實施例中之主動半導體結構104例示性地包括GaN LED結構，但在其他實施例中可使用許多其他半導體材料及組態。GaN LED結構可磊晶生長或者以其他方式利用熟知的技術在藍寶石基板上形成。
藍寶石基板102於主動半導體結構104所產生光之一或多種波長下實質上透明，且為本文中更一般稱為「至少部分透明基板」者之一實例。該基板可針對於特定範圍之波長(包括主動半導體結構104所產生光之典型波長)為實質上透明。可在其他實施例中使用多種不同類型之基板。因此，藍寶石基板之使用並非必需的。
介電層108係環繞基板102之側壁、主動半導體結構104之側壁、及主動半導體結構104之底或第二表面之一部分形成。主動半導體結 構104之該底或第二表面之未被介電層108環繞之其餘部分可形成用於p型接觸件110之區域。金屬層112環繞介電層108。
於LED 100中經由主動半導體結構104之主動區域106產生光，然而，於其他實施例中可使用許多其他光產生配置。主動半導體結構104所產生光之至少一部分穿透基板102自該基板之底或第二表面發射至基板102之頂或第一表面。例如，自主動半導體結構104所發射出的光之一部分可沿著光路徑163及164發射，穿透基板102之底或第二表面且從基板102之頂或第一表面出來。自主動半導體結構104所產生光之其他部分可沿著光路徑161、162及165朝主動半導體結構104或基板102中任一者之側壁發射。
主動半導體結構104及基板102之側壁可為錐形，使得自主動半導體結構104所發射出朝主動半導體結構104或基板102中任一者之側壁的光自該等側壁被反射離開而朝向基板102之頂或第一表面。主動半導體結構104之側壁可自圖1所顯示之該主動半導體結構之第一或頂表面向內錐縮化。
介電層108可於主動半導體結構104所產生光的一或多種波長下至少部分透明。該介電層亦可或替代性地包括鈍化抗反射介電質。該介電層可進一步經組態以防止主動半導體結構104所產生光之表面吸收。介電層104可包括SiO2，然而，可使用各種其他材料。環繞介電層108之金屬層112可包括鋁、金、銀、鉑、鈦或各種其他金屬及合金。
如圖1所示，自主動半導體結構104所產生沿著光路徑161、162及165發射的光穿透通過介電層108至金屬層112且經由主動半導體結構104及/或基板102朝向基板102之頂或第一表面反射回。
如圖1所示，基板102及主動半導體結構104之側壁為錐形以便在所需方向反射在主動半導體結構104中所產生的光。於圖1中，光之所 需或主要方向係穿透基板102之頂或第一表面出來。然而，應瞭解就特定實施例而言，可選擇各種其他所需方向。此外，主動半導體結構104之至少一個側壁之錐縮度的量或錐縮度分佈可經選擇成可達成所需的反射性質。
於圖1中，基板102之側壁自基板102之頂或第一表面向內錐縮化。類似地，主動半導體結構104之側壁自主動半導體結構104之頂或第一表面向內錐縮化。重要的是，應注意雖然圖1顯示呈錐形之基板102及主動半導體結構104之側壁之整體長度，但實施例並不僅限於該配置。於一些實施例中，基板102及/或主動半導體結構104之側壁之一部分可實質上與基板102之頂或第一表面及/或主動半導體結構104之頂或第一表面垂直。於其他實施例中，該基板可完全不為錐形。
如圖1所示，主動半導體結構104之側壁之一部分具有不同之錐縮度。自主動區域106延伸至主動半導體結構104之底或第二表面之主動半導體結構104之側壁之給定部分具有相較於主動半導體結構104之側壁之其餘部分不同之錐縮度。然而，重要的是，應注意給定部分不需要自主動區域106延伸至主動半導體結構104之底或第二表面。反而，例如，該給定部分可包括接近主動半導體結構104之底或第二表面之主動半導體結構104之側壁之一部分，其不包括環繞該主動區域106之側壁或僅包括環繞該主動區域106之側壁之一部分。
