TW202010152A - 發光二極體結構 - Google Patents
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Abstract
一種發光二極體結構包含基底層、電性接觸層、半導體疊層以及絕緣層。基底層具有最大第一寬度。電性接觸層具有最大第二寬度並設置於基底層上。半導體疊層具有最大第三寬度並設置於電性接觸層上。半導體疊層包括第一型半導體層、發光層及第二型半導體層依序堆疊，其中第一型半導體層、發光層及第二型半導體層的寬度實質上小於或等於最大第三寬度。絕緣層至少覆蓋基底層之一側壁、電性接觸層之一側壁及半導體疊層之一側壁。最大第二寬度大於最大第三寬度，且最大第二寬度小於或等於最大第一寬度。
Description
本發明是有關一種發光二極體結構。
微發光二極體(micro light emitting diode，micro LED)是將傳統發光二極體的尺寸降至微米(μm)等級，且目標良率需達到99%以上。然而，微發光二極體製程目前面臨相當多的技術挑戰，其中巨量轉移(Mass Transfer)技術是最困難的關鍵製程。此外，更包括設備的精密度、轉移良率、轉移時間、對位問題、可重工性(rework property)及加工成本等諸多技術難題亟需解決。
舉例來說，目前用來製造微發光二極體的技術是由製程定義出微發光二極體結構後，將此微發光二極體結構接合至第一暫時基板，並透過雷射剝離(laser lift-off，LLO)技術將藍寶石(Sapphire)基板移除，再使用接合材料將此微發光二極體結構接合到第二暫時基板。接著，移除第一暫時基板並製作支架結構後，蝕刻接合材料，最後移轉微發光二極體結構中的磊晶結構。上述過程中需經過兩次暫時基板的接合及兩次移除暫時基板的製 程，除了良率損失不好控制外，磊晶結構在應力釋放後，微發光二極體之間的間距也會和原先設計的不同，造成移轉時的對位問題。
本發明之一態樣係提供一種發光二極體結構，其包含基底層、電性接觸層、半導體疊層以及絕緣層。基底層具有最大第一寬度。電性接觸層具有最大第二寬度並設置於基底層上。半導體疊層具有最大第三寬度並設置於電性接觸層上。半導體疊層包括第一型半導體層、發光層及第二型半導體層依序堆疊，其中第一型半導體層、發光層及第二型半導體層的寬度實質上皆小於或等於最大第三寬度。絕緣層至少覆蓋基底層之一側壁、電性接觸層之一側壁及半導體疊層之一側壁。最大第二寬度大於最大第三寬度，且最大第二寬度小於或等於最大第一寬度。
根據本發明某些實施方式，電性接觸層為單層。最大第二寬度實質上等於最大第一寬度。
根據本發明某些實施方式，電性接觸層包括一歐姆接觸層及一第一金屬層。歐姆接觸層具有最大第四寬度並設置於半導體疊層與基底層之間，且第一金屬層具有最大第五寬度並設置於歐姆接觸層與基底層之間。最大第四寬度小於或實質上等於最大第一寬度，且最大第五寬度實質上等於最大第一寬度。
根據本發明某些實施方式，最大第四寬度實質 上等於最大第三寬度。
根據本發明某些實施方式，此發光二極體結構更包含一電極層設置於半導體疊層上。
根據本發明某些實施方式，電極層可被發光層所發出的光穿透。
根據本發明某些實施方式，電極層為第二金屬層。
根據本發明某些實施方式，基底層包含介電材料或金屬材料。
根據本發明某些實施方式，基底層包含一分散式布拉格反射鏡(Distributed Bragg Reflector)，且該絕緣層至少覆蓋該分散式布拉格反射鏡之一側壁。
根據本發明某些實施方式，當基底層包含分散式布拉格反射鏡時，電性接觸層可被發光層所發出的光穿透。
本發明另一態樣係提供一種發光二極體結構，其包含半導體疊層、絕緣層、第一導電墊、第二導電墊以及支撐區域。半導體疊層由上而下依序包括第一型半導體層、發光層及第二型半導體層，其中第二型半導體層包含第一部分和第二部分，且第一部分位於第二部分上。第二部分的最大寬度大於第一部分的最大寬度。絕緣層覆蓋半導體疊層的側壁以及第二部分的上表面，且絕緣層具有第一開口及第二開口分別位於第一型半導體層及第二部分上。第一導電墊藉由第一開口電性連接至第一型半導體 層。第二導電墊藉由第二開口電性連接至第二部分。支撐區域位於絕緣層上方且位於第一導電墊與第二導電墊之間。
根據本發明某些實施方式，上述發光二極體結構更包含一固晶基板，其電性對接第一導電墊和第二導電墊。
根據本發明某些實施方式，上述發光二極體結構更包含第一黏著層以及第二黏著層。第一黏著層位於第一導電墊與固晶基板之間，而第二黏著層位於第二導電墊與固晶基板之間，第一黏著層與第二黏著層之間電性絕緣。
根據本發明某些實施方式，此發光二極體結構更包含一電極層設置於第一型半導體層與第一導電墊之間。
根據本發明某些實施方式，上述發光二極體結構更包含一導電塊設置於第二開口中，且第二導電墊覆蓋導電塊的頂表面及側壁。
根據本發明某些實施方式，位於第二型半導體層之第一部分上之絕緣層的頂表面與導電塊的頂表面實質上齊平。
根據本發明某些實施方式，第一導電墊延伸覆蓋絕緣層的一部分。
根據本發明某些實施方式，第一導電墊的頂表面與第二導電墊的頂表面實質上齊平。
根據本發明某些實施方式，第二型半導體層具 有暴露在外之一表面，且該表面具有一粗糙紋理。
10、20、30‧‧‧發光二極體結構
40、50、60‧‧‧前驅結構
110‧‧‧基底層
120‧‧‧電性接觸層
122‧‧‧第一金屬層
124‧‧‧歐姆接觸層
130‧‧‧半導體疊層
132‧‧‧第一型半導體層
134‧‧‧發光層
136‧‧‧第二型半導體層
136a‧‧‧第一部分
136b‧‧‧第二部分
140‧‧‧絕緣層
140a‧‧‧第一開口
140b‧‧‧第二開口
140t‧‧‧頂表面
150‧‧‧電極層
160‧‧‧黏著層
162‧‧‧第一黏著層
164‧‧‧第二黏著層
170‧‧‧固晶基板
180‧‧‧導電塊
180t‧‧‧頂表面
180s‧‧‧側壁
192‧‧‧第一導電墊
192t‧‧‧頂表面
194‧‧‧第二導電墊
194t‧‧‧頂表面
310‧‧‧生長基板
320‧‧‧磊晶疊層
320’‧‧‧半導體疊層
320”‧‧‧剩餘的半導體疊層
326‧‧‧第二型半導體層
326’‧‧‧剩餘的第二型半導體層
326a‧‧‧第一部分
326a’‧‧‧剩餘的第一部分
326b‧‧‧第二部分
326b’‧‧‧剩餘的第二部分
326s‧‧‧表面
322‧‧‧第一型半導體層
324‧‧‧發光層
328‧‧‧未摻雜半導體層
330‧‧‧歐姆接觸層
330’‧‧‧剩餘的歐姆接觸層
330’a‧‧‧暴露的部分
332‧‧‧金屬層
332’‧‧‧剩餘的金屬層
332’a‧‧‧暴露的部分
340a、340b‧‧‧基底層
340a’、340b’‧‧‧剩餘的基底層
350‧‧‧犧牲層
350R‧‧‧開口
350a‧‧‧犧牲層頂表面的一部分
350P‧‧‧暴露的部分
352‧‧‧開口
360‧‧‧承載基板
370‧‧‧電極層
370’‧‧‧剩餘的電極層
380‧‧‧絕緣層
380a‧‧‧第一部分
380b‧‧‧第二部分
380t‧‧‧頂表面
380R1‧‧‧第一開口
380R2‧‧‧第二開口
382‧‧‧支撐架
382P‧‧‧轉折位置處
390‧‧‧導電塊
390t‧‧‧頂表面
390s‧‧‧側壁
410‧‧‧支撐層
412‧‧‧支撐架
420‧‧‧黏著層
432‧‧‧第一導電墊
434‧‧‧第二導電墊
SP‧‧‧支撐區域
A-A’、B-B’‧‧‧線段
W1、W2、W3、W4、W5‧‧‧最大寬度
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下：第1A及1B圖繪示根據本發明多個實施方式之發光二極體結構的剖面示意圖。
第2圖繪示根據本發明另一實施方式之發光二極體結構的剖面示意圖。
第3圖繪示根據本發明又一實施方式之發光二極體結構的剖面示意圖。
第4圖至第11B圖繪示根據本發明一實施方式之製造發光二極體結構於各階段的剖面示意圖。
第12圖繪示根據本發明一實施方式之發光二極體結構於其中一製造階段的上視圖。
