TWI398018B

TWI398018B - 一種製造發光元件陣列之方法

Info

Publication number: TWI398018B
Application number: TW097137667A
Authority: TW
Inventors: Tsung Hsien Liu; Chao Hsing Chen; Cheng Ta Kuo
Original assignee: Epistar Corp
Priority date: 2008-09-30
Filing date: 2008-09-30
Publication date: 2013-06-01
Also published as: TW201013979A

Description

一種製造發光元件陣列之方法

本發明係關於一種發光元件陣列的製造方法，尤其關於一種具有絕緣層封閉溝槽之發光元件陣列。

發光二極體(Light Emitting Diode;LED)係一種固態物理半導體元件，發光二極體陣列(LED Array)係具有複數個LED，依需求做適當的串聯或並聯。在串聯或並聯前，需要先形成溝槽以區隔各個LED，接著在溝槽及LED之間形成絕緣層以電絕緣各個LED，再形成電連接線在絕緣層之上並電連接各個LED之電極，以達成串聯或並聯。然而由於溝槽的尺寸影響，例如溝槽的深度太深，導致在溝槽的側壁上形成電連接線時會出現斷線或電連接不良的現象。習知的解決方法係採用增加電連接線的厚度以填滿溝槽或是完整地覆蓋在溝槽側壁上，以達到良好的電連接；但是增加電連接線的厚度也同時增加生產的成本。

一種製造一發光元件陣列之方法，包含提供一基板；形成一發光疊層於基板之上，其中發光疊層包含一第一半導體層，位於基板之上；一發光層，位於第一半導體層之上；及一第二半導體層，位於發光層之上。移除部份發光疊層以形成至少一溝槽，其中溝槽曝露部分基板，並將發光疊層劃分成一第一發光元件與一第二發光元件。移除部分第一發光元件之第二半導體層與發光層與第二發光元件之第二半導體層與發光層，以曝露部份第一發光元件之第一半導體層與第二發光元件之第一半導體層。接著形成第二電極於第二半導體層之上，與第一電極於暴露之第一半導體層之上。形成一絕緣層於發光疊層與溝槽之上，絕緣層大致封閉溝槽以於溝槽之中形成至少一空洞，並暴露第一電極與第二電極。形成一電連接線電連接第一發光元件之第一電極與第二發光元件之第二電極。

一發光元件陣列，包含一基板；一第一發光元件，位於基板之上；一第二發光元件，位於基板之上；至少一溝槽，分隔第一發光元件與第二發光元件；以及一絕緣層，大致封閉溝槽以形成至少一空洞於溝槽之中。

如第1圖所示，提供一發光二極體1之晶圓，包含一基板10；一發光疊層12，形成於基板10之上，其中發光疊層12至少包含一第一半導體層122、一活性層124與一第二半導體層126。移除部份發光疊層12以形成一溝槽14，其中溝槽14曝露部份基板10，並將發光疊層12分隔成一第一發光元件11與一第二發光元件13，移除的方式包含但不限於蝕刻。移除部分第一發光元件11與第二發光元件13之第二半導體層126與發光層124以曝露部分第一半導體層122，其中移除的方式包含但不限於感應耦合式電漿蝕刻(Inductively Coupled Plasma;ICP)。此時溝槽14兩側的第一半導體層122之上表面約略在同一水平面，即第一發光元件11之第一半導體層122之上表面與基板10的距離與第二發光元件13之第一半導體層122之上表面與基板10的距離大約相同，亦或是溝槽14兩側側壁的高度約略相等。然後形成第一電極15在第一半導體層122之上表面，與第二電極17在第二半導體層126之上表面。接著形成一絕緣層16於溝槽14、第一發光元件11與第二發光元件13之上，但裸露出第一電極15與第二電極17，其中絕緣層16的形成方式包含但不限於電子束蒸鍍法(E-Gun)、濺鍍法(Sputtering)或電漿增強化學氣相沉積法(PECVD)。最後形成電連接線18於絕緣層16之上，以電連接第一發光元件11之第一電極15與第二發光元件13之第二電極17，其中電連接線18的形成方式包含蒸鍍、化鍍或電鍍，例如物理氣相沉積法(PVD)，化學氣相沉積法(CVD)，有機金屬化學氣相沉積法(MOCVD)，電子束蒸鍍法(E-Gun)或電漿增強化學氣相沉積法(PECVD)。如第2圖所示，絕緣層16大致封閉溝槽14以形成一空洞142於溝槽14之中，其中溝槽14之寬度w不大於第一半導體層122上之絕緣層16之厚度t之兩倍。絕緣層在形成時具有側向成長的特性，換言之，絕緣層材料在水平方向的成長速率大於垂直方向的成長速率，使絕緣層16於形成時可大致封閉溝槽14，防止電連接線18形成於溝槽14的側壁上，避免斷線或電連接不良。

