TWI453947B - Manufacturing method of electro - optical diode for electroforming - Google Patents

Description

發光二極體之電鑄製造方法

本發明係有關一種覆晶發光二極體之製造方法，特別是有關一種覆晶發光二極體之電鑄製造方法。

發光二極體元件具有耗電量少、體積小及使用壽命長的特性，由過去使用在顯示應用如儀表煞車燈、移動式看板、戶外看板，直到現在應用在一般照明、特殊照明如交通號誌、景觀照明、投射燈甚至是液晶顯示器之背光源。就照明的部份來說，因為能源效率的考量，發光二極體更是有可能取代白熾燈、螢光燈。

在發光二極體得以廣泛應用的前提之下，製作技術上卻仍有諸多需克服的問題存在。目前發光二極體已知技藝依功效與目的主要大致上可分三種：氮化鎵(GaN-on-Si)磊晶技術提供低製作成本；薄膜覆晶(Flip-Chip)技術可提供高發光功率；金屬接合(Metal-Bonding)技術能提高操作電流。其中薄膜覆晶結構之發光二極體可大幅增加發光效率，但也卻容易因伴隨而來的高溫而破壞相關元件，另外，薄膜覆晶技術在剝離藍寶石基板的過程中，容易因產生震波造成氮化鎵之磊晶層破裂，目前之解決方法請參閱第1A圖至第1C圖，以說明習知之覆晶至基板、底部填充膠灌注方法及雷射剝離基板示意圖，如第1A圖所示，習知技術提供已切割好但尚未剝離藍寶石基板10之複數發光二極體單元12並覆晶至子基板14上，每一發光二極體單元12包含位於藍寶石基板10上的磊晶層16，磊晶層16之底面形成有第一金屬電極18及第二金屬電極20；如第1B圖所示，再以點膠針頭22灌注底部填充膠24充填於磊晶層16底部，底部填充膠24因為毛細作用開始擴散而填滿發光二極體單元12與藍寶石基板10之空隙，最後完全密合第一金屬電極18及第二金屬電極20，經烘烤後使底部填充膠24變硬，以提供磊晶層16底部支撐力，此時底部填充膠24將因為包覆氣隙而產生氣泡26；如第1C圖所示，以雷射光束28剝離藍寶石基板10過程當中因為產生震波及氣泡26的存在，以致於磊晶層16底部支撐力不足而產生裂痕30，最後導致元件失效。另外，再以磊晶層16充填底部填充膠24的缺點來說，由於需要逐顆灌注底部填充膠24將使得製程速度變得緩慢，而且因為底部填充膠24因並非是熱能的良導體，因此發光二極體單元12所產生的熱能亦無法快速排出，使得產生高溫而減短使用壽命。

因此，如何解決習知之覆晶發光二極體之製造方法於製程上的耗時與因包覆氣隙所產生氣泡之缺失，即為欲研究改善之方向所在。

有鑑於此，本發明係針對上述之問題，提出一種發光二極體之電鑄製造方法，以製作金屬支撐散熱層，能使得以加快製造過程，由於使用電鑄之製造方法來製作金屬支撐散熱層，因此更能提供使用雷射剝離藍寶石基板過程所必要的支撐力，使磊晶層不致於產生破裂。

本發明之主要目的，係在提供一種發光二極體之電鑄製造方法，利用電鑄製程將已製程磊晶層及金屬電極之基板接上陰極，以進行沈積適當的厚度之金屬支撐散熱層，一次製程可完成晶圓上所載之數千顆晶粒的支撐層，得以解決過去習知技術因為需要逐顆灌注底部填充膠而造成製程速度過於緩慢的問題。

本發明之另一目的，係在提供一種發光二極體之電鑄製造方法，利用電鑄製程所製成的金屬支撐散熱層，可使製程穩定以提升產品良率，解決過去習知技術因為使用填充膠而造成氣泡的缺失，得以提供雷射剝離基板過程所需要的支撐力，使磊晶層不致於破裂。

本發明之再一目的，係在提供一種發光二極體之電鑄製造方法，由於是利用電鑄製程製成金屬支撐散熱層，因此具有高度的排熱效果，以解決過去習知因使用非熱能良導體之填充膠所製成的支撐層而導致高溫無法排出的缺失，因為金屬支撐散熱層可快速散熱導熱，避免晶粒局部高溫，因此可增加元件本身使用壽命與發光效率，更可提升元件的可靠度。