第13圖至第15圖繪示發光二極體結構於多個製造階段中根據第12圖線段A-A’的剖面示意圖。
第16A圖和第16B圖繪示發光二極體結構於其中一製造階段中根據第12圖線段B-B’的剖面示意圖。
第17圖至第25圖繪示根據本發明另一實施方式之製造發光二極體結構於各階段的剖面示意圖。
第26圖至第34圖繪示根據本發明另一實施方式之製造發光二極體結構於各階段的剖面示意圖。
第35圖繪示根據本發明另一實施方式之發光二極體結 構於其中一製造階段的上視圖。
第36圖至第38A圖繪示發光二極體結構於多個製造階段中根據第35圖線段A-A’的剖面示意圖。
第38B圖繪示發光二極體結構於其中一製造階段中根據第35圖線段B-B’的剖面示意圖。
第39圖至第50圖繪示根據本發明又一實施方式之製造發光二極體結構於各階段的剖面示意圖。
為了使本揭示內容的敘述更加詳盡與完備，下文針對了本發明的實施態樣與具體實施例提出了說明性的描述；但這並非實施或運用本發明具體實施例的唯一形式。以下所揭露的各實施例，在有益的情形下可相互組合或取代，也可在一實施例中附加其他的實施例，而無須進一步的記載或說明。
在以下描述中，將詳細敘述許多特定細節以使讀者能夠充分理解以下的實施例。然而，可在無此等特定細節之情況下實踐本發明之實施例。在其他情況下，為簡化圖式，熟知的結構與裝置僅示意性地繪示於圖中。
第1A和1B圖繪示根據本發明多個實施方式之發光二極體結構10的剖面示意圖。請先參閱第1A圖和第1B圖。本發明之發光二極體結構10包含基底層110、電性接觸層120、半導體疊層130以及絕緣層140。
如第1A圖和第1B圖所示，具體而言，基底層 110具有最大第一寬度W1。詳細的說，在實際操作上，基底層110可以具有梯形輪廓。在多個實施例中，基底層110可包含介電材料或金屬材料。舉例來說，介電材料包含二氧化矽(Silicon Dioxide，SiO2)、氮化矽(Silicon Nitride，Si3N4)、二氧化鈦(TiO2)、五氧化二鉭(Ta2O5)或上述之任意組合；金屬材料包含金、鋁、銅、鎳等。
如第1A圖和第1B圖所示，電性接觸層120具有最大第二寬度W2並設置於基底層110上。詳細的說，在實際操作上，電性接觸層120可以具有梯形輪廓。值得注意的是，最大第二寬度W2小於或等於最大第一寬度W1。半導體疊層130具有最大第三寬度W3並設置於電性接觸層120上。在實際操作上，半導體疊層130可以具有梯形輪廓。更詳細的說，半導體疊層130包括第一型半導體層132、發光層134及第二型半導體層136依序堆疊在電性接觸層120上。在實際操作上，第一型半導體層132、發光層134及第二型半導體層136可以各自具有梯形輪廓。可以理解的是，第一型半導體層132、發光層134及第二型半導體層136各自的寬度實質上皆等於或小於最大第三寬度W3。值得注意的是，最大第二寬度W2大於最大第三寬度W3。
在多個實施例中，第一型半導體層132可為P型III-V族半導體層。舉例來說，III-V族半導體層可包含如砷化鎵(GaAs)、氮化鎵(GaN)、磷化鎵(GaP)、砷化銦(InAs)、氮化鋁(AlN)、氮化銦(InN)、磷化銦(InP)等二元磊晶材料，或如磷化鎵砷(GaAsP)、砷化鋁鎵 (AlGaAs)、磷化銦鎵(InGaP)、氮化銦鎵(InGaN)、磷鎵化鋁銦(AlInGaP)、磷砷化銦鎵(InGaAsP)等三元或四元磊晶材料。因此，P型III-V族半導體層可以為上述III-V族半導體層經IIA族元素(例如鈹、鎂、鈣或鍶等)摻雜後而形成。
在多個實施例中，發光層134可包含多層量子井(multiple quantum well，MQW)、單一量子井(single-quantum well，SQW)、同質接面(homojunction)、異質接面(heterojunction)或其它類似的結構。
在多個實施例中，第二型半導體層136可為N型III-V族半導體層。舉例來說，III-V族半導體層可包含如砷化鎵(GaAs)、氮化鎵(GaN)、磷化鎵(GaP)、砷化銦(InAs)等二元磊晶材料，或如磷化鎵砷(GaAsP)、砷化鋁鎵(AlGaAs)、磷化銦鎵(InGaP)、氮化銦鎵(InGaN)、磷鎵化鋁銦(AlInGaP)、磷砷化銦鎵(InGaAsP)等三元或四元磊晶材料。因此，N型III-V族半導體層可以為上述III-V族半導體層經IVA族元素(例如矽等)摻雜後而形成。
如第1A圖和第1B圖所示，在本實施方式中，電性接觸層120包括歐姆接觸層124及第一金屬層122。歐姆接觸層124具有最大第四寬度W4並設置於半導體疊層130與基底層110之間，且第一金屬層122具有最大第五寬度W5並設置於歐姆接觸層124與基底層110之間。更詳細的說，在實際操作上，歐姆接觸層124及第一金屬層122可以 各自具有梯形輪廓。應注意，最大第四寬度W4小於或實質上等於最大第一寬度W1，且最大第五寬度W5實質上等於最大第一寬度W1。在一些實施例中，歐姆接觸層124可包含透光導電材料或不透光導電材料。舉例來說，透光導電材料可包含氧化銦錫(Indium tin oxide，ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鋁鋅(AZO)或具有透光導電效果的材料；且不透光導電材料可包含鎳(Ni)、銀(Ag)、鎳金(Ni/Au)合金或上述之組合。在一些實施例中，第一金屬層122包含鈦(Ti)、鎳(Ni)、鋁(Al)、金(Au)、鉑(Pt)、鉻(Cr)、銀(Ag)、銅(Cu)或其合金。應注意，當歐姆接觸層124包含透光導電材料時，第一金屬層122可將上述被歐姆接觸層124穿透的光反射回去，使得光被導引為向上發射，進而增加出光效率。
在某些實施方式中，電性接觸層120為單層。具體的說，單層的電性接觸層120可包含透光導電材料或不透光導電材料。舉例來說，透光導電材料可包含氧化銦錫(Indium tin oxide，ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鋁鋅(AZO)或具有透光導電效果的材料；且不透光導電材料可包含鎳(Ni)、銀(Ag)、鎳金(Ni/Au)合金或上述之組合。此外，無論是多層或單層的電性接觸層120都具有良好的導電性，故可減少與第一型半導體層132的表面電阻，進而降低發光二極體結構10之驅動電壓，並可降低電性接觸層120在製程上之困難度。
請繼續參閱第1A圖和第1B圖，絕緣層140至少 覆蓋基底層110之一側壁、電性接觸層120之一側壁及半導體疊層130之一側壁。在多個實施方式中，絕緣層140所使用的材料可以是氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、環氧樹脂(epoxy)或其它合適之絕緣材料。
如第1A圖和第1B圖所示，在一實施方式中，發光二極體結構10還可包含電極層150設置半導體疊層130上，且電極層150的一部分暴露在絕緣層140之外。在一實施例中，絕緣層140至少覆蓋電極層150之一側壁。在某些實施例中，絕緣層140可覆蓋電極層150之一側壁及電極層150之頂表面的一部分。此外，在其他實施例中，絕緣層140僅覆蓋半導體疊層130一部分的上表面，因而形成一開口。此絕緣層140的開口暴露出半導體疊層130的其餘上表面。電極層150可設置在絕緣層140的開口中，並接觸半導體疊層130。或者，電極層150還可以覆蓋絕緣層140頂表面的一部分。暴露在絕緣層140之外的電極層150的所述部分則作為電性接觸的載台。
在一實施方式中，電極層150可被發光層134所發出的光穿透。因此，可以理解的是，電極層150包含透光導電材料，舉例來說，透光導電材料可包含氧化銦錫(Indium tin oxide，ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鋁鋅(AZO)或具有透光導電效果的材料。此外，由於上述透光導電材料具有良好的導電性，故可減少與第二型半導體層136的表面電阻，進而降低發光二極體結構10之驅動電壓，並可降低電極層150在製程上之困難度。在電極層150包含 透光導電材料的實施方式中，電極層150的寬度通常等於半導體疊層130的最大第三寬度W3，以使製造過程變得更為簡易。