主動半導體結構104之至少一個側壁之錐縮度可經選擇成可減少於其中主動半導體結構104之底表面碰到主動半導體結構104之至少一個側壁之主動半導體結構104之角或邊緣之處的應力點。於一些實施例中，該主動半導體結構經形成使得主動區域條帶106僅距半導體結構104之底或第二表面幾微米之距離。因此，導致介電層108中龜裂或其他不連續性之於主動半導體結構104之角或邊緣之處之應力點可藉由使金屬層112接觸至主動區域106而致LED 100短路。本發明實施例 中之半導體光學發射裝置可具有含不同錐縮度之側壁之部分以減少該等應力點。此外，主動半導體結構104之側壁之多個其他部分可經錐縮度以減少其他應力集中區域。
亦可利用多種技術，包括選擇性蝕刻或雷射分割、離子研磨、及/或選擇性區域生長技術來隔離主動區域106。該等技術可容許更佳地控制主動半導體結構之側壁之錐縮度及防止諸如短路之損壞。
主動半導體結構104之側壁之錐縮度可按照相對實質上平行於主動半導體結構104之底或第二表面之x軸及垂直於x軸之y軸所界定之斜率進行描述。主動半導體結構104之側壁之自主動區域106延伸至主動半導體結構104之底或第二表面之給定部分之斜率(即，△y/△x)具有小於該等側壁之其餘部分之量值之量值。因此，主動半導體結構104之側壁與底表面之角之角度比主動半導體結構104之側壁之其餘部分相對主動半導體結構104之底表面之角度更鈍。
應明瞭，主動半導體結構104之側壁之給定部分不需要具有均一或恆定斜率。反而，主動半導體結構104之側壁之給定部分可包括不同斜率之線性段。主動半導體結構104之側壁之給定部分亦可為彎曲使得其與主動半導體結構104之底表面形成圓化邊緣。於其他實施例中，可利用主動半導體結構104之側壁之部分之各種其他錐縮度分佈及配置。
LED 100進一步包括經組態以支撐主動半導體結構104及其相關聯基板102之基台114。基台114之上表面之部分位於主動半導體結構102之主動區域106下方。主動半導體結構102、基板104及基台114之該配置為LED之覆晶(flip-chip)組態之一實例。雖然該等覆晶組態可提供增進之熱管理及光發射之光學耦合，但亦可使用半導體光學發射裝置封裝之其他類型及配置。
如上所述，基台114支撐主動半導體結構104及基板102。在基台 114之上表面上形成基台銲接墊(bond pad)116及焊料凸塊118，以與位於主動半導體結構104之底或第二表面上之p型接觸件110耦合。p型接觸件110可連同主動半導體結構104之反射器一體地形成或者以其他方式與主動半導體結構104之反射器相關聯。
上述反射器一般係經配置成使得在主動區域106中所產生的光反射離開主動半導體結構104之底或第二表面且朝基板102反射回。
亦形成n型接觸件120，以連接至基板102之第一或頂表面。基板102中設有至少一個通孔以使n型接觸件120與主動半導體結構104連接。
此外，LED 100僅係例示性，且可使用其他類型之LED結構或更一般係半導體光學發射裝置。例如，如前面所述，於其他實施例中可改用其他類型之LED結構以及SEL結構替代用作圖1之主動半導體結構104之特定LED結構。
現將參照圖2至11來說明LED 100之形成。
圖2顯示具有第一表面面向藍寶石基板102之第二表面之主動半導體結構104。主動半導體結構104之該第一表面對應於如圖1所顯示之主動半導體結構104之頂表面，及基板102之該第二表面對應於如圖1所顯示之基板102之底表面。
藍寶石基板102具有特定初始厚度，舉例言之，其可為約400微米(μm)。假設GaN LED結構係藉由在藍寶石基板上利用金屬有機氣相沉積(MOCVD)磊晶生長多層GaN而形成。類似之技術可用於形成其他類型之主動半導體結構(諸如LED結構)。主動半導體結構104具有形成於其中之主動區域條帶106。
