TW201635341A - 半導體發光元件及其製作方法 - Google Patents
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Abstract
一種半導體發光元件的製作方法,包含提供一第一基板、提供一半導體磊晶疊層、提供一第一黏著層連接第一基板及半導體磊晶疊層、圖案化半導體磊晶疊層為複數磊晶單元並使彼此自第一基板上分離,其中上述複數磊晶單元包含複數第一磊晶單元,其中每一第一磊晶單元具有一第一幾何形狀及一第一面積、複數第二磊晶單元,其中每一第二磊晶單元具有一第二幾何形狀及一第二面積、提供一第二基板,具有一表面、轉移上述複數第二磊晶單元至第二基板之表面上、切割第一基板以形成複數第一半導體發光元件,其中每一個第一半導體發光元件包含至少一第一磊晶單元、以及切割第二基板以形成複數第二半導體發光元件,其中每一個第二半導體發光元件包含至少一第二磊晶單元、其中,第一幾何形狀與第二幾何形狀不相同或第一面積與第二面積不相同。
Description
本發明係關於一種半導體發光元件的製作方法,尤其是關於一種在單一基板上形成兩種不同半導體磊晶疊層的半導體發光元件的製作方法。
隨著科技日新月異,半導體發光元件在資訊的傳輸以及能量的轉換上有極大的貢獻。以系統的運用為例,例如光纖通訊、光學儲存及軍事系統等,半導體發光元件皆能有所發揮。以能量的轉換方式進行區分,半導體發光元件一般可分為三類:將電能轉換為光的放射,如發光二極體及雷射二極體;將光的訊號轉換為電的信號,如光檢測器;將光的輻射能轉換為電能,如太陽能電池。
在半導體發光元件之中,成長基板扮演著非常重要的角色。形成半導體發光元件所必要的半導體磊晶結構皆成長於基板之上,並透過基板得到支持。因此,選擇一個適合的成長基板,往往成為決定半導體發光元件中元件成長品質的重要因素。
然而,有時一個好的元件成長基板並不一定是一個好的元件承載基板。以發光二極體為例,在習知的紅光元件製程中,為了提昇元件的成長品質,會選擇晶格常數與半導體磊晶結構較為接近但不透明的砷化鎵(GaAs)基板作為成長基板。然而,對於以發光為操作目的的發光二極體元件而言,於操作過程之中,不透明的成長基板會造成元件的發光效率下降。
為了滿足半導體發光元件對於成長基板與承載基板不同需求條件的要求,基板的轉移技術於是因應而生。亦即,半導體磊晶結構先於成長基板上進行成長,再將成長完成的半導體磊晶結構轉移至承載基板,以方便後續的元件操作進行。在半導體磊晶結構與承載基板結合之後,原有成長基板的移除則成為轉移技術的關鍵之一。
成長基板的移除方式主要包括將原有的成長基板以蝕刻液蝕刻溶解,以物理方式切割磨除,或事先在成長基板與半導體磊晶結構之間生成犧牲層,再藉由蝕刻去除犧牲層的方式將成長基板與半導體分離等。然而,不論是以蝕刻液溶解基板或是以物理性切割方式磨除基板,對原有的成長基板而言,都是一種破壞。成長基板無法再度利用,在強調環保及節能的現代,無疑是一種材料的浪費。然而,若是使用犧牲層結構進行分離,對於半導體發光元件而言,如何進行有效地選擇性轉移,則是目前研究的方向之一。
本發明提供一種半導體發光元件的製作方法,包含提供一第一基板、提供一半導體磊晶疊層、提供一第一黏著層連接第一基板及半導體磊晶疊層、圖案化半導體磊晶疊層為複數磊晶單元並使彼此自第一基板上分離,其中上述複數磊晶單元包含複數第一磊晶單元,其中每一第一磊晶單元具有一第一幾何形狀及一第一面積、複數第二磊晶單元,其中每一第二磊晶單元具有一第二幾何形狀及一第二面積、提供一第二基板,具有一表面、轉移上述複數第二磊晶單元至第二基板之表面上、切割第一基板以形成複數第一半導體發光元件,其中每一個第一半導體發光元件包含至少一第一磊晶單元、以及切割第二基板以形成複數第二半導體發光元件,其中每一個第二半導體發光元件包含至少一第二磊晶單元、其中,第一幾何形狀與第二幾何形狀不相同或第一面積與第二面積不相同。
本發明另外提供一種一種半導體發光元件,包含一基板、一半導體磊晶疊層位於基板上、自垂直基板觀之,基板未被半導體磊晶疊層覆蓋的部分大致被半導體磊晶疊層隔開為複數區域、以及一第一電極,與半導體磊晶疊層電性連接。
以下配合圖式說明本發明之實施例。首先,第1A圖至第1H圖所示為本發明實施例之半導體發光元件的一種製作方法。
首先,參考第1A圖,以傳統的磊晶成長製程,在一成長基板10上依序形成n型半導體層112,活性層114,以及p型半導體層116等半導體磊晶疊層110。在本實施例中,成長基板10的材質為砷化鎵(GaAs)。當然,除了砷化鎵(GaAs)基板之外,成長基板10的材質亦可包含但不限於鍺(germanium, Ge)、磷化銦(indium phosphide, InP)、藍寶石(sapphire, Al2
O3
)、碳化矽(silicon carbide, SiC)、矽(silicon, Si)、鋁酸鋰(lithium aluminum oxide, LiAlO2
)、氧化鋅(zinc oxide, ZnO)、氮化鎵(gallium nitride, GaN)、氮化鋁(aluminum nitride, AlN)。在本實施例中,n型半導體層112的材質例如為磷化鋁鎵銦(AlGaInP),除了磷化鋁鎵銦之外,n型半導體層112的材質可不限於此;p型半導體層116的材質例如為磷化鎵(GaP),除了磷化鎵之外,p型半導體層116的材質可不限於此;活性層114常用的材料為磷化鋁鎵銦(aluminum gallium indium phosphide, AlGaInP)系列、氮化鋁鎵銦(aluminum gallium indium nitride, AlGaInN) 系列、氧化鋅系列(zinc oxide, ZnO),其結構可為單異質結構(single heterostructure, SH ),雙異質結構(double heterostructure, DH ),雙側雙異質結( double-side double heterostructure, DDH ),多層量子井(multi-quantum well, MWQ ) 。具體來說,活性層114可為中性、p型或n型電性的半導體。施以電流通過半導體磊晶疊層110時,活性層114會發光。當活性層114以磷化鋁銦鎵(AlGaInP)為基礎的材料時,會發出紅、橙、黃光之琥珀色系的光;當以氮化鋁鎵銦(AlGaInN)為基礎的材料時,會發出藍或綠光。除此之外,半導體磊晶疊層110中更可以依不同功能再包含其他半導體層。
接著,參照第1B圖,以黃光微影製程技術在p型半導體層116上以濺鍍(sputtering)、熱蒸鍍(thermal deposition)、或電鍍(electroplating)等方式形成圖案化的p型電極120a與120b。其中,p型電極120a與120b的材質較佳例如可以是金屬,例如金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鉻(Cr)、鋁(Al)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、錫(Sn)等,其合金或其疊層組合。p型電極120a與120b形成後,準備一第一承載基板20,在第一承載基板20上以塗佈(spin coating)或沉積(deposition)的方式形成第一黏著層135,透過第一黏著層135將半導體磊晶疊層110黏著至第一承載基板20上。接著,再透過濕蝕刻或雷射舉離(laser lift-off)的方式去除成長基板10。第一承載基板20並不限定為單一材料,亦可以是由不同材料組合而成的複合式基板。例如:第一承載基板20可以包含兩個相互接合的第一基板與第二基板(圖未示)。本實施例中,第一承載基板20的材質為藍寶石(sapphire, Al2
