TWI581451B - 光電元件及其製造方法 - Google Patents

光電元件及其製造方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI581451B
TWI581451B TW101118101A TW101118101A TWI581451B TW I581451 B TWI581451 B TW I581451B TW 101118101 A TW101118101 A TW 101118101A TW 101118101 A TW101118101 A TW 101118101A TW I581451 B TWI581451 B TW I581451B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
substrate
light
layer
metamorphic
region
Prior art date
Application number
TW101118101A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201349551A (zh
Inventor
何呈祥
陳標達
紀喨勝
陳俊昌
房蓓珊
Original Assignee
晶元光電股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 晶元光電股份有限公司 filed Critical 晶元光電股份有限公司
Priority to TW101118101A priority Critical patent/TWI581451B/zh
Priority to US13/896,570 priority patent/US8987752B2/en
Publication of TW201349551A publication Critical patent/TW201349551A/zh
Priority to US14/631,054 priority patent/US9224912B2/en
Application granted granted Critical
Publication of TWI581451B publication Critical patent/TWI581451B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0095—Post-treatment of devices, e.g. annealing, recrystallisation or short-circuit elimination
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/0006—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring taking account of the properties of the material involved
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/50—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece
    • B23K26/53—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece for modifying or reforming the material inside the workpiece, e.g. for producing break initiation cracks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/20—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/26—Materials of the light emitting region
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/44—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/64—Heat extraction or cooling elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic devices
    • B23K2101/40—Semiconductor devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008—Processes
    • H01L2933/0025—Processes relating to coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008—Processes
    • H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008—Processes
    • H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
    • H01L2933/0075—Processes relating to semiconductor body packages relating to heat extraction or cooling elements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Description