基板10之材料包含但不限於銅(Cu)、鎢(W)、氮化鋁(AlN)、金屬基複合材料(Metal Matrix Composite；MMC)、陶瓷基複合材料(Cera mic Matrix Composite；CMC)、碳化矽(SiC)、鋁(Al)、矽(Si)、鑽石(Diamond)、砷化鎵鋁(AlGaAs)、磷化鎵(GaP)、氮化鋁(AlN)、氧化鋰鋁(LiAlO₂ )、碳化矽(SiC)、氧化鋅(ZnO)、磷化銦(InP)、氮化鋁(AlN)、藍寶石(Sapphire)、玻璃(Glass)，其他透明材料或此等材料之組合。基板10之材料較佳為電絕緣材料，若為導電材料，一電絕緣層(未顯示)形成於基板10與發光疊層12之間以電絕緣第一發光元件11與第二發光元件13。

發光疊層12之材料包含但不限於一種或一種以上之物質，如鎵(Ga)、鋁(Al)、銦(In)、砷(As)、磷(P)、氮(N)或矽(Si)。絕緣層16之材料為電絕緣材料，例如聚醯亞胺(PI)、過氟環丁烷(PFCB)、旋塗玻璃、Su8、苯并環丁烯(BCB)、環氧樹脂(Epoxy)、丙烯酸樹脂(Acrylic Resin)、環烯烴聚合物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸二乙酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚醯亞胺(Polyetherimide)、氟碳聚合物(Fluorocarbon Polymer)、矽膠(Silicone)、玻璃、氧化鋁、氧化鈦、氮化矽(SiN_x )、氧化矽(SiO₂ )、氧化鈦(TiO₂ )、上述材料之組合或其他透明絕緣材料。電連接線18之材料為導電材料，例如金(Au)、銅(Cu)、鎳(Ni)或上述材料之組合。

如第3圖與第4圖所示，溝槽14可包含複數個次溝槽，被絕緣層16覆蓋且大致封閉其開口以形成複數個空洞142、144和146，其中每個次溝槽之寬度w不大於兩倍第一半導體層122上之絕緣層16之厚度t。

第5圖係繪示出一光源產生裝置示意圖。光源產生裝置2可以是一照明裝置，例如路燈、車燈、或室內照明光源，也可以是交通號誌、或一平面顯示器中背光模組的一背光光源。光源產生裝置2包含一光源21，可為本發明任一實施例中之發光元件陣列、電源供應系統22以供應光源21一電流、以及一控制元件23，用以控制電源供應系統22。

第6圖係繪示出一背光模組剖面示意圖。背光模組3包含前述實施例中的光源產生裝置2，以及一光學元件31。光學元件31可將由光源產生裝置2發出的光加以處理，以應用於平面顯示器，例如散射光源產生裝置2所發之光。

惟上述實施例僅為例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟於此項技藝之人士均可在不違背本發明之技術原理及精神的情況下，對上述實施例進行修改及變化。因此本發明之權利保護範圍如後述之申請專利範圍所列。

