TWI506810B - 發光二極體之製造方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於半導體光源(semiconductor light source)，且特別是關於一種發光二極體(light-emitting diode，LED)。
於本處使用之發光二極體係為用於產生具有特定波長或介於一特定波長範圍之一光線的一半導體光源。通常發光二極體係用於顯示燈(indicator lamp)中，且逐漸地應用於顯示器(displays)中。當施加電壓並橫跨於由相反摻雜之半導體化合物膜層所形成之一p-n接面時，發光二極體可發出光線。使用不同材料以改變半導體層之能隙以及形成一主動層於p-n接面內可產生不同波長的光線。此外，選擇性之螢光材料則改變了由發光二極體所產生光線的特性。
發光二極體之持續發展已形成了可覆蓋可見光光譜及其後波長之有效且機械上耐用之光源。當其耦接於可能之長效固態元件時，將可形成多種新的顯示方面應用，並可使得發光二極體處於可與固有的白熾及螢光燈具相競爭之一地位。然而，仍需要持續思考製造製程的改善，以製做出高效率與機械上耐用之發光二極體。
有鑑於此，本發明提供了一種發光二極體之製造方法，以製作出較佳之發光二極體。
依據一實施例，本發明提供了一種發光二極體之製造方法，包括：提供一藍寶石基板；形成一發光結構於該藍寶石基板上，該發光結構包括：一第一摻雜層，摻雜有第一導電類型之一第一摻質；一主動層，位於該第一摻雜層之上；以及一第二摻雜層，位於該主動層之上，該第二摻雜層摻雜有相反於該第一導電類型之一第二導電類型之一第二摻質；研磨該藍寶石基板之一背面，以移除該藍寶石基板之一部；以及藉由蝕刻以移除該藍寶石基板之一剩餘部。
依據另一實施例，本發明提供了一種發光二極體之製造方法，包括：提供一成長基板；形成一發光結構於該成長基板之上，該發光結構包括：一緩衝層；一第一摻雜層，位於該緩衝層之上，該第一摻雜層摻雜有第一類型之一第一摻質；一主動層，位於該第一摻雜層之上；以及一第二摻雜層，位於該主動層之上，該第二摻雜層摻雜有相反於該第一類型之一第二類型之一第二摻質；蝕刻出複數個通道於該發光結構內，以形成具有露出側壁之複數個發光平台結構；沈積一保護層以覆蓋該露出側壁；藉由研磨該成長基板之一背面，以移除該成長基板之一第一部；以及藉由蝕刻以移除該成長基板之一剩餘部。
依據又一實施例，本發明提供了一種發光二極體之製造方法，包括：提供一成長基板；形成一發光結構於該成長基板之上，該發光結構包括：一緩衝層；一第一摻雜層，位於該緩衝層之上，該第一摻雜層摻雜有一第一類型之一第一摻質；一主動層，位於該第一摻雜層之上；以及一第二摻雜層，位於該主動層之上，該第二摻雜層摻雜有相反於該第一類型之一第二類型之一第二摻質；蝕刻出複數個通道於該發光結構內，以形成複數個發光平台結構；藉由研磨該成長基板之一背面，以移除該成長基板之一第一部，使得該成長基板之一剩餘部約為5微米；以及藉由電漿蝕刻或濕蝕刻以移除該成長基板之一剩餘部。
為讓本發明之上述目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附的圖式，作詳細說明如下：
可以理解的是，於下文中提供了用於施行本發明之不同特徵之多個不同實施例，或範例。基於簡化本發明之目的，以下描述了構件與設置情形之特定範例。然而，此些構件與設置情形僅作為範例之用而非用於限制本發明。舉例來說，於描述中關於於一第二元件之上或上之第一元件的形成可包括了第一元件與第二元件係為直接接觸之實施情形，且亦包括了於第一元件與第二元件之間包括了額外元件之實施情形，因而使得第一元件與第二元件之間並未直接接觸。此外，於不同範例中本發明可重複參考標號及或文字。此些重複情形細基於簡化與清楚之目的，而並非用於顯示於不同實施例及/或圖式間所探討之關連性。