光電元件及其製造方法
一種發光元件，特別是一種關於發光元件之切割方法。
發光二極體(light-emitting diode,LED)的發光原理是利用電子在n型半導體與p型半導體間移動的能量差，以光的形式將能量釋放，這樣的發光原理係有別於白熾燈發熱的發光原理，因此發光二極體被稱為冷光源。此外，發光二極體具有高耐久性、壽命長、輕巧、耗電量低等優點，因此現今的照明市場對於發光二極體寄予厚望，將其視為新一代的照明工具，已逐漸取代傳統光源，並且應用於各種領域，如交通號誌、背光模組、路燈照明、醫療設備等。
第1圖係習知之發光元件結構示意圖，如第1圖所示，習知之發光元件100，包含有一透明基板10、一位於透明基板10上之半導體疊層12，以及至少一電極14位於上述半導體疊層12上，其中上述之半導體疊層12由上而下至少包含一第一導電型半導體層120、一活性層122，以及一第二導 電型半導體層124。
此外，上述之發光元件100更可以進一步地與其他元件組合連接以形成一發光裝置(light-emitting apparatus)。第2圖為習知之發光裝置結構示意圖，如第2圖所示，一發光裝置200包含一具有至少一電路202之次載體(sub-mount)20；至少一焊料(solder)22位於上述次載體20上，藉由此焊料22將上述發光元件100黏結固定於次載體20上並使發光元件100之基板10與次載體20上之電路202形成電連接；以及，一電性連接結構24，以電性連接發光元件100之電極14與次載體20上之電路202；其中，上述之次載體20可以是導線架(lead frame)或大尺寸鑲嵌基底(mounting substrate)，以方便發光裝置200之電路規劃並提高其散熱效果。
然而，如第1圖所示，於習知之發光元件100中，由於透明基板10之表面係一平整表面，且透明基板10之折射率與外部環境之折射率不同，因此活性層122所發出之光線A由基板進入外部環境時，容易形成全反射(Total Internal Reflection,TIR)，降低發光元件100之光摘出效率。
一種發光元件製造方法，其步驟至少包含：提供一基板，其中基板具有一第一表面與一第二表面，其中第一表面係與第二表面相對，形成複數發光疊層於基板之第二表面上，形成一支持層包覆複數發光疊層，自基板之第一表面施加一能量至基板內以形成複數不連續之第一變質區，形成一氧化層於基板之第一表面，以及沿著些複數不連續之第一變質區分離基板。
本發明揭示一種發光元件及其製造方法，為了使本發明之敘述更加詳盡與完備，請參照下列描述並配合第3A圖至第6B圖之圖示。
第3A圖至第3I圖為本發明第一實施例製造流程結構示意圖，如第3A圖所示，提供一基板30，其中基板30包含一第一表面302與一第二表面304，第一表面302係與第二表面304相對；接著，如第3B圖所示，形成複數半導體磊晶層31於此基板30之第二表面304上，其中半導體磊晶層31由下而上至少包含一第一導電型半導體層310、一活性層312，以及一第二導電型半導體層314。
隨後，如第3C圖所示，利用微影蝕刻技術蝕刻上述半導體磊晶層31，以裸露部分第一導電型半導體層310，並且使半導體磊晶層31形成複數台狀結構之發光疊層32。
再如同第3D圖所示，於第一導電型半導體層310之上形成一第一電極342，並在第二導電型半導體層314之上形成一第二電極341。在一實施例中第一電極342與第二電極341之材料包含但不限於銅(Cu)、鋁(Al)、銦(In)、錫(Sn)、金(Au)、鉑(Pt)、鋅(Zn)、銀(Ag)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、鉛(Pb)、鈀(Pd)、鍺(Ge)、鉻(Cr)、鎘(Cd)、鈷(Co)、錳(Mn)、銻(Sb)、鉍(Bi)、鎵(Ga)、鉈(Tl)、釙(Po)、銥(Ir)、錸(Re)、銠(Rh)、鋨(Os)、鎢(W)、鋰(Li)、鈉(Na)、鉀(K)、鈹(Be)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)、鋇(Ba)、鋯(Zr)、鉬(Mo)、鈉(La)、銀-鈦(Ag-Ti)、銅-錫(Cu-Sn)、銅-鋅(Cu-Zn)、銅-鎘(Cu-Cd)、錫-鉛-銻(Sn-Pb-Sb)、錫-鉛-鋅(Sn-Pb-Zn)、鎳-錫(Ni-Sn)、鎳-鈷(Ni-Co)、金合金(Au alloy)、或鍺-金-鎳(Ge-Au-Ni)等金屬材料。
之後，如3E圖所示，於發光疊層32、第一電極342及第二電極341上形成一支持層36，於其他實施例中，此支持層36亦可以同時覆蓋於發光疊層32與基板30上，此支持層 36可避免發光疊層32因後續製程而散落，上述之支持層36之材質可以是高分子、氧化物或金屬等材料。
隨後，如3F圖所示，以雷射能量約0.05-0.1、0.05-0.3、0.05-0.5、0.05-0.7或0.05-1W，速度約20-100、20-300、20-500、20-700或20-1000mm/sec，波長約350-500、350-800、350-1200、500-1000、700-1200或350-1500nm之雷射光束從基板30之第一表面302方向照射基板30，且於基板30內形成複數不連續第一變質區306。在一實施例中，此雷射光束可為一紅外線雷射，例如可為Nd-YAG laser、Nd-YVO4 laser、Nd-YLF laser或鈦藍寶石雷射(titanium laser)。