在另一實施方式中，電極層150還可以包含不透光的金屬材料，舉例來說，不透光的金屬材料包含鉻(Cr)、鍺金(GeAu)、金(Au)、鈦(Ti)、鋁(Al)或與其類似之不透光的金屬材料。在電極層150包含不透光的金屬材料的實施方式中，為了不影響發光二極體的出光效率，電極層150的寬度通常小於半導體疊層130的最大第三寬度W3。舉例來說，電極層150的寬度大小只要能提供外接導線足夠的接合面積即可。
如第1A圖和第1B圖所示，在一實施方式中，發光二極體結構10還可包含固晶基板170。具體的說，基底層110、電性接觸層120、半導體疊層130及絕緣層140皆設置於固晶基板170上。在本發明之某些實施方式中，固晶基板170可以為硬式印刷電路板、高熱導係數鋁基板、玻璃基板、陶瓷基板、軟式印刷電路板、金屬複合材料板、發光基板或具有諸如電晶體或積體電路(ICs)之功能元件的半導體基板。在一實施方式中，發光二極體結構10更可以包含黏著層160夾置於固晶基板170與基底層110之間，以提高發光二極體結構10與固晶基板170之間的結合力。在本發明之某些實施例中，黏著層160的材料可包含絕緣膠、導電膠和/或金屬。舉例來說，黏著層160的材料可為絕緣膠，例如環氧樹脂或矽膠；黏著層160的材料可為導電膠，例如 混合銀粉之環氧樹脂；黏著層160的材料可為金屬，例如銅、鋁、錫、金、銦和/或銀，但不以此為限。
下文將依序介紹第1A圖及第1B圖的各種實施例，且主要針對各實施方式之相異處進行說明，而不再對重覆部分進行贅述。請先參閱第1A圖，在本實施例中，發光二極體結構10的電性接觸層120包含歐姆接觸層124及第一金屬層122，且第一金屬層122夾置於歐姆接觸層124與基底層110之間。半導體疊層130中的第一型半導體層132和第二型半導體層136分別是P型和N型的III-V族半導體層(例如，包含GaN)。位於半導體疊層130上的電極層150包含透光導電材料(例如，ITO)。於本實施例中，基底層110的最大第一寬度W1實質上等於電性接觸層120的最大第二寬度W2，其中歐姆接觸層124的最大第四寬度W4實質上等於第一金屬層122的最大第五寬度W5，且電性接觸層120的最大第二寬度W2大於半導體疊層130的最大第三寬度W3。
請參閱第1B圖。第1B圖所繪示之發光二極體結構10與第1A圖所繪示之發光二極體結構10的不同之處在於：基底層110的最大第一寬度W1實質上等於第一金屬層122的最大第五寬度W5，半導體疊層130的最大第三寬度W3實質上等於歐姆接觸層124的最大第四寬度W4，且第一金屬層122的最大第五寬度W5大於半導體疊層130的最大第三寬度W3。
第2圖繪示根據本發明另一實施方式之發光二 極體結構的剖面示意圖。為了便於比較與上述各實施方式之相異處並簡化說明，在下文之各實施例中使用相同的符號標注相同的元件，且主要針對各實施方式之相異處進行說明，而不再對重覆部分進行贅述。
第2圖所繪示之發光二極體結構20與第1A圖所繪示之發光二極體結構10的不同之處在於：發光二極體結構20的基底層110係包含分散式布拉格反射鏡(Distributed Bragg Reflector，DBR)。電性接觸層120為包含透光導電材料的單層，舉例來說，透光導電材料包含氧化銦錫(Indium tin oxide，ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鋁鋅(AZO)或具有透光導電效果的材料。由於透光導電材料具有良好的導電性，故可減少與第一型半導體層132的表面電阻，進而降低發光二極體結構20之驅動電壓，並可降低電性接觸層120在製程上之困難度。電性接觸層120具有最大第二寬度W2。具體的說，分散式布拉格反射鏡可由兩種具有不同折射率之同質或異質材料之薄膜相互堆疊所構成，並可將半導體疊層130中之發光層134所發出之光線反射並朝向遠離固晶基板170之方向出光，以提高發光二極體結構20之發光效率。值得注意的是，最大第二寬度W2大於最大第三寬度W3。
第3圖繪示根據本發明又一實施方式之發光二極體結構的剖面示意圖。為了便於比較與上述各實施方式之相異處並簡化說明，在下文之各實施例中使用相同的符號標注相同的元件，且主要針對各實施方式之相異處進行 說明，而不再對重覆部分進行贅述。
如第3圖所示，發光二極體結構30包含半導體疊層130、絕緣層140、第一導電墊192、第二導電墊194以及支撐區域SP。具體的說，半導體疊層130由上而下依序包括第一型半導體層132、發光層134及第二型半導體層136，其中第二型半導體層136包含第一部分136a和第二部分136b，且第一部分136a位於第二部分136b上。在一實施例中，第一型半導體層132的寬度、發光層134的寬度和第二型半導體層136之第一部分136a的寬度實質上可以相同。應注意，第二型半導體層136的第二部分136b的寬度大於其第一部分136a的寬度，換句話說，第二型半導體層136具有階梯狀的剖面輪廓。絕緣層140覆蓋半導體疊層130的側壁以及第二部分136b的上表面。值得注意的是，絕緣層140具有第一開口140a以及第二開口140b分別位於第一型半導體層132及第二型半導體層136的第二部分136b上。第一導電墊192藉由第一開口140a電性連接至第一型半導體層132，而第二導電墊194藉由第二開口140b電性連接至第二型半導體層136的第二部分136b。在一些實施例中，第一導電墊192延伸覆蓋絕緣層140頂表面140t的一部分。在一實施例中，第一導電墊192的頂表面192t與第二導電墊194的頂表面194t實質上齊平。支撐區域SP位於絕緣層140上方且位於第一導電墊192與第二導電墊194之間。
請繼續參閱第3圖，在一實施例中，發光二極 體結構30更包含一電極層150設置於第一型半導體層132與第一導電墊192之間。在一實施例中，發光二極體結構30更包含一固晶基板170。發光二極體結構30的第一導電墊192和第二導電墊194電性對接至固晶基板170上。也就是說，發光二極體結構30的第一導電墊192和第二導電墊194是透過覆晶(flip-chip)的方式電性連接至固晶基板170上。在某些實施例中，發光二極體結構30可更包含第一黏著層162以及第二黏著層164。詳細的說，第一黏著層162位於第一導電墊192與固晶基板170之間，而第二黏著層164位於第二導電墊194與固晶基板170之間。值得注意的是，第一黏著層162與第二黏著層164之間為電性絕緣，以避免第一導電墊192與第二導電墊194之間發生短路的問題。在多個實例中，第一黏著層162和第二黏著層164皆為透明導電的黏著層，舉例來說，透明導電的黏著層包含混合銀粉之環氧樹脂或異方性導電膠(Anisotropic Conductive Film，ACF)。
請繼續參閱第3圖，在一些實施例中，發光二極體結構30更包含一導電塊180，其設置於第二開口140b中，且第二導電墊194覆蓋導電塊180的頂表面180t及側壁180s。在一實施例中，位於電極層150上之絕緣層140的頂表面140t與導電塊180之頂表面180t實質上齊平。
本發明的另一態樣是提供一種發光二極體結構10的製造方法。第4圖至第16B圖繪示根據本發明一實施方式之製造發光二極體結構10於各階段的剖面示意圖。
如第4圖所示，首先，提供一前驅結構40。此前驅結構40由上至下依序包含電極層370、半導體疊層320'、歐姆接觸層330、金屬層332、基底層340a、犧牲層350以及承載基板360。