O3
)。然而,第一承載基板20的材質亦可以包含但不限於鋁酸鋰(lithium aluminum oxide, LiAlO2
)、氧化鋅(zinc oxide, ZnO)、磷化鎵(gallium nitride, GaP)、玻璃(Glass)、有機高分子板材、氮化鋁(aluminum nitride, AlN)。將半導體磊晶疊層110轉移至第一承載基板20後,形成如第1C圖所示的轉移結構。其中,如第1C圖中所示,為增加後續透過此半導體磊晶疊層110製成的半導體發光元件的出光效率,p型半導體層116部分表面依需求可以利用例如乾蝕刻或濕蝕刻的方式進行粗化。
半導體磊晶疊層110轉移至第一承載基板20後,同樣的,可以在裸露的n型半導體層112表面以黃光微影製程技術例如濺鍍(sputtering)、熱蒸鍍(thermal deposition)、或電鍍(electroplating)等方式形成圖案化n型電極130a與130b,如第1D圖所示。其中,n型電極130a與130b的材質較佳例如可以是金屬,例如金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鉻(Cr)、鋁(Al)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、錫(Sn)等,其合金或其疊層組合。
如第1E圖所示,為了後續不同半導體發光發光元件的製作,n型電極130a與130b表面後續的製程步驟可以相同或是不相同。本實施例中,在半導體磊晶疊層110表面的位置上,以化學氣相沉積方式(CVD)、物理氣相沉積方式(PVD) 等技術沉積形成金屬氧化物透明導電層140。接著,再於金屬氧化物透明導電層140部分表面形成反射層150。其中,金屬氧化物透明導電層140的材質例如是氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化銦(InO)、氧化錫(SnO)、氧化錫氟(FTO)、銻錫氧化物(ATO)、鎘錫氧化物(CTO)、氧化鋅鋁(AZO)、掺鎘氧化鋅(GZO)等材料或其組合;反射層150的材質例如是金屬,包含金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鉻(Cr)、鋁(Al)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、錫(Sn)、鈹(Be)等,其合金或其疊層組合;或者是分佈式布拉格反射層(Distributed Bragg Reflector),包含選自氧化鋁(Al2
O3
)、二氧化矽(SiO2
)、二氧化鈦(TiO2
)、氮化鋁(AlN)等化合物的疊層組合。接著,移除多餘的金屬氧化物透明導電層140,使金屬氧化物透明導電層140包覆n型電極130a。
為了達到半導體疊層完全電性分離的效果,在本實施例中,於轉移半導體磊晶疊層前,先透過乾蝕刻方式將第一磊晶單元201與第二磊晶單元202自第一承載基板20以上彼此完全分離,其側視圖如第1F圖所示。
具體而言,例如以反應性離子蝕刻(Reactive Ion Etching, RIE)、誘導式耦合電漿(Inductively Coupled Plasma, ICP)、電漿(Plasma Etching, PE)等乾蝕刻方式,透過圖案化光阻層(圖未示)以垂直於第一承載基板20表面方向自n型半導體層112將半導體磊晶疊層110分隔為兩個不同的第一磊晶單元與第二磊晶單元。本實施例中,第一承載基板20上包含兩種不同表面積與幾何形狀的第一磊晶單元201與第二磊晶單元202,其中第一磊晶單元201如第1G圖所示具有p型電極120a與n型電極130a,第二磊晶單元202如第1H圖所示具有p型電極120b與n型電極130b。
此外,自第7圖所示之上視圖觀之,第二磊晶單元202大致圍繞第一磊晶單元201。其中,再如第1F圖所示,為增加半導體發光發光元件的出光效率,可以將第一磊晶單元201及/或第二磊晶單元202的n型半導體層112部分表面依需求利用例如乾蝕刻或濕蝕刻的方式進行粗化;後續,透過光罩圖案(例如為圖案化光阻,圖未示),在第一承載基板20上相對應於未來要進行二次轉移部份,即相對應第二磊晶單元202的位置的n型半導體層112表面以塗佈(spin coating)或沉積(deposition)的方式形成圖案化第二黏著層230。
再準備第二承載基板30。以加熱及/或加壓的方式將第二磊晶單元202藉由圖案化第二黏著層230黏著於第二承載基板30之上。接著,以雷射光自第一承載基板20方向照射致能並溶解存在於第一承載基板20與p型半導體層116之間的第一黏著層135後,轉移第二磊晶單元202的部分至第二承載基板30上。將第二磊晶單元202黏著至第二承載基板30上後,再以乾蝕刻或濕蝕刻方式清除殘餘在第二承載基板30上第二磊晶單元202表面的第一黏著層135,如第1G圖與第1H圖所示,以形成第一承載基板20與第一磊晶單元201以及第二承載基板30與第二磊晶單元202(其上視圖分別如第3A圖及第4A圖所示)。於本實施例中,如第4A圖的上視圖所示,第二磊晶單元202呈U型的排列。其中,第一承載基板20與第一磊晶單元201後續將再形成半導體發光發光元件200,而第二承載基板30與第二磊晶單元202後續則將再形成半導體發光元件300(其上視圖分別如第3C圖及第4C圖所示)。
在本實施例中,如上所述,分離第二磊晶單元202與第一承載基板20的方式例如是以雷射照射溶解第一黏著層135的方式。除此之外,也可以選擇性地使用與第一承載基板20黏著力較低的材質作為第一黏著層135(例如為二氧化矽(SiO2
))。後續僅須透過於要進行二次轉移的第二磊晶單元202表面部分位置設置圖案化第二黏著層230,並選擇性地將第二磊晶單元202黏著於第二承載基板30表面後,再以物理的機械力即可將第二磊晶單元202自第一承載基板20上分離。
接著,第2A圖至第2H圖所示為依本發明另一實施例所示之半導體發光元件的製作方法。
