TWI488342B - 半導體發光裝置及其製造方法 - Google Patents

Description

半導體發光裝置及其製造方法

本發明是有關於一種半導體發光裝置及其製造方法，且特別是有關於一種具有凹形基板的半導體發光裝置及其製造方法。

近年來，發光二極體裝置的應用越來越廣泛，並且隨著各式顯示器的快速研發與進展，發光二極體已被應用於各式顯示器技術。此外，發光二極體可應用於新的顯示技術，例如交通號誌、液晶電視及手機背光源，因此相關的研究也越發蓬勃發展。

然而，發光二極體之多層結構間的熱傳導效率嚴重影響其發光效能及使用壽命，連帶使得顯示器的品質降低。因此，提高並改良發光二極體之散熱效果的結構及其製程仍為業界努力的方向。

本發明係有關於一種半導體發光裝置及其製造方法。半導體發光裝置中，以膏狀物透過圖案化模版形成散熱凹形基板，可以縮減製程時間及材料成本，而達到製程簡化及節省成本的效果。

根據本發明之一方面，係提出一種半導體發光裝置。之製造方法。製造方法包括提供至少一發光二極體；形成一犧牲層於發光二極體周圍；以一膏狀物透過一圖案化模 版，形成至少一凹形基板，每一凹形基板包覆至少一發光二極體的部分表面；以及固化凹形基板。

根據本發明之另一方面，係提出一種半導體發光裝置。半導體發光裝置包括一凹形基板(submount)以及一發光二極體，發光二極體設置於凹形基板中。凹形基板係以一膏狀物固化並包覆於部分發光二極體及部分犧牲層。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。圖式上的尺寸比例並非按照實際產品等比例繪製。實施例所提出的細部結構和製程步驟僅為舉例說明之用，並非對本發明欲保護之範圍做限縮。該些步驟與結構僅為舉例說明之用，並非用以限縮本發明。具有通常知識者當可依據實際實施態樣的需要對該些步驟與結構加以修飾或變化。

在此揭露內容之實施例中，係提出一種半導體發光裝置及其製造方法。半導體發光裝置中，將膏狀物填入圖案化模版之開口中，開口對應於發光二極體設置，使膏狀物形成一凹形基板再加以固化，以形成具有散熱效果的凹形基板，因此具有縮減製程時間及材料成本，而達到製程簡化及節省成本的效果。然而，實施例所提出的細部結構和製程步驟僅為舉例說明之用，並非對本發明欲保護之範圍做限縮。該些步驟僅為舉例說明之用，並非用以限縮本發明。具有通常知識者當可依據實際實施態樣的需要對該些 步驟加以修飾或變化。

請參照第1A圖至第1F圖。第1A圖至第1F圖繪示依照本發明之一實施例之一種半導體發光裝置之製造方法示意圖。如第1A圖所示，提供一個或多個發光二極體110。

實施例中，提供一個或多個發光二極體110，例如包括以下步驟：如第1A圖所示，形成發光二極體110於暫時基板140上。

實施例中，暫時基板140例如是藍寶石基板，發光二極體110可以藉由一般習知的磊晶技術形成後，再如第1A圖所示將發光二極體110倒轉過來(即基板在上面，電極在下面)結合於於暫時基板140上。實施例中，發光二極體110例如包括第一型摻雜層111、發光層113、及第二型摻雜層115，發光層113設置於第一型摻雜層111和第二型摻雜層115之間。

請參照第1B圖，形成犧牲層120於發光二極體110周圍。一實施例中，犧牲層120例如是以旋轉塗佈(spin coating)的方式塗佈於發光二極體110周圍，而使得犧牲層120於發光二極體110的兩側面形成具有平滑凹弧的型態。如第1B圖所示，犧牲層120填滿多個發光二極體110之間的空間，犧牲層120的厚度係自發光二極體120周圍朝向遠離發光二極體120的方向遞減，例如鄰近發光二極體120的部分之厚度T2大於遠離發光二極體120的部分之厚度T1。

一實施例中，形成犧牲層120於發光二極體110周圍例如包括以下步驟：如第1B圖所示，形成犧牲層120於暫時基板140上及發光二極體110周圍，使犧牲層120包覆發光二極體110周圍。