將安裝膠帶201附接至基板102之第一表面以進行形成LED 100之其他處理步驟。安裝膠帶201可使用多種膜及其他材料。所選擇的特定膜或黏著劑材料可取決於許多因素，舉例言之，包括接續之處理步 驟(諸如研磨基板102至所需厚度)所需之黏著強度、及取出、置放及脫模結構以銲接成封裝之容易度。於一些實施例中，使用UV膠帶或熱脫模膠帶。UV膠帶及熱脫模膠帶提供針對鋸切及研磨製程而言足夠的黏著強度同時亦提供針對取出、放置及脫模結構而言可重複及低的脫模強度。
接著，如圖3所示，使用斜面鑽石刀301將該結構預先鋸切成預定的深度。該預先鋸切程序確定個別晶粒尺寸、晶粒厚度、及主動半導體結構104及基板102之側壁之錐縮度部分。可基於主動半導體結構104及基板102之側壁之部分的所需錐縮度來選擇斜面鑽石刀301之尺寸及形狀。
可使用各種其他處理技術以確定個別晶粒尺寸、晶粒厚度及主動半導體結構104及基板102之部分之錐縮度。例如，可改用雷射切割、離子研磨或其他微細加工技術(micromachining technique)來代替斜面鑽石刀301或與斜面鑽石刀301併用。
於一些實施例中，可在主動半導體結構104之第二表面上形成蝕刻遮罩層。該蝕刻遮罩層可塗覆有光阻及經圖案化以曝露欲移除之遮罩區域。隨後，可蝕刻該蝕刻遮罩材料及利用反應性離子蝕刻(RIE)或濕法蝕刻曝露主動半導體結構之第二表面之部分來移除光阻而留下圖案化遮罩。該主動半導體結構之第二表面之曝露部分可接著經蝕刻以達成主動半導體結構及/或基板之側壁之所需錐縮度。
於其他實施例中，可在使用生長遮罩曝露之基板之一部分上生長主動半導體結構。可利用所選區域生長技術來形成其側壁具有所需錐縮度之主動半導體結構。熟習此項技藝者將容易明瞭可使用各種其他製程。
圖4顯示形成於主動半導體結構104之部分上之後處理蝕刻。該後處理蝕刻可用於提供其中主動半導體結構104之第二表面碰到該主 動半導體結構之側壁之處之圓化邊緣。如上所述之該後處理蝕刻可有利地成形或形成具有不同錐縮度之主動半導體結構104之側壁之部分，以減少沿著其中主動半導體結構104之側壁碰到主動半導體結構104之底表面之處之邊緣之應力點。如上所述，於該等側壁上之應力點會導致鈍化或介電層108之龜裂。於一些實施例中，活化區域106係在主動半導體結構104之第二表面之幾微米內，且因而該結構會易於短路，其可由於鈍化或介電層中沿著其中主動半導體結構104之側壁碰到該主動半導體結構之底表面之處之邊緣龜裂而發生。
如圖5所示，接著形成介電層108。介電層108係形成於主動半導體結構104之第二表面及藉由圖3及4所說明之預先鋸切及後處理蝕刻製程曝露之主動半導體結構104及基板102之側壁上。可利用原子層沉積(ALD)來沉積介電層108。可替代性地利用多種其他技術(包括(例如)電漿增強化學氣相沉積(PECVD))來沉積介電層108。介電層108可為約1.0至2.0μm厚及可由二氧化矽(SiO2)形成，然而，可使用其他厚度及材料。使用約1.0至2.0μm之該薄介電層108之實施例可提供增強之反射。就薄介電層108而言，自主動半導體結構104所發射出的光不需要在被金屬層112反射朝向基板102之頂表面之前跑那麼遠。
如圖6所顯示，接著於介電層108上形成保形光阻層601。光阻層601可利用噴射塗佈技術沉積，唯可使用各種其他技術。接著，如圖7所顯示，光阻層601係經曝露及圖案化以形成開口701。此可涉及例如利用濕法蝕刻技術(諸如緩衝氧化物蝕刻(buffer-oxide-etch)(BOE)製程)蝕刻介電層108形成條帶遮罩。隨後在該開口701中形成p型接觸件110。如圖8所顯示，使用RIE或濕法蝕刻以移除殘留光阻層601及藉由開口701曝露之介電層108之部分。
接著如圖9所顯示，在介電層108及藉由開口701曝露之主動半導體結構104之部分上沉積反射金屬化之保形層。反射金屬化之該保形 層形成p型接觸件110及金屬層112。反射金屬化之該保形層可利用ALD沉積，然而，亦可利用其他適宜技術。
接著如圖10所顯示進行膠帶間(tape-to-tape)轉移以曝露基板102之第一表面。自基板102之第一表面移除安裝膠帶201及放置安裝膠帶1001以保護p型接觸件110、金屬層112及該結構之構形。
