TWI536601B - 發光二極體晶片及其製造方法 - Google Patents

Description

發光二極體晶片及其製造方法

本發明係關於一種發光二極體晶片，更具體地，本發明關於一種具有折射率緩衝層的發光二極體晶片及其製造方法。

發光二極體(Light Emitting Diode,LED)器件係為向P-N接面之兩端施加正向電流以促使發光的光電轉換器件。

一般而言，發光二極體器件經過製造磊晶片之工序、生產晶片之工序、封裝工序以及模組工序而作為商用產品上市。最近，發光二極體器件正應用於類似於照明設備一樣要求高功率的裝置中。由此，發光二極體器件之研究在關於內部量子效率、光提取效率等發光效率的領域進行得如火如荼。

在發光二極體中增加發光效率的技術在各工序中以各種方式進行研究。例如，在製造磊晶片的工序中研究的技術具有，減少作為不發光因素的結晶結合之技術，在活性層之內促進電子與電洞的有效複合之技術等。並且，在生產晶片的工序中研究的技術包含，設計用於增加光提取效率的晶片形狀之技術、實現倒裝晶片工序的最佳化之技術、製造垂直型晶片之技術等。並且，在封裝工序及模組工序中研究的技術包含，改善影響光電轉換效率的熱發射之技術等。

另一方面，在發光二極體器件中，所謂光提取效率係指在發光二極體器件的活性層區域產生的光子向外部發射之比率。與此相關，在活性層產生的光子在朝向外部發射的路途中因在基板與外延層之間的介面存在的折射率差而具有規定量進行反射。此時，如果光子反射較多，則因光子的衰減率增加而致使光提取效率降低。

為人們所熟知的是，以發光二極體晶片為基準，在活性層產生的光子一般具有8%左右朝向晶片的上部表面發射，具有20%左右朝向晶片下部的基板發射，剩餘的大約72%左右在晶片內部衰減。

這樣，為了減少在晶片內部衰減的光子量以提高光提取效率，曾提出增加發光二極體器件之表面粗糙度以防止全反射之技術等。

因此，鑒於上述問題，本發明之目的在於提供一種發光二極體晶片及其製造方法，此種發光二極體晶片具有能夠增加自發光二極體器件發射而到達下部的結晶質基板之光朝向外部發射之效率的結構。

為了實現上述目的，本發明之實施例提供一種發光二極體晶片之製造方法，包含如下步驟：步驟(a)，在結晶質晶片上形成複數個發光二極體器件，步驟(b)，向形成有這些發光二極體器件的結晶質晶片的預切面的內部照射雷射，用以形成一折射率緩衝層，以及步驟(c)，切割此結晶質晶片以使得這些發光二極體器件相互分離；所形成的折射率緩衝層引導在相互分離的發光二極體器件中產生的光向此結晶質晶片的外部發射。

為了實現上述目的，本發明的另一實施例提供一種發光二極體晶片的製造方法，包含如下步驟：步驟(a)，在結晶質基板上形成出配置發光二極體器件的一發光結構物；以及步驟(b)，在結晶質基板的側面及底面中的一個以上的面上形成具有透光性的一折射率緩衝層。

為了實現上述目的，本發明的再一實施例提供一種發光二極體晶片的製造方法，包含如下步驟：步驟(a)，在一結晶質晶片上形成複數個發光二極體器件；步驟(b)，在結晶質晶片的底面形成具有透光性的一折射率緩衝層；以及步驟(c)，切割此結晶質晶片，用以使得這些發光二極體器件相互分離。

為了實現上述目的，本發明之實施例提供一種發光二極體晶片，其透過由配置有複數個發光二極體器件的結晶質晶片相互分離而形成，此種發光二極體晶片更包含形成於上述相互分離的結晶質晶片的切割面的折射率緩衝層。

為了實現上述目的，本發明的又一實施例提供一種發光二極體晶片，包含：一結晶質基板，一發光二極體器件，其配置於結晶質基板上，以及一具有透光性的折射率緩衝層，其形成於此結晶質基板的側面及底面中的一個以上的面上；此折射率緩衝層引導在發光二極體器件中產生的光線朝向此結晶質基板的外部發射。

本發明的發光二極體晶片的製造方法能夠在發光二極體晶片的側面或底面等形成膜或圖案形態的折射率緩衝層。隨著形成這種折射率緩衝層，本發明的發光二極體晶片能夠減少在結晶質晶片與空氣間的介面產生的反射，用以提高光提取效率。