在一實施例中，第一變質區306可為一多光子吸收區域(multiple photon absorption region)、一裂紋區(crack region)、一熔融區(molten processed region)或為一反射率改變區域(refractive index change region)。
如3F-1圖所示，複數不連續第一變質區306之寬度W可約為1-5、1-10、1-15或1-20μm，高度H1可約為1-10、1-30、1-50、1-70或1-100μm。在一較佳實施例中，第一變質區306之下緣與基板30之第一表面302之距離D1可約為1-50、1-100、1-150或1~200μm。
在一實施例中，如3F-2圖所示，第一變質區306之上緣會形成至少一與第一變質區306連接之第一延伸部3061，第一變質區306之下緣會形成至少一與第一變質區306連接之第二延伸部3062。其中第一延伸部3061之高度H2可約為0.1-10、0.1-50、0.1-100、0.1-150、0.1-200μm。第一延伸部3061之頂端與基板30之第二表面304之距離D2可約為0-50、0-100、0-150或0~200μm。其中第二延伸部3062之高度H3可約為0.1-10、0.1-50、0.1-100、0.1-150、0.1-200μm。第二延伸部3062之頂端與基板30之第一表面302之距離D3可約為0-50、0-100、0-150或0~200μn。在一實施例中，第一延伸部3061之高度大於第二延伸部3062。
如第3F-3圖所示，在另一實施例中，可以雷射能量約0.05-0.1、0.05-0.3、0.05-0.5、0.05-0.7或0.05-1W，速度約20-100、20-300、20-500、20-700或20-1000mm/sec，波長約350-500、350-800、350-1200、500-1000、700-1200或350-1500nm之雷射光束從基板30之第一表面302方向照射基板30，且於基板30內形成複數不連續第二變質區306’，其中第二變質區306’與第一變質區306在垂直基板第一表面302方向可互相重疊或可不互相重疊。在一實施例中，此雷 射光束可為一紅外線雷射，例如可為Nd-YAG laser、Nd-YVO4 laser、Nd-YLF laser或鈦藍寶石雷射(titanium laser)。
在一實施例中，第二變質區306’可為一多光子吸收區域(multiple photon absorption region)、一裂紋區(crack region)、一熔融區(molten processed region)或為一反射率改變區域(refractive index change region)。
與第一變質區306相同，第二變質區306’之上緣會形成至少一與第二變質區306’連接之第三延伸部(未顯示)，第二變質區306’之下緣會形成至少一與第二變質區306’連接之第四延伸部(未顯示)。其中第三延伸部之高度可約為0.1-10、0.1-50、0.1-100、0.1-150、0.1-200μm。第三延伸部之頂端與基板30之第二表面304之距離D2可約為0-50、0-100、0-150或0~200μm。其中第四延伸部之高度可約為0.1-10、0.1-50、0.1-100、0.1-150、0.1-200μm。第四延伸部之頂端與基板30之第一表面302之距離D3可約為0-50、0-100、0-150或0~200μm。在一實施例中，第三延伸部之高度大於第四延伸部。
接著，延續第3F圖，如第3G-1圖所示，一氧化層381可形成於基板30之第一表面302之上，且氧化層381完全 覆蓋基板30之第一表面302。
在另一實施例中，如第3G-2圖所示，可形成一氧化層381及一金屬反射層382於基板30之第一表面302之上。在一較佳實施例中，氧化層381之材料可選自TiOx、SiOx、ZnO、TaOx；金屬反射層382之材料可選自銅(Cu)、鋁(Al)、銦(In)、錫(Sn)、金(Au)、鉑(Pt)、鋅(Zn)、銀(Ag)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、鉛(Pb)、鈀(Pd)、鍺(Ge)、鉻(Cr)、鎘(Cd)、鈷(Co)、錳(Mn)、銻(Sb)、鉍(Bi)、鎵(Ga)、鉈(Tl)、釙(Po)、銥(Ir)、錸(Re)、銠(Rh)、鋨(Os)、鎢(W)、鋰(Li)、鈉(Na)、鉀(K)、鈹(Be)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)、鋇(Ba)、鋯(Zr)、鉬(Mo)、鈉(La)、銀-鈦(Ag-Ti)、銅-錫(Cu-Sn)、銅-鋅(Cu-Zn)、銅-鎘(Cu-Cd)、錫-鉛-銻(Sn-Pb-Sb)、錫-鉛-鋅(Sn-Pb-Zn)、鎳-錫(Ni-Sn)、鎳-鈷(Ni-Co)、金合金(Au alloy)、或鍺-金-鎳(Ge-Au-Ni)等金屬材料。
最後，再如第3H圖所示，移除支持層36。隨後，如第3I圖所示，沿著第一變質區306劈裂基板30，以形成複數發光元件300。在一實施例中，上述複數發光元件300之氧化層381完全覆蓋基板30之第一表面302。在一實施例中，上述複數發光元件300之氧化層381覆蓋基板30第一表面302 之90%以上面積。
第3J圖係顯示第3I圖之劈裂面的基板剖面之掃描式電子顯微鏡微結構圖。其中包含形成在基板30之第一表面之氧化層381及形成在基板中之第一變質區306。其中第一變質區306之上緣會形成一與第一變質區306連接之第一延伸部3061，第一變質區306之下緣會形成一與第一變質區306連接之第二延伸部3062，且第一延伸部3061之高度大於第二延伸部3062。