首先,參考第2A圖,以傳統的磊晶成長製程,在一成長基板210上依序形成n型半導體層2112,活性層2114,以及p型半導體層2116等半導體磊晶疊層2110。在本實施例中,成長基板210的材質為砷化鎵(GaAs)。除了砷化鎵(GaAs)基板之外,成長基板210的材質亦可包含但不限於鍺(germanium, Ge)、磷化銦(indium phosphide, InP)、藍寶石(sapphire, Al2O3)、碳化矽(silicon carbide, SiC)、矽(silicon, Si)、鋁酸鋰(lithium aluminum oxide, LiAlO2)、氧化鋅(zinc oxide, ZnO)、氮化鎵(gallium nitride, GaN)、氮化鋁(aluminum nitride, AlN)。在本實施例中,n型半導體層2112的材質例如為磷化鋁鎵銦(AlGaInP),除了磷化鋁鎵銦之外,n型半導體層2112的材質可不限於此;p型半導體層2116的材質例如為磷化鎵(GaP),除了磷化鎵之外,p型半導體層2116的材質可不限於此;活性層2114的材質常用的材料為磷化鋁鎵銦(aluminum gallium indium phosphide, AlGaInP)系列、氮化鋁鎵銦(aluminum gallium indium nitride, AlGaInN) 系列、氧化鋅系列(zinc oxide, ZnO),其結構可為單異質結構(single heterostructure, SH ),雙異質結構(double heterostructure, DH ),雙側雙異質結( double-side double heterostructure, DDH ),多層量子井(multi-quantum well, MWQ ) 。具體來說,活性層2114可為中性、p型或n型電性的半導體。施以電流通過半導體磊晶疊層2110時,活性層2114會發光。當活性層2114以磷化鋁銦鎵(AlGaInP)為基礎的材料時,會發出紅、橙、黃光之琥珀色系的光;當以氮化鋁鎵銦(AlGaInN)為基礎的材料時,會發出藍或綠光。。除此之外,半導體磊晶疊層2110中更可以依不同功能包含其他半導體層。
接著,參照第2B圖,以黃光微影製程技術在p型半導體層2116上以濺鍍(sputtering)、熱蒸鍍(thermal deposition)、或電鍍(electroplating)等方式形成圖案化的p型電極2120a與2120b。其中,p型電極2120a與2120b的材質較佳例如可以是金屬,例如金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鉻(Cr)、鋁(Al)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、錫(Sn)等,其合金或其疊層組合。
p型電極2120a與2120b形成後,如第2C圖所示,準備一第一承載基板220,在第一承載基板220的表面上以黃光微影製程技術形成一圖案化犧牲層2123。圖案化犧牲層2123配置的位置係對應於未來要再進行二次轉移的第二磊晶單元的位置。接著,再以塗佈(spin coating)或沉積(deposition)的方式形成一第一黏著層2135。透過第一黏著層2135將半導體磊晶疊層2110黏著至第一承載基板220上。其中,製程步驟可以是將第一黏著層2135塗佈於第一承載基板220的表面上,並覆蓋圖案化犧牲層2123的上表面,也可以是將第一黏著層2135塗佈在p型半導體層2116的表面上,並覆蓋p型電極2120a與2120b的上表面。再以加熱及/或加壓的方式將半導體磊晶疊層2110與第一承載基板220相互接合。最後,再透過濕蝕刻或雷射舉離(laser lift-off)的方式去除成長基板210,便形成如第2C圖所示的半成品結構。
其中,第一承載基板220並不限定為單一材料,亦可以是由不同材料組合而成的複合式基板。例如:第一承載基板220可以包含兩個相互接合的第一基板與第二基板(圖未示)。本實施例中,第一承載基板220的材質為藍寶石(sapphire, Al2
O3
)。然而,第一承載基板220的材質亦可以包含但不限於鋁酸鋰(lithium aluminum oxide, LiAlO2
)、氧化鋅(zinc oxide, ZnO)、磷化鎵(gallium nitride, GaP)、玻璃(Glass)、有機高分子板材、氮化鋁(aluminum nitride, AlN)。如第2C圖中所示,為增加後續透過此半導體磊晶疊層2110製成的半導體發光元件的出光效率,p型半導體層2116部分表面依需求可以利用例如乾蝕刻或濕蝕刻的方式進行粗化。
半導體磊晶疊層2110轉移至第一承載基板220後,同樣的,可以在裸露的n型半導體層2112表面以黃光微影製程技術例如濺鍍(sputtering)、熱蒸鍍(thermal deposition)、或電鍍(electroplating)等方式形成圖案化n型電極2130a與2130b,如第2D圖所示。其中,n型電極2130a與2130b的材質較佳例如可以是金屬,例如金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鉻(Cr)、鋁(Al)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、錫(Sn)等,其合金或其疊層組合。
如第2E圖所示,為了後續不同半導體發光元件的製作,n型電極2130a與2130b表面後續的製程步驟可以相同或是不相同。本實施例中,在半導體磊晶疊層2110表面的位置上,以化學氣相沉積方式(CVD)、物理氣相沉積方式(PVD)等技術於n型半導體層2112部分表面再沉積形成金屬氧化物透明導電層2140或/及反射層2150。其中,金屬氧化物透明導電層2140的材質例如是氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化銦(InO)、氧化錫(SnO)、氧化錫氟(FTO)、銻錫氧化物(ATO)、鎘錫氧化物(CTO)、氧化鋅鋁(AZO)、掺鎘氧化鋅(GZO)等材料或其組合;反射層2150的材質例如包含金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鉻(Cr)、鋁(Al)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、錫(Sn)、鈹(Be)等,其合金或其層疊組合。
為了進行後續半導體疊層的選擇性分離,在本實施例中,於轉移半導體磊晶疊層前,先透過乾蝕刻方式將要相互分離的第一磊晶單元2201與第二磊晶單元2202自第一承載基板220以上彼此完全分離,包含分隔第一黏著層2135與圖案化犧牲層2123,其側視圖如第2F圖所示。
具體而言,可以反應性離子蝕刻(Reactive Ion Etching, RIE)、誘導式耦合電漿(Inductively Coupled Plasma, ICP)、電漿(Plasma Etching, PE)等乾蝕刻方式,透過圖案化光阻層(圖未示)以垂直於第一承載基板220表面方向自n型半導體層2112將半導體磊晶疊層2110分隔為兩個不同的第一磊晶單元2201與第二磊晶單元2202。本實施例中,第一承載基板220上包含兩種不同表面積與幾何形狀的第一磊晶單元2201與第二磊晶單元2202,其中第一磊晶單元2201具有p型電極2120a與n型電極2130a,第二磊晶單元2202具有p型電極2120b與n型電極2130b。
其中,如第2F圖所示,為增加半導體發光元件的出光效率,可以將第一磊晶單元2201及/或第二磊晶單元2202的n型半導體層2112部分表面依需求利用例如乾蝕刻或濕蝕刻的方式進行粗化;後續,再透過光罩圖案(例如為圖案化光阻,圖未示),在第一承載基板220上半導體磊晶疊層於未來要進行二次轉移的部份,即對應於具有圖案化犧牲層2123的第二磊晶單元2202的n型半導體層2112表面位置設置圖案化第二黏著層2230;當然,也可以是將圖案化第二黏著層2230以塗佈(spin coating)或沉積(deposition)的方式圖案化地形成在後續要承載第二磊晶單元2202的第二承載基板230的部分表面上。