接著，如第1B圖所示，在形成犧牲層120於發光二極體110周圍後，可選擇性地形成反射層130於犧牲層120上。反射層130可以用以反射光線，提高出光效率。

請參照第1C圖，可提供圖案化模版150於發光二極體110之上方，圖案化模版150具有開口150a，開口150a對應於發光二極體110配置，在此以一個開口150a對應一個發光二極體110，其他另一個實施例中可設計一個開口150a對應多個發光二極體110。

一實施例中，開口150a配置於發光二極體110的正上方，如第1C圖所示，圖案化模版150具有複數個開口150a，各個開口150a分別對應於各個發光二極體110配置，各個開口150a分別配置於對應的發光二極體110的正上方。

實施例中，開口150a之尺寸大於發光二極體110之尺寸，例如開口150a的寬度W1大於發光二極體110的寬度W2。實施例中，如第1C圖所示，各個開口150a之尺寸分別大於對應配置的發光二極體110之尺寸。

實施例中，圖案化模版150例如是鋼板或是網版。實施例中，鋼板可提供較高的精密度。

請參照第1D圖，以膏狀物160透過圖案化模版150形成一個或多個凹形基板170a，使得凹形基板170a包覆 於發光二極體110的部份表面，其中部分表面例如為一底部(基板)，或者加上側邊，其中側邊可為一部份覆蓋或整個側邊覆蓋，此外一實施例中，本案可凹形基板170a直接貼合覆蓋於發光二極體110的部份表面，或者選擇使用反射層130於發光二極體110的部份表面上，凹形基板170a隔著一反射層130後，再覆蓋於發光二極體110的部份表面，如第1D圖所示，此外一實施例中凹形基板包覆以到部分犧牲層120，如第1D圖所示，膏狀物160填入複數個開口150a中，在對應各個開口150a的發光二極體110上及發光二極體110周圍的部分犧牲層120上，形成複數個凹形基板170a包覆到發光二極體110上方與側面以及部分犧牲層120上。

實施例中，如第1D圖所示，各個開口150a之周圍150a1與膏狀物160所形成的各個凹形基板170a之周圍170a1實質上係對齊，即兩者具有相同尺寸。實施例中，填入膏狀物160於開口150a中的方式例如是以鋼板印刷方式或是網版印刷方式。舉例來說，先將膏狀物160塗刷於圖案化模版150的表面，接著以例如刮刀塗佈膏狀物160且填入至開口150a中，使膏狀物160沿著開口150a之周圍150a1填入至開口150a中且維持開口150a之周圍150a1所定義出來的形狀，而在對應開口150a的發光二極體110上及發光二極體110周圍的部分犧牲層120上形成凹形基板170a。

實施例中，各個凹形基板170a分別形成於各個開口150a的正下方，且各個凹形基板170a係根據各個開口150a 的相對位置關係而彼此間隔開(spaced apart)。由於膏狀物160在室溫下不會溢流，因此將膏狀物160填入開口150a中，凹形基板170a會對應各個開口150a的位置而形成且彼此間隔開，開口150a之周圍150a1與凹形基板170a之周圍170a1實質上係對齊。因此，各個開口150a的位置及開口150a之周圍150a1實質上決定對應的各個凹形基板170a的位置及周圍170a1的範圍。如此一來，不需另外設置其他隔離結構於各個發光二極體110之間來決定後續各個發光二極體110之凹形基板(submount)的位置。此外，由於開口150a之尺寸大於發光二極體110之尺寸，凹形基板170a可以實質上包覆發光二極體110。

實施例中，膏狀物160之材質例如是具有高熱傳導係數的材料，具有良好的散熱效果，膏狀物160之材質可以例如是絕緣材料或導電材料。一實施例中，膏狀物160例如包括陶瓷材料。另一實施例中，膏狀物160例如包括銅、銀、以及錫其中之一種金屬或兩種金屬以上之組合。

請參照第1E圖，固化第1D圖的凹形基板膏狀物170a以形成固化後之凹形基板170(submount)。實施例中，如第1E圖所示，固化複數個凹形基板170以形成複數個固化後之凹形基板170於各個發光二極體110上。

實施例中，固化凹形基板170a的方式可以利用加熱方式或照射紫外光方式進行。一實施例中，固化凹形基板170a例如以例如200~300℃的溫度對凹形基板170a加熱1~2小時以完成固化製程。