並且，本發明的發光二極體晶片的製造方法在用雷射切割形成有複數個發光二極體器件的結晶質晶片，用以使得複數個發光二極體器件相互分離時，能夠由結晶質晶片形成非晶質的物質層。能夠容易地形成能夠透過應用上述的新型方法以提高發光效率的折射率緩衝層。

以下將參閱附圖詳細描述本發明之實施例，將更加明確本發明的優點及特徵以及實現這些優點和特徵之方法。但是，本發明不局限於以下要公開之實施例，而是能夠以相互不同的各種方式實現，本實施例僅僅用以使得本發明之公開內容更加完整，並告知本發明所屬技術領域的普通技術人員本發明的完整範圍，本發明僅由專利申請範圍進行限定。在說明書全文中，相同的標號表示相同的結構元件。

以下，將請參閱附圖對本發明的發光二極體晶片及其製造方法進行詳細說明。

一般而言，發光二極體(LED)晶片之製造工序包含一磊(epi)晶片之製造過程、一晶片的生產過程、一封裝過程以及一模組過程。

在磊晶片的製造過程中，在用作基板之結晶質晶片上形成使得化合物半導體成長為磊(epi)以提供電子的一N型半導體層、一活性層以及一提供電洞的P型半導體層。活性層透過使得由N型半導體層提供的電子與由P型半導體層提供的電洞相結合以發射光線。

接著，在晶片的生產過程中，形成與N型半導體層及P型半導體層電連接的一N型電極及一P型電極。並且，在晶片的生產過程中，將形成於磊晶片上的複數個發光二極體器件切割成為個別晶片。

在封裝過程中，將製造出的個別發光二極體晶片與引線(lead)相連接起來，並且對個別發光二極體晶片進行封裝，以使得光最大限度地向外部發射。

在模組過程中，將完成封裝的發光二極體晶片附著於印刷電路基板等預定之框架。

本申請的實施例主要公開了在上述晶片的生產過程中增加發光二極體晶片的發光效率之技術，但並不排除本實施例的技術應用於發光二極體晶片的製造工序的其他過程。

在本發明中，折射率緩衝層作為位於具有相互不同的折射率的兩個物質層之間的層，表示一具有此兩物質層的折射率之間的折射率的物質層。在光按照折射定律自高折射率層向低折射率層移動時，折射率緩衝層起到減少在兩物質層之間的介面全反射之比率的作用。

「第1圖」係為簡要表示能夠應用於本發明的發光二極體晶片之形態之示意圖。

具體而言，「第1圖」(a)係為簡要表示形成有複數個發光二極體(LED)器件的結晶質晶片之俯視圖，「第1圖」(b)係為自「第1圖」(a)的結晶質晶片分離出的發光二極體晶片的詳細部分之示意圖。

請參閱「第1圖」的(a)，通過上述的磊晶片的製造過程，在結晶質晶片100上形成複數個發光二極體器件110。具體而言，在結晶質晶片100上形成一活性層、一向活性層提供電子的N型半導體層以及一向活性層提供電洞的P型半導體層，並且形成與此N型半導體層電連接的一N側電極以及與P型半導體層電連接的一P側電極。

發光二極體器件110所包含的N型半導體層、活性層以及P型半導體層根據結晶質晶片之材質形成為各種樣式。

例如，在結晶質晶片為藍寶石類單晶晶片之情況下，N型半導體層、活性層以及P型半導體層係由摻雜水準相互各異的氮化鎵(GaN)類化合物半導體形成。

作為其他實例，在結晶質晶片為磷化鎵(GaP)單晶晶片之情況下，N型半導體層、活性層以及P型半導體層由摻雜水準相互各異的磷化鋁鎵銦(AlGaInP)化合物半導體形成。

另一方面，形成於結晶質晶片100上的複數個發光二極體器件110透過切割(dicing)作業，分別分離為如「第1圖」(b)所示的實例的發光二極體晶片120。切割(dicing)可透過利用金剛石筆、金剛石鋸(saw)、雷射等的方法實施。

在「第1圖」(b)中，複數個發光二極體晶片120分別具有在分離的基板122上形成發光二極體器件110之形態。在本說明書中，基板122係指代與個別發光二極體晶片120對應地分離的結晶質晶片100之一部份。

「第2圖」係為簡要表示本發明實施例之一發光二極體晶片之示意圖。

具體而言，「第2圖」(a)及「第2圖」(b)係為簡要表示本發明實施例的一發光二極體晶片之示意圖，「第2圖」(c)係為沿著A-A’方向切割「第2圖」(a)後之剖視圖，「第2圖」(d)係為沿著B-B’方向切割「第2圖」(b)後之剖視圖。

