TW201715751A - 發光裝置 - Google Patents

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Abstract

一種發光裝置，包含：一基板，具有一第一上表面；以及一半導體疊層，位於第一上表面上；其中半導體疊層具有一第二上表面相對於第一上表面；其中，基板包含複數切割區域，第二上表面至切割區域的深度介於5μm到50μm間。

Description

發光裝置
本發明係有關一種發光裝置之製造方法。
發光二極體(LED)之發光原理係因電子移動於n型半導體與p型半導體間釋放出能量。由於發光二極體之發光原理不同於加熱燈絲的白熾燈，所以發光二極體又稱作冷光源。再者，發光二極體較佳的環境耐受度、更長的使用壽命、更輕及便攜性、以及較低的耗能讓它被視為照明市場中光源的另一選擇。發光二極體被應用於如交通號誌、背光模組、街燈、以及醫療設備等不同領域，且已逐漸地取代傳統的光源。
圖1係說明一習知的發光元件100，其包含一透明基板10，一半導體疊層12形成於透明基板10之上，以及一電極14形成於半導體疊層12之上，其中半導體疊層12包含一第一導電性半導體層120、一主動層122以及一第二導電性半導體層124。
發光元件100可更進一步的連接於其他元件以形成一發光裝置。發光元件100可藉由具有基板10的那一側連接於一次載體上，或以焊料或膠材形成於次載體與發光元件100間，以形成一發光裝置。此外，次載體可更包含一電路其透過例如為一金屬線的導電結構電性連接於發光元件100之電極14。
一種發光裝置，包含：一基板，具有一第一上表面；以及一半導體疊層，位於第一上表面上；其中半導體疊層具有一第二上表面相對於第一上表面；其中，基板包含複數切割區域，第二上表面至切割區域的深度介於5μm到50μm間。
一種發光裝置，包含：一基板，具有一第一上表面；以及一半導體疊層，位於第一上表面上；其中半導體疊層具有一第二上表面相對於第一上表面；其中，基板包含複數切割區域，相鄰之任兩個切割區域間的距離介於5μm至100μm。
圖2A至圖2D顯示本發明發光裝置之製造方法之一第一實施例。如圖2A至圖2C所示，本發明之第一實施例提供一發光晶圓200，其具有一上表面200a及一相對上表面200a之下表面200b，並包含基板212及一發光疊層201形成於基板212上。發光疊層201包含形成於基板212上之一第一半導體層214、一主動層216及一第二半導體層218。複數蝕刻平台204可藉由移除部分區域之第二半導體層218及主動層216，並暴露出第一半導體層214形成。參閱圖2B，一切割道202之形成可依複數蝕刻平台204而決定，包含複數平行於一第一方向L1之第一切割線202a以及複數平行於一第二方向L2之第二切割線202b，且藉由複數蝕刻平台204的排列，第一方向L1可大致上垂直於第二方向L2。發光晶圓200可被固定於一可移動的支撐件(圖未示)上以接收一雷射裝置發射出之雷射光束。當發光晶圓200被固定於可移動的支撐件上後，雷射裝置可被啟動且支撐件沿著切割道202橫向移動以接收雷射光束。
參閱圖2C，藉由控制發光晶圓200的移動速度、雷射光束的發射頻率、發射焦距、發射強度可形成穿透第一半導體層214並延伸到基板212中的複數切割區域206。每一切割區域206具有一朝向底面200b的尖銳末端206a。每一相鄰切割區域206的尖銳末端206a之距離d1係介於1μm至 10μm。每一切割區域206之深度d2係介於10μm 至30μm之間。雷射光束可週期性的發射至發光晶圓200上，而發光晶圓200可以一固定的速度移動，使每一距離d1可大致相同。複數切割區域206的上部分208可彼此連通。在一剖視圖中，複數切割區域206係形成一波浪狀圖案。在切割區域206形成之後，一雷射副產物207係形成於切割區域206上，此時可進行一移除雷射副產物207之程序。當基板212是藍寶石，且第一半導體層214、主動層216及第二半導體層218是氮化物半導體時，雷射副產物217係因藍寶石與雷射光束之反應生成，可藉由一加熱的硫酸溶液加以移除。而在移除雷射副產物207後，可自下表面200b提供一分離力F，以使尖銳末端206a延伸至發光晶圓200之下表面200b。習知技術中，用於分離發光晶圓的雷射切割法必須將焦距聚焦於發光晶圓之深處(大約自發光晶圓上表面往下70~100μm)，因此增加了切割面積，而所增加的切割面積會遮蔽自發光晶圓切割出之發光裝置側壁所射出的光。依據本發明，自下表面200b形成的裂痕可輕易地自尖銳末端206a引導，且切割區域206藉由雷射光束之發射焦距所決定的的深度d2可小於習知之雷射切割法，是以切割區域206所造成的遮光面積可大幅減少。
如圖2D所示，複數發光裝置210已彼此分離，而每一發光裝置210之光取出率相較於利用習知雷射切割法之發光裝置光取出率提升了至少2%。
如圖3A及3B，係揭示本發明發光裝置之製造方法之一第二實施例。本實施例除了切割區域之外係與第一實施例相似。有關提供發光晶圓300及形成蝕刻平台304之步驟係與第一實施例相同。複數切割區域306可由一雷射光束沿著切割道(圖未示)而形成，而每一切割區域306之寬度W1可介於5μm至100μm、厚度t1可介於5μm至50μm，且相鄰之切割區域306a間的距離W2可介於5μm至100μm。複數之切割區域306在剖視圖中形成一類似城堡城牆的圖形。一連續的切割區域308可選擇性地形成於複數切割區域306上方。連續的切割區域308與複數切割區域306可藉由調整雷射光束的強度同時形成。當複數切割區域306形成且清除雷射副產物307後，一分離力F可提供至發光晶圓300的下表面302b，是以切割區域306可被延伸到發光晶圓300的下表面302b。相較於習用的雷射切割法會在已分離的發光裝置上造成較大的遮光面積，複數切割區域306所形成的圖形佔據分離後的發光裝置側壁較少的面積。
如圖3B所示，複數發光裝置310已彼此分離。每一發光裝置310包含一基板312、一第一半導體層314、一主動層316及一第二半導體層318。
如圖4A至4C圖所示，係揭示本發明一種發光裝置之製造方法之一第三實施例。本實施例除了切割區域以外與前述實施例相似。有關提供發光晶圓400及形成蝕刻平台404之步驟係與前述實施例相同。一切割結構406其於剖面視圖中具有至少一階梯狀圖形，係藉由沿著一預定切割道(圖未示)發射一雷射光束及調整雷射光束之強度(圖未示)所形成。
圖4A至4C顯示切割結構406不同程度的階梯狀圖案。階梯狀圖案的厚度t1可介於15μm至25μm，發光晶圓400之上表面至階梯狀圖案最高點之距離t2可小於5μm。
前述實施例的每一第一半導體層、主動層以及第二半導體層可形成於一有機金屬氣相氧化形成腔(MOCVD chamber)中，可例如由磷化鋁鎵銦(AlGaInP)系列、氮化鋁鎵銦(AlGaInN)系列及/或氧化鋅(ZnO)之材料所組成。主動層之形式可為一單異質結構(SH)、一雙異質結構(DH)、一雙側雙異質結構(DDH)、或一多重量子井(MQW)結構。
前述發光晶圓之基板可包含藍寶石(Sapphire)、碳化矽(SiC)、矽(Si)、砷化鎵(GaAs)或其他可藉由MOCVD形成發光疊層之材料，或者一鍵合結構可形成於基板與發光疊層間，且基板可為例如是藍寶石(Sapphire)、碳化矽(SiC)、矽(Si)或砷化鎵(GaAs)之透明材料，或一例如為金屬或陶瓷之高導熱材料。
雖然本發明已說明如上，然其並非用以限制本發明之範圍、實施順序、或使用之材料與製程方法。對於本發明所作之各種修飾與變更，皆不脫本發明之精神與範圍。
200、300、400‧‧‧發光晶圓
200a‧‧‧上表面
200b‧‧‧下表面
204、304、404‧‧‧蝕刻平台
206、306、406‧‧‧切割區域
206a‧‧‧尖銳末端
207、307‧‧‧雷射副產物
208‧‧‧切割區域的上部分
308‧‧‧連續的切割區域
212、312‧‧‧基板
214、314‧‧‧第一半導體層
216、316‧‧‧主動層
218、318‧‧‧第二半導體層
d1‧‧‧距離
d2‧‧‧深度
F‧‧‧分離力
W2、t2‧‧‧距離
W1‧‧‧寬度
t1‧‧‧厚度
﹝圖1﹞係顯示一習知之發光裝置。 ﹝圖2A至圖2D﹞顯示本發明發光裝置之製造方法之一第一實施例。 ﹝圖3A至圖3B﹞顯示本發明發光裝置之製造方法之一第二實施例。 ﹝圖4A至圖4B﹞顯示本發明發光裝置之製造方法之一第三實施例。
200‧‧‧發光晶圓
200b‧‧‧下表面
204‧‧‧蝕刻平台
206‧‧‧切割區域
206a‧‧‧尖銳末端
207‧‧‧雷射副產物
208‧‧‧切割區域的上部分
212‧‧‧基板
214‧‧‧第一半導體層
216‧‧‧主動層
218‧‧‧第二半導體層
d1‧‧‧距離
d2‧‧‧深度
F‧‧‧分離力