於第1圖與第2圖內顯示了依據本發明之發光二極體之製造方法11與12。第3-15圖為依據本發明之部分實施實施例中之一發光二極體於多個製程階段中的概括局部圖式。發光二極體可為具有數個此發光二極體之一顯示器或一發光裝置之一部，而此些發光二極體可單獨地或一併地控制。此發光二極體亦可為一積體電路、一晶片上系統之一部或其上可能包括如電阻、電容、電感、二極體、金氧半導體場效應電晶體(MOSFET)、互補型金氧半導體電晶體(CMOS)、雙載子接面電晶體(BJT)、橫向擴散金氧半導體電晶體(LDMOS)、高功率金氧半導體電晶體或其他類型之電晶體之多個被動與主動的微電子元件之部份。可以理解的是，基於較佳瞭解本發明之發明概念的目的，此些圖式已經過簡化。如此，可以理解的是可於如第1-2圖之方法施行之前、之中與之後施行額外製程，而亦僅於此處簡單描述某些製程，且所描述之製程可為多種製程所替換以達到相同效果。
請參照第1圖，方法11起使於操作13，以提供一基板。此基板包括了適用於成長一發光結構之一材料。因此，此基板亦可稱為一成長基板或一成長晶圓。於不同實施例中，基板包括了藍寶石(sapphire)。其他實施例中，基板包括氮化鎵、碳化矽、矽或其他適用於成長發光結構之適當材料。於操作15中，可於基板上形成一發光結構。此發光結構通常為一半導體二極體。
第3圖顯示了位於一基板31上之一發光結構30。發光結構30係形成於基板31之上。於本實施例中，發光結構30包括了一摻雜層35、一多重量子井(multiple quantum well，MQW)層37以及一摻雜層39。摻雜層35與39為經相反摻雜之半導體層。於部份實施例中，摻雜層35包括了一n型氮化鎵材料，而摻雜層39包括了p型氮化鎵材料。於其他實施例中，摻雜層35可包括一p型氮化鎵材料，而摻雜層39可包括一n型氮化鎵材料。第3圖中所示之多重量子井層37包括了如氮化鎵與氮化銦鎵之主動材料(active materials)之數個交錯(或間隔)層。如此處的使用中，於發光二極體內之主動材料為於操作時自一發光二極體處發光一主要來源。舉例來說，於一實施例中，多重量子井層37包括了十層之氮化鎵與十層的氮化銦鎵，其中一氮化銦鎵層係形成於一氮化鎵層之上，而另一氮化鎵層則形成於此氮化銦鎵層之上，且繼續按照上述形態實施。交錯膜層的數量及其厚度影響了發光效率。多重量子井層37的厚度可為如約100-2000奈米，約1微米或約1.5微米。
於第3圖中，摻雜層35、多重量子井層37與摻雜層39皆採用磊晶成長製程所形成。於此磊晶成長製程中，一通常為氮化鎵層(於某些範例中為氮化鋁)之第一未摻雜層33成長於基板31之上。此第一未摻雜層33亦稱之為一緩衝層33。此緩衝層可為約500奈米至5微米，例如約為1.5微米或約2微米。接著依序地成長膜層35、37與39。而於磊晶成長製程中可藉由於一氣體源中加入雜質而完成摻雜。於此些磊晶成長製程中，形成了位於相反之摻雜層35與39間之包括多重量子井層37之一p-n接面(或一p-n二極體)。當電壓施加於摻雜層35與摻雜層39之間時，電流將流過發光結構30，而多重量子井層37將發出光線。由多重量子井層37所發出之光線的顏色係與所發射光線的波長有關，其可藉由改變多重量子井層37之成分與結構而達成調整。舉例來說，於氮化銦鎵層之銦含量的微小增加可使得輸出波長的偏移朝向更長之波長。