為達上述之目的，本發明提供一種發光二極體之電鑄製造方法，其步驟至少包括：提供一設有複數磊晶層以及完成圖案化金屬層之基板，於磊晶層之頂面上及圖案化金屬層之側壁形成一絕緣層，對基板進行電鑄，以形成一金屬支撐散熱層，再將基板進行切割，以得到複數發光二極體晶粒，並利用覆晶技術將發光二極體安裝至一承載基板上，最後，再以雷射光束剝離該基板。

底下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

本發明係為一種使用電鑄製造方法進行沉積金屬支撐散熱層，由於是使用電鑄製造方法，將可使磊晶層不再因為使用填充膠製作支撐層而因氣泡存在而產生破裂，以提供雷射剝離基板過程所需要的支撐力，本發明使用金屬材質製作金屬支撐散熱層，更可使得支撐層具有散熱效果。

本發明之實施方法請同時參閱第2A圖至第2E圖，說明本發明之形成絕緣層、移除適量絕緣層示意圖、形成金屬支撐散熱層示意圖、移除適量金屬支撐散熱層示意圖及雷射光束剝離基板示意圖。如第2A圖所示，本發明提出一種發光二極體之電鑄製造方法，其步驟至少包括：提供如藍寶石、氮化鎵、氮化鋁、碳化矽、矽或氮化鎵鋁等材質且未切割之基板32，在所提供之基板32上具有已製成之複數發光二極體單元34，每一個發光二極體單元34包含位於基板32上之磊晶層36，在磊晶層36其上之頂面具有使用材質為鈦、鋁、金、鎳、銅、銀、鉑、鋨、鋰、鉻、銫或鎢之單層與多層金屬結構所形成之第一金屬電極38及第二金屬電極40，以作為圖案化金屬層。隨後，於磊晶層36之頂面上及第一金屬電極38及第二金屬電極40之側壁，可使用旋轉 塗佈、快速熱處理或化學氣相沉積之技術進行沉積形成如氧化物、氮化物、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、光阻SU-8、矽膠或環氧樹脂等絕緣材質形成絕緣層42以進行保護並絕緣磊晶層36及第一金屬電極38及第二金屬電極40之側壁；如第2B圖所示，在基板32形成絕緣層42之後，再藉由光罩搭配蝕刻技術針對絕緣層42使用材質移除部份絕緣層42，以露出部份第一金屬電極38及第二金屬電極40之一端，分別形成第一接觸端44及第二接觸端46；如2C圖所示，並同時參閱第3圖，說明本發明之形成金屬支撐散熱層方法及電鑄示意圖，如圖所示，將欲進行電鑄處理如錫、銅、鎳、鈷、金、鋁、鎢、氧化銦錫、銀、鉻、鉑、鉬或鎢之金屬材料48放至電鑄處理裝置50並接上陽極+並浸入硫酸銅、硫酸或氯離子之電鍍溶液52中，基板32接上陰極-並浸入硫酸銅、硫酸或氯離子之電鍍溶液52中，因此，電鑄處理裝置50將產生化學反應，而析出金屬離子M⁺ ，以進行形成厚度為2μm至100μm之金屬支撐散熱層54；如第2D圖所示，將已進行電鑄完成之基板32，再藉由光罩搭配蝕刻技術針對金屬支撐散熱層54之材質進行移除部份金屬支撐散熱層54，使得第一接觸端44及第二接觸端46裸露在外；如第2E圖所示，再以每一發光二極體單元34為單位進行切割，以得到複數發光二極體晶粒35後，再以覆晶技術將發光二極體晶粒安裝至承載基板56上，最後，再以雷射光束58剝離基板32。

如上述實施方式所揭露之一種發光二極體之電鑄製造方法，利用電鑄製程的方式進行形成適當的厚度之金屬支撐散熱層，不但製程快速，且得以提供雷射剝離基板過程所需要的支撐力，利用金屬材質所製作之金屬支撐散熱層更是具有高度的排熱效果，因此可增加元件本身使用壽命與發光效率。