第4A圖至第4H圖為本發明第二實施例製造流程結構示意圖，如第4A圖所示，提供一基板40，其中基板40包含一第一表面402與一第二表面404，第一表面402係與第二表面404相對；接著，如第4B圖所示，形成複數半導體磊晶層41於此基板40之第二表面404上，其中半導體磊晶層41由下而上至少包含一第一導電型半導體層410、一活性層412，以及一第二導電型半導體層414。
隨後，如第4C圖所示，利用微影蝕刻技術蝕刻上述半導體磊晶層41，以裸露部分第一導電型半導體層410，並且使半導體磊晶層41形成複數台狀結構之發光疊層42。
如第4D圖所示，於第一導電型半導體層410之上形成一 第一電極442，並在第二導電型半導體層414之上形成一第二電極441。且在基板40之第一表面402之上形成一氧化層481。在一實施例中，上述氧化層481完全覆蓋基板40之第一表面402。在一較佳實施例中，氧化層481之材料可選自TiOx、SiOx、ZnO、TaOx。
在一實施例中第一電極442與第二電極441之材料包含但不限於銅(Cu)、鋁(Al)、銦(In)、錫(Sn)、金(Au)、鉑(Pt)、鋅(Zn)、銀(Ag)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、鉛(Pb)、鈀(Pd)、鍺(Ge)、鉻(Cr)、鎘(Cd)、鈷(Co)、錳(Mn)、銻(Sb)、鉍(Bi)、鎵(Ga)、鉈(Tl)、釙(Po)、銥(Ir)、錸(Re)、銠(Rh)、鋨(Os)、鎢(W)、鋰(Li)、鈉(Na)、鉀(K)、鈹(Be)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)、鋇(Ba)、鋯(Zr)、鉬(Mo)、鈉(La)、銀-鈦(Ag-Ti)、銅-錫(Cu-Sn)、銅-鋅(Cu-Zn)、銅-鎘(Cu-Cd)、錫-鉛-銻(Sn-Pb-Sb)、錫-鉛-鋅(Sn-Pb-Zn)、鎳-錫(Ni-Sn)、鎳-鈷(Ni-Co)、金合金(Au alloy)、或鍺-金-鎳(Ge-Au-Ni)等金屬材料。
之後，如4E圖所示，於發光疊層42、第一電極442及第二電極441上形成一支持層46，於其他實施例中，此支持層46亦可以同時覆蓋於發光疊層42與基板40上，此支持層46可避免發光疊層42因後續製程而散落，上述之支持層46 之材質可以是高分子、氧化物或金屬等材料。
隨後，如4F圖所示，以雷射能量約0.05-0.1、0.05-0.3、0.05-0.5、0.05-0.7或0.05-1W，速度約20-100、20-300、20-500、20-700或20-1000mm/sec，波長約350-500、350-800、350-1200、500-1000、700-1200或350-1500nm之雷射光束從基板40之第一表面402方向，穿過氧化層481，照射基板40，且於基板40內形成複數不連續第一變質區406。在一實施例中，此雷射光束可為一紅外線雷射，例如可為Nd-YAG laser、Nd-YVO4 laser、Nd-YLF laser或鈦藍寶石雷射(titanium laser)。
在一實施例中，第一變質區406可為一多光子吸收區域(multiple photon absorption region)、一裂紋區(crack region)、一熔融區(molten processed region)或為一反射率改變區域(refractive index change region)。
如4F-1圖所示，複數不連續第一變質區406之寬度W可約為1-5、1-10、1-15或1-20μm，高度H1可約為1-10、1-30、1-50、1-70或1-100μm。在一較佳實施例中，第一變質區406之下緣與基板40之第一表面402之距離D1可約為1-50、1-100、1-150或1~200μm。
在一實施例中，如4F-2圖所示，第一變質區406之上緣會形成至少一與第一變質區406連接之第一延伸部4061，第一變質區406之下緣會形成至少一與第一變質區406連接之第二延伸部4062。其中第一延伸部4061之高度H2可約為0.1-10、0.1-50、0.1-100、0.1-150、0.1-200μm。第一延伸部4061之頂端與基板40之第二表面404之距離D2可約為0-50、0-100、0-150或0~200μm。其中第二延伸部4062之高度H3可約為0.1-10、0.1-50、0.1-100、0.1-150、0.1-200μm。第二延伸部4062之頂端與基板40之第一表面402之距離D3可約為0-50、0-100、0-150或0~200μm。在一實施例中，第一延伸部4061之高度大於第二延伸部4062。
如第4F-3圖所示，在另一實施例中，可以雷射能量約0.05-0.1、0.05-0.3、0.05-0.5、0.05-0.7或0.05-1W，速度約20-100、20-300、20-500、20-700或20-1000mm/sec，波長約350-500、350-800、350-1200、500-1000、700-1200或350-1500nm之雷射光束從基板40之第一表面402方向照射基板40，且於基板40內形成複數不連續第二變質區406’，其中第二變質區406’與第一變質區406在垂直基板第一表面402方向可互相重疊或可不互相重疊。在一實施例中，此雷 射光束可為一紅外線雷射，例如可為Nd-YAG laser、Nd-YVO4 laser、Nd-YLF laser或鈦藍寶石雷射(titanium laser)。
在一實施例中，第二變質區406可為一多光子吸收區域(multiple photon absorption region)、一裂紋區(crack region)、一熔融區(molten processed region)或為一反射率改變區域(refractive index change region)。