形成發光結構30的操作可選擇性地包括形成未顯示於第3圖內之額外膜層。例如，可於摻雜層39之上增加一歐姆接觸層或其他膜層。此些其他膜層可包括一氧化銦錫(ITO)層或其他之透明導電層。
為了促進於操作時發光二極體之良好電性接觸、光汲出與有效冷卻情形，於許多發光二極體產品中將移除成長基板，特別是於高功率發光二極體的應用中。於一範例中，採用電磁波(例如一激發雷射)以摧毀介於成長基板與緩衝層33間的介面，因而分解了位於介面處之緩衝材料。此介面可為一未摻雜氮化鎵層。如藍寶石之此成長基板可被剝離並移除。於此雷射剝離(laser lift-off，LLO)方法中，使用激發雷射所產生之雷射光束係自藍寶石側注射進入發光二極體結構，以分解位於介於基板與緩衝層間之介面處的氮化鎵材料成為鎵原子與氮氣。當基板移除之後，此雷射剝離方法通常適用於發光二極體的製造。此雷射剝離方法之一特徵為於許多範例中，經移除之藍寶石可循環並再次作為一成長基板，進而節省了材料成本。然而，如發明人所發現及於此處所揭露之，此雷射剝離方法並不適用於許多先進發光二極體應用與有效率製作。
此雷射剝離方法通常使用了高雷射功率密度以分解位於緩衝層與基板介面處之氮化鎵。雷射光點通常設定為發光二極體之晶粒尺寸以確保完美的剝離。隨著成長基板尺寸的增加，於相同基板上可成長越來越多的發光二極體晶粒，隨著雷射移除自點至點(晶粒至晶粒)，雷射剝離的時間因而增加。由於高功率密度限制了雷射光束區域或光點，適用於雷射剝離製程之發光二極體晶粒的尺寸亦受到限制。隨著使用較大之發光二極體晶粒之高功率發光二極體的越來越廣泛應用，此雷射剝離製程恐無法符合越來越大晶粒的乾淨剝離的需求。
為了確保可移除整個基板，雷射光點稍微地覆蓋了邊緣處。然而，此高功率密度具非常之毀滅性，而可於每一雷射光點覆蓋處的邊緣造成破裂。此雷射可能毀壞露出表面與發光結構的側壁。於操作時，此些破裂與毀損可能造成了漏電流。
由於雷射光束進入通過了藍寶石，如果於發光二極體結構成長之後的藍寶石界面包括了不規則情形，此雷射剝除製程可能為非均勻的。因此，習知雷射剝離方法亦包括了背側之藍寶石研磨步驟以改善雷射剝除製程的均勻性。此藍寶石研磨降低了於製程結束後藍寶石的回收可能性並增加了製程時間與成本。
於一方面，本發明係關於不包括使用一雷射光束之多重操作中移除一成長基板之一方法。藍寶石基板係首先採用一單一研磨料或多重研磨料而研磨至一第一特定厚度。並藉由乾蝕刻或濕蝕刻方式以移除剩餘之藍寶石基板。
請再次參照第1圖，於操作17中，藉由研磨成長基板的一背側以移除成長基板之一第一部。於部份實施例中，可調整此研磨，以移除足夠之成長基板，使其殘留有約3-20微米、約10微米或約5微米。此研磨依照所使用研磨料而於一操作中或多個操作中完成。研磨機台則為含結合有環氧樹脂或蠟之極細尺寸的鑽石微粒之研磨輪(wheel)。當基板設置於此機台上時，研磨輪緊迫基板背側並依照不同方向而旋轉。藉由施加於基板之剪力(shear force)，此硬之鑽石顆粒自基板背側移除了矽。薄矽基板的研磨操作則可額外地牽涉了化學蝕刻劑。部分用於背側研磨矽基板之商用機台可用於如藍寶石基板之其他基板的應用。
於一範例中，僅使用了一次的研磨操作。而研磨料可為具有介於15-5微米之尺寸的鑽石微粒。於控制研磨均勻度與速率之下，研磨料的選擇可最大化移除率。此研磨操作約為30-90分鐘。