Claims (11)

  1. 一種發光裝置，包含： 一基板，具有一第一上表面；以及 一半導體疊層，位於該第一上表面上；其中該半導體疊層具有一第二上表面相對於該第一上表面； 其中，該基板包含複數切割區域，該第二上表面至該些切割區域的深度介於5μm到50μm間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該第二上表面至該些切割區域的深度介於10μm到30μm間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該些切割區域的每一個具有一尖銳末端，相鄰之該些尖銳末端係相距1μm到10μm。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之發光裝置，其中該些相鄰之切割區域之該尖銳末端之間距大致相同。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該複數切割區域之剖面視圖係形成一波浪狀圖形。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之發光裝置，其中該複數切割區域之上部為連續的。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該複數切割區域係由照射一雷射光束穿透該半導體疊層至該基板中所形成。
  8. 一種發光裝置，包含： 一基板，具有一第一上表面；以及 一半導體疊層，位於該第一上表面上；其中該半導體疊層具有一第二上表面相對於該第一上表面； 其中，該基板包含複數切割區域，相鄰之任兩個該些切割區域間的距離介於5μm至100μm。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之發光裝置，其中每一該些切割區域之寬度介於5μm至100μm。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之發光裝置，其中該複數切割區域之剖面視圖係形成一階梯狀圖形，且該半導體疊層之該第二上表面至該階梯狀圖形之一最高點之距離小於5μm。
  11. 如申請專利範圍第1或8項所述之發光裝置，其中該基板之材料包含藍寶石(Sapphire)、碳化矽(SiC)、矽(Si)或砷化鎵(GaAs)。
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