在本實施例中,圖案化第二黏著層2230的材質可以是有機材料,例如丙烯酸(Acrylic acid)、不飽和聚酯環氧樹脂(Unsaturated polyester)、環氧樹脂(Epoxy)、氧雜環丁烷(Oxetane)、乙烯醚(Vinyl ether)、尼龍(Nylon)、聚丙烯(PP)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯醚(PPO)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚氯乙烯(PVC)等;可以是金屬,例如鈦(Ti)、金(Au)、鈹(Be)、鎢(W)、鋁(Al)、鍺(Ge)、銅(Cu)等或其組合;可以是金屬氧化物,例如銦錫氧化物(ITO)、鎘錫氧化物(CTO)、銻氧化錫、氧化銦鋅、氧化鋅鋁、鋅錫氧化物、氧化鋅(ZnO)、氧化矽(SiOx
)等;也可以是氮化物,例如氮化矽(SiNx
)等。
接著,準備第二承載基板230,如同與上述相似的方式,以加熱及/或加壓的方式將第二磊晶單元2202藉由圖案化第二黏著層2230設置於第二承載基板230之上。接著,再以乾蝕刻、濕蝕刻、機械力分離、UV光照射、加熱等方式移除圖案化犧牲層2123或減少圖案化犧牲層2123的黏著力後,將第二磊晶單元2202轉移至第二承載基板230之上。
最後,再以乾蝕刻或濕蝕刻方式清除殘餘在第二承載基板230上第二磊晶單元2202表面的第一黏著層2135及/或圖案化犧牲層2123後,如第2G圖與第2H圖所示,形成第一承載基板220與第一磊晶單元2201以及第二承載基板230與第二磊晶單元2202(其上視圖分別如第3A圖及第4A圖所示)。其中,第一承載基板220與第一磊晶單元2201後續將再形成半導體發光元件200,而第二承載基板230與第二磊晶單元2202後續則將再形成半導體發光元件300(其上視圖分別如第3C圖及第4C圖所示)。
在本實施例中,圖案化犧牲層2123的材質可以是金屬,例如鈦(Ti)、金(Au)、銀(Ag)、鎢(W)、鋁(Al)、鉻(Cr)、銅(Cu)、鉑(Pt)等或其組合;可以是UV解離膠;也可以是介電材料,例如氧化矽(SiOx
)、氮化矽(SiNx
)等。如上所述,後續可藉由乾蝕刻、濕蝕刻、UV光照射等方式移除圖案化犧牲層2123或利用加熱減少圖案化犧牲層2123與第一承載基板220之間的黏著力,再利用機械力分離的方式將第二磊晶單元2202與第一承載基板220分離。
在上述的實施例之中,半導體發光元件200例如為覆晶(Flip Chip)式發光二極體元件,其側視圖與上視圖如第3B與第3C圖所示。如第3B圖所示,為了形成覆晶式發光二極體元件200的兩個延伸電極130a’與130a”,以反應性離子蝕刻(Reactive Ion Etching, RIE)、誘導式耦合電漿(Inductively Coupled Plasma, ICP)、電漿(Plasma Etching, PE)等乾蝕刻方式,透過光罩圖案(例如為圖案化光阻,圖未示),以垂直於第一承載基板20表面方向自n型半導體層112(2112)將半導體磊晶疊層110(2110)蝕刻出一導電通孔134貫通至p型電極120a(2120a),在導電通孔134的側壁以化學氣相沉積方式(CVD)、物理氣相沉積方式(PVD)等技術沉積形成絕緣層132以與半導體層形成電性絕緣後,在導電通孔134中形成金屬導電結構,以形成延伸至n型半導體層112表面之p型延伸電極130a’,可與n型電極130a(2130a)上方同一步驟形成的n型延伸電極130a”組合構成覆晶式發光二極體元件200的兩個延伸電極。當覆晶式發光二極體元件200以覆晶方式電性連結於外部電子元件(例如為印刷電路板)時,為了使整體結構間的連結具有較佳的信賴性與穩定性,較佳的情況下,可以透過結構設計,使位於第一磊晶單元201同一側的n型延伸電極130a” 的外表面a與p型延伸電極130a’的外表面b位於同一水平面高度上。
在上述的實施例中,轉移至第二承載基板30上形成的半導體發光元件300例如為高壓(high voltage)式單晶片發光二極體元件,其側視圖與上視圖如第4B與第4C圖所示。為了清楚表達高壓(high voltage)式單晶片發光二極體元件300的製作過程,以下再分別以第4A圖、第5A圖、第5B圖、第4B圖及第4C圖描述其依序的製程步驟及結構。
首先,請先參照第4A圖,當第二磊晶單元202(2202)轉移至第二承載基板30(230)後,由於p型電極120b(2120b)在形成半導體磊晶疊層110(2110)於成長基板10(210)後即直接製作於p型半導體層116(2116)上;而n型電極130b(2130b)在第一次基板轉移後即直接製作於n型半導體層112(2112)上;因此,當第二磊晶單元202(2202)轉移至第二承載基板30(230),n型電極130b(2130b)會埋在n型半導體層112(2112)下面(此處以虛線表示)。此時,第二磊晶單元202(2202)表面具有p型電極120b(2120b),而圖案化第二黏著層230(2230)則覆蓋第二磊晶單元202(2202)及p型電極120b(2120b)的表面。
接著,如第5A圖所示,除去第二磊晶單元202(2202)及p型電極表面的圖案化第二黏著層230(2230)後,再以反應性離子蝕刻(Reactive Ion Etching, RIE)、誘導式耦合電漿(Inductively Coupled Plasma, ICP)、電漿(Plasma Etching, PE)等乾蝕刻方式將第二磊晶單元202(2202)分割為複數第三磊晶單元202’。此時,會裸露出部份第三磊晶單元202’下方的n型電極130b’ (此處以斜線表示)。接著,再以圖案化製程在第三磊晶單元202’部分表面及相鄰第三磊晶單元202’間的側壁以化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)等技術沉積形成絕緣層232以與第三磊晶單元202’中其他電性半導體層形成電性絕緣。在本製程步驟中,兩個相鄰第三磊晶單元202’間的側視結構如第5B圖所示。在本實施例中,絕緣層232的材質為二氧化矽(SiO2
),除了二氧化矽之外,絕緣層232的材質可包含氮化矽(SiNx
)、氧化鋁(Al2
O3
)、氮化鋁(AlNx
)或其組合。
接著,以黃光微影蝕刻技術在相鄰的第三磊晶單元202’間形成一金屬導電連結結構125,連結第三磊晶單元202’的n型電極130b’與相鄰第三磊晶單元202’的p型電極120b,以形成電性串聯的結構,便構成如第4B與第4C圖所示的高壓(high voltage)式單晶片發光二極體元件300。在此元件結構中,p型電極120b(2120b)與n型電極130b’分別位於第三磊晶單元202’的相反側,而元件末端的兩個第三磊晶單元202’的p型電極120b(2120b)與n型電極130b’則分別外接形成p型p型電極襯墊102b’與n型電極襯墊120b”。其中,p型電極120b(2120b)、n型電極130b’、p型電極襯墊120b’與n型電極襯墊120b”可以是和導電連結結構125在同一個步驟下一併形成。如第4C圖所示,為了增加發光二極體元件300的出光效率,本實施例中,p型電極襯墊120b’與n型電極襯墊120b”分別形成於第三磊晶單元202’之外的第二承載基板30(230)表面上,而不與第三磊晶單元202'表面相互重疊。