1‧‧‧發光元件陣列

10‧‧‧基板

12‧‧‧發光疊層

122‧‧‧第一半導體層

124‧‧‧發光層

126‧‧‧第二半導體層

14‧‧‧溝槽

142、144、146‧‧‧空洞

16‧‧‧絕緣層

15‧‧‧第一電極

17‧‧‧第二電極

11‧‧‧第一發光元件

13‧‧‧第二發光元件

2‧‧‧光源產生裝置

21‧‧‧光源

22‧‧‧電源供應系統

23‧‧‧控制元件

3‧‧‧背光模組

31‧‧‧光學元件

18‧‧‧電連接線

w‧‧‧寬度

t‧‧‧厚度

第1圖係顯示依據本發明一實施例之發光元件陣列之製造流程剖面圖。

第2圖係顯示依據本發明一實施例之溝槽之剖面圖。

第3圖係顯示依據本發明另一實施例之溝槽之剖面圖。

第4圖係顯示依據本發明另一實施例之溝槽之剖面圖。

第5圖係為顯示利用本發明實施例之發光元件陣列組成之一光源產生裝置之示意圖。

第6圖係為顯示利用本發明實施例之發光元件陣列組成之一背光模組之示意圖。

發光元件陣列‧‧‧1

基板‧‧‧10

發光疊層‧‧‧12

第一半導體層‧‧‧122

發光層‧‧‧124

第二半導體層‧‧‧126

溝槽‧‧‧14

絕緣層‧‧‧16

第一電極‧‧‧15

第二電極‧‧‧17

第一發光元件‧‧‧11

第二發光元件‧‧‧13

電連接線‧‧‧18

Claims

一種製造一發光元件陣列之方法，包含：提供一基板；形成一發光疊層於該基板之上，其中該發光疊層包含：一第一半導體層，位於該基板之上；一發光層，位於該第一半導體層之上；及一第二半導體層，位於該發光層之上；移除部份該發光疊層以形成至少一溝槽，其中該溝槽曝露部分該基板，並將該發光疊層分隔成至少一第一發光元件與一第二發光元件；移除部分該第一發光元件之該第二半導體層與該發光層與該第二發光元件之該第二半導體層與該發光層以曝露部份該第一發光元件之該第一半導體層與該第二發光元件之該第一半導體層；於各該第二半導體層之上形成一第二電極；於各該暴露之第一半導體層之上形成一第一電極；形成一絕緣層於該發光疊層與該溝槽之上，該絕緣層大致封閉該溝槽以於該溝槽之中形成至少一空洞，並暴露該些第一電極與該些第二電極，其中該溝槽寬度不大於兩倍的該第一半導體層上之該絕緣層厚度；以及形成一電連接線電連接該第一發光元件之第一電極與該第二發光元件之第二電極。
如請求項1所述之製造該發光元件陣列之方法，其中該發光疊層之材料包含一種或一種以上之物質選自鎵(Ga)、鋁(Al)、銦(In)、砷(As)、磷(P)、氮(N)與矽(Si)所構成群組。
如請求項1所述之製造該發光元件陣列之方法，其中該溝槽包含複數個次溝槽。
如請求項3所述之製造該發光元件陣列之方法，其中任一該複數個次溝槽之寬度不大於兩倍的該第一半導體層上之該絕緣層厚度。
如請求項1所述之製造該發光元件陣列之方法，其中形成該絕緣層之方法係擇自電子束蒸鍍法(E-Gun)、濺鍍法(sputtering)與電漿增強化學氣相沉積法(PECVD)所構成之群組。
如請求項1所述之製造該發光元件陣列之方法，其中形成該電連接線之方法係擇自物理氣相沉積法(PVD)，化學氣相沉積法(CVD)，有機金屬化學氣相沉積法(MOCVD)，電子束蒸鍍法(E-Gun)、電漿增強化學氣相沉積法(PECVD)、化鍍、電鍍與其他蒸鍍方法所構成之群組。
一發光元件陣列，包含：一基板；一第一發光元件，位於該基板之上；一第二發光元件，位於該基板之上；至少一溝槽，分隔該第一發光元件與該第二發光元件；以及一絕緣層，大致封閉該溝槽以形成至少一空洞於該溝槽之中，其中該溝槽寬度不大於兩倍的該第一半導體層上之該絕緣層厚度。
如請求項7所述之發光元件陣列，其中該第一發光元件或該第二發光元件包含一發光疊層，位於該基板之上。
如請求項8所述之發光元件陣列，其中該發光疊層包含：一第一半導體層，位於該基板之上；一發光層，位於該第一半導體層之上；以及一第二半導體層，位於該發光層之上。
如請求項9所述之發光元件陣列，其中該溝槽兩側之該些第一半導體層之上表面位在同一水平面。
如請求項8所述之發光元件陣列，其中該發光疊層之材料包含一種或一種以上之物質選自鎵(Ga)、鋁(Al)、銦(In)、砷(As)、磷(P)、氮(N)與矽(Si)所構成群組。
如請求項7所述之發光元件陣列，其中該溝槽包含複數個次溝槽。
如請求項12所述之發光元件陣列，其中任一該複數個次溝槽之寬度不大於兩倍的該第一半導體層上之該絕緣層厚度。
如請求項7所述之發光元件陣列，更包含一電連接線，位於該絕緣層之上，電連接該第一發光元件與該第二發光元件。
一種光源產生裝置，包含：一光源，包含至少一如請求項7~14所述之發光元件陣列其中之一所述之發光元件；一電源供應系統，供應該光源一電流；以及一控制元件，控制該電流。
一種背光模組，包含：至少一光源產生裝置，該光源產生裝置包含至少一如請求項7~14項其中之一所述之發光元件；以及一光學元件，處理該光源產生裝置所發之光。