於其他範例中，使用了多於一次之研磨操作。於其他範例中。一第一研磨操作可較單一研磨操作移除較少材料。此第一研磨操作可移除足夠成長基板，使其剩餘多於6微米。舉例來說，可使用鑽石微粒研磨料，而晶圓的研磨可採用大尺寸微粒之研磨料於約為35分鐘的研磨時間下，以薄化晶圓自約430微米至約50微米。接著於一第二階段研磨製程中再採用6微米之鑽石研磨料研磨此約50微米厚之晶圓約20分鐘，使之至約5微米厚度。第一操作研磨料可經過選擇，以具有最大移除率。而於第二階段研磨製程中，其研磨則移除成長基板至特定厚度。因此第一研磨料可較第二研磨料及當使用多於兩道操作時之其他後續研磨料為較硬且/或較具腐蝕性。相較於採用雷射剝離方法，起始的藍寶石背面狀況並不適用於研磨製程。因此，不像雷射剝離製程般需要先研磨表面，於此研磨操作之前並沒有施行表面準備措施。
於研磨操作17之後，可藉由第1圖內操作19中之蝕刻以移除成長基板之剩餘部。於部份實施例中，此蝕刻為採用感應耦合電漿(inductively coupled plasma，ICP)之乾蝕刻。感應耦合電漿蝕刻可使用如氮、氬、氪、氙之惰性元素、氧或其他已知氣體。此感應耦合電漿蝕刻可使用反應性離子元素，例如含氟蝕刻劑(即CF4
、CHF3
、SF6
、C4
F8
、C4
F10
、Cx
F2x+2
、CCl3
、CCl2
F2
、CF3
Cl、C2
ClF5
)、含氯蝕刻劑(即BCl3
、BCl3
+Cl2
、CCl4
、CCl4
+Cl2
、BCl3
+Cl2
、CCl3
F、CCl2
F2
、CF3
Cl、C2
ClF5
)、含溴蝕刻劑(即HBr)及其他含鹵素蝕刻劑。於製程腔體內可臨場地產生一高密度電漿。此電漿蝕刻操作可於少於約150℃之一基板溫度下施行，較佳地約為室溫下施行。可於基板處施加一偏壓以導引電漿朝向基板。
此電漿乾蝕刻可採用其他電漿產生方式而施行，包括了電容耦合電漿(capacitively coupled plasma，CCP)、磁控電漿(magnetron plasma)、電子迴旋共振(electron cyclotron resonance，ECR)電漿、或微波電漿。電漿可臨場或遙控地產生。此電漿具有高離子密度。
或者，於部份實施例中，上述蝕刻為濕蝕刻。此濕蝕刻可使用硫酸、磷酸或此些蝕刻劑的組合。於一濕蝕刻中，基板係浸入於一蝕刻溶液中一段時間直到移除足夠量之成長基板。硫酸可為H2
SO4
，而磷酸可為H3
PO4
。此蝕刻溶液亦可使用些許的醋酸(CH3
COOH)、硝酸(HNO3
)、水與其他常用之蝕刻劑成分。舉例來說，此蝕刻溶液可為包括醋酸、硝酸與水之的3硫酸：1磷酸混合物。亦可加熱此蝕刻溶液至高於100℃、高於200℃、高於300℃或高於400℃。此濕蝕刻可於低於如1大氣壓或高於1.5大氣壓或2大氣壓之一壓力下的一腔體內施行。典型之蝕刻溶液為於大氣壓下之300℃之包括醋酸、硝酸與水之的3硫酸：1磷酸混合物。熟悉此技藝者可設計一濕蝕刻製程以達到一適當蝕刻率與選擇率。由於製作出之發光二極體的整個部份係暴露於蝕刻溶液中，元件之部分可先為一保護層所保護。保護層可選擇於蝕刻製程中具有一蝕刻率遠低於成長基板的蝕刻率之材料。保護層亦可適當地覆蓋露出發光二極體平台結構的側壁，換句話說，其可足夠地順應因此於元件本身並無不期待的蝕刻發生。
第2圖為依據本發明之較廣流程11及不同實施例之一示範流程12的製程流程圖。此範例流程12顯示了依據本發明之方法實施例之製作包括具有移除其內基板之一發光二極體之一發光二極體封裝物之一製程。於示範流程12以外之其他製程所形成之其他類型之發光二極體封裝物亦適用依據本發明之方法實施例之製作包括具有移除其內基板之一發光二極體之一發光二極體封裝物之一製程。在此顯示了包括了藉由銲錫凸塊而附著於一封裝物基板之一覆晶發光二極體封裝物之一範例。