第5至第9圖為本發明一實施方式用以完成上述前驅結構的各製造階段的剖面示意圖。請先參照第5圖，形成磊晶疊層320於生長基板310上。在一實施方式中，磊晶疊層320可藉由磊晶生長技術形成在生長基板310上。在一實施例中，生長基板310可為藍寶石(Sapphire)基板或其他適合的基板。在多個實施方式中，磊晶疊層320包含未摻雜半導體層328、第二型半導體層326、發光層324和第一型半導體層322依序堆疊於生長基板310上。在一些實施例中，未摻雜半導體層328為未摻雜III-V族半導體層。舉例來說，未摻雜III-V族半導體層可包含如砷化鎵(GaAs)、氮化鎵(GaN)、磷化鎵(GaP)、砷化銦(InAs)、氮化鋁(AlN)、氮化銦(InN)、磷化銦(InP)等二元磊晶材料，或如磷化鎵砷(GaAsP)、砷化鋁鎵(AlGaAs)、磷化銦鎵(InGaP)、氮化銦鎵(InGaN)、磷鎵化鋁銦(AlInGaP)、磷砷化銦鎵(InGaAsP)等三元或四元磊晶材料。在一些實施例中，第二型半導體層326為N型III-V族半導體層，且第一型半導體層322為P型III-V族半導體層。可以理解的是，N型III-V族半導體層可以為上述未摻雜III-V族半導體層經IVA族元素(例如矽等)摻雜後而形成，且P型III-V族半導體層可以為上述未摻雜III-V族半導體層經IIA族元素(例如鈹、鎂、 鈣或鍶等)摻雜後而形成。在多個實施例中，發光層324可包含多層量子井(multiple quantum well，MQW)、單一量子井(single-quantum well，SQW)、同質接面(homojunction)、異質接面(heterojunction)或其它類似的結構。
請繼續參閱第5圖，由下而上依序形成歐姆接觸層330、金屬層332以及基底層340a於磊晶疊層320上。在本實施例中，歐姆接觸層330可包含透光導電材料或不透光導電材料。舉例來說，透光導電材料可包含氧化銦錫(Indium tin oxide，ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鋁鋅(AZO)或具有透光導電效果的材料；且不透光導電材料可包含鎳(Ni)、銀(Ag)、鎳金(Ni/Au)合金或上述之組合。有關金屬層332的材料如前文第一金屬層122所述，在此不再贅述。在本實施方式中，基底層340a可包含介電材料或金屬材料。舉例來說，介電材料包含二氧化矽(Silicon Dioxide，SiO2)、氮化矽(Silicon Nitride，Si3N4)、二氧化鈦(TiO2)、五氧化二鉭(Ta2O5)或上述之任意組合；且金屬材料包含金、鋁、銅、鎳等。
請參閱第6圖，形成犧牲層350於基底層340a上。在多個實施例中，犧牲層350包含苯并環丁烯(Benzocyclobutene，BCB)或聚醯亞胺(polyimide，PI)。
然後，請參閱第7圖，形成承載基板360於犧牲層350上。在多個實施例中，承載基板360可為矽基板或其他合適的基板。須說明的是，在犧牲層350上形成承載基板 360之後，將如第7圖所繪示之結構翻轉使生長基板310位於頂部且承載基板360位於底部。
請參閱第8圖，移除生長基板310。在一些實施方式中，可利用雷射剝離(laser lift-off，LLO)、研磨(grinding)或蝕刻(etching)等方式將生長基板310移除。具體的說，將生長基板310移除以暴露出磊晶疊層320的未摻雜半導體層328。
請參閱第9圖，隨後，移除磊晶疊層320的一部分，以形成半導體疊層320’。更詳細的說，由於磊晶疊層320中的未摻雜半導體層328是不具有導電功能，因此，在此步驟中係完全移除磊晶疊層320中的未摻雜半導體層328，並暴露出第二型半導體層326。於此步驟後，半導體疊層320’(亦即剩餘的磊晶疊層)由上而下包含第二型半導體層326、發光層324和第一型半導體層322依序堆疊於歐姆接觸層330上。
然後，形成電極層370於半導體疊層320’上，以完成如第4圖所示之前驅結構40。在一實施方式中，電極層370包含透光導電材料，舉例來說，透光導電材料包含氧化銦錫(Indium tin oxide，ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鋁鋅(AZO)或具有透光導電效果的材料。此外，由於上述透光導電材料具有良好的導電性，故可減少與第二型半導體層326的表面電阻，進而降低發光二極體之驅動電壓，並可降低電極層370在製程上之困難度。在另一實施方式中，電極層370還可以包含不透光的金屬材料，舉例來說，不透 光的金屬材料包含鉻(Cr)、鍺金(GeAu)、金(Au)、鈦(Ti)、鋁(Al)或與其類似之不透光的金屬材料。
接著，移除前驅結構40之部分的電極層370、部分的半導體疊層320’、部分的歐姆接觸層330、部分的金屬層332和部分的基底層340a以暴露出犧牲層350。第10A圖至第11B圖為本發明一實施方式用以實現此步驟的剖面示意圖。在這個步驟中，包含了兩次的移除製程。如第10A圖所示，在一實施方式中，第一次移除製程可利用微影蝕刻製程來移除部分的電極層370以及部分的半導體疊層320’，並暴露出歐姆接觸層330。在這個實施方式中，剩餘的半導體疊層320”與剩餘的電極層370’具有實質上相同的寬度。如第10B圖所示，在另一實施方式中，第一次移除製程可利用微影蝕刻製程來移除部分的電極層370、部分的半導體疊層320’以及部分的歐姆接觸層330，並暴露出金屬層332。在這個實施方式中，剩餘的半導體疊層320”、剩餘的電極層370’和剩餘的歐姆接觸層330’具有實質上相同的寬度。須注意的是，在電極層370包含透光導電材料的實施方式中，蝕刻後剩餘的半導體疊層320”的寬度實質上等於剩餘的電極層370’的寬度。在電極層370包含不透光的金屬材料的實施方式中，為了不影響發光二極體的出光效率，蝕刻後剩餘的電極層370’的寬度通常小於剩餘的半導體疊層320”的寬度，舉例來說，剩餘的電極層370’的寬度大小只要能提供外接導線足夠的接合面積即可。
如第11A圖所示，在一實施方式中，第二次移 除製程可利用微影蝕刻製程來移除部分的歐姆接觸層330、部分的金屬層332和部分的基底層340a，並暴露出犧牲層350。在這個實施方式中，剩餘的歐姆接觸層330’、剩餘的金屬層332’和剩餘的基底層340a’具有實質上相同的寬度，且剩餘的歐姆接觸層330’的寬度大於剩餘的半導體疊層320”的寬度。如第11B圖所示，在另一實施方式中，第二次移除製程可利用微影蝕刻製程來移除部分的金屬層332和部分的基底層340a，並暴露出犧牲層350。在這個實施方式中，剩餘的金屬層332’和剩餘的基底層340b’實質上具有相同的寬度，且剩餘的金屬層332’的寬度大於剩餘的半導體疊層320”的寬度。
第12圖繪示發光二極體結構於其中一製造階段的上視圖。第13圖至第15圖繪示發光二極體結構於多個製造階段中根據第12圖線段A-A’的剖面示意圖。第16A圖至第16B圖繪示發光二極體結構於其中一製造階段中根據第12圖線段B-B’的剖面示意圖。須說明的是，由於剖面視角關係，所以在第13圖至第15圖中，剩餘的基底層340a’、剩餘的金屬層332’、剩餘的歐姆接觸層330’、剩餘的半導體疊層320”和剩餘的電極層370’都具有相同寬度。
請同時參閱第13圖及第14圖，形成開口352於犧牲層350中，以暴露出承載基板360的一部分。具體而言，開口352鄰近於上述蝕刻後之剩餘的多層結構(包含340a’、332’、330’、320”和370’)。須注意的是，開口352並不屬於發光二極體結構中的一部分。