與第一變質區406相同，第二變質區406’之上緣會形成至少一與第二變質區406’連接之第三延伸部(未顯示)，第二變質區406’之下緣會形成至少一與第二變質區406’連接之第四延伸部(未顯示)。其中第三延伸部之高度可約為0.1-10、0.1-50、0.1-100、0.1-150、0.1-200μm。第三延伸部之頂端與基板40之第二表面404之距離D2可約為0-50、0-100、0-150或0~200μm。其中第四延伸部之高度可約為0.1-10、0.1-50、0.1-100、0.1-150、0.1-200μm。第四延伸部之頂端與基板40之第一表面402之距離D3可約為0-50、0-100、0-150或0~200μm。在一實施例中，第三延伸部之高度大於第四延伸部。
接著，延續第4F圖，如第4G圖所示，一金屬反射層482可形成於氧化層481之上，且移除支持層46。金屬反射 層482之材料可選自銅(Cu)、鋁(Al)、銦(In)、錫(Sn)、金(Au)、鉑(Pt)、鋅(Zn)、銀(Ag)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、鉛(Pb)、鈀(Pd)、鍺(Ge)、鉻(Cr)、鎘(Cd)、鈷(Co)、錳(Mn)、銻(Sb)、鉍(Bi)、鎵(Ga)、鉈(Tl)、釙(Po)、銥(Ir)、錸(Re)、銠(Rh)、鋨(Os)、鎢(W)、鋰(Li)、鈉(Na)、鉀(K)、鈹(Be)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)、鋇(Ba)、鋯(Zr)、鉬(Mo)、鈉(La)、銀-鈦(Ag-Ti)、銅-錫(Cu-Sn)、銅-鋅(Cu-Zn)、銅-鎘(Cu-Cd)、錫-鉛-銻(Sn-Pb-Sb)、錫-鉛-鋅(Sn-Pb-Zn)、鎳-錫(Ni-Sn)、鎳-鈷(Ni-Co)、金合金(Au alloy)、或鍺-金-鎳(Ge-Au-Ni)等金屬材料。
最後，再如第4H圖所示，沿著第一變質區406劈裂基板40，以形成複數發光元件400。在一實施例中，上述複數發光元件400之氧化層481與金屬反射層482完全覆蓋基板40之第一表面402。在一實施例中，上述複數發光元件400之氧化層481與金屬反射層482覆蓋基板40第一表面402之90%以上面積。
第5A-5C圖係繪示出一發光模組示意圖，第5A圖係顯示一發光模組外部透視圖，一發光模組500可包含一載體502，產生自本發明任一實施例之發光元件(未顯示)，複數個透鏡 504、506、508及510，及兩電源供應終端512及514。
第5B-5C圖係顯示一發光模組剖面圖，且第5C圖係第5B圖之E區的放大圖。其中載體502可包含一上載體503及下載體501，其中下載體501之一表面可與上載體503接觸，且包含透鏡504及508形成在上載體503之上。上載體503可形成至少一通孔515，且依本發明第一實施例形成之發光元件300可形成在上述通孔515中並與下載體501接觸，且被膠材521包圍，並在膠材521之上形成一透鏡508。
在一實施例中，通孔515之兩側壁之上可形成一反射層519增加發光元件300之發光效率；下載體501之下表面可形成一金屬層517以增進散熱效率。
第6A-6B圖係繪示出一光源產生裝置示意圖600，一光源產生裝置600可包含一發光模組500、一外殼540、一電源供應系統(未顯示)以供應發光模組500一電流、以及一控制元件(未顯示)，用以控制電源供應系統(未顯示)。光源產生裝置600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。
具體而言，光電元件係包含發光二極體(LED)、光電二 極體(photodiode)、光敏電阻(photoresister)、雷射(laser)、紅外線發射體(infrared emitter)、有機發光二極體(organic light-emitting diode)及太陽能電池(solar cell)中至少其一。基板30、40係為一成長及/或承載基礎。候選材料可包含導電材料或不導電材料、透光材料或不透光材料。其中導電材料其一可為金屬，例如，鍺(Ge)、砷化鎵(GaAs)、銦化磷(InP)、碳化矽(SiC)、矽(Si)、鋁酸鋰(LiAlO2)、氧化鋅(ZnO)、氮化鎵(GaN)及氮化鋁(AlN)。透光材料其一可為藍寶石(Sapphire)、鋁酸鋰(LiAlO2)、氧化鋅(ZnO)、氮化鎵(GaN)、氮化鋁(AlN)、玻璃、鑽石、CVD鑽石、與類鑽碳(Diamond-Like Carbon；DLC)、尖晶石(spinel,MgAl2O4)、氧化矽(SiOx)及鎵酸鋰(LiGaO2)。
上述第一半導體層310、410及第二半導體層314、414係彼此中至少二個部分之電性、極性或摻雜物相異、或者係分別用以提供電子與電洞之半導體材料單層或多層(「多層」係指二層或二層以上，以下同。)，其電性選擇可以為p型、n型、及i型中至少任意二者之組合。主動層312、412係位於第一半導體層310、410及第二半導體層314、414之間，為電能與光能可能發生轉換或被誘發轉換之區域。電能轉變 或誘發光能者係如發光二極體、液晶顯示器、有機發光二極體；光能轉變或誘發電能者係如太陽能電池、光電二極體。上述第一半導體層310、410，主動層312、412及第二半導體層314、414其材料包含一種或一種以上之元素選自鎵(Ga)、鋁(Al)、銦(In)、砷(As)、磷(P)、氮(N)以及矽(Si)所構成群組。