實施例中，如第1E圖所示，固化後之凹形基板170(或 固化前之凹形基板170a)的厚度自發光二極體110周圍朝向遠離發光二極體110的方向遞增。換句話說，固化後之凹形基板170(或固化前之凹形基板170a)鄰近於發光二極體110周圍設置的位置具有較薄的厚度。

請參照第1F圖，實施例中，在固化凹形基板170a後，可移除暫時基板140。接著，移除犧牲層120。實施例中，例如是以蝕刻方式移除犧牲層120，犧牲層120相對於反射層130具有高蝕刻選擇比，使得反射層130不會同時被蝕刻而移除。接著，切斷發光二極體110之間相連的反射層130，至此，形成如第1F圖所示之複數個半導體發光裝置100。

一般而言，以電鍍銅金屬來製作散熱凹形基板的方式是最常見的。然而，將銅金屬電鍍至例如是犧牲層上，不但製程消耗時間長，且整個凹形基板的材質均為銅金屬，其材料成本較高。相較於電鍍銅金屬所需花費的時間，本發明之實施例中，將膏狀物160填入圖案化模版150對應於發光二極體110配置之開口150a中以及固化凹形基板170a所消耗時間較短，製程也較簡易。並且，膏狀物160並非由純銅金屬組成，膏狀物160中尚包括其他有機化合物或陶瓷材料，所耗費的材料成本也較低。

此外，當一個基板上設置有多個發光二極體時，以電鍍銅金屬方式來製作散熱基板之前，必須在各個發光二極體之間設置隔離結構，而使得後續銅金屬電鍍完成後，可以藉由隔離結構的分隔而使得多個銅金屬散熱基板分開來。相形之下，本發明之實施例中，各個凹形基板170a 分別形成於各個開口150a的正下方，且各個凹形基板170a係根據各個開口150a的相對位置關係而在形成時已經彼此間隔開，如此一來，不需在各個發光二極體110之間另外設置隔離結構，可以達到製程簡化的效果。

第2A圖至第2B圖繪示依照本發明之另一實施例之一種半導體發光裝置之製造方法示意圖。請同時參照第1A圖至第1D圖與第2A圖至第2B圖。

首先，類似於如第1A圖至第1D圖所示之步驟，提供一個或多個發光二極體110、形成犧牲層120於發光二極體110周圍、以及以膏狀物160透過圖案化模版150，形成一個或多個凹形基板170a包覆一個或多個發光二極體110，在此以包覆一個為例，在一實施例包覆可含到犧牲層120部分。本實施例中，在形成犧牲層120於發光二極體110周圍後，並未形成反射層130於犧牲層120與發光二極體110上。

接著，如第2A圖所示，由於未形成反射層130，所以凹形基板170a直接包覆發光二極體110的部分表面，例如底部基板部分，或加上側邊部分，在此先包覆到犧牲層120部分再覆蓋到發光二極體110側邊部分，固化凹形基板170a以形成固化後之凹形基板170。接著，如第2B圖所示，移除暫時基板140及犧牲層120，至此，形成如第2B圖所示之複數個半導體結構100’。

實施例中，各個凹形基板170a分別形成於各個開口150a的正下方，且各個凹形基板170a係根據各個開口150a 的相對位置關係而彼此間隔開，換句話說，固化後之凹形基板170係根據各個開口150a的相對位置關係而彼此間隔開。如此一來，不需在各個發光二極體110之間另外設置隔離結構，移除犧牲層120後，如第2B圖所示，複數個半導體結構100’自然獨立分開，也不需進行額外的分割步驟，可以達到製程簡化的效果。

第3A圖至第3C圖繪示依照本發明之再一實施例之一種半導體發光裝置之製造方法示意圖。請同時參照第1A圖至第1D圖與第3A圖至第3C圖。

首先，如第3A圖所示，類似於如第1A圖至第1D圖所示之步驟，提供一個或多個發光二極體110、形成犧牲層120於發光二極體110周圍、以及以膏狀物160透過圖案化模版150形成一個或多個凹形基板170a於發光二極體110上及部分犧牲層120上。