請參閱「第2圖」(a)及「第2圖」(c)，所示的發光二極體晶片220包含一結晶質基板222、一形成於結晶質基板上的發光二極體器件210以及一折射率緩衝層224。

發光二極體器件210包含一P型半導體層、一活性層以及一N型半導體層。

折射率緩衝層224形成於結晶質基板222之側面與底面中的一個以上之面上，具有透光性。

如「第2圖」(c)所示之實例，折射率緩衝層224為對結晶質基板222的側面及底面中的一個以上的面進行覆蓋之膜(layer)。

此時，折射率緩衝層224具有小於結晶質基板222的折射率且大於空氣的折射率之折射率。作為一實例，折射率緩衝層224係由銦錫氧化物(Indium Tin Oxide,ITO)、磷化銦氧化物(Indium Phosphorus Oxide,InPOx)、砷化銦氧化物(Indium Arsenic Oxide)、玻璃(glass)、氯化鈉(Sodium Chloride,NaCl)、鈦氧化物(Titanium oxide,TiO2)、石英(Quartz)或它們之組合形成。玻璃具有大約為1.46的折射率，氯化鈉具有大約為1.5的折射率，鈦氧化物具有大約為1.5的折射率，石英具有大約為1.46的折射率。

請參閱「第2圖」(b)及「第2圖」(d)，發光二極體晶片230除了折射率緩衝層234配置為連續性或不連續性圖案這一點之外，基本上與發光二極體(LED)晶片220相同。

如「第2圖」(d)所示之實例，在本發明的發光二極體晶片中，折射率緩衝層234在結晶質基板222的側面及底面中的一個以上的面上由圖案形成。圖案可以為連續性圖案，也可以為不連續性圖案。

在「第2圖」(b)及「第2圖」(d)中表示出折射率緩衝層234在結晶質基板222的側面及底面上以不連續性圖案形成在局部區域之實例。

就「第2圖」(b)及「第2圖」(d)所示的發光二極體晶片而言，折射率緩衝層234也具有小於結晶質基板222的折射率且大於空氣的折射率之折射率。

另一方面，在「第2圖」中，折射率緩衝層224、234為由與結晶質基板222相同的成分構成的非晶質物質層圖案。作為一個實例，基板122為單晶藍寶石材質的情況下，折射率緩衝層124由非晶質藍寶石形成。

折射率緩衝層224、234起到引導在發光二極體器件210、212中產生的光向結晶質基板222的外部發射以提高發光效率之功能。

「第3圖」係為簡要表示應用於本發明的折射率緩衝層之功能。

請參閱「第3圖」，利用作為與折射率相關的諸多理論之一的全反射理論對折射率緩衝層的功能進行說明如下，首先，自發光二極體器件212產生的光線中之一部份朝向下部的結晶質基板222移動。若要增加發光二極體晶片330之發光效率，需要提高在結晶質基板222內的光線I1中所占的朝向發光二極體晶片330的外部發射的光線I3之比率。

一般而言，光線在到達折射率相互不同的介質的邊界面之情況下，在邊界面產生反射或折射的同時，透過如「第3圖」所示，光線I1自作為相對光密介質的結晶質基板222向外部空氣中移動時，在結晶質基板222與上述空氣的邊界面，一部份光線I3以大於入射角i的折射角r折射，一部份光線I2則反射。

如果入射角i的大小大於由結晶質基板222的折射率n1與空氣的折射率n2所決定的規定臨界角ic，則會發生光線在兩介質的邊界面均反射之現象，將此種現象稱作全反射。如果在發光二極體晶片內部發生多次全反射，發光二極體晶片內部的光線就會因鎖於內部而衰減，不能夠朝向外部發射。

在不存在折射率緩衝層234之情況下，在結晶質基板222內移動的光線到達與空氣間的介面時，會發生如下的現象。根據折射定律，sin ic1=空氣之折射率n2/結晶質基板之折射率n1，由於空氣的折射率為1，因而sin ic1=1/n1。就發生全反射的臨界角ic1而言，上述結晶質基板的折射率n1越大，則臨界角越小，由此，請參閱「第3圖」，在結晶質基板222內移動的光在與空氣間的介面發生反射而返回結晶質基板222的內部的概率相對增加。