依據本發明之另一實施例之光電元件係一發光二極體，其發光頻譜可以藉由改變半導體單層或多層之物理或化學要素進行調整。常用之材料係如磷化鋁鎵銦(AlGaInP)系列、氮化鋁鎵銦(AlGaInN)系列、氧化鋅(ZnO)系列等。主動層312、412之結構係如：單異質結構(single heterostructure；SH)、雙異質結構(double heterostructure；DH)、雙側雙異質結構(double-side double heterostructure；DDH)、或多層量子井(multi-quantμm well；MQW)。再者，調整量子井之對數亦可以改變發光波長。
於本發明之一實施例中，第一半導體層310、410與基板30、40間尚可選擇性地包含一緩衝層(buffer layer，未顯示)。此緩衝層係介於二種材料系統之間，使基板之材料系統”過渡”至半導體系統之材料系統。對發光二極體之結構而言，一 方面，緩衝層係用以降低二種材料間晶格不匹配之材料層。另一方面，緩衝層亦可以是用以結合二種材料或二個分離結構之單層、多層或結構，其可選用之材料係如：有機材料、無機材料、金屬、及半導體等；其可選用之結構係如：反射層、導熱層、導電層、歐姆接觸(ohmic contact)層、抗形變層、應力釋放(stress release)層、應力調整(stress adjustment)層、接合(bonding)層、波長轉換層、及機械固定構造等。在一實施例中，此緩衝層之材料可為AlN、GaN，且形成方法可為濺鍍(Sputter)或原子層沉積(Atomic Layer Deposition，ALD)。
第二半導體層314、414上更可選擇性地形成一接觸層(未顯示)。接觸層係設置於第二半導體層314、414遠離主動層(未顯示)之一側。具體而言，接觸層可以為光學層、電學層、或其二者之組合。光學層係可以改變來自於或進入主動層312、412的電磁輻射或光線。在此所稱之「改變」係指改變電磁輻射或光之至少一種光學特性，前述特性係包含但不限於頻率、波長、強度、通量、效率、色溫、演色性(rendering index)、光場(light field)、及可視角(angle of view)。電學層係可以使得接觸層之任一組相對側間之電壓、電阻、電 流、電容中至少其一之數值、密度、分布發生變化或有發生變化之趨勢。接觸層之構成材料係包含氧化物、導電氧化物、透明氧化物、具有50%或以上穿透率之氧化物、金屬、相對透光金屬、具有50%或以上穿透率之金屬、有機質、無機質、螢光物、磷光物、陶瓷、半導體、摻雜之半導體、及無摻雜之半導體中至少其一。於某些應用中，接觸層之材料係為氧化銦錫(ITO)、氧化銦(InO)、氧化錫(SnO)、氧化鎘錫(CTO)、氧化銻錫(ATO)、氧化鋅(ZnO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鋅鋁(AZO)、與氧化鋅錫(ZTO)中至少其一。若為相對透光金屬，其厚度係約為0.005μm~0.6μm。
以上各圖式與說明雖僅分別對應特定實施例，然而，各個實施例中所說明或揭露之元件、實施方式、設計準則、及技術原理除在彼此顯相衝突、矛盾、或難以共同實施之外，吾人當可依其所需任意參照、交換、搭配、協調、或合併。
雖然本發明已說明如上，然其並非用以限制本發明之範圍、實施順序、或使用之材料與製程方法。對於本發明所作之各種修飾與變更，皆不脫本發明之精神與範圍。
100、300、400‧‧‧發光元件
10‧‧‧透明基板
12、32、42‧‧‧半導體疊層
14‧‧‧電極
120、310、410‧‧‧第一導電型半導體層
122、312、412‧‧‧活性層
124、312、412‧‧‧第二導電型半導體層
200‧‧‧發光裝置
20‧‧‧次載體
202‧‧‧電路
22‧‧‧焊料
24‧‧‧電性連接結構
30、40‧‧‧基板
302、402‧‧‧第一表面
304、404‧‧‧第二表面
36、46‧‧‧支持層
306、406‧‧‧第一變質區
306’、406’‧‧‧第二變質區
3061、4061‧‧‧第一延伸部
3062、4062‧‧‧第二延伸部
342、442‧‧‧第一電極
341、441‧‧‧第二電極
381、481‧‧‧氧化層
382、482‧‧‧金屬層
500‧‧‧發光模組
501‧‧‧下載體
502‧‧‧載體
503‧‧‧上載體
504、506、508、510‧‧‧透鏡
512、514‧‧‧電源供應終端
515‧‧‧通孔
519‧‧‧反射層
521‧‧‧膠材
540‧‧‧外殼
600‧‧‧光源產生裝置
第1圖為習知之發光元件結構示意圖；第2圖為習知之發光裝置結構示意圖；第3A圖至第3I圖為本發明第一實施例製造流程結構示意圖；第3J圖係顯示第3I圖之劈裂面的基板剖面之掃描式電子顯微鏡微結構圖；第4A圖至第4H圖為本發明第二實施例製造流程結構示意圖；第5A-5C圖係一發光模組示意圖；第6A-6B圖係一光源產生裝置示意圖。
300‧‧‧發光元件
310‧‧‧第一導電型半導體層
312‧‧‧活性層
314‧‧‧第二導電型半導體層
30‧‧‧基板
32‧‧‧發光疊層
302‧‧‧第一表面
306‧‧‧第一變質區
342‧‧‧第一電極
341‧‧‧第二電極
381‧‧‧氧化層
D‧‧‧外力

Claims (8)