在本領域具有通常知識者應當理解,除了電性串聯的結構之外,相鄰的第三磊晶單元202’間亦可形成電性並聯的結構。而磊晶單元間電性連結的方式,除了透過形成於第三磊晶單元202’上的導電連結結構125之外,亦可事先在第二承載基板30(230)的表面上圖案化形成導電連結結構,再以覆晶方式將各個第三磊晶單元202’接著於第二承載基板30(230)上,並與第二承載基板表面的圖案化導電連結結構進行電性連結,亦可形成由複數個第三磊晶單元202’間電性串聯或並聯所構成的發光二極體發光元件。
在另外一個實施例之中,半導體發光元件200可以藉由後續的再製程形成另一種包含封裝形式的半導體發光元件400,其完成的側視圖與上視圖如第6C與第6D圖所示。為了清楚表達封裝形式的半導體發光元件400,以下再分別以第6A至第6C圖描述其依序的製程步驟及結構。
在本實施例中,以半導體發光元件200為例,首先,如第6A圖所示,以塗佈(spin coating)或沉積(deposition)的方式將第一透明結構40覆蓋並包圍第二半導體發光元件200,包含包圍了構成半導體發光元件200中磊晶單元的側壁。其中,第一透明結構40相對應於第二半導體發光元件200所發出的光而言是透明的,用以封裝並增加第二半導體發光元件200的機械強度,其材質可以例如是環氧樹脂(Epoxy)、聚亞醯胺(Polyimide)、苯並環丁烯(Benzocyclobutene)、過氟環丁烷(Perfluorocyclobutane)、SU8光阻、丙烯酸樹酯(Acrylic Resin)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate)、聚對苯二甲酸乙二酯(Poly(ethylene terephthalate))、聚碳酸酯(Polycarbonate)、聚醚醯亞胺(Polyetherimide)、氟碳聚合物(Fluorocarbon Polymer)、玻璃(Glass)、氧化鋁(Al2
O3
)、SINR、旋塗玻璃(SOG)、鐵氟龍或上述的組合等。
接著,移除部分第一透明結構40,使p型延伸電極130a’與n型延伸電極130a”的部分裸露出來,如第6B圖所示。接著,在第一透明結構40的表面與p型延伸電極130a’及n型延伸電極130a”的部分表面及側面以塗佈(spin coating)、沉積(deposition)、鋼板印刷或網版印刷的方式覆蓋一層絕緣散射層410,絕緣散射層410同時可提供散射與反射光線以及電絕緣的功能,可減少散射材料、反射材料與絕緣材料的使用,也避免材料之間因為材料特性所造成的損耗,例如熱膨脹係數或機械強度的差異,而可提高良率並降低成本,另外更可防止水氣進入第二半導體發光元件200,增加可靠度。其中,絕緣散射層410之材料可為環氧樹脂(Epoxy)、氧化矽(SiOx
)、氧化鋁(Al2
O3
)、二氧化鈦(TiO2
)、矽膠(Silicone)、樹脂(Resin)或上述材料之組合,如第6C圖所示。
接著,以黃光微影製程技術將相對應於p型延伸電極130a’與n型延伸電極130a”位置的絕緣散射層410部分移除,以形成相對應於p型延伸電極130a’與n型延伸電極130a”的開口411與412。在這邊,值得一提的是,為了增加半導體發光元件200絕緣的效果,散射絕緣層410較佳地實施方式應包含覆蓋p型延伸電極130a’與n型延伸電極130a”的側壁與部分表面,如第6D圖所示。
最後,透過化學鍍、電鍍或以光罩部分濺鍍的方式在開口411與412的地方分別形成外接的p型電極襯墊1310與n型電極襯墊1320於透明結構40及絕緣散射層410之上,便完成如第6E圖所示,具有封裝形式的半導體發光元件400。由於半導體磊晶疊層外圍具有封裝的結構,元件整體已具有較佳的抗熱性、抗濕性、及抗氧性。可透過打線或覆晶方式直接電性連接於發光裝置的電路載板上,製成後續的發光裝置,例如燈泡、背光模組、或車燈裝置等。
如第8圖所示,為半導體發光元件400的上視圖。自垂直於第一承載基板20的方向觀之(第6E圖中箭頭D方向),由第一磊晶單元201所構成的半導體發光元件200被透明結構40所包圍,而透明結構40上方覆蓋有絕緣散射層(圖未示),將部分絕緣散射層410移除後,形成的開口411與412分別位於第一磊晶單元201的上方。其中,開口411與412的上方再分別重疊有與第一磊晶單元201電性連結的p型電極襯墊1310與n型電極襯墊1320。從圖中我們可以發現,p型電極襯墊1310與n型電極襯墊1320的範圍超出第一磊晶單元201的區域。即,自垂直於第一承載基板20的方向觀之,p型電極襯墊1310與n型電極襯墊1320各有部分並未與第一磊晶單元201重疊。
上述設計可以增加金屬電極襯墊的面積。當發光二極體元件400與外部電子元件基板(例如為印刷電路板)電性連結時,可以使整體結構間的連結具有較佳的信賴性與穩定性。較佳的情況下,可以透過結構設計,使位於第一半導體磊晶疊層201同一側的n型電極襯墊1320的外表面與p型電極襯墊1310的外表面位於同一水平面高度上。
此外,n型電極襯墊1320與p型電極襯墊1310用以接受外部電壓,其材料可為金屬材料,包含但不限於銅(Cu)、錫(Sn)、金(Au)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鉛(Pb)、銅-錫(Cu-Sn)、銅-鋅(Cu-Zn)、銅-鎘(Cu-Cd)、錫-鉛-銻(Sn-Pb-Sb)、錫-鉛-鋅(Sn-Pb-Zn)、鎳-錫(Ni-Sn)、鎳-鈷(Ni-Co)、金合金(Au alloy)、金-銅-鎳-金(Au-Cu-Ni-Au)或上述材料之組合等。n型電極襯墊1320與p型電極襯墊1310亦可包含複數個附屬層(未顯示),具有較大面積的金屬襯墊結構對於來自發光二極體元件400的光具有70%以上的反射率,可以有效的提升發光二極體元件400的出光效率。
依據不同的元件需求,自垂直基板的方向觀之,磊晶單元可以具有不同的幾何形狀,在本實施例中,如第9圖所示,後續可再切割形成例如為正方形或十字形的半導體發光元件。成長基板510上的半導體磊晶疊層5110依據形狀被分隔為第一磊晶單元501與第二磊晶單元502,再分別透過前述的基板轉移方式轉移至第一承載基板520與第二承載基板530之上,如第10A圖與第10B圖所示。
值得注意的是,由於第一承載基板520與第二承載基板530的材質例如可以是藍寶石(sapphire, Al2
O3
)等絕緣材質,為了使後續磊晶單元接觸承載基板側的半導體層可以與裸露於磊晶單元上方側的半導體層電性連接,在承載基板的表面上(與磊晶單元之間)可以全面性地或圖案化地部分形成一層導電層,例如是一相對於半導體磊晶疊層發光波長為透明的金屬氧化物導電層(圖未示)。其中,形成透明金屬氧化物導電層的方式例如可以是化學氣相沉積方式(CVD)、物理氣相沉積方式(PVD)等技術,而透明金屬氧化物導電層的材質例如是氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化銦(InO)、氧化錫(SnO)、氧化錫氟(FTO)、銻錫氧化物(ATO)、鎘錫氧化物(CTO)、氧化鋅鋁(AZO)、掺鎘氧化鋅(GZO)等材料或其組合。參照本發明前述的實施方式,透明金屬氧化物導電層亦可以做為接著層的材料,在基板轉移製程時一併製作。