請參照第2圖，於操作13中，提供如一藍寶石基板之一成長基板。於操作15中，於此基板上形成一發光結構。接著選擇性地形成一接觸金屬層於發光結構之上，以及於操作16中形成一連結金屬層於接觸金屬層之上。可設置一反射金屬層於接觸金屬層與連結金屬層之間。於操作17中，接著採用一切割道圖案(scribe pattern)以蝕刻此結構，以形成發光平台結構。於操作18中沈積一保護層以保護平台結構，特別地保護露出之平台側壁部。於操作19中，藉由研磨基板的背面以移除成長基板之第一部。如前所示，此研磨操作可包括採用不同研磨料之一或多個操作。接著於操作20中，可藉由電漿蝕刻、濕蝕刻或其組合之蝕刻以移除成長基板的剩餘部。
第3-15圖顯示了如第2圖之製程流程之示範中間結構。第3圖顯示了形成前述之發光結構30。第4圖顯示了形成於發光結構30上之一接觸金屬層41與選擇性之一反光金屬層43。接觸金屬層41為一金屬，其可為鎳、如鎳/金之鎳合金，或如鉻/鉑/金、鈦/鋁/鈦/金之金屬合金、或其他相似合金。於一實施例中，接觸金屬41層為鎳/銀合金。接觸金屬層41牢固地黏著於發光結構30與反光金屬層43的頂層。反光金屬層43可為如鋁、銅、鈦、銀、金之金屬、如鈦/鉑/金之此些材料的合金、或其結合。特別地，銀與鋁為習知之適用於藍光的良好反光物。可藉由一物理氣相沈積(PVD)製程或一化學氣相沈積(CVD)或其他沈積製程以形成反光層。接觸金屬層41與反光金屬層43可具有約為300奈米之一結合厚度。
接觸金屬層41與選擇性的反光金屬層43係使用一物理氣相沈積製程或一化學氣相沈積製程或其他沈積製程且沈積有相同之圖案。此些膜層可採用不同技術而沈積。舉例來說，反光金屬層43可沈積採用電化學電鍍，而接觸金屬層41可採用物理氣相沈積而沈積。
第5圖顯示了位於金屬層41與43之上且環繞之的一阻劑圖案45。於工件之上沈積、曝光與顯影一阻劑圖案。此圖案定義出了環繞了金屬層41與43之一區域。第6圖顯示了依據平台圖案(mesa pattern)45而蝕刻至如第5圖所示之發光結構30內之數個通道(streets)47、或溝槽。此些通道47分隔了個別之發光平台結構(light-emitting mesa structure)。而此些通道顯示了具有高深寬比，然而此些圖式並未依照實際比例繪示，而且此些通道可寬於其所顯示之情形。此平台結構可具有數個微米之高以及數百或數千個微米之寬。此通道之寬度可為多於50微米寬。如圖所示，蝕刻係停止於約為介於緩衝層33與成長基板31間之界面。於不同實施例中，此製程可包括一輕度過度蝕刻，而基板31可做為一蝕刻停止層。
此發光平台結構之蝕刻可為一乾蝕刻或一濕蝕刻。對於乾蝕刻而言，可使用採用氬或氮電漿之一感應耦合電漿(ICP)。而對於濕蝕刻而言，可依序使用鹽酸(HCl)、氫氟酸(HF)、氫碘酸(HI)、硫酸(H2
SO4
)、亞磷酸(H2
PO4
)、磷酸(H3
PO4
)或其結合。部份之濕蝕刻劑需要一較高溫度以達到一有效蝕刻率，例如磷酸具有約為50-100℃之蝕刻溫度。
如第7A圖所示，於蝕刻形成發光平台結構後，移除阻劑圖案45。接著形成一保護層51於發光平台結構的頂面與側壁之上，以及位於通道47內基板之上，如第7B圖所示。此保護層51保護了露出表面免於受到於後續製程中所使用之材料所造成之不期望反應。特別地，保護層51保護了發光平台結構之露出免於受到如阻劑移除、背側研磨與背側蝕刻等後續製程操作的影響。因此，可選擇蝕刻製程中相較於成長基板之具有一較低蝕刻率之保護層51。保護層51亦可適當地覆蓋了露出之發光平台結構的側壁，換句話說，其可為足夠地順應。依據保護層材料，上述考量將限制了可用於沈積此材料之製程類型。