因此，本發明的發明人想出了在結晶質基板222與外部空氣的介面配置折射率緩衝層234之技術。作為一實例，折射率緩衝層234配置於結晶質基板222的局部區域。

折射率緩衝層234的折射率n3小於結晶質基板222的折射率n1且大於空氣的折射率n2。當折射率緩衝層234介於基板222與外部空氣之間時，在基板222與折射率緩衝層234之間的介面中的臨界角ic2為sin ic2=折射率緩衝層的折射率n3/基板的折射率n1。並且，在折射率緩衝層234與外部空氣之間的介面中的臨界角ic3為sin ic3=空氣的折射率n2/折射率緩衝層的折射率n3。

由於空氣的折射率為1，因而sin ic3=1/n3。由於折射率緩衝層234的折射率n3小於基板222的折射率n1且大於空氣的折射率n2，因而在各個介面中的臨界角ic2及臨界角ic3大於臨界角ic1。

像這樣，當結晶質基板222內部之光線朝向外部移動時，折射率緩衝層234使得上述介面中的臨界角增加，從而能夠增加在結晶質基板222內移動的光朝向外部空氣中發射的概率。根據本發明之一實施例，結晶質基板222為單晶藍寶石的情況下，結晶質基板222的折射率為1.77，空氣的折射率為1。此時，折射率緩衝層234由非晶質藍寶石形成。自結晶學上非晶質藍寶石相比單晶藍寶石排列得不規律，因而非晶質藍寶石為光疏介質。由此，折射率相對較低。

與折射率相關的另一理論為例進行說明如下，Richard H.bube的Electrons in solids,third edition,academic press,inc. pp. 133～138中公開了如下內容。在預定的材質的物質與真空相互形成介面且在介面中的光的吸收不重要的情況下，在上述物質內移動的光線在與上述真空間的介面中的反射率R預計如下。

R=(r-1)2/(r+1)2-------公式(1)

(在公式(1)中，r為上述物質的折射率，真空的折射率為1)

由如公式(1)所示可知，假設光在折射率大於1的物質內移動時，該物質的折射率越大，則與真空間的介面中的反射率越增加。

同樣，可確認得出，與結晶質基板222和空氣形成介面的情況相比，使得折射率緩衝層234與空氣形成介面的情況下的與該空氣間的介面中的反射率更低。由此，使得折射率緩衝層234與空氣形成介面之情況下，自該介面朝向空氣的透過率增加。

如上所述，本發明之一實施例的發光二極體晶片位於結晶質基板的側面及底面中的一個以上的面上，並且包含具有透光性的折射率緩衝層。由此，能夠增加在發光二極體器件產生而在結晶質基板內部移動的光線通過結晶質基板的側面或底面朝向外部的空氣中發射之效率。

「第4圖」係為本發明實施例之一發光二極體晶片的製造方法之順序圖。

請參閱「第4圖」，所示之發光二極體晶片的製造方法包含形成發光二極體器件之步驟S410、形成折射率緩衝層之步驟S420以及分離發光二極體器件之步驟S430。

在形成發光二極體器件的步驟S410中，在結晶質晶片上形成複數個發光二極體(LED)器件。

接著，在形成折射率緩衝層的步驟S420中，朝向複數個發光二極體器件相互分離的該結晶質晶片的預切面的內部照射雷射以形成折射率緩衝層。

當朝向該結晶質晶片照射雷射時，結晶質晶片的預定的區域透過上述雷射熔融及冷卻，從而形成折射率緩衝層。並且，所形成的折射率緩衝層包含一非晶質物質層圖案。

雷射沿著複數個發光二極體器件相互分離的預切面照射結晶質晶片的內部。當照射雷射時，雷射光束選擇為具有能夠透過結晶質晶片的內部之波長，雷射光束控制為在結晶質晶片的內部聚焦。雷射光束所照射的晶片內部區域熔融，同時控制為所熔融的區域在冷卻後形成非晶質狀態之非晶質物質層。

形成非晶質物質層的控制透過調節透過雷射熔融的區域的面積、脈衝雷射之照射間隔、雷射功率、照射時間、雷射的移動速度、照射深度、照射次數等工序條件而實現。

本發明之發明人得知，雷射所照射的面積越增加，熔融後冷卻的速度越降低，由此所熔融的區域在冷卻後具有結晶質狀態的概率增加，相反，雷射所照射的面積越減少，熔融後冷卻的速度越增加，由此，所熔融的區域在冷卻後具有非晶質狀態之概率增加。

由此，只要折射率緩衝層滿足在上述冷卻後維持非晶質狀態之條件，就能夠根據雷射的照射區域的大小及頻率、脈衝雷射的照射間隔、雷射功率、雷射之移動速度、照射深度、照射時間、照射次數等工序條件，用以按照連續性或不連續性的各種形狀的圖案沿著作為上述多個發光二極體器件的分離面的側面部形成多個上述折射率緩衝層。