以下,依據第11A圖至第11E圖顯示依本發明以透明金屬氧化物導電層作為接著層材質的另一實施例所示之半導體發光元件的製作方法。首先,如第11A圖所示,以前述實施例或習知的方式將半導體磊晶疊層自成長基板510轉移至具有第一黏著層5130的第一承載基板520之上,並且圖案化分隔半導體磊晶疊層為第一磊晶單元501與第二磊晶單元502。其中,第一黏著層5130的材質可以是有機材料,例如丙烯酸(Acrylic acid)、不飽和聚酯環氧樹脂(Unsaturated polyester)、環氧樹脂(Epoxy)、氧雜環丁烷(Oxetane)、乙烯醚(Vinyl ether)、尼龍(Nylon)、聚丙烯(PP)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯醚(PPO)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚氯乙烯(PVC)等;可以是金屬,例如鈦(Ti)、金(Au)、鈹(Be)、鎢(W)、鋁(Al)、鍺(Ge)、銅(Cu)等或其組合;可以是金屬氧化物,例如銦錫氧化物(ITO)、鎘錫氧化物(CTO)、銻氧化錫、氧化銦鋅、氧化鋅鋁、鋅錫氧化物、氧化鋅(ZnO)、氧化矽(SiOx
)等;也可以是氮化物,例如氮化矽(SiNx
)等。
如第11A圖與第11B圖所示,半導體磊晶疊層由n型半導體層5112,活性層5114,以及p型半導體層5116所構成。在如同前述的製作方式中,圖案化分隔半導體磊晶疊層為一個第一磊晶單元501與複數個第二磊晶單元502。接著,在第二磊晶單元502表面及第二承載基板530表面塗佈透明金屬氧化物導電層作為圖案化第二黏著層5230,並將其藉由加熱或加壓的方式互相接著。其中,圖案化第二黏著層5230可以是全面性地或圖案化地部分形成於第二承載基板530表面上。接著,再如第11C圖與第11D圖所示,以雷射光或UV光自第一承載基板520的方向照射致能並溶解存在於第一承載基板520與磊晶單元502之間的第一黏著層5130後轉移第二磊晶單元502的部分至第二承載基板530上。將第二磊晶單元502接著至第二承載基板530上後,再以乾蝕刻或濕蝕刻方式清除殘餘在第二承載基板530上第二磊晶單元502表面的第一黏著層5130後,如第10A圖與第10B圖所示,以形成第一承載基板520與第一磊晶單元501以及第二承載基板530與第二磊晶單元502。
在本實施例中,如上所述,分離第二磊晶單元502與第一承載基板520的方式例如是以雷射照射溶解第一黏著層5130的方式。除此之外,也可以選擇性地使用與第一承載基板520黏著力較低的材質作為第一黏著層5130(例如為二氧化矽(SiO2
))。後續僅須透過於要進行二次轉移的第二磊晶單元502表面部分位置設置圖案化第二黏著層5230,並選擇性地將第二磊晶單元502黏著於第二承載基板530表面後,再以物理的機械力即可將第二磊晶單元502自第一承載基板520上分離。
將上述第二磊晶單元502自第一承載基板分離520後,第二承載基板530上便含有複數個第二磊晶單元502。接著,可依據後續要製成半導體發光元件的需求,再將第二承載基板530進行圖案化切割為複數個第二承載基板單元(圖未示)。每個承載基板單元上可承載一個第二磊晶單元502或複數個第二磊晶單元502。
以第11E圖為例,切割後的單一第二承載基板單元530’上承載有一個第二磊晶單元502。由於是以透明金屬氧化物導電層作為圖案化第二黏著層5230,圖案化第二黏著層5230可以直接電性連結n型半導體層5112並延伸至第二磊晶單元502外第二承載基板單元530’的表面之上。接著,在延伸於第二磊晶單元502外的圖案化第二黏著層5230表面上以及p型半導體層5116表面上以黃光微影製程技術例如濺鍍(sputtering)、熱蒸鍍(thermal deposition)、或電鍍(electroplating)等方式分別形成圖案化的n型電極5120a與p型電極5120b。透過此方式製作的n型電極5120a不位在第二磊晶單元502的表面上,減少不透光金屬遮光的效果,可使元件達到更佳的光萃取量。
當我們將第10B圖中的第二磊晶單元502依所需圖案化移除製成不同的半導體發光元件後,餘留於第一承載基板520上的第一磊晶單元501可再藉由自第一承載基板520切割分離的方式以後續不同的製程製作成不同的半導體發光元件。
參照第13圖,可依據圖中的虛線所示,將剩餘的第一磊晶單元501以例如本實施例中的方式切割製作成複數個具有十字形磊晶單元501'的半導體發光元件。如後續第14A圖至第14D圖所示,此製程方式可有效利用基板上所有半導體磊晶疊層。
以下,再以圖示描述上述實施例不同實施樣態的上視圖及斜側視圖結構。如第14A圖及14B圖所示,顯示自上視圖觀之,由十字形磊晶單元501’組成的半導體發光元件500,第14B圖則顯示其斜側視圖。如上述的實施例,參照第14A圖所示,在本實施例中,透明金屬氧化物導電層5280全面性地形成於第二承載基板單元530’表面上,而在延伸於第二磊晶單元502外的透明金屬氧化物導電層5280表面上以及p型半導體層5116表面上,設置圖案化的n型電極5120a與p型電極5120b分別與n型半導體層5112及p型半導體層5116電性連接。
接著,參照第14C圖與第14D圖所示,顯示依本發明實施方式的第二種實施樣態,即由十字形磊晶單元501’所組成的半導體發光元件600的上視圖及斜側視圖。在本實施例中,第二承載基板單元530’表面設置有作為接著層的部分圖案化的透明金屬氧化物導電層5280。其中,第二承載基板530為絕緣基板,例如藍寶石(sapphire, Al2
O3
)。因此,在未設置有透明金屬氧化物導電層5280的第二承載基板單元530’表面設置p型電極5120b後,再藉由自p型電極5120b延伸的p型延伸電極5120b’與p型半導體層5116電性連接。而n型電極5120a則一樣配置在延伸於第二磊晶單元502外的圖案化第二黏著層5230表面上。透過圖案化第二黏著層5230與n型半導體層5112電性連接。此方式製作的n型電極5120a與p型電極5120b皆不位在第二磊晶單元502的表面上,可更加減少不透光金屬遮光的效果,亦可達到更佳的元件光萃取量。
由上述兩種實施樣態的上視圖觀之(第14A圖與第14C圖)。半導體發光元件500及600中,由於第二磊晶單元為一個十字形磊晶單元501’(為一對稱的形狀,具有與基板面垂直的兩個不同的對稱面A’及B’),且十字形磊晶單元501’的末端與第二承載基板單元530’側邊的位置相近。因此,第二承載基板單元530’未被十字形磊晶單元501’覆蓋的部分大致可被十字形磊晶單元501’隔開為四個區域。當然,於本領域中具有通常知識的人應可理解,十字形磊晶單元501’的形狀可以不同,例如為L形,不規則多邊形等,第二承載基板單元530’亦可能依據形狀的不同大致被分隔為不同數目的區域。
於本實施例中,第二承載基板530為絕緣基板,例如藍寶石(sapphire, Al2
O3
)。然而,依據元件需求不同。第二承載基板530的材質亦可以包含但不限於鋁酸鋰(lithium aluminum oxide, LiAlO2