雖然，本發明前述之實施例揭露如上，然其並非用以限訂本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內所為之更動與潤飾，均屬於本發明專利範圍之主張。關於本發明所界定之專利範圍請參考所附之申請專利範圍。

10．．．藍寶石基板

12．．．發光二極體單元

14．．．子基板

16．．．磊晶層

18．．．第一金屬電極

20．．．第二金屬電極

22．．．點膠針頭

24．．．底部填充膠

26．．．氣泡

28．．．雷射光束

30．．．裂痕

32．．．基板

34．．．發光二極體單元

35．．．發光二極體晶粒

36．．．磊晶層

38．．．第一金屬電極

40．．．第二金屬電極

42．．．絕緣層

44．．．第一接觸端

46．．．第二接觸端

48．．．金屬材料

50．．．電鑄處理裝置

52．．．電鍍溶液

54．．．金屬支撐散熱層

56．．．承載基板

58．．．雷射光束

第1A圖為習知之覆晶至基板示意圖。

第1B圖為習知之底部填充膠灌注方法。

第1C圖為習知之雷射剝離基板示意圖。

第2A圖為本發明之形成絕緣層示意圖。

第2B圖為本發明之移除適量絕緣層示意圖。

第2C圖為本發明之形成金屬支撐散熱層示意圖。

第2D圖為本發明之移除適量金屬支撐散熱層示意圖。

第2E圖為本發明之雷射光束剝離基板示意圖。

第3圖為本發明之電鑄示意圖。

32．．．基板

48．．．金屬材料

50．．．電鑄處理裝置

52．．．電鍍溶液

Claims (11)

1. 一種發光二極體之電鑄製造方法，其步驟至少包括：提供一基板，其上設有複數發光二極體單元，每一該發光二極體單元包含位於該基板上的一磊晶層，該磊晶層之一頂面形成有一圖案化金屬層；於該磊晶層之該頂面與側面上及該圖案化金屬層之側壁形成一絕緣層；對每一該發光二極體單元進行電鑄，以便於該磊晶層上形成一金屬支撐散熱層；以該發光二極體單元為單位進行切割，以得到複數發光二極體晶粒；以覆晶技術將該發光二極體晶粒安裝至一承載基板上；及以雷射光束剝離該基板。
2. 如請求項1所述之發光二極體之電鑄製造方法，其中該圖案化金屬層係為一第一金屬電極及一第二金屬電極。
3. 如請求項1所述之發光二極體之電鑄製造方法，其中該對每一該發光二極體單元進行電鑄，以便於該磊晶層上形成一金屬支撐散熱層之步驟，更包括：將欲電鑄之金屬材料接上陽極；以及該基板接上陰極並浸入電鍍溶液中，以形成一金屬支撐散熱層。
4. 如請求項1所述之發光二極體之電鑄製造方法，其中該基板之材質係為藍寶石、氮化鎵、氮化鋁、碳化矽、矽或氮化鎵鋁。
5. 如請求項1所述之發光二極體之電鑄製造方法，其中該圖案化金屬層之材質係為鈦、鋁、金、鎳、銅、銀、鉑、鋨、鋰、鉻、銫或鎢之單層與多層金屬結構。
6. 如請求項1所述之發光二極體之電鑄製造方法，其中該絕緣層之材料為氧化物、氮化物、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、光阻SU-8、矽膠或環氧樹脂。
7. 如請求項3所述之發光二極體之電鑄製造方法，其中該金屬材料為 錫、銅、鎳、鈷、金、鋁、鎢、氧化銦錫、銀、鉻、鉑、鉬或鎢。
8. 如請求項3所述之發光二極體之電鑄製造方法，其中該電鍍溶液係為硫酸銅、硫酸或氯離子。
9. 如請求項1所述之發光二極體之電鑄製造方法，其中該金屬支撐散熱層形成厚度為2μm至100μm。
10. 如請求項1所述之發光二極體之電鑄製造方法，其中在形成該絕緣層之步驟後，更包括：藉由蝕刻技術移除部份該絕緣層，以露出部份該圖案化金屬層。
11. 如請求項1所述之發光二極體之電鑄製造方法，其中在形成該金屬支撐散熱層之步驟後，更包括：藉由蝕刻技術移除部份該金屬支撐散熱層，以露出部份該圖案化金屬層。