如上所述，所形成的折射率緩衝層起到引導在相互分離的發光二極體器件產生的光向該結晶質晶片的外部發射來提高發光效率的功能。該折射率緩衝層的折射率小於該結晶質晶片的折射率且大於空氣之折射率。

接著，在分離發光二極體器件的步驟S430中，對形成有複數個發光二極體器件的結晶質晶片進行切割，使得複數個發光二極體器件相互分離。

使得結晶質晶片相互分離的工序可採用利用金剛石鋸或金剛石筆等以機械性地切割的方法，並且可利用照射雷射以切割的方法等。除此之外，也可應用公知的各種方法。

另一方面，形成折射率緩衝層的步驟S420及分離發光二極體器件的步驟S430可同時或連續進行。在此情況下，利用雷射來切割上述結晶質晶片，並照射上述雷射以使上述結晶質晶片的上述切割面的內部熔融。然後，控制成通過上述雷射熔融的區域在冷卻後形成非晶質物質層。與此同時，通過照射上述雷射來對上述結晶質晶片的上述熔融及冷卻後的區域施加外力，由此，上述結晶質晶片被切割。

「第5圖」係為簡要表示在「第4圖」所示的發光二極體晶片的製造方法中形成折射率緩衝層之實例之示意圖。

具體而言，「第5圖」(a)表示應用於本發明的利用雷射以形成折射率緩衝層及分離發光二極體晶片之方法，「第5圖」(b)作為比較例表示利用雷射來分離發光二極體晶片之方法。

請參閱「第5圖」(a)，朝向結晶質晶片510之內部的預定的區域517照射使得第一發光二極體器件520及第二發光二極體器件530相互分離的雷射519。該預定的區域517局部地位於結晶質晶片510之內部。朝向該預定的區域517照射雷射519，以使得上述預定的區域517沿著結晶質晶片510的預切面515具有連續性或不連續性圖案。形成於結晶質晶片510內部的預定的區域517經過熔融及冷卻過程而形成為非晶質物質層，此種非晶質物質層成為折射率緩衝層。

並且，雷射519的照射對結晶質晶片的內部施加外力，由此，結晶質晶片沿著預切面515被切割，並且第一發光二極體器件520與第二發光二極體器件530相互分離。

另一方面，在「第5圖」(b)所示的作為比較例的利用雷射以分離發光二極體晶片的方法中，當照射雷射519以使得第三發光二極體器件540與第四發光二極體器件550相互分離時，使得自結晶質晶片510的表面到底面的相對寬廣的區域發生熔融。此時，熔融成相對寬廣的區域518的冷卻速度相對緩慢，並且冷卻之後也能夠具有由結晶質及非晶質混合的結晶結構。

「第6圖」係為表示本發明的另一實施例的發光二極體晶片之製造方法之順序圖。「第7圖」及「第8圖」係為表示「第6圖」所示的發光二極體晶片的製造方法之實例之剖視圖。

請參閱「第6圖」，所表示出的發光二極體晶片之製造方法包含形成發光二極體器件的步驟S610以及形成折射率緩衝層的步驟S620。

在形成發光二極體的步驟S610中，在結晶質基板上形成一發光二極體器件。

此時，形成發光二極體器件的步驟S610包含在結晶質晶片上形成複數個發光二極體器件的步驟S612以及透過切割結晶質晶片以分離複數個發光二極體器件的步驟S614。

如「第7圖」(a)及「第8圖」(a)所示，透過形成發光二極體器件的步驟S610，在結晶質基板722上形成一發光二極體器件710。

接著，在形成折射率緩衝層的步驟S620中，在結晶質基板的側面及底面中的一個以上的面上，形成具有透光性的折射率緩衝層。此時，折射率緩衝層具有小於結晶質基板的折射率且大於空氣的折射率之折射率。

在「第6圖」所示的發光二極體的製造方法中，作為形成折射率緩衝層的方法，公開了在結晶質基板的側面及底面中的一個以上的面上，形成具有小於結晶質基板的折射率且大於空氣的折射率的折射率的薄膜之方法。

薄膜應用塗敷法、蒸發法、化學氣相沉積法(Chemical Vapor Deposition,CVD)、噴濺法等一種以上方法。並且，薄膜由銦錫氧化物、磷化銦氧化物、砷化銦氧化物、玻璃、氯化鈉、鈦氧化物、石英或它們的組合形成。