如圖11所顯示進行背側研磨以將晶圓分開為個別晶粒。研磨工具1101用於磨損基板102至所需厚度。如上所述，基板102之初始厚度可為400μm，及基板102可經磨損至約200μm。
雖然本實例中之所需厚度為約200μm，然而，可使用多種其他厚度。因此，應瞭解本文中提到的厚度及其他尺寸僅係例示性。可基於針對特定應用中之所需反射特性之基板102之側壁之錐縮度及/或主動半導體結構104之側壁之錐縮度來選擇基板102之厚度。亦可選擇所需厚度以縮短平均自由程(mean free path)及改良自主動半導體結構104之主動區域106之光提取。亦可使用主動半導體結構102之GaN緩衝層作為蝕刻終止以提供平均自由程之額外縮短。
如圖11所顯示，一旦將晶圓分開為個別晶粒，即可將該晶粒取出且放置成使得p型接觸件110及金屬層112如圖1所顯示安裝於焊料凸塊118上。可利用光微影及濕法蝕刻製程來界定焊料凸塊118圖樣。焊料凸塊118可包含電鍍至p型接觸件110上之錫(Sn)。
於一些實施例中，該研磨製程可藉由磨損至主動半導體結構104以2將晶圓分為個別晶粒而完全移除基板102。個別晶粒可自安裝膠帶取出並直接放置以結合至基台。因此，應明瞭，於一些實施例中，LED係類似於不具有基板102之圖1所顯示之LED 100形成。
於其他實施例中，可改用雷射剝離技術代替磨損基板102及/或主動半導體結構104。於雷射剝離技術中，藉由雷射器照射基板102之第二表面。主動半導體結構104中之犧牲層可從基板102層離，或主動半 導體結構104中鎵(Ga)之部分量可液化從而導致主動半導體結構104從基板102層離。
上述製程操作被假定係在晶圓級上進行，且接著將經處理之晶圓分開為個別積體電路。積體電路之給定者係藉由結合至如前面所述之基台114配置成覆晶封裝。
重要地，應注意本發明之實施例並不僅限於將晶圓分開為如圖11所顯示之個別晶粒。反而，如將於下文更詳細地論述，可將許多個晶圓晶粒組排成陣列，其中金屬層係在晶圓上之晶粒陣列的側壁周圍形成。
圖12及13顯示圖1之LED 100中所顯示之主動半導體結構104、介電層108及金屬層112之側壁之不同可能組態的橫截面視圖。圖12及13中之類似參考數字指示圖1中之類似元件。
圖12顯示其中環繞基板102之側壁、主動半導體結構104之側壁及主動半導體結構104之底表面之一部分之介電層1208具有非均勻厚度之LED 1200。LED 1200包含反射性p型接觸件1210。如上所述，其中主動半導體結構104之側壁碰到主動半導體結構104之底或第二表面之處之邊緣可形成應力點。於該應力點處之介電層1208之龜裂會導致金屬層1212短接LED 1200。如圖12所顯示，在該應力點處之介電層1208相較於主動半導體結構104之側壁之其餘部分上之介電層1208更厚，以有助於避免LED 1200短路。舉例言之，於該應力點處之介電層108可為介電層108之其餘部分的兩倍厚度，然而，可使用各種其他厚度組態。其他實例為，於應力點處之介電層108相對於側壁之其餘部分之厚度比可為3：2或3：1。
圖13顯示其中主動半導體結構104之側壁之給定部分之錐縮度經成形以相對主動半導體結構104之底表面形成圓化邊緣之LED 1300。如圖13所顯示，在該邊緣處之介電層1308呈圓化，降低於其中主動半導體結構104之側壁碰到主動半導體結構104之底表面之處之邊緣處之 應力點之嚴重度，因而有助於防止金屬層1312免於短接LED 1300。除了具有圓化邊緣之外，LED 1300亦可具有在上述應力點處比LED 1200更厚的介電層。
如上所述，於一些實施例中，晶圓實際上不分開為經個別封裝之晶粒。圖14至19繪示形成該等實施例中之半導體光學發射裝置陣列之方法中的各個步驟。