接著，請參閱第14圖，形成絕緣層380連續地覆蓋剩餘的基底層340a’、剩餘的金屬層332’、剩餘的歐姆接觸層330’、剩餘的半導體疊層320”、剩餘的電極層370’、犧牲層350之一頂表面的一部分350a、開口352以及承載基板360暴露的所述部分。具體的說，絕緣層380具有第一部分380a覆蓋犧牲層350頂表面的所述部分350a，且絕緣層380具有第二部分380b與其第一部分380a耦接並覆蓋剩餘多層結構(包含340a’、332’、330’、320”和370’)的側壁。絕緣層380的第一部分380a和第二部分380b構成如「L」型。而未被絕緣層380覆蓋之部分的犧牲層350(即暴露的部分350P)與被絕緣層380的第一部分380a覆蓋的犧牲層350頂表面的所述部分350a分別位於剩餘多層結構(包含340a’、332’、330’、320”和370’)的相對兩側。在本發明之某些實施方式中，絕緣層380的材料如前文絕緣層140所述，在此不再贅述。在本發明之某些實施方式中，可以使用化學氣相沉積法、印刷、塗佈或其他合適的方法來形成絕緣層380。具體的說，絕緣層380具有一厚度為500Å至20000Å。根據多個實施例，當絕緣層380的厚度大於某一數值，例如20000Å，會導致製造成本增加。反之，當絕緣層380的厚度小於某一數值，例如500Å，則會造成在製程中所提供的支撐力不足。因此，絕緣層380的厚度可例如為600Å、700Å、800Å、900Å、1000Å、2000Å、3000Å、4000Å、5000Å、6000Å、7000Å、8000Å、9000Å、10000Å或15000Å。
請同時參閱第15圖、第16A圖和第16B圖，移除犧牲層350。詳細的說，可以使用蝕刻溶液從犧牲層暴露的部分350P將犧牲層350移除。如第15圖所示，當犧牲層350被蝕刻後，絕緣層380的一部分會形成一支撐架382，且支撐架382可將剩餘的電極層370’、剩餘的半導體疊層320”、剩餘的歐姆接觸層330’、剩餘的金屬層332’和剩餘的基底層340a’懸空地支撐於承載基板360的上方。由於在移除犧牲層350後，僅有支撐架382支撐上方結構，因此可以容易地使支撐架382斷開。此外，在某些實施例中，僅移除部分的犧牲層350。舉例來說，自犧牲層350的上表面移除部分的犧牲層350，使得剩餘的電極層370’、剩餘的半導體疊層320”、剩餘的歐姆接觸層330’、剩餘的金屬層332’和剩餘的基底層340a’懸空於承載基板360之上。也就是說，可以無需完全移除犠牲層350，只要讓支撐架382可以折斷即可。在第16A圖和第16B圖中，絕緣層380至少連續地覆蓋剩餘基底層340a’之一側壁、剩餘金屬層332’之一側壁、剩餘歐姆接觸層330’之一側壁、剩餘半導體疊層320”之一側壁以及剩餘電極層370’之一側壁，並暴露出剩餘歐姆接觸層330’頂表面的一部分330’a或剩餘金屬層332’頂表面的一部分332’a。在某些實施方式中，絕緣層380亦可覆蓋剩餘電極層370’頂表面的一部分。
請回到第15圖，使絕緣層380的支撐架382斷裂，而形成單獨的一發光二極體結構。應注意，在使支撐架382斷裂的步驟之後，將會在單獨的發光二極體結構上形 成一支撐區域SP。更詳細的說，此支撐區域SP可包含支撐架382斷裂在第一部分380a和第二部分380b的轉折位置處382P，或者支撐架382斷裂在第一部分380a的任一處，又或者部分的第二部分380b脫離剩餘多層結構(340a’、332’、330’、320”或370’)的側壁。在一些實施方式中，可以將此單獨的發光二極體結構設置於固晶基板170上以形成如第1A和1B圖所示之發光二極體結構10。此外，可以進一步在固晶基板170上先形成黏著層160後，再將此單獨的發光二極體設置於黏著層160上，以增加兩者之間的附著力。有關第1A和1B圖所繪示之發光二極體結構10的各種特徵已記載於上文中，在此不在贅述。值得注意的是，上述製程操作僅為例示性的示出，各操作可以依照需求任意的調換順序。在某些實施例中，在上述製程之前、期間或之後可以執行額外的操作。
本發明之另一實施方式是提供一種發光二極體結構10的製造方法。第17圖至第25圖繪示根據本發明一實施方式之製造發光二極體結構10於各階段的剖面示意圖。如第17圖所示，首先，提供一前驅結構50。此前驅結構50由上至下依序包含電極層370、半導體疊層320'、歐姆接觸層330、基底層340a、犧牲層350、支撐層410以及承載基板360。在一實施例中，此前驅結構50可以更包含一金屬層332夾置於歐姆接觸層330與基底層340a之間。在另一實施例中，此前驅結構50可以更包含一黏著層420位於支撐層410與承載基板360之間。以下皆以前驅結構50包含金屬層 332和黏著層420的實施方式說明。
第18至第22圖為本發明一實施例用以完成上述前驅結構的各製造階段的剖面示意圖。請先參照第18圖，在生長基板310上由下而上依序形成磊晶疊層320、歐姆接觸層330、金屬層332、基底層340a以及犧牲層350。更具體的說，磊晶疊層320包含未摻雜半導體層328、第二型半導體層326、發光層324和第一型半導體層322依序堆疊於生長基板310上。應注意，犧牲層350具有一開口350R暴露出基底層340a的一部分。
接著，如第19圖所示，形成支撐層410覆蓋犧牲層350並填滿開口350R。在一些實施例中，支撐層410可包含絕緣材料、金屬材料或其他具有支撐效果的材料。舉例來說，絕緣材料包含氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、環氧樹脂；而金屬材料包含鋁、鈦金、鉑或鎳等，但不以此為限。
請參閱第20圖，繼續形成承載基板360於支撐層410上。在一些實施例中，可以藉由黏著層420將承載基板360黏附至支撐層410上，以提高承載基板360與支撐層410之間的結合力。在一實施例中，黏著層420的材料可包含絕緣膠、導電膠和/或金屬。舉例來說，黏著層420的材料可為絕緣膠，例如環氧樹脂或矽膠；黏著層420的材料可為導電膠，例如混合銀粉之環氧樹脂；黏著層420的材料可為金屬，例如銅、鋁、錫、金、銦和/或銀，但不以此為限。在此須說明的是，在形成承載基板360之後，將如第20圖所 繪示之結構翻轉使生長基板310位於頂部且承載基板360位於底部。
然後，請參閱第21圖，移除生長基板310。在一些實施方式中，可利用雷射剝離(laser lift-off，LLO)、研磨或蝕刻等方式將生長基板310移除。具體的說，將生長基板310移除以暴露出磊晶疊層320的未摻雜半導體層328。
請參閱第22圖，隨後，移除磊晶疊層320的一部分，以形成半導體疊層320’。更詳細的說，由於磊晶疊層320中的未摻雜半導體層328是不具有導電功能，因此，在此步驟中係完全移除磊晶疊層320中的未摻雜半導體層328，並暴露出第二型半導體層326。於此步驟後，半導體疊層320’(亦即剩餘的磊晶疊層)由上而下包含第二型半導體層326、發光層324和第一型半導體層322依序堆疊於歐姆接觸層330上。然後，形成電極層370於半導體疊層320’上，以完成如第17圖所示之前驅結構50。
接著，移除如第17圖所示前驅結構50之部分的電極層370、部分的半導體疊層320’、部分的歐姆接觸層330、部分的金屬層332和部分的基底層340a以暴露出犧牲層350。第23圖至第24圖為本發明一實施方式用以實現此步驟的剖面示意圖。在這個步驟中，包含了兩次的移除製程。如第23圖所示，在一實施方式中，第一次移除製程可利用微影蝕刻製程來移除部分的電極層370以及部分的半導體疊層320’，並暴露出歐姆接觸層330。在這個實施方式 中，剩餘的半導體疊層320”與剩餘的電極層370’實質上具有相同的寬度。
如第24圖所示，在一實施方式中，第二次移除製程可利用微影蝕刻製程來移除部分的歐姆接觸層330、部分的金屬層332和部分的基底層340a，並暴露出犧牲層350。在這個實施方式中，剩餘的歐姆接觸層330’、剩餘的金屬層332’和剩餘的基底層340a’實質上具有相同的寬度，且剩餘的歐姆接觸層330’的寬度大於剩餘的半導體疊層320”的寬度。在實際的操作中，在第二次移除製程的過程中因製程上的公差使得剩餘的歐姆接觸層330’的某一側壁不完全與對應剩餘半導體疊層320”的同側側壁齊平。