在「第7圖」(b)中簡要表示出在結晶質基板722之側面及底面以膜(layer)的形態形成的折射率緩衝層724。圖中示出的為在結晶質基板722的該側面及該底面均形成折射率緩衝層724，但也可以在該側面或該底面中的任意一個面上形成一折射率緩衝層724。

並且，如「第7圖」(c)所示之實例，在形成薄膜之後，利用平版印刷(lithography)工序及蝕刻工序以對所形成的薄膜進行圖案化，透過這種方法以形成折射率緩衝層。透過這種圖案化，在結晶質基板的側面及底面中一個以上的面上由連續性或不連續性的圖案形成折射率緩衝層。

並且，還可如「第8圖」的(b)所示，使得形成有發光二極體器件710的結晶質基板722之側面及底面中的一個以上的表面區域熔融之後，適當冷卻熔融後的表面區域，用以形成非晶質物質層824，透過這種方法以形成折射率緩衝層。

如上所述，熔融後的區域的冷卻速度越加快，形成非晶質物質層的概率越高。由於冷卻速度快，因而導致用於使得結構原子重組的擴散及結合時間不充分，最終無法形成具有化學計量的規則形態之結合結構。由於非晶質物質層的結合結構相比較結晶質不規則，因而成為光疏介質。由此，所形成的非晶質物質層之折射率相對低於結晶質基板的折射率。利用雷射或快速熱處理(Rapid Thermal Process)以使得表面區域熔融。

並且，如「第8圖」(c)所示之實例，使得結晶質基板722的側面及底面中的一個以上的表面區域局部地熔融，使得非晶質物質層724作為連續性或不連續性的圖案形成折射率緩衝層。

「第9圖」係為表示本發明再一實施例的發光二極體晶片之製造方法之順序圖。

請參閱「第9圖」，所表示出的發光二極體晶片的製造方法包含形成複數個發光二極體器件之步驟S910、在晶片底面形成折射率緩衝層之步驟S920以及分離發光二極體器件之步驟S930。

在形成複數個發光二極體器件的步驟S910中，在結晶質晶片上形成複數個發光二極體器件。

接著，在晶片底面形成折射率緩衝層之步驟S920中，在結晶質晶片的底面形成具有透光性的折射率緩衝層。與如「第6圖」所示的方法不相同，在本發明之本實施例中，在結晶質晶片上形成有複數個發光二極體器件的狀態下，在結晶質晶片的底面形成折射率緩衝層。

如上所述，透過在結晶質晶片的底面形成具有折射率小於結晶質基板的折射率且大於空氣的折射率的薄膜，用以在晶片底面形成折射率緩衝層。並且，使得結晶質晶片的底面熔融之後，適當地冷卻所熔融的區域以形成非晶質物質層，從而在晶片底面形成折射率緩衝層。

底面的折射率緩衝層可由膜(layer)的形態形成，並且還可由連續性或不連續性圖案的形態形成。

接著，在分離發光二極體器件的步驟S930中，在上部形成有複數個發光二極體器件，並且透過切割在底面形成有折射率緩衝層的結晶質晶片以分離這些發光二極體器件。

表1係為採用以往的方式使用金剛石鋸自結晶質晶片分離而製成，從而不包含折射率緩衝層的發光二極體晶片(序號1～7)與採用本發明的「第4圖」所示的方法製成而在基板的側面形成有折射率緩衝層的發光二極體晶片(序號8～17)的光功率的比較表。

使用相同的封裝分別製造出序號1～17的發光二極體晶片之後測試光功率。發光二極體晶片的發光波長為450nm上下的藍色波長。

請參閱表1，比較採用以往的方式製成的序號1～7的發光二極體晶片與根據本發明的實施例製成的序號8～17的發光二極體晶片的光功率可知，包含折射率緩衝層的本申請的發光二極體晶片表現出提高大約4%至6%之光功率。

以上，為了對本發明進行示例性說明而記載了各種實施例，同時可以理解，在不脫離本公開的範疇及思想的範圍內，還存在各種變形實例。並且，所公開的上述各種實施例並非用以限定本公開的思想，真正要求保護的思想及範疇由以下的權利要求書定義。