圖14顯示具有形成於介電層108上之介電質之平坦層1401之圖5結構的橫截面視圖。該平坦介電層1401可利用ALD沉積，然而，如上所述可利用多種其他技術。應瞭解，雖然圖14中顯示平坦介電層1401是沉積於介電層上從而將三個個別晶粒分開，但實施例並不限於該配置。反之，該平坦介電層1401可於具有兩個個別晶粒或多於三個個別晶粒之晶圓上形成。
如圖15所顯示，光阻層1501形成於平坦介電層1401之上。該光阻層1501可利用噴射塗佈技術沉積，但亦可使用各種其他技術。接著，曝露光阻層1501及經圖案化以形成開口1600。雖然圖16僅顯示在單一晶粒中之開口1600，然而，可以類似方式在晶圓之其他晶粒中形成額外開口。如圖17所顯示，p型接觸件1710係在開口1600中形成。
重要的是，應注意雖然圖14至19顯示實質上填滿晶圓中相鄰晶粒之側壁之間之空間之平坦介電層1401，但實施例並不僅限於該配置。反而，於一些實施例中，可在晶圓中相鄰晶粒之側壁之間形成諸如金屬層之反射材料來替代平坦介電層1401之至少一部分。
接著如圖18所顯示，在陣列之外側壁上形成金屬層1812。雖然圖18顯示具有形成於外側壁、平坦介電層1401、及p型接觸件1710上之毗鄰金屬層1812之兩個晶粒之陣列的橫截面視圖，但實施例並不僅限於該配置。於其他實施例中，陣列可包括形成於單一晶圓上之多於兩個的晶粒，該等晶粒係組排成具有環繞該陣列之側壁及平坦介電層 1401之金屬層1812之陣列。
在形成金屬層1812之後，可進行膠帶間轉移及研磨製程以形成圖19所顯示之陣列1900。該膠帶間轉移及研磨製程可利用類似於彼等如上相對於圖9至11所述之彼等之技術進行。
圖19所顯示之陣列1900可於隨後取出並安裝於如圖20所顯示之基台上以形成LED陣列2000。將該陣列安裝於焊料凸塊2018上。將焊料凸塊2018安裝於配置在基台2014上之基台銲接墊2016上。n型接觸件2020係如圖20所述進行連接。各別通孔可設於基板102中以使n型接觸件2020連接至LED陣列2000之晶粒各者中之主動半導體結構104。重要的是，應注意雖然圖20僅顯示單一n型接觸件2020，但實施例並不限於該配置。例如，LED陣列2020中之各個晶粒可具有可個別定址之n型接觸件。
用於LED陣列2000中各個晶粒之p型接觸件1710係透過金屬層1812彼此連接。因此，LED陣列2000中之個別晶粒不可個別地透過各別的p型接觸件1710定址。於其他實施例中，陣列中各個晶粒之p型接觸件可為完全與金屬層1812分開之鏡子。圖21顯示該配置之橫截面視圖。LED陣列2100包含金屬層2112。就陣列2100中之各個晶粒而言，形成個別p型接觸件2110-1及2110-2。p型接觸件2110各者可個別地進行定址，使得陣列2100中該等晶粒之特定p型接觸件可個別地被活化。顯示於圖19中之陣列2100可於隨後取出並安裝於如圖22所顯示之基台上，以類似於以上相對於圖20所述之方式之方式形成LED陣列2200。
於一些實施例中，用於LED之陣列之基台可具有圖案化接觸件，使得當在LED陣列經轉移或結合至該基台時，該陣列之部分可分開進行接觸。
形成於單一晶圓上之LED陣列之p型接觸件及/或n型接觸件亦可以兩個或更多個LED的一或多個組之方式連接。兩個或更多個LED的 各個組可個別地進行定址。於一些實施例中，可使用LED之不同組以提供不同光輸出特性(諸如強度、圖案等等)。於其他實施例中，LED之組可出於冗餘目的而使用。某些組可為主要組，而其他為冗餘組。若主要組失效，其可經活化冗餘組來替代。類似冗餘技術可用於可個別定址LED之陣列。為短路之一組中LED之特定者亦可利用隔離或熔融燃燒技術從該組被除去。
圖23繪示具有金屬化側壁之半導體光學發射裝置之陣列2300。陣列2300之半導體光學發射裝置包括具有金屬化側壁反射器2302-1之LED 2301-1、具有金屬化側壁反射器2302-2之LED 2301-2、具有金屬化側壁反射器2302-3之LED 2301-3、及具有金屬化側壁反射器2302-4之LED 2301-4。陣列2300中之LED 2301之各者及金屬化側壁反射器2302可為類似以上相對於圖1、圖12或圖13所述之LED之LED。重要的是，應注意雖然圖23繪示呈方格網佈局之四個LED 2301之陣列2300，但實施例並不僅限於該配置。陣列可包括呈各種形狀配置之多於或少於四個半導體光學發射裝置。例如，陣列可包括一排半導體光學發射裝置、一圈半導體光學發射裝置等等。