  1. 一種發光元件製造方法，其步驟至少包含：提供一基板，其中該基板具有一第一表面與一第二表面，其中該第一表面係與該第二表面相對；形成複數發光疊層於該基板之第二表面上；形成一氧化層於該基板之第一表面；形成一支持層包覆該複數發光疊層；自該基板之第一表面上的氧化層施加一能量至該基板內以形成複數不連續之第一變質區；在施加該能量至該基板內後，形成一金屬反射層於該氧化層；以及沿著該些複數不連續之第一變質區劈裂該基板；其中，更包含一第一延伸部形成於該第一變質區之上及一第二延伸部形成於該第一變質區之下，該第一延伸部形成在該第一變質區與該基板之第二表面之間，該第二延伸部形成在該第一變質區與該基板之第一表面之間，且該第二延伸部之高度小於該第一延伸部之高度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件製造方法，更 包含一移除該支持層之步驟。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件製造方法，自該基板之第一表面施加一能量至該基板內以形成複數不連續之第二變質區，其中該第二變質區與該第一變質區在垂直該基板第一表面方向可互相重疊或可不互相重疊。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件製造方法，其中，該氧化層係形成於該支持層之前。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件製造方法，形成一第一電極及一第二電極於發光疊層上，且以該支持層覆蓋於該發光疊層、該基板之第二表面、該第一電極及該第二電極。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件製造方法，其中，在施加該能量至該基板內前，先形成該支持層以包覆該複數發光疊層。
  7. 一種依據如申請專利範圍第1項所述的製造方法製成的發光元件，至少包含：一基板，包含一第一表面、一第二表面，且該第一表面係與該第二表面相對； 一發光疊層，位於該基板之第二表面上；一氧化層形成於該基板之第一表面上，其中該氧化層完全覆蓋該基板之第一表面；一金屬反射層形成於該氧化層上；以及複數不連續之第一變質區形成於該基板之內部；其中更包含一第一延伸部形成於該第一變質區之上，其中該第一延伸部形成在該第一變質區與該基板之第二表面之間，以及一第二延伸部形成於該第一變質區之下，其中該第二延伸部形成在該第一變質區與該基板之第一表面之間，且該第二延伸部之高度小於該第一延伸部之高度。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之發光元件，更包含一第二變質區形成於該基板之內且該第一變質區與該第二變質區在垂直該基板第一表面方向可互相重疊或可不互相重疊。
TW101118101A 2012-05-21 2012-05-21 光電元件及其製造方法 TWI581451B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW101118101A TWI581451B (zh) 2012-05-21 2012-05-21 光電元件及其製造方法
US13/896,570 US8987752B2 (en) 2012-05-21 2013-05-17 Optoelectronic device and method for manufacturing the same
US14/631,054 US9224912B2 (en) 2012-05-21 2015-02-25 Optoelectronic device and method for manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW101118101A TWI581451B (zh) 2012-05-21 2012-05-21 光電元件及其製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201349551A TW201349551A (zh) 2013-12-01
TWI581451B true TWI581451B (zh) 2017-05-01

Family

ID=49580591

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101118101A TWI581451B (zh) 2012-05-21 2012-05-21 光電元件及其製造方法

Country Status (2)

Country Link
US (2) US8987752B2 (zh)
TW (1) TWI581451B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI581451B (zh) * 2012-05-21 2017-05-01 晶元光電股份有限公司 光電元件及其製造方法
JP6789675B2 (ja) * 2016-06-02 2020-11-25 ローム株式会社 半導体発光素子およびその製造方法
US11901171B2 (en) * 2019-12-20 2024-02-13 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Integrated aligned stealth laser with blade and grinding apparatus for wafer edge trimming process
EP3933926A1 (en) * 2020-07-03 2022-01-05 IMEC vzw Pixelated optoelectronic device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6727518B2 (en) * 2000-05-10 2004-04-27 Toyoda Gosei Co., Ltd. Light emitting device using group III nitride compound semiconductor