100．．．結晶質晶片

110．．．發光二極體器件

120．．．發光二極體晶片

122．．．基板

210．．．發光二極體器件

212．．．發光二極體器件

220．．．發光二極體晶片

222．．．結晶質基板

224．．．折射率緩衝層

230．．．發光二極體晶片

234．．．折射率緩衝層

330．．．發光二極體晶片

510．．．結晶質晶片

515．．．預切面

517．．．區域

518．．．區域

519．．．雷射

520．．．第一發光二極體器件

530．．．第二發光二極體器件

540‧‧‧第三發光二極體器件

550‧‧‧第四發光二極體器件

710‧‧‧發光二極體器件

722‧‧‧結晶質基板

724‧‧‧折射率緩衝層

824‧‧‧非晶質物質層

n₁‧‧‧折射率

n₂‧‧‧折射率

n₃‧‧‧折射率

I₁‧‧‧光線

I₂‧‧‧光線

I₃‧‧‧光線

i‧‧‧入射角

r‧‧‧折射角

第1圖係為簡要表示能夠應用於本發明的發光二極體晶片之形態之示意圖；

第2圖係為簡要表示本發明實施例之一發光二極體晶片之示意圖；

第3圖係為簡要表示應用於本發明的折射率緩衝層之功能之示意圖；

第4圖係為表示本發明實施例之一發光二極體晶片的製造方法之順序圖；

第5圖係為簡要表示在第4圖所示的發光二極體晶片之製造方法中形成折射率緩衝層之實例之示意圖；

第6圖係為表示本發明另一實施例的發光二極體晶片之製造方法之順序圖；

第7圖及第8圖係為表示第6圖所示的發光二極體晶片之製造方法之實例之剖視圖；以及

第9圖係為表示本發明之再一實施例的發光二極體晶片之製造方法之順序圖。

100．．．結晶質晶片

110．．．發光二極體器件

120．．．發光二極體晶片

122．．．基板

Claims (28)