圖24繪示具有環繞LED 2301各者及金屬化側壁2302之共用陣列反射器2400之圖23陣列2300。共用陣列反射器2400可經成形成將自LED 2301各者所發射出的光導向所需方向。
如前面所述，諸如彼等如上所述者之半導體光學發射裝置可呈積體電路之形式實施。於一給定的該積體電路實施中，相同之晶粒通常係呈重複圖案形成於半導體晶圓之表面上。各晶粒包括如本文所述之電路，且可包括其他結構或電路。個別晶粒自晶圓切割或切塊而來，接著經封裝為積體電路。熟習此項技藝者將明瞭如何將晶圓切塊及封裝晶粒以製造積體電路。將如此製得的積體電路視為本發明之實施例。此外，如上所述，於一些實例中，可形成其中於晶圓上之兩個 或更多個個別晶粒形成陣列結構之裝置。
圖25顯示本發明之積體電路實施例之一實例。於本實施例中，積體電路2500包括各自如前面結合圖1所述組態之LED 100之陣列2502。將控制電路2504與LED之陣列2502耦合及經組態以控制該等LED之光產生。積體電路2500可於照明系統、電子顯示器或另一種類型之系統或裝置中實施。
另一實例為，給定光學發射裝置積體電路2500可併入如圖26所說明之處理裝置2600中。該處理裝置可包括膝上型電腦或平板電腦、行動電話、電子閱讀器或使用一或多個LED積體電路以提供背光或用於其他功能之另一種類型處理裝置。
於處理裝置2600中，該光學發射裝置積體電路2500係與控制對應之LED陣列之光產生之處理器2610耦合。
該處理器2610可包括(例如)微處理器、特定應用積體電路(ASIC)、場可程式化閘陣列(FPGA)、中央處理單元(CPU)、算術邏輯單元(ALU)、數位信號處理器(DSP)、或其他類似處理裝置組件、以及呈任何組合之其他電路類型及配置。
處理器2610係與記憶體2612耦合。記憶體2612儲存在實施處理裝置2600之部分功能中由處理器2610執行之軟體碼。儲存由對應處理器執行之軟體碼之給定的該記憶體為更一般於本文中稱為電腦可讀媒介者或其他類型之具有在其中體現之電腦程式碼之電腦程式產品之一實例，且可包括(例如)電子記憶體(諸如隨機存取記憶體(RAM)或唯讀記憶體(ROM))、磁性記憶體、光學記憶體、或呈任何組合之其他類型儲存裝置。如上所述，該處理器可包括微處理器、ASIC、FPGA、CPU、ALU、DSP或其他電路之部分或組合。用於實現該處理器之該等電路組件可包括一或多個積體電路。
各自顯示於圖25及26中之積體電路2500及處理裝置2600之特定 組態僅係例示性，及於其他實施例中積體電路及處理裝置可包括除了彼等所明確顯示者之外或替代其之其他元件(包括通常在該等電路及裝置之習知實施中所見類型之一或多個元件)。
需再次強調本文所述之本發明實施例旨在僅係例示性。例如，可利用除了於本文所述特定實施例中所利用之彼等以外之半導體光學發射裝置、主動半導體結構、基板、及側壁錐縮度分佈之多種不同類型及配置來實施本發明之其他實施例。此外，特定製程操作及相關聯參數(諸如材料及厚度)僅係例示性。此外，本文在闡述某些實施例之上下文中所作出的特定假設不需要適用於其他實施例。該等及許多其他於隨後申請專利範圍之範疇中之替代實施例將容易被熟習此項技藝者所明瞭。
100‧‧‧發光二極體(LED)
102‧‧‧藍寶石基板
104‧‧‧主動半導體結構
106‧‧‧主動區域
108‧‧‧介電層
110‧‧‧p型接觸件
112‧‧‧金屬層
114‧‧‧基台
116‧‧‧銲接墊
118‧‧‧焊料凸塊
120‧‧‧n型接觸件
161‧‧‧光路徑
162‧‧‧光路徑
163‧‧‧光路徑
164‧‧‧光路徑
165‧‧‧光路徑