於部份實施例中，保護層51可為氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、碳化矽、摻碳氧化矽、摻碳氮化矽或其他已知的非導電性保護材料。舉例來說，可採用電漿加強型化學氣相沈積(PECVD)製程而沈積一氧化矽。電漿加強型化學氣相沈積為常用的，基於其他介電沈積技術使用了一較高溫度，其將於早先沈積之金屬層41與43處造成問題。於使用電漿加強型化學氣相沈積以沈積氧化矽中，熟悉此技藝者可調整製程以沈積一適當膜層。
為了避免環繞多重量子井層37的漏電流，故特別地重要需保護多重量子井層37的側壁及其鄰近膜層之部份。保護一較大區域為有利的，由於如此可減少了後續蝕刻製程毀損發光結構30的可能性。依照製程與所使用材料，可沈積且形成不同厚度之保護層51於如圖所示之側壁及於場(field)或水平區域之上。經量測，自側壁至發光平台結構之保護層51約為600埃，或至少為100埃，且可約為1000奈米之多，其係依照所使用之電漿形態與偏壓情形而決定。
如第8A圖所示，接著藉由圖案化與蝕刻而移除位於發光平台結構之頂面上之保護層51的一部。如圖所示，移除位於膜層39上之保護層51，以露出接觸金屬層41與反光金屬層43。形成一阻劑圖案於保護層51上，以保護位於通道內與發光平台結構的側壁上之保護層的一部。接著藉由乾蝕刻或濕蝕刻以蝕刻去除位於發光平台結構上及環繞金屬層41與43的保護層51之未保護部份(unprotected portion)。
第8B圖顯示了形成於接觸金屬層41與反光金屬層43上之額外之結合金屬層53。此結合金屬材料可為適用於結合具有一黏著金屬層與一接合基板之一軟金屬(soft metal)。舉例來說，此結合材料可為金或金/錫合金。於移除保護層51之一部後，於結合金屬材料的沈積中並不需要去除或移除阻劑圖案。接合金屬可採用物理氣相沈積、化學氣相沈積或包括了電沈積(electrodeposition)或無電沈積(electroless deposition)之其他沈積製程所沈積。
如第9圖所示，接著反置發光平台結構與成長基板且將之連結於一連結基板(bonding substrate)。此連結金屬層53係連結於位於一基板59上之一黏著金屬層57。此基板59通常為一矽基板，但可為一金屬或陶瓷。適當之基板可具有一高熱導率，例如矽或銅。黏著金屬層可由金、錫、或此些材料之合金所製成。連結金屬層53以及黏著金屬層57可透過共晶連結(eutectic bonding)或金屬連結(metal bonding)而連結。於共晶連結中，連結金屬層可為一金/錫合金，而黏著金屬層可由金所製成。於金屬連結中，金屬層53與57可皆為金。
於發光二極體之晶粒連結至基板後，可依照此處所述之數個操作而移除成長基板31。第10圖顯示了經過一或多個研磨製程後之一經薄化的成長基板55。第11圖顯示了於完全去除成長基板後之連結於連結基板59之發光平台結構。如先前描述，經薄化之成長基板55係藉由乾蝕刻或濕蝕刻而移除。於完全移除成長基板之後，各別的發光平台結構可稱為發光二極體晶粒。每一發光二極體晶粒彼此可單獨地產生光線。
第12圖顯示了具有一部之緩衝層33被移除的安裝有發光二極體晶粒之基板。首先可應用一阻劑圖案以保護結構之部分免於製程中被移除。阻劑圖案可形成於發光二極體晶粒的邊緣、保護層表面51以及金屬層53與57的表面上。可應用如感應耦合電漿製程之一乾蝕刻製程以移除部份之緩衝層33。值得注意的是雖然於第12圖中顯示了緩衝層33的邊緣殘留於發光二極體晶粒上，但其並非必要的。此些圖式與文字描述採用阻劑以保護了邊緣，因而不需移除保護層51。然而，可使用用於保護阻劑層51之其他方法，例如早於移除緩衝層前先沈積一犧牲層。通常，採用經偏壓之感應耦合電漿(ICP)以及使用例如氬、氪或氙之較重分子以施行實體蝕刻製程。