TW200522381A (en) * 2003-12-17 2005-07-01 Nat Univ Chung Hsing LED with heat-dissipation substrate, and its manufacture process
TWI278027B (en) * 2002-03-12 2007-04-01 Hamamatsu Photonics Kk Substrate slicing method
TWI314766B (zh) * 2005-11-09 2009-09-11 Toshiba Kk
TW201201941A (en) * 2010-06-16 2012-01-16 Showa Denko Kk Laser processing method

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009277882A (ja) * 2008-05-14 2009-11-26 Showa Denko Kk Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子の製造方法及びｉｉｉ族窒化物半導体発光素子、並びにランプ
KR100993088B1 (ko) * 2008-07-22 2010-11-08 엘지이노텍 주식회사 반도체 발광소자 및 그 제조방법
JP5589942B2 (ja) * 2011-04-15 2014-09-17 豊田合成株式会社 半導体発光チップの製造方法
US20130140592A1 (en) * 2011-12-01 2013-06-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Light emitting diode with improved light extraction efficiency and methods of manufacturing same
TWI581451B (zh) * 2012-05-21 2017-05-01 晶元光電股份有限公司 光電元件及其製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6727518B2 (en) * 2000-05-10 2004-04-27 Toyoda Gosei Co., Ltd. Light emitting device using group III nitride compound semiconductor
TWI278027B (en) * 2002-03-12 2007-04-01 Hamamatsu Photonics Kk Substrate slicing method
TW200522381A (en) * 2003-12-17 2005-07-01 Nat Univ Chung Hsing LED with heat-dissipation substrate, and its manufacture process
TWI314766B (zh) * 2005-11-09 2009-09-11 Toshiba Kk
TW201201941A (en) * 2010-06-16 2012-01-16 Showa Denko Kk Laser processing method

Also Published As

Publication number Publication date
US20130306993A1 (en) 2013-11-21
US20150187986A1 (en) 2015-07-02
TW201349551A (zh) 2013-12-01
US9224912B2 (en) 2015-12-29
US8987752B2 (en) 2015-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9337407B2 (en) Photoelectronic element and the manufacturing method thereof
TWI635772B (zh) 發光元件
TW201603319A (zh) 光電元件及其製造方法
TWI581451B (zh) 光電元件及其製造方法
TWI614916B (zh) 光電元件及其製造方法
CN105280665B (zh) 光电元件及其制造方法
CN103456847B (zh) 光电元件及其制造方法
JP6128758B2 (ja) 発光素子の製造方法
TW201438276A (zh) 光電元件及其製造方法
TWI619264B (zh) 光電元件及其製造方法
KR101679312B1 (ko) 발광소자 및 그 제조 방법
TWI604635B (zh) 光電元件及其製造方法
TWI669834B (zh) 光電元件及其製造方法
TWI625869B (zh) 光電元件及其製造方法
TWI528592B (zh) 光電元件
TWI404233B (zh) 光電元件及其製造方法
TWI721501B (zh) 光電元件及其製造方法
TWI662720B (zh) 光電元件及其製造方法
TWI524549B (zh) 光電元件及其製造方法
TWI667812B (zh) 光電元件及其製造方法
TWI589025B (zh) 發光元件
US20140167097A1 (en) Optoelectronic device and method for manufacturing the same
CN104779327A (zh) 光电元件及其制造方法