請繼續參閱第24圖，形成絕緣層380連續地覆蓋剩餘的基底層340a’、剩餘的金屬層332’、剩餘的歐姆接觸層330’、剩餘的半導體疊層320”以及剩餘的電極層370’。應注意，絕緣層380並不會完全覆蓋犧牲層350，也就是說，有一部分的犧牲層350是暴露在外的。接著，在一實施例中，可以藉由微影蝕刻的方式在絕緣層380中形成第一開口380R1和第二開口380R2以分別暴露出剩餘電極層370’的一部分以及剩餘歐姆接觸層330’的一部分。
請參閱第25圖，移除犧牲層350。詳細的說，可以使用蝕刻溶液從犧牲層350暴露的部分將犧牲層350移除。當犧牲層350被蝕刻後，支撐層410的一部分會形成一支撐架412，且支撐架412可將絕緣層380、剩餘的電極層370’、剩餘的半導體疊層320”、剩餘的歐姆接觸層330’、 剩餘的金屬層332’和剩餘的基底層340a’懸空地支撐於支撐層410的上方。由於在移除犧牲層350後，僅有支撐架412支撐上方結構，因此可以容易地使支撐架412斷開。此外，在某些實施例中，僅移除部分的犧牲層350。舉例來說，自犧牲層350的上表面移除部分的犧牲層350，使得絕緣層380、剩餘的電極層370’、剩餘的半導體疊層320”、剩餘的歐姆接觸層330’、剩餘的金屬層332’和剩餘的基底層340a’懸空於犧牲層350之上。也就是說，可以無需完全移除犠牲層350，只要能讓支撐架412可以折斷即可。在第25圖中，絕緣層380至少連續地覆蓋剩餘基底層340a’之一側壁、剩餘金屬層332’之一側壁、剩餘歐姆接觸層330’之一側壁、剩餘半導體疊層320”之一側壁以及剩餘電極層370’之一側壁，並暴露出剩餘電極層370’的一部分和剩餘歐姆接觸層330’的一部分。在某些實施方式中，絕緣層380亦可覆蓋剩餘電極層370’頂表面的另一部分。
請繼續參閱第25圖，使支撐層410的支撐架412斷裂，而形成單獨的一發光二極體結構。在一實施例中，當支撐架412斷裂後，此單獨的發光二極體結構上可能會殘留支撐架412的一部分，且此殘留支撐架412的一部分並不會再次地被清除乾淨。在另一實施例中，當支撐架412斷裂後，此單獨的發光二極體結構上可能完全不會殘留支撐架412的一部分。在一些實施方式中，可以將此單獨的發光二極體結構設置於固晶基板170上以形成如第1A圖所示之發光二極體結構10。此外，可以進一步在固晶基板170 與此單獨的發光二極體之間設置黏著層160，以增加兩者之間的附著力。更詳細的說，位在單獨的發光二極體結構上之支撐架412的殘留部分會被黏著層160覆蓋，因此，於外觀上仍會形成如第1A圖所示之發光二極體結構10。有關第1A圖所繪示之發光二極體結構10的各種特徵已記載於上文中，在此不在贅述。值得注意的是，上述製程操作僅為例示性的示出，各操作可以依照需求任意的調換順序。在某些實施例中，在上述製程之前、期間或之後可以執行額外的操作。
本發明的又一態樣是提供一種發光二極體結構20的製造方法。第26圖至第38B圖繪示根據本發明另一實施方式之製造發光二極體結構20於各階段的剖面示意圖。
如第26圖所示，首先，提供一前驅結構60。此前驅結構60由上至下依序包含電極層370、半導體疊層320'、歐姆接觸層330、基底層340b、犧牲層350以及承載基板360。第27圖至第30圖為本發明一實施方式用以完成上述前驅結構的各製造階段的剖面示意圖。為了便於比較與上述各實施方式之相異處並簡化說明，在下文之各實施例中使用相同的符號標注相同的元件，且主要針對各實施方式之相異處進行說明，而不再對重覆部分進行贅述。請參閱第27圖，在生長基板310上依序向上堆疊形成磊晶疊層320和歐姆接觸層330。
接著，請參閱第28圖，形成基底層340b於歐姆接觸層330上。在本實施方式中，基底層340b包含分散式 布拉格反射鏡(Distributed Bragg Reflector，DBR)。有關分散式布拉格反射鏡的技術內容已於前文詳述，在此不再贅述。應注意，於本實施例中，當基底層340b包含分散式布拉格反射鏡時，歐姆接觸層330必須只能包含透光導電材料，例如氧化銦錫(Indium tin oxide，ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鋁鋅(AZO)或具有透光導電效果的材料。
請參閱第29圖，形成犧牲層350於基底層340b上。在多個實施例中，犧牲層350包含苯并環丁烯(Benzocyclobutene，BCB)或聚醯亞胺(polyimide，PI)。
然後，請參閱第30圖，形成承載基板360於犧牲層350上。在多個實施例中，承載基板360可為矽基板或其他合適的基板。須說明的是，在犧牲層350上形成承載基板360之後，將如第30圖所繪示之結構翻轉使生長基板310位於頂部且承載基板360位於底部。
請參閱第31圖，移除生長基板310。在一些實施方式中，可利用雷射剝離(laser lift-off，LLO)、研磨或蝕刻等方式將生長基板310移除。具體的說，將生長基板310移除以暴露出磊晶疊層320的未摻雜半導體層328。
請參閱第32圖，隨後，移除磊晶疊層320的一部分，以形成半導體疊層320’。更詳細的說，由於磊晶疊層320中的未摻雜半導體層328是不具有導電功能，因此，在此步驟中係完全移除磊晶疊層320中的未摻雜半導體層328，並暴露出第二型半導體層326。於此步驟後，半導體疊層320’(亦即剩餘的磊晶疊層)由上而下包含第二型半導 體層326、發光層324和第一型半導體層322依序堆疊於歐姆接觸層330上。
然後，形成電極層370於半導體疊層320’上，以完成如第26圖所示之前驅結構60。在一實施方式中，電極層370包含透光導電材料，舉例來說，透光導電材料包含氧化銦錫(Indium tin oxide，ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鋁鋅(AZO)或具有透光導電效果的材料。此外，由於上述透光導電材料具有良好的導電性，故可減少與第二型半導體層326的表面電阻，進而降低發光二極體之驅動電壓，並可降低電極層370在製程上之困難度。在另一實施方式中，電極層370還可以包含不透光的金屬材料，舉例來說，不透光的金屬材料包含鉻(Cr)、鍺金(GeAu)、金(Au)、鈦(Ti)、鋁(Al)或與其類似之不透光的金屬材料。
接著，移除前驅結構40之部分的電極層370、部分的半導體疊層320’、部分的歐姆接觸層330和部分的基底層340b以暴露出犧牲層350。第33圖至第34圖為本發明一實施方式用以實現此步驟的剖面示意圖。在這個步驟中，包含了兩次的移除製程。請參照第33圖，第一次移除製程可利用微影蝕刻製程來移除部分的電極層370以及部分的半導體疊層320’，並暴露出歐姆接觸層330。在電極層370包含透光導電材料的實施方式中，蝕刻後剩餘的半導體疊層320”的寬度實質上等於剩餘的電極層370’的寬度。在電極層370包含不透光的金屬材料的實施方式中，為了不影響發光二極體的出光效率，蝕刻後剩餘的電極層370’的 寬度通常小於剩餘的半導體疊層320”的寬度，舉例來說，剩餘的電極層370’的寬度大小只要能提供外接導線足夠的接合面積即可。
請接著參閱第34圖，第二次移除製程可利用微影蝕刻製程來移除部分的歐姆接觸層330和部分的基底層340b，並暴露出犧牲層350。具體而言，剩餘的歐姆接觸層330’的寬度實質上等於剩餘的基底層340b’的寬度，且剩餘的歐姆接觸層330’的寬度大於剩餘的半導體疊層320”的寬度。
第35圖繪示發光二極體結構20於其中一製造階段的上視圖。第36圖至第38A圖繪示發光二極體結構20於多個製造階段中根據第35圖線段A-A’的剖面示意圖。第38B圖繪示發光二極體結構20於其中一製造階段中根據第35圖線段B-B’的剖面示意圖。須說明的是，由於剖面視角關係，所以在第36圖至第38A圖中，剩餘的基底層340b’、剩餘的歐姆接觸層330’、剩餘的半導體疊層320”和剩餘的電極層370’都具有相同寬度。
請同時參閱第35圖及第36圖，形成開口352於犧牲層350中，以暴露出承載基板360的一部分。