請參照第13圖，可接著處理第一摻雜層35的露出表面，以得到一粗糙表面61並形成金屬接觸物63與64於表面處。於部份實施例中，此表面先經過圖案化以保護用於形成金屬接觸物63之區域，且接著經過電漿處理以形成一粗糙表面。可使用採用如氯之化學蝕刻劑之一電漿蝕刻以沿著氮化鎵結晶晶格結構蝕刻其表面，以形成具有小的三角形之一粗糙表面。可接著圖案化經粗糙化之表面以用於接觸金屬的沈積。於特定實施例中，可沈積接觸金屬以形成具有數個接觸接墊64及薄接觸物63之內連圖案於晶粒表面。如此一內連結夠可散佈電流於表面之上。於第14圖內顯示了示範之一接觸圖案。可藉由薄接觸結構63連結接觸接墊64。此薄接觸物63可約為20-30微米寬，而接觸接墊可約為50-80微米寬。值得注意的是，藉由形成接觸物於經粗糙化表面些上或是藉由將接觸金屬置入於電漿蝕刻中，可省略了阻劑圖案化之步驟可去除，而接觸電阻可能相應地增加。
亦可沈積一額外之保護層材料65以保護露出之導電金屬層53的側壁。此額外之保護層65的材料可相同如保護層51之組成物或為不同材料。保護層65的材料可直接沈積於保護層51之上。
於接觸結構63與64完成之後，便大體形成了一發光二極體。於安裝至連結基板之上及早於切割之前，可選擇性地測試或分組(binning)此發光二極體。於測試與分組過程中，移動電極而橫跨發光二極體晶粒與發光二極體晶粒間之基板。量測每一發光二極體晶粒的輸出。於此階段中，於發光二極體晶粒內之任何缺陷將造成了其光輸出量低於最低規範，因而其將被標記並於後續程序中被移除。倘若有缺陷之發光二極體晶粒係於稍後才被發現與拋棄，則將造成了如包裝、透鏡模塑及螢光塗佈等更多材料與製程方面的損失。如此之早期缺陷產品移除情形節省了製程時間與材料成本。具有光線輸出符合最小規範之發光二極體晶粒經過分類而成為不同分組，以用於具有不同特性之產品之進一步製作。
第15圖顯示了測試與分組基板安裝之發光二極體晶粒的一範例。在此顯示了形成於用於測試與分組之發光二極體晶粒之各別晶粒的通道處的暫時性接觸物(temporary contacts)。可圖案化與開啟保護層材料65的一部，以使得可沈積此暫時性接觸物67。此操作可通常與接觸物結構63與64的沈積時同時進行。於測試與分組製程中，將一電流導通並橫跨此發光二極體晶粒並量測得到之一光輸出量。採用一對電極探針69與71接觸接觸物64與暫時性接觸物67。此測試可包括量測相應於不同電流輸入量之不同輸出情形。具有相似反應之發光二極體將可規類為同類。熟悉此技藝者可注意到此臨時性接觸物亦可用於測試相鄰之數個發光二極體晶粒，此時此些結構係同時測試且具有相同類型。
於發光二極體晶粒經過分組後，其可經過切割或分割成為各別之發光二極體。分割程序可為一非蝕刻製程，其可採用如一雷射光束或一切割刀之一切割裝置以實體地分隔發光二極體晶粒。經過切割之後，適用於產生光線之每一發光二極體可實體地且電性地相互獨立。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作更動與潤飾，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。
11、12．．．發光二極體之製造方法
13、15、16、17、18、19、20．．．操作
30．．．發光結構
31．．．基板
33．．．緩衝層
35．．．摻雜層
37．．．多重量子井層
39．．．摻雜層
41．．．緩衝層
43．．．反光金屬層
45．．．阻劑圖案
47．．．通道
51．．．保護層
53．．．結合金屬層
55．．．經薄化的成長基板
57．．．黏著金屬層
59．．．基板
61．．．粗糙表面
63．．．薄接觸結構
64．．．接觸接墊