Claims (10)

  1. 一種半導體光學發射裝置，其包括：至少部分透明基板，其包括第一表面及第二表面；主動半導體結構，其包括第一表面、第二表面及至少一個側壁，該主動半導體結構之該第一表面面向該基板之該第二表面；介電層，其環繞該主動半導體結構之該至少一個側壁之至少一部分；及金屬層，其環繞該介電層之至少一部分；其中該主動半導體結構之該至少一個側壁為錐形；及其中該主動半導體結構之該至少一個側壁之第一部分具有相較於該主動半導體結構之該至少一個側壁之第二部分不同之錐縮度。
  2. 如請求項1之裝置，其中該主動半導體結構之該至少一個側壁係自該主動半導體結構之該第一表面向內錐縮化。
  3. 如請求項1之裝置，其中該主動半導體結構之該至少一個側壁之該第一部分包括接近該主動半導體結構之該第二表面之部分且其中該主動半導體結構之該至少一個側壁之該第一部分與該主動半導體結構之該第二表面形成圓化邊緣。
  4. 如請求項1之裝置，其中該主動半導體結構之該至少一個側壁之該第一部分包括接近該主動半導體結構之該第二表面之部分且其中該主動半導體結構之該至少一個側壁之該第一部分包括一或多個線性段，該主動半導體結構之該至少一個側壁之該第一部分之該一或多個線性段相對該主動半導體結構之該第二表面的斜率量值小於該主動半導體結構之該至少一個側壁之該第二 部分相對該主動半導體結構之該第二表面之斜率量值。
  5. 如請求項1之裝置，其中該主動半導體結構包括接近該主動半導體結構之該第二表面之主動區域，該主動半導體結構之該至少一個側壁之該第一部分自該主動區域延伸至該主動半導體結構之該第二表面。
  6. 如請求項1之裝置，其中環繞該主動半導體結構之該等側壁之該第一部分的該介電層之第一部分比環繞該主動半導體結構之該至少一個側壁之該第二部分的介電層之第二部分厚。
  7. 一種方法，其包括：形成包括第一表面及第二表面之至少部分透明基板；形成包括第一表面、第二表面及至少一個側壁之主動半導體結構，該主動半導體結構之該第一表面面向該基板之該第二表面；形成環繞該主動半導體結構之該至少一個側壁之至少一部分之介電層；及形成環繞該介電層之至少一部分之金屬層；其中該主動半導體結構之該至少一個側壁為錐形；及其中該主動半導體結構之該至少一個側壁之第一部分具有相較於該主動半導體結構之該至少一個側壁之第二部分不同之錐縮度。
  8. 一種設備，其包括：一或多個半導體光學發射裝置；及控制電路，其係與該一或多個半導體光學發射裝置耦合以控制該一或多個半導體光學發射裝置之光產生；該一或多個半導體光學發射裝置之至少一給定裝置包括：至少部分透明基板，其包括第一表面及第二表面； 主動半導體結構，其包括第一表面、第二表面及至少一個側壁，該主動半導體結構之該第一表面面向該基板之該第二表面；介電層，其環繞該主動半導體結構之該至少一個側壁之至少一部分；及金屬層，其環繞該介電層之至少一部分；其中該主動半導體結構之該至少一個側壁為錐形；及其中該主動半導體結構之該至少一個側壁之第一部分具有相較於該主動半導體結構之該至少一個側壁之第二部分不同之錐縮度。
  9. 如請求項8之設備，其中：該一或多個半導體光學發射裝置包括與該控制電路耦合之半導體光學發射裝置陣列；該半導體光學發射裝置陣列包括在單一晶圓上形成之給定半導體光學發射裝置之至少兩個裝置；及其中該等至少兩個給定半導體光學發射裝置之金屬層形成用於該等至少兩個給定半導體光學發射裝置之單一p型接觸件。
  10. 如請求項8之設備，其中：該一或多個半導體光學發射裝置包括與該控制電路耦合之半導體光學發射裝置陣列；該半導體光學發射裝置陣列包括在單一晶圓上形成之給定半導體光學發射裝置之至少兩個裝置；及該等給定半導體光學發射裝置之第一及第二裝置包括與金屬層分開之各個別p型接觸件，使得該等給定半導體光學發射裝置之該等第一及第二裝置各者可個別地藉由該控制電路活化。
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