請參閱第37圖，接著形成絕緣層380連續地覆蓋剩餘的基底層340b’、剩餘的歐姆接觸層330’、剩餘的半導體疊層320”、剩餘的電極層370’、犧牲層350之一頂表面的一部分350a、開口352以及承載基板360暴露的所述部分。具體的說，絕緣層380具有第一部分380a覆蓋犧牲層 350頂表面的所述部分350a，且絕緣層380具有第二部分380b與其第一部分380a耦接並覆蓋剩餘多層結構(包含340b’、330’、320”和370’)的側壁。絕緣層380的第一部分380a和第二部分380b構成如「L」型。而未被絕緣層380覆蓋之部分的犧牲層350(即暴露的部分350P)與被絕緣層380的第一部分380a覆蓋的犧牲層350頂表面的所述部分350a分別位於剩餘多層結構(包含340b’、330’、320”和370’)的相對兩側。
請同時參閱第38A圖及第38B圖，移除犧牲層350。詳細的說，可以使用蝕刻溶液從犧牲層暴露的部分350P將犧牲層350移除。如第38A圖所示，當犧牲層350被蝕刻後，絕緣層380的一部分會形成一支撐架382，且支撐架382可將剩餘的電極層370’、剩餘的半導體疊層320”、剩餘的歐姆接觸層330’和剩餘的基底層340b’懸空地支撐於承載基板360的上方。由於在移除犧牲層350後，僅有支撐架382支撐上方結構，因此可以容易地使支撐架382斷開。此外，在某些實施例中，僅移除部分的犧牲層350。舉例來說，自犧牲層350的上表面移除部分的犧牲層350，使得剩餘的電極層370’、剩餘的半導體疊層320”、剩餘的歐姆接觸層330’和剩餘的基底層340b’懸空於承載基板360之上。也就是說，可以無需完全移除犠牲層350，只要讓支撐架382可以折斷即可。在第38B圖中，絕緣層380至少連續地覆蓋剩餘基底層340b’之一側壁、剩餘歐姆接觸層330’之一側壁、剩餘半導體疊層320”之一側壁以及剩餘電極層 370’之一側壁，並暴露出剩餘歐姆接觸層330’頂表面的一部分330’a。此剩餘歐姆接觸層330’頂表面暴露的部分330’a係作為電性接觸的載台。在某些實施方式中，絕緣層380亦可以覆蓋剩餘電極層370’頂表面的一部分。
請回到第38A圖，使絕緣層380的支撐架382斷裂，而形成單獨的發光二極體結構。應注意，在使支撐架382斷裂的步驟之後，將會在單獨的發光二極體結構上形成一支撐區域SP。更詳細的說，此支撐區域SP可包含支撐架382斷裂在第一部分380a和第二部分380b的轉折位置處382P，或者支撐架382斷裂在第一部分380a的任一處，又或者部分的第二部分380b脫離剩餘多層結構(340b’、330’、320”或370’)的側壁。在一些實施方式中，可以將此單獨的發光二極體結構設置於固晶基板170上以形成如第2圖所示之發光二極體結構20。此外，可以進一步在固晶基板170上先形成黏著層160後，再將此單獨的發光二極體設置於黏著層160上，以增加兩者之間的附著力。有關第2圖所繪示之發光二極體結構20的各種特徵已記載於上文中，在此不在贅述。值得注意的是，上述製程操作僅為例示性的示出，各操作可以依照需求任意的調換順序。在某些實施例中，在上述製程之前、期間或之後可以執行額外的操作。
本發明之又一態樣是提供一種發光二極體結構30的製造方法。第39圖至第50圖繪示根據本發明一實施方式之製造發光二極體結構30於各階段的剖面示意圖。為了 便於比較與上述各實施方式之相異處並簡化說明，在下文之各實施例中使用相同的符號標注相同的元件，且主要針對各實施方式之相異處進行說明，而不再對重覆部分進行贅述。如第39圖所示，首先，提供一前驅結構70。此前驅結構70由上至下依序包含電極層370、磊晶疊層320以及生長基板310。具體的說，磊晶疊層320由上而下包含第一型半導體層322、發光層324、第二型半導體層326和未摻雜III-V族半導體層328位於生長基板310上，其中第二型半導體層326包含第一部分326a和第二部分326b，且第一部分326a位於第二部分326b上。
接著，請參閱第40圖，移除如第39圖所繪示前驅結構70之部分的電極層370和部分的磊晶疊層320，使得剩餘的第一部分326a’的寬度小於第二部分326b的寬度。更詳細的說，在移除部分的磊晶疊層320時，僅移除第二型半導體層326之第一部分326a的一部分，使得第二型半導體層326的第二部分326b暴露出來。因此，在完成此步驟之後，剩餘電極層370’的寬度實質上等於剩餘第一型半導體層322’的寬度，剩餘發光層324’的寬度實質上等於第一型半導體層322’的寬度，且第二型半導體層326之剩餘的第一部分326a’的寬度實質上等於第一型半導體層322’的寬度。在一實施例中，可以利用微影蝕刻製程並控制蝕刻製程的時間來完成此步驟。
請接著參閱第41圖，形成絕緣層380覆蓋在如第40圖所繪示之剩餘的前驅結構70’上。更具體的說，絕緣 層380是連續地覆蓋第二型半導體層326之第二部分326b暴露出來的表面、第二型半導體層326之剩餘的第一部分326a’的側壁、剩餘發光層324’的側壁、剩餘第一型半導體層322’的側壁以及剩餘電極層370’的側壁和表面。
如第42圖所示，然後移除部分的絕緣層380以及第二型半導體層326之第二部分326b的一部分，以暴露出未摻雜半導體層328。在一實施例中，可以利用微影蝕刻製程來完成此步驟。應注意，完成此步驟之後，剩餘的第二型半導體層326’之第二部分326b’的寬度必須大於第一部分326a’的寬度。這樣的設計，使得剩餘的第二型半導體層326’之第二部分326b’可以作為電性接觸的載台。
如第43圖所示，在某些實施方式中，可以在剩餘的第二型半導體層326’之第二部分326b’上形成一導電塊390。在一實施例中，形成導電塊390的方法例如包括下列步驟。首先，在預計形成導電塊390的絕緣層380上形成一圖案化罩幕(圖未示)，而圖案化罩幕具有一開口(圖未示)，以使剩餘第二型半導體層326’之第二部分326b’的一部分由開口380R2中暴露出來。之後，藉由濺鍍、蒸鍍、電鍍或化學鍍的方式在開口380R2中形成導電塊390。在一些實施例中，導電塊390包含鋁(aluminum)、銅(copper)、鎳(nickel)、金(gold)、鉑(platinum)、鈦(titanium)或其他合適的金屬材料。在一些實施例中，位於剩餘電極層370’上之絕緣層380的頂表面380t與導電塊390之頂表面390t實質上齊平。
如第44圖所示，在剩餘電極層370’上的絕緣層380中形成一開口380R1，以暴露出剩餘電極層370’的一部分。在一實施例中，形成開口380R1的方法例如可預計形成開口380R1的絕緣層380上形成一圖案化罩幕(圖未示)，而圖案化罩幕具有一開口(圖未示)，以使剩餘電極層370’的一部分由開口380R1中暴露出來。
接著，如第45圖所示，形成第一導電墊432於開口380R1中並形成第二導電墊434覆蓋導電塊390的頂表面390t及其側壁390s。在多個實施例中，第一導電墊432和第二導電墊434可以包含鋁(aluminum)、銅(copper)、鎳(nickel)、金(gold)、鉑(platinum)、鈦(titanium)或其他合適的導電材料。在某些實施例中，可以藉由濺鍍、蒸鍍、電鍍或化學鍍的方式來形成第一導電墊432和第二導電墊434。在一實施例中，第一導電墊432和第二導電墊434可以同時製作，或者可以分開製作。
請參閱第46圖，形成犧牲層350覆蓋如第45圖所繪示之結構。更詳細的說，犧牲層350覆蓋絕緣層380、第一導電墊432和第二導電墊434，且犧牲層350具有一開口350R暴露出絕緣層380。更詳細的說，開口350R位於第一導電墊432和第二導電墊434之間。
請參閱第47圖，接著，形成一支撐層410覆蓋犧牲層350上並填滿開口350R。在一些實施例中，支撐層410可包含絕緣材料、金屬材料或其他具有支撐效果的材料。舉例來說，絕緣材料包含氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、 環氧樹脂；而金屬材料包含鋁、鈦、金、鉑或鎳等，但不以此為限。