)、氧化鋅(zinc oxide, ZnO)、磷化鎵(gallium nitride, GaP)、玻璃(Glass)、有機高分子板材、氮化鋁(aluminum nitride, AlN)。可以是絕緣基板,也可以是導電基板;可以是透明基板,也可以是反射基板。此外,為了增加元件的散熱效率,基板也可以也可以是具有高散熱性的散熱基板,材料之熱導係數至少為24W/m•K,例如為銅(Cu)、鎢(Wu)、氮化鋁(AlN)、金屬基複合材料 (Metal Matrix Composite;MMC)、陶瓷基複合材料 (Ceramic Matrix Composite;CMC)、碳化矽(SiC)、鋁(Al)、矽(Si)、鑽石(Diamond)或此等材料之組合。
此外,以前述形成的半導體發光元件200與300為例,相對應於半導體磊晶疊層110中活性層114的表面積,下方透明的承載基板(20,30)相對而言具有較大的表面積。當光線進入折射率較低的透明的承載基板(20,30)時,由於透明的承載基板(20,30)的表面積較大,有較高比例的光線可以自透明的承載基板(20,30)中被萃取出來。以傳統覆晶式發光二極體元件為例,如第12A圖與第12B圖所示,傳統覆晶式發光二極體元件具有與基板50表面積一樣大的活性層114,與本發明實施例中的覆晶式發光二極體元件200(如第3C圖所示)相較,其第一承載基板20具有較活性層114大一倍以上的表面積。當發光二極體元件以銲錫560, 260黏著於次載體50’, 20’表面相對應的電路結構上後,分別形成發光裝置5000與2000。此時,有較多光線L自活性層發出後可以透過大透明承載基板20被萃取出來,而不會因為被活性層114再吸收而損失。即,發光裝置2000較發光裝置5000具有較佳的出光效率。同樣地,將大透明承載基板20結構應用在高壓式單晶片發光二極體元件300中、封裝形式的半導體發光元件400、及由單一磊晶單元502構成的單晶片發光二極體元件500及600皆應具有相似的效果。
於不同實施例中,單一承載基板上的半導體磊晶疊層並不以一個為限。為簡化製程步驟,在一個較大的第一承載基板20(例如:一片晶圓片)上形成半導體磊晶疊層後,透過黃光微影蝕刻技術及基板轉移技術,可以形成多個如上述第7圖所示相同且重複的第一磊晶單元201與第二磊晶單元202。接著,將形成於第一承載基板20上的複數第二磊晶單元202一次轉移到另一個較大的第二承載基板30(例如:另一片晶圓片)上,並在第一承載基板20上留下複數第一磊晶單元201。接著,在第一承載基板20與第二承載基板30上分別進行例如前面所述的元件製程後,以如第3C圖所示的基板表面積為一個元件大小,切割第一承載基板20,可獲得複數包含第一磊晶單元201的第一半導體發光元件200;相似地,以如第4C圖所示的基板表面積為一個元件大小,切割第二承載基板30,即可相對應地獲得複數包含第三磊晶單元202’的第二半導體發光元件300。
由於切割後構成的半導體發光元件200與300分別是由一組原本形成在單一基板上的單一半導體磊晶疊層110所構成,因此所形成的半導體發光元件200與300應具有大致相同的元件尺寸,即大致相同的元件基板表面積,如第3C圖與第4C圖所示。
本發明所列舉之各實施例僅用以說明本發明,並非用以限制本發明之範圍。任何人對本發明所作之任何顯而易知之修飾或變更皆不脫離本發明之精神與範圍。
50‧‧‧基板
10,210,510‧‧‧成長基板
112,2112,5112‧‧‧n型半導體層
114,2114,5114‧‧‧活性層
116,2116,5116‧‧‧p型半導體層
110,2110,5110‧‧‧半導體磊晶疊層
120a,120b,2120a,2120b,5120b‧‧‧p型電極
20,220,520,60‧‧‧第一承載基板
135,2135,5130‧‧‧第一黏著層
130a,130b,2130a,2130b,130b’,5120a‧‧‧n型電極
140,2140‧‧‧金屬氧化物透明導電層
150,2150‧‧‧反射層
201,2201,501‧‧‧第一磊晶單元
202,2202,502,501’‧‧‧第二磊晶單元
230,2230,5230‧‧‧第二黏著層
5280‧‧‧透明金屬氧化物導電層
30,530‧‧‧第二承載基板
200,300,400,500,600‧‧‧半導體發光元件
2123‧‧‧圖案化犧牲層
130a’,5120b’‧‧‧p型延伸電極
130a”‧‧‧n型延伸電極
134‧‧‧導電通孔
132,232‧‧‧絕緣層
202’‧‧‧第三磊晶單元
125‧‧‧金屬導電連結結構
120b’,1310‧‧‧p型電極襯墊
120b”,1320‧‧‧n型電極襯墊
40‧‧‧第一透明結構
410‧‧‧絕緣散射層
411,412‧‧‧開口
530’‧‧‧第二承載基板單元
501'‧‧‧十字形磊晶單元
260,560‧‧‧銲錫
50’,20’‧‧‧次載體
5000,2000‧‧‧發光裝置
A’,B’‧‧‧對稱面
D‧‧‧方向
10,210,510‧‧‧成長基板
112,2112,5112‧‧‧n型半導體層
114,2114,5114‧‧‧活性層
116,2116,5116‧‧‧p型半導體層
110,2110,5110‧‧‧半導體磊晶疊層
120a,120b,2120a,2120b,5120b‧‧‧p型電極
20,220,520,60‧‧‧第一承載基板
135,2135,5130‧‧‧第一黏著層
130a,130b,2130a,2130b,130b’,5120a‧‧‧n型電極
140,2140‧‧‧金屬氧化物透明導電層
150,2150‧‧‧反射層
201,2201,501‧‧‧第一磊晶單元
202,2202,502,501’‧‧‧第二磊晶單元
230,2230,5230‧‧‧第二黏著層
5280‧‧‧透明金屬氧化物導電層
30,530‧‧‧第二承載基板
200,300,400,500,600‧‧‧半導體發光元件
2123‧‧‧圖案化犧牲層
130a’,5120b’‧‧‧p型延伸電極
130a”‧‧‧n型延伸電極
134‧‧‧導電通孔
132,232‧‧‧絕緣層
202’‧‧‧第三磊晶單元
125‧‧‧金屬導電連結結構
120b’,1310‧‧‧p型電極襯墊
120b”,1320‧‧‧n型電極襯墊
40‧‧‧第一透明結構
410‧‧‧絕緣散射層
411,412‧‧‧開口
530’‧‧‧第二承載基板單元
501'‧‧‧十字形磊晶單元
260,560‧‧‧銲錫
50’,20’‧‧‧次載體
5000,2000‧‧‧發光裝置
A’,B’‧‧‧對稱面
D‧‧‧方向
第1A圖為側視結構圖,顯示依據本發明第一實施例中半導體發光元件第一製作步驟的側視結構圖;
第1B圖為側視結構圖,顯示依據本發明第一實施例中半導體發光元件第二製作步驟的側視結構圖;
第1C圖為側視結構圖,顯示依據本發明第一實施例中半導體發光元件第三製作步驟的側視結構圖;
第1D圖為側視結構圖,顯示依據本發明第一實施例中半導體發光元件第四製作步驟的側視結構圖;
第1E圖為側視結構圖,顯示依據本發明第一實施例中半導體發光元件第五製作步驟的側視結構圖;
第1F圖為側視結構圖,顯示依據本發明第一實施例中半導體發光元件第六製作步驟的側視結構圖;
第1G圖為側視結構圖,顯示依據本發明第一實施例中半導體發光元件第七製作步驟的側視結構圖一;