1. 一種發光二極體晶片的製造方法，係包含以下步驟：步驟(a)，在結晶質晶片上形成複數個發光二極體器件，步驟(b)，向形成有該等發光二極體器件的該結晶質晶片的預切面之內部照射雷射，用以形成一折射率緩衝層，以及步驟(c)，切割該結晶質晶片以使得該等發光二極體器件相互分離；所形成的該折射率緩衝層引導在該等相互分離的發光二極體器件中產生的光向該結晶質晶片之外部發射。
2. 如請求項第1項所述之發光二極體晶片的製造方法，其中在該步驟(b)中，沿著該預切面向該結晶質晶片之內部照射雷射，以自該雷射所照射的區域形成非晶質物質層，用以形成該折射率緩衝層。
3. 如請求項第1項所述之發光二極體晶片的製造方法，其中該折射率緩衝層之折射率小於該結晶質晶片的折射率且大於空氣的折射率。
4. 如請求項第1項所述之發光二極體晶片的製造方法，其中在該步驟(b)中，利用該雷射使得該結晶質晶片局部地熔融及冷卻，而形成連續性或不連續性的非晶質物質層圖案用以形成該折射率緩衝層。
5. 如請求項第4項所述之發光二極體晶片的製造方法，其中該非晶質物質層圖案的非晶質特性根據該雷射所照射的該結晶質晶片的面積、雷射功率、雷射照射時間、雷射照射間隔、 雷射的移動速度、照射深度以及照射次數中一種以上而進行調節。
6. 如請求項第1項所述之發光二極體晶片的製造方法，其中該結晶質晶片係由單晶藍寶石形成，該折射率緩衝層係由非晶質藍寶石形成。
7. 一種發光二極體晶片的製造方法，係包含如下步驟：步驟(a)，在結晶質基板上形成出配置發光二極體器件的一發光結構物；以及步驟(b)，在該結晶質基板的側面及底面中的一個以上的面上形成具有透光性的一折射率緩衝層，其中該折射率緩衝層之折射率小於該結晶質基板的折射率且大於空氣的折射率。
8. 如請求項第7項所述之發光二極體晶片的製造方法，其中在該步驟(b)中，在該結晶質基板的側面及底面中的一個以上的面上，蒸鍍具有小於該結晶質基板的折射率且大於空氣的折射率的折射率之薄膜，用以形成該折射率緩衝層。
9. 如請求項第7項所述之發光二極體晶片的製造方法，其中在該步驟(b)中，在該結晶質基板的側面及底面中的一個以上的面上，形成具有小於該結晶質基板的折射率且大於空氣的折射率的折射率的薄膜之後，利用平版印刷工序及蝕刻工序對蒸鍍後的薄膜進行圖案化，用以形成該折射率緩衝層。
10. 如請求項第8項或第9項所述之發光二極體晶片的製造方法，其中該薄膜包含一銦錫氧化物、一磷化銦氧化物、一砷化銦氧化物、一玻璃、一氯化鈉、一鈦氧化物以及一石英中的一種以上。
11. 如請求項第8項或第9項所述之發光二極體晶片的製造方法，其中該薄膜透過一塗敷法、一蒸發法、一化學氣相沉積法、一噴濺法中的一種以上方法形成。
12. 如請求項第7項所述之發光二極體晶片的製造方法，其中在該步驟(b)中，使得該結晶質基板的側面及底面中的一個以上的表面區域熔融，用以自熔融後的該表面區域形成一非晶質物質層，以形成該折射率緩衝層。
13. 如請求項第12項所述之發光二極體晶片的製造方法，其中在該步驟(b)中，使得該結晶質基板的側面及底面中的一個以上的表面區域整體熔融，用以形成對該結晶質基板的側面及底面中的一個以上的面進行覆蓋的膜(layer)形態的一非晶質物質層。
14. 如請求項第12項所述之發光二極體晶片的製造方法，其中在該步驟(b)中，使得該結晶質基板的側面及底面中的一個以上的表面區域局部地熔融，用以形成連續性或不連續性圖案形態的非晶質物質層。
15. 如請求項第12項至第14項中任意一項所述之發光二極體晶片的製造方法，其中該熔融利用雷射照射方法或快速熱處理方法。
16. 如請求項第12項至第14項中任意一項所述之發光二極體晶片的製造方法，其中該結晶質基板係為一單晶藍寶石材質，該非晶質物質層係由一非晶質藍寶石形成。
17. 一種發光二極體晶片的製造方法，係包含如下步驟：步驟(a)，在一結晶質晶片上形成複數個發光二極體器件；步驟 (b)，在該結晶質晶片的底面形成具有透光性的一折射率緩衝層；以及步驟(c)，切割該結晶質晶片，用以使得該等發光二極體器件相互分離，其中在該步驟(b)中，在該結晶質晶片的底面形成折射率小於該結晶質晶片的折射率且大於空氣的折射率的薄膜，用以形成該折射率緩衝層。
18. 如請求項第17項所述之發光二極體晶片的製造方法，其中在該步驟(b)中，在該結晶質晶片的底面形成折射率小於該結晶質晶片的折射率且大於空氣的折射率的薄膜之後，利用平版印刷工序及蝕刻工序對所形成的該薄膜進行圖案化，用以形成該折射率緩衝層。
19. 如請求項第17項所述之發光二極體晶片的製造方法，其中在該步驟(b)中，使得該結晶質晶片的底面熔融，自熔融後的區域形成非晶質物質層，用以形成折射率緩衝層。
20. 一種發光二極體晶片，係透過由配置有複數個發光二極體器件的結晶質晶片相互分離而形成，該發光二極體晶片包含形成於相互分離的該結晶質晶片的切割面之折射率緩衝層，其中該折射率緩衝層具有小於該結晶質晶片的折射率且大於空氣的折射率之折射率。
21. 如請求項第20項所述之發光二極體晶片，其中該折射率緩衝層沿著該結晶質晶片的切割面由連續性或不連續性的圖案形成。
22. 如請求項第20項所述之發光二極體晶片，其中該折射率緩衝層係由一種以上的非晶質物質形成。
23. 如請求項第20項所述之發光二極體晶片，其中該結晶質晶片係為一單晶藍寶石材質，該折射率緩衝層係由一非晶質藍寶石形成。
24. 一種發光二極體晶片，係包含：一結晶質基板，一發光二極體器件，係配置於該結晶質基板上，以及一具有透光性的折射率緩衝層，係形成於該結晶質基板的側面及底面中的一個以上的面上；以及該折射率緩衝層引導該發光二極體器件中產生的光線朝向該結晶質基板之外部發射，其中該折射率緩衝層具有小於該結晶質基板的折射率且大於空氣的折射率之折射率。
25. 如請求項第24項所述之發光二極體晶片，其中該折射率緩衝層包含一銦錫氧化物、一磷化銦氧化物、一砷化銦氧化物、一玻璃、一氯化鈉、一鈦氧化物以及一石英中的一種以上。
26. 如請求項第24項所述之發光二極體晶片，其中該折射率緩衝層由對該結晶質基板的側面及底面中的一個以上的面進行覆蓋的膜形成。
27. 如請求項第24項所述之發光二極體晶片，其中該折射率緩衝層在該結晶質基板的側面及底面中的一個以上的面上由連續性或不連續性的圖案形成。
28. 如請求項第24項所述之發光二極體晶片，其中該結晶質基板係為一單晶藍寶石材質，該折射率緩衝層係由非晶質藍寶石形成。