如第48圖所示，然後形成承載基板360於支撐層410上。在多個實施例中，可以藉由一黏著層420將承載基板360黏附至支撐層410上，以提高承載基板360與支撐層410之間的結合力。應注意，在支撐層410上形成承載基板360之後，將如第48圖所繪示之結構翻轉使生長基板310位於頂部且承載基板360位於底部。接著，請參閱第49圖，移除生長基板310以及未摻雜半導體層328，並暴露出剩餘第二型半導體層326’之一表面326s。在一實施方式中，剩餘第二型半導體層326’所暴露出來的表面326s具有一粗糙紋理(圖未示)。在多個示例中，粗糙紋理可以包含規則圖案或不規則圖案。
請參閱第50圖，移除犧牲層350。詳細的說，可以使用蝕刻溶液將犧牲層350移除。當犧牲層350被蝕刻後，支撐層410的一部分會形成一支撐架412，且支撐架412可將預計要形成的發光二極體結構懸空地支撐於支撐層410的上方。由於在移除犧牲層350後，僅有支撐架412支撐上方結構，因此可以容易地使支撐架412斷開。此外，在某些實施例中，僅移除部分的犧牲層350。也就是說，可以無需完全移除犠牲層350，只要能讓支撐架412可以折斷即可。然後，使支撐層410的支撐架412斷裂，而形成單獨的一發光二極體結構。在一實施例中，當支撐架412斷裂後，此單獨的發光二極體結構上可能會殘留支撐架412的一部 分，且此殘留的部分支撐架412並不會再次地被清除乾淨。在另一實施例中，當支撐架412斷裂後，此單獨的發光二極體結構上可能完全不會殘留支撐架412。在其他實施例中，為了要使支撐架412斷裂，可能會移除掉單獨的發光二極體結構上部分的絕緣層380。在一些實施方式中，可以將此單獨的發光二極體結構中的第一導電墊432和第二導電墊434分別藉由第一黏著層162和第二黏著層164電性對接至固晶基板170上以形成如第3圖所示之發光二極體結構30。有關第3圖所繪示之發光二極體結構30的各種特徵已記載於上文中，在此不在贅述。值得注意的是，上述製程操作僅為例示性的示出，各操作可以依照需求任意的調換順序。在某些實施例中，在上述製程之前、期間或之後可以執行額外的操作。
本發明之發光二極體結構及其製造方法除了可以應用於傳統發光二極體和尺寸降至微米(μm)等級的微發光二極體之外，還可以廣泛地應用於顯示器及穿戴式裝置中。
綜上所述，本發明所提供的發光二極體結構可包含分散式布拉格反射鏡或金屬層，以將發光二極體發出的光導引為向上發射的光線，進而增加出光效率。且由於本發明發光二極體結構中之電性接觸層的寬度大於半導體疊層的寬度，因此電性接觸層可以作為電性接觸的載台。再者，本發明發光二極體結構的電性接觸層還可以包含雙層導電層(例如，歐姆接觸層及金屬層)。導電層的設計可以確保發光二極體結構具有可以作為導電接觸的載台。此 外，本發明所提供的發光二極體結構還可以利用第二型半導體層的第二部分來代替電性接觸層作為電性接觸的載台，且第二型半導體層之第二部分所暴露出之具有粗糙紋理的表面可以提升出光效率。
此外，相較於需經過兩次暫時基板的接合及兩次移除暫時基板製程的傳統製造方法，本發明所提供之發光二極體結構的製造方法僅需一次暫時基板的接合及一次移除暫時基板的製程。在製程良率、對位以及發光二極體間距的精準度上有大幅的改善。而且，在發光二極體結構轉移的過程中，利用支架的形成，可以減少發光二極體的轉移時間。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此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。
10‧‧‧發光二極體結構
110‧‧‧基底層
120‧‧‧電性接觸層
122‧‧‧第一金屬層
124‧‧‧歐姆接觸層
130‧‧‧半導體疊層
132‧‧‧第一型半導體層
134‧‧‧發光層
136‧‧‧第二型半導體層
140‧‧‧絕緣層
150‧‧‧電極層
160‧‧‧黏著層
170‧‧‧固晶基板
W1、W2、W3、W4、W5‧‧‧最大寬度
Claims (19)
- 一種發光二極體結構，包含：一基底層，具有一最大第一寬度；一電性接觸層，具有一最大第二寬度並設置於該基底層上；一半導體疊層，具有一最大第三寬度並設置於該電性接觸層上，該半導體疊層包括一第一型半導體層、一發光層及一第二型半導體層依序堆疊，其中該第一型半導體層、該發光層及該第二型半導體層的寬度實質上皆小於或等於該最大第三寬度；以及一絕緣層，至少覆蓋該基底層之一側壁、該電性接觸層之一側壁及該半導體疊層之一側壁，其中該最大第二寬度大於該最大第三寬度，且該最大第二寬度小於或等於該最大第一寬度。
- 如申請專利範圍第1項的發光二極體結構，其中該電性接觸層為單層，且該最大第二寬度實質上等於該最大第一寬度。
- 如申請專利範圍第1項的發光二極體結構，該電性接觸層包括一歐姆接觸層及一第一金屬層，該歐姆接觸層具有一最大第四寬度並設置於該半導體疊層與該基底層之間，該第一金屬層具有一最大第五寬度並設置於該歐姆接觸層與該基底層之間，該最大第四寬度小於或實 質上等於該最大第一寬度，且該最大第五寬度實質上等於該最大第一寬度。
- 如申請專利範圍第3項的發光二極體結構，其中該最大第四寬度實質上等於該最大第三寬度。
- 如申請專利範圍第1項的發光二極體結構，更包含一電極層設置於該半導體疊層上。
- 如申請專利範圍第5項的發光二極體結構，其中該電極層可被該發光層所發出的光穿透。
- 如申請專利範圍第5項的發光二極體結構，其中該電極層為一第二金屬層。
- 如申請專利範圍第1項的發光二極體結構，其中該基底層包含介電材料或金屬材料。
- 如申請專利範圍第1項的發光二極體結構，該基底層包含一分散式布拉格反射鏡(Distributed Bragg Reflector)，且該絕緣層至少覆蓋該分散式布拉格反射鏡之一側壁。
- 如申請專利範圍第9項的發光二極體結 構，當該基底層包含該分散式布拉格反射鏡時，該電性接觸層可被該發光層所發出的光穿透。
- 一種發光二極體結構，包含：一半導體疊層，由上而下依序包括一第一型半導體層、一發光層及一第二型半導體層，其中該第二型半導體層包含一第一部分和一第二部分，且該第一部分位於該第二部分上，該第二部分的最大寬度大於該第一部分的最大寬度；一絕緣層，覆蓋該半導體疊層之一側壁以及該第二部分之一上表面，且該絕緣層具有一第一開口以及一第二開口分別位於該第一型半導體層及該第二部分上；一第一導電墊，藉由該第一開口電性連接至該第一型半導體層；一第二導電墊，藉由該第二開口電性連接至該第二部分；以及一支撐區域，位於該絕緣層上方且位於該第一導電墊與該第二導電墊之間。
- 如申請專利範圍第11項的發光二極體結構，更包含一固晶基板電性對接該第一導電墊和該第二導電墊。
- 如申請專利範圍第12項的發光二極體結 構，更包含一第一黏著層以及一第二黏著層分別位於該第一導電墊與該固晶基板之間以及該第二導電墊與該固晶基板之間，其中該第一黏著層與該第二黏著層之間電性絕緣。
- 如申請專利範圍第11項的發光二極體結構，更包含一電極層設置於該第一型半導體層與該第一導電墊之間。
- 如申請專利範圍第11項的發光二極體結構，更包含一導電塊設置於該第二開口中，且該第二導電墊覆蓋該導電塊之一頂表面及一側壁。
- 如申請專利範圍第15項的發光二極體結構，其中位於該第一部分上之該絕緣層的一頂表面與該導電塊之該頂表面實質上齊平。
- 如申請專利範圍第11項的發光二極體結構，其中該第一導電墊延伸覆蓋該絕緣層的一部分。
- 如申請專利範圍第11項的發光二極體結構，其中該第一導電墊之一頂表面與該第二導電墊之一頂表面實質上齊平。
- 如申請專利範圍第11項的發光二極體結構，其中該第二型半導體層具有暴露在外之一表面，且該表面具有一粗糙紋理。
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