第1H圖為側視結構圖,顯示依據本發明第一實施例中半導體發光元件第七製作步驟的側視結構圖二;
第2A圖為側視結構圖,顯示依據本發明第二實施例中半導體發光元件第一製作步驟的側視結構圖;
第2B圖為側視結構圖,顯示依據本發明第二實施例中半導體發光元件第二製作步驟的側視結構圖;
第2C圖為側視結構圖,顯示依據本發明第二實施例中半導體發光元件第三製作步驟的側視結構圖;
第2D圖為側視結構圖,顯示依據本發明第二實施例中半導體發光元件第四製作步驟的側視結構圖;
第2E圖為側視結構圖,顯示依據本發明第二實施例中半導體發光元件第五製作步驟的側視結構圖;
第2F圖為側視結構圖,顯示依據本發明第二實施例中半導體發光元件第六製作步驟的側視結構圖;
第2G圖為側視結構圖,顯示依據本發明第二實施例中半導體發光元件第七製作步驟的側視結構圖一;
第2H圖為側視結構圖,顯示依據本發明第二實施例中半導體發光元件第七製作步驟的側視結構圖二;
第3A圖為上視結構圖,顯示對應本發明第一實施例中半導體發光元件第七製作步驟的上視結構圖一;
第3B圖為側視結構圖,顯示對應本發明第一實施例第八製作步驟中第一半導體發光元件的側視結構圖;
第3C圖為上視結構圖,顯示對應本發明第一實施例第八製作步驟中第一半導體發光元件的上視結構圖;
第4A圖為上視結構圖,顯示對應本發明第一實施例中半導體發光元件第七製作步驟的上視結構圖二;
第4B圖為側視結構圖,顯示對應本發明第一實施例第八製作步驟中第二半導體發光元件的側視結構圖;
第4C圖為上視結構圖,顯示對應本發明第一實施例第八製作步驟中第二半導體發光元件的上視結構圖;
第5A圖為上視結構圖,顯示對應本發明第一實施例高壓式單晶片發光二極體元件第二製作步驟的上視結構圖;
第5B圖為側視結構圖,顯示對應本發明第一實施例高壓式單晶片發光二極體元件第二製作步驟的側視結構圖;
第6A圖為側視結構圖,顯示對應本發明第三實施例封裝形式半導體發光元件第一製作步驟的側視結構圖;
第6B圖為側視結構圖,顯示對應本發明第三實施例封裝形式半導體發光元件第二製作步驟的側視結構圖;
第6C圖為側視結構圖,顯示對應本發明第三實施例封裝形式半導體發光元件第三製作步驟的側視結構圖;
第6D圖為側視結構圖,顯示對應本發明第三實施例封裝形式半導體發光元件第四製作步驟的側視結構圖;
第6E圖為側視結構圖,顯示對應本發明第三實施例封裝形式半導體發光元件第五製作步驟的側視結構圖;
第7圖為上視結構圖,顯示對應本發明第一實施例中半導體發光元件第六製作步驟的上視結構圖;
第8圖為上視結構圖,顯示對應本發明第三實施例封裝形式半導體發光元件第五製作步驟的上視結構圖;
第9圖為上視結構圖,顯示對應本發明第四實施例中半導體發光元件第一製作步驟的上視結構圖;
第10A圖為斜側視結構圖,顯示對應本發明第四實施例中半導體發光元件第二製作步驟的斜側視結構圖;
第10B圖為斜側視結構圖,顯示對應本發明第四實施例中半導體發光元件第二製作步驟的斜側視結構圖;
第11A圖為側視結構圖,顯示對應本發明第五實施例中半導體發光元件第一製作步驟的側視結構圖;
第11B圖為側視結構圖,顯示對應本發明第五實施例中半導體發光元件第二製作步驟的側視結構圖;
第11C圖為側視結構圖,顯示對應本發明第五實施例中半導體發光元件第三製作步驟的側視結構圖;
第11D圖為側視結構圖,顯示對應本發明第五實施例中半導體發光元件第四製作步驟的側視結構圖;
第11E圖為側視結構圖,顯示對應本發明第五實施例中半導體發光元件第五製作步驟的側視結構圖;
第12A圖為側視結構圖,顯示習知覆晶式發光二極體元件的側視結構圖;
第12B圖為側視結構圖,顯示依據本發明第一實施例覆晶式發光二極體元件的側視結構圖;
第13圖為斜側視結構圖,顯示對應本發明第四實施例中半導體發光元件第一製作步驟的斜側視結構圖;
第14A圖為上視結構圖,顯示對應本發明第四實施例製成的一種半導體發光元件的上視結構圖;
第14B圖為斜側視結構圖,顯示對應本發明第四實施例製成的一種半導體發光元件的斜側視結構圖;
第14C圖為上視結構圖,顯示對應本發明第四實施例製成的另一種半導體發光元件的上視結構圖;
第14D圖為斜側視結構圖,顯示對應本發明第四實施例製成的另一種半導體發光元件的斜側視結構圖。
20‧‧‧第一承載基板
110‧‧‧半導體磊晶疊層
112‧‧‧n型半導體層
114‧‧‧活性層
116‧‧‧p型半導體層
120a、120b‧‧‧p型電極
130a、130b‧‧‧n型電極
140‧‧‧金屬氧化物透明導電層
150‧‧‧反射層
230‧‧‧圖案化黏著層
201‧‧‧第一磊晶單元
202‧‧‧第二磊晶單元
Claims (10)
- 一種半導體發光元件的製作方法,包含: 提供一半導體裝置,該半導體裝置包含: 一第一基板具有一第一表面,該第一表面包含複數個第一區域以及複數個第二區域,其中該複數個第二區域之間包含至少一該第一區域;以及 複數個半導體疊層黏著於該第一表面上,其中該複數個半導體疊層包含複數個第一半導體疊層以及複數個第二半導體疊層,該複數個第一半導體疊層位於該複數個第一區域中,該複數個第二半導體疊層位於該複數個第二區域中; 減少該複數個半導體疊層與該第一基板的黏著力;以及
- 如申請專利範圍第1項所述的製作方法,更包含以乾蝕刻、濕蝕刻、機械力、光照射或加熱的方式使該該複數個第二半導體疊層與該第一表面之間的黏著力小於該複數個第一半導體疊層與該第一表面之間的黏著力。
- 如申請專利範圍第1項所述的製作方法,其中該複數個第一半導體疊層與該複數個第二半導體疊層交錯排列。
- 如申請專利範圍第1項所述的製作方法,更包含提供一第一黏著層在該第一表面與該複數個半導體疊層之間。
- 如申請專利範圍第4項所述的製作方法,更包含形成一圖案化犧牲層位於該第一表面與該第一黏著層之間,其中該圖案化犧牲層對應於該複數個第二半導體疊層。
- 如申請專利範圍第5項所述的製作方法,更包含移除該圖案化犧牲層。
- 如申請專利範圍第1項所述的製作方法,更包含提供一第二黏著層在該複數個第二半導體疊層與該分離裝置之間。
- 如申請專利範圍第7項所述的製作方法,更包含以加熱及/或加壓的方式該複數個第二半導體疊層與該分離裝置相互接合。
- 如申請專利範圍第1項所述的製作方法,更包含形成一透明絕緣層覆蓋每一該複數個半導體疊層的側壁。
- 如申請專利範圍第4項所述的製作方法,更包含形成一金屬電極在每一該複數個半導體疊層與該第一黏著層之間,且與每一該複數個半導體疊層電連接。
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TWI590302B TWI590302B (zh) | 2017-07-01 |
Family
ID=55182092
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US10535572B2 (en) * | 2016-04-15 | 2020-01-14 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Device arrangement structure assembly and test method |
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