接著，如第3B圖所示，形成穿孔H於凹形基板170a上，然後固化凹形基板170a以形成具有穿孔H的固化後之凹形基板270。一實施例中，如第3B圖所示，穿孔H貫穿凹形基板170a(固化後之凹形基板270)及反射層130而與犧牲層120接觸。另一實施例中，反射層130未形成於犧牲層120上，穿孔H貫穿凹形基板170a(固化後之凹形基板270)而與犧牲層120接觸。

接著，如第3C圖所示，移除暫時基板140及犧牲層120，至此，形成如第3C圖所示之複數個半導體發光裝置200。

實施例中，膏狀物160之材質例如是絕緣材料，所形 成的固化後之凹形基板270例如是絕緣基板，可形成內連線500a於穿孔H內(請參照第5圖)，發光二極體110包括電極110a，電極110a與穿孔H內之內連線500a電性相連。

第4圖繪示依照本發明之一實施例之半導體發光裝置之示意圖。本實施例中與前述實施例相同之元件係沿用同樣的元件標號，且相同元件之相關說明請參考前述，在此不再贅述。

請同時參照第1A圖至第1F圖及第4圖。半導體發光裝置100”包括凹形基板(submount)170以及發光二極體110，發光二極體110設置於凹形基板170中。凹形基板170係以膏狀物160填入圖案化模版150之開口150a中，開口150a對應於發光二極體110配置，膏狀物(未固化的凹形基板170a)形成於發光二極體110上及部分犧牲層120上，並固化膏狀物(未固化的凹形基板170a)而形成凹形基板170。實施例中，凹形基板170的厚度係自發光二極體110周圍朝向遠離發光二極體110的方向遞增。

實施例中，發光二極體110包括基板117、第一型摻雜層111、發光層113、第二型摻雜層115、電極110a、及電極110b。基板117設置在凹形基板170上，第一型摻雜層111設置在基板117上，發光層113設置於第一型摻雜層111和第二型摻雜層115之間。電極110a設置於第二型摻雜層115上，電極110b設置於第一型摻雜層111上。半導體發光裝置100”更包括內連線400a，內連線400a與電極110a電性相連，內連線400a與電極110b電性相連。

第5圖繪示依照本發明之再一實施例之半導體發光 裝置之示意圖。本實施例中與前述實施例相同之元件係沿用同樣的元件標號，且相同元件之相關說明請參考前述，在此不再贅述。

請同時參照第1A圖至第1F圖及第5圖。半導體發光裝置200’包括凹形基板270以及發光二極體110，發光二極體110設置於凹形基板270中。凹形基板270係以膏狀物160填入圖案化模版150之開口150a中，開口150a對應於發光二極體110配置，膏狀物(未固化的凹形基板170a)形成於發光二極體110上及部分犧牲層120上，並形成穿孔H於膏狀物(未固化的凹形基板170a)後固化膏狀物(未固化的凹形基板170a)而形成。一實施例中，穿孔H貫穿凹形基板270。

實施例中，凹形基板270例如是絕緣基板，半導體發光裝置200’更包括內連線500a，內連線500a設置於穿孔H內且貫穿穿孔H，內連線500a與電極110a電性相連，內連線500a與電極110b電性相連。

第6圖繪示依照本發明之又一實施例之半導體發光裝置之示意圖。本實施例中與前述實施例相同之元件係沿用同樣的元件標號，且相同元件之相關說明請參考前述，在此不再贅述。

請同時參照第1A圖至第1F圖及第6圖。半導體發光裝置300包括凹形基板170以及發光二極體210，發光二極體210設置於凹形基板170中。凹形基板170係以膏狀物160填入圖案化模版150之開口150a中，開口150a對應於發光二極體210配置，膏狀物(未固化的凹形基板 170a)形成於發光二極體210上及部分犧牲層120上，並固化膏狀物(未固化的凹形基板170a)而形成。

實施例中，發光二極體210包括第一型摻雜層111、發光層113、第二型摻雜層115、及電極110a。第一型摻雜層111設置於凹形基板170上，發光層113設置於第一型摻雜層111和第二型摻雜層115之間，電極110a設置於第二型摻雜層115上。凹形基板170例如是導電基板，第一型摻雜層111與凹形基板170係電性相連。換句話說，導電凹形基板170可以作為發光二極體210中的另一個電極。如此一來，半導體發光裝置300中的凹形基板170可以同時作為散熱基板以及第二個電極，可以減少至少例如是蝕刻膜層以形成設置第二個電極的凹陷部分之製程、以及形成第二個電極之製程。因此，可以達到簡化製程的功效。

綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，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。

100、100’、100”、200、200’、300‧‧‧半導體發光裝置

100a、100b‧‧‧電極

110、210‧‧‧發光二極體

111‧‧‧第一型摻雜層

113‧‧‧發光層

115‧‧‧第二型摻雜層

117‧‧‧基板

119‧‧‧透明導電層

120‧‧‧犧牲層

130‧‧‧反射層

140‧‧‧暫時基板

150‧‧‧圖案化模版

150a‧‧‧開口

150a1、170a1‧‧‧周圍

160‧‧‧膏狀物

170、170a、270‧‧‧凹形基板

400a、500a‧‧‧內連線

H‧‧‧穿孔

T1、T2‧‧‧厚度

W1、W2‧‧‧寬度

第1A圖至第1F圖繪示依照本發明之一實施例之一種半導體發光裝置之製造方法示意圖。

第2A圖至第2B圖繪示依照本發明之另一實施例之一種半導體發光裝置之製造方法示意圖。

第3A圖至第3C圖繪示依照本發明之再一實施例之一種半導體發光裝置之製造方法示意圖。

第4圖繪示依照本發明之一實施例之半導體發光裝置之示意圖。

第5圖繪示依照本發明之再一實施例之半導體發光裝置之示意圖。

第6圖繪示依照本發明之又一實施例之半導體發光裝置之示意圖。

110‧‧‧發光二極體

120‧‧‧犧牲層

130‧‧‧反射層

140‧‧‧暫時基板

150‧‧‧圖案化模版

150a‧‧‧開口

150a1、170a1‧‧‧周圍

160‧‧‧膏狀物

170a‧‧‧凹形基板

Claims (12)

1. 一種半導體發光裝置之製造方法，包括：提供至少一發光二極體；形成一犧牲層於該至少一發光二極體周圍；以一膏狀物透過一圖案化模版形成至少一凹形基板，每一該凹形基板包覆該至少一發光二極體的部分表面；形成一穿孔於該至少一凹形基板上，該至少一發光二極體包括一電極，該電極與該穿孔內之一內連線電性相連；以及固化該至少一凹形基板。
2. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中提供該至少一發光二極體步驟後，包括設置該至少一發光二極體於一暫時基板上，以及形成該犧牲層於該暫時基板上及該發光二極體周圍。
3. 如申請專利範圍第2項所述之製造方法，在固化該至少一凹形基板步驟後，更包括移除該暫時基板，再移除該犧牲層。
4. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該圖案化模版具有至少一開口，該至少一開口配置於對應的該至少一發光二極體的正上方。
5. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該犧牲層的厚度係自該至少一發光二極體周圍朝向遠離該至少一發光二極體的方向遞減，該凹形基板的厚度係自該至少一發光二極體周圍朝向遠離該至少一發光二極體的 方向遞增。
6. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該膏狀物包括陶瓷材料或銅、銀、以及錫其中之一種金屬或兩種金屬以上之組合。
7. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，在形成該犧牲層於該至少一發光二極體周圍後，更包括形成一反射層於該犧牲層上。
8. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該至少一凹形基板係為一導電基板，該至少一發光二極體包括一第一型摻雜層設置於該至少一凹形基板上，該第一型摻雜層與該至少一凹形基板係電性相連。
9. 一種半導體發光裝置，包括：一凹形基板(submount)，具有一穿孔；以及至少一發光二極體，設置於該凹形基板中，該至少一發光二極體包括一電極，該電極與該穿孔內之一內連線電性相連；其中，該凹形基板係以一膏狀物包覆該至少一發光二極體的部分表面，並加以固化該膏狀物。
10. 如申請專利範圍第9項所述之半導體發光裝置，其中該膏狀物填入一圖案化模版之一開口中，該開口對應於該至少一發光二極體配置。
11. 如申請專利範圍第9項所述之半導體發光裝置，其中該凹形基板的厚度係自該發光二極體周圍朝向遠離該發光二極體的方向遞增。
12. 如申請專利範圍第9項所述之半導體發光裝置， 其中該膏狀物包括陶瓷材料或銅、銀、以及錫其中之一種金屬或兩種金屬以上之組合。