65．．．保護層
67．．．暫時性接觸物
69、71．．．電極探針
第1、2圖為一流程圖，顯示了依據本發明之多個觀點之發光二極體之製造方法；以及
第3~6、7A、7B、8A、8B及9~15圖顯示了依據本發明之特定實施例之發光二極體於製作中多個階段之圖式。
12．．．發光二極體之製造方法
13、15、16、17、18、19、20．．．操作
Claims (9)
- 一種發光二極體之製造方法，包括：提供一藍寶石基板；形成一發光結構於該藍寶石基板上，該發光結構包括：一緩衝層；一第一摻雜層，位於該緩衝層上，摻雜有第一導電類型之一第一摻質；一主動層，位於該第一摻雜層之上；以及一第二摻雜層，位於該主動層之上，該第二摻雜層摻雜有相反於該第一導電類型之一第二導電類型之一第二摻質；研磨該藍寶石基板之一背面，以移除該藍寶石基板之一部；藉由蝕刻以完全地移除該藍寶石基板之一剩餘部；以及移除該緩衝層之一部，以於該緩衝層內形成一凹口。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體之製造方法，其中研磨該藍寶石基板之背面包括依序使用具有不同硬度或顆粒尺寸之兩種研磨料。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體之製造方法，其中該蝕刻為電漿蝕刻或濕蝕刻。
- 一種發光二極體之製造方法，包括：提供一成長基板；形成一發光結構於該成長基板之上，該發光結構包 括：一緩衝層；一第一摻雜層，位於該緩衝層之上，該第一摻雜層摻雜有第一類型之一第一摻質；一主動層，位於該第一摻雜層之上；以及一第二摻雜層，位於該主動層之上，該第二摻雜層摻雜有相反於該第一類型之一第二類型之一第二摻質；蝕刻出複數個通道於該發光結構內，以形成具有露出側壁之複數個發光平台結構；沈積一保護層以覆蓋該露出側壁；藉由研磨該成長基板之一背面，以移除該成長基板之一第一部；藉由蝕刻以完全地移除該成長基板之一剩餘部；以及移除該緩衝層之一部，以於該緩衝層內形成一凹口。
- 如申請專利第4項所述之發光二極體之製造方法，更包括：形成一接觸金屬層於該第二摻雜層之上；以及形成一連結金屬層於該接觸金屬層之上。
- 如申請專利第5項所述之發光二極體之製造方法，更包括：藉由接合該連結金屬層與位於一矽基板上之一黏著金屬層，以附著該成長基板上之該些發光平台結構與該矽基板。
- 如申請專利第4項所述之發光二極體之製造方 法，更包括：粗糙化該第一摻雜層之一露出表面之一部；以及形成一金屬接觸物於該第一摻雜層之該露出表面之一剩餘部之上。
- 如申請專利第7項所述之發光二極體之製造方法，更包括：形成一暫時接觸物於該黏著金屬層上；施加跨越該暫時接觸物與位於該第一摻雜層上之該金屬接觸物之一電壓，以使得由該發光平台結構發出光線；量測該光線；以及依據該光線之量測以分組該發光平台結構。
- 一種發光二極體之製造方法，包括：提供一成長基板；形成一發光結構於該成長基板之上，該發光結構包括：一緩衝層；一第一摻雜層，位於該緩衝層之上，該第一摻雜層摻雜有一第一類型之一第一摻質；一主動層，位於該第一摻雜層之上；以及一第二摻雜層，位於該主動層之上，該第二摻雜層摻雜有相反於該第一類型之一第二類型之一第二摻質；蝕刻出複數個通道於該發光結構內，以形成複數個發光平台結構；藉由研磨該成長基板之一背面，以移除該成長基板 之一第一部，使得該成長基板之一剩餘部約為5微米；藉由電漿蝕刻或濕蝕刻以完全地移除該成長基板之一剩餘部；以及移除該緩衝層之一部，以於該緩衝層內形成一凹口。
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