TWI776549B - 微型發光薄膜結構及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種微型發光薄膜結構，包含第一導電型半導體薄膜、發光薄膜、第二導電型半導體薄膜、第一接觸電極、及第二接觸電極。第一導電型半導體薄膜具有彼此相對之第一表面與第二表面。第一導電型半導體薄膜之第二表面包含粗糙部，此粗糙部的高低起伏的高低差小於等於1μm。發光薄膜設於第一導電型半導體薄膜之第一表面上。第二導電型半導體薄膜與發光薄膜接合，其中發光薄膜夾設在第二導電型半導體薄膜與第一導電型半導體薄膜之間。第一接觸電極與第一導電型半導體薄膜接合。第二接觸電極與第二導電型半導體薄膜接合。微型發光薄膜結構之厚度等於或小於10μm。

Description

微型發光薄膜結構及其製造方法
本揭露是有關於一種發光結構之製作技術，且特別是有關於一種微型發光薄膜結構及其製造方法。
製作例如微型發光二極體等微型發光結構時，通常先於成長基板上成長發光磊晶結構，再於發光磊晶結構上設置接觸電極。接下來，將接觸電極與暫置基板接合。接著，利用暫置基板的結構支撐，將成長基板自發光磊晶結構上剝離，而形成由發光磊晶結構與接觸電極所構成之微型發光結構。隨後，即可將微型發光結構轉移至面板。
微型發光結構之磊晶薄膜通常由氮化鎵等材料所組成，而氮化鎵比較難以蝕刻。再加上微型發光結構的尺寸相當小，每一層磊晶薄膜的厚度非常薄。因此，對微型發光結構之出光面的磊晶薄膜進行粗化時，極易損壞下層結構。
因此，本揭露之一目的就是在提供一種微型發光薄膜結構及其製造方法，其利用黏著材料將微型發光薄膜結構接合於暫態基板之表面上時，使黏著材料覆蓋在第一導電型半導體薄膜之側面上，藉此可在粗化第一導電型半導體薄膜之出光面時，避免損壞第一導電型半導體薄膜下方的薄膜，而可提升製程良率。
本揭露之另一目的為提供一種微型發光薄膜結構及其製造方法，其可在第一導電型半導體薄膜之出光面設置包含許多微結構之粗糙部，藉此可減少微型發光薄膜結構之內反射，而可有效提高微型發光薄膜結構之光取出率，進而可提升微型發光薄膜結構之亮度。
根據本揭露之上述目的，提出一種微型發光薄膜結構。此微型發光薄膜結構包含第一導電型半導體薄膜、發光薄膜、第二導電型半導體薄膜、第一接觸電極、以及第二接觸電極。第一導電型半導體薄膜具有彼此相對之第一表面與第二表面。第一導電型半導體薄膜之第二表面包含粗糙部，此粗糙部的高低起伏的高低差小於等於1μm。發光薄膜設於第一導電型半導體薄膜之第一表面上。第二導電型半導體薄膜與發光薄膜接合，其中發光薄膜夾設在第二導電型半導體薄膜與第一導電型半導體薄膜之間。第一導電型半導體薄膜與第二導電型半導體薄膜之導電型不同。第一接觸電極與第一導電型半導體薄膜接合。第二接觸電極與第二導電型半導體薄膜接合。微型發光薄膜結構之長度或直徑小於約100μm，且微型發光薄膜結構之厚度等於或小於約10μm。
依據本揭露之一實施例，上述之粗糙部包含數個微結構，每個微結構包含頂部與底部，從微結構之頂部到底部之間的高低差介於600nm至1μm之間。
依據本揭露之一實施例，上述之第一導電型半導體薄膜為N型氮化鎵薄膜，第二導電型半導體薄膜為P型氮化鎵薄膜。
依據本揭露之一實施例，上述之第一導電型半導體薄膜之第一表面包含第一部分與第二部分，發光薄膜設於第一表面之第一部分上，第一接觸電極設於第一表面之第二部分上且與發光薄膜實體分開。
依據本揭露之一實施例，上述之第一接觸電極設於第一導電型半導體薄膜之第二表面之一部分上，第二接觸電極與第一接觸電極分別位於第二導電型半導體薄膜之相對二側。微型發光薄膜結構更包含反射薄膜以及暫態基板。反射薄膜設於第二導電型半導體薄膜與第二接觸電極之間。暫態基板夾設在反射薄膜與第二接觸電極之間。
根據本揭露之上述目的，另提出一種微型發光薄膜結構之製造方法。在此方法中，形成第一導電型半導體薄膜於成長基板上。第一導電型半導體薄膜具有彼此相對之第一表面與第二表面。第一表面包含第一部分與第二部分，第二表面與成長基板接合。形成發光薄膜於第一導電型半導體薄膜之第一表面之第一部分上。形成第二導電型半導體薄膜於發光薄膜上。第一導電型半導體薄膜與第二導電型半導體薄膜之導電型不同。形成第一接觸電極於第一導電型半導體薄膜之第一表面之第二部分上，其中第一接觸電極與發光薄膜實體分開。形成第二接觸電極於第二導電型半導體薄膜上。第一導電型半導體薄膜、發光薄膜、第二導電型半導體薄膜、第一接觸電極、與第二接觸電極構成微型發光薄膜結構。利用黏著材料將微型發光薄膜結構接合於暫態基板之表面上，其中第一接觸電極及第二接觸電極面對且接合此表面。黏著材料至少從此表面延伸至第一導電型半導體薄膜之側面上。移除成長基板。形成粗糙部於第一導電型半導體薄膜之第二表面上，其中粗糙部的高低起伏的高低差小於等於1μm。移除暫態基板。移除黏著材料。
依據本揭露之一實施例，上述之粗糙部包含數個微結構，每個微結構包含頂部及底部，從微結構之頂部到底部之間高低差介於600nm至1μm之間。
依據本揭露之一實施例，上述之第一導電型半導體薄膜為N型氮化鎵薄膜，第二導電型半導體薄膜為P型氮化鎵薄膜。
依據本揭露之一實施例，上述形成粗糙部包含對第一導電型半導體薄膜之第二表面進行粗化處理。
依據本揭露之一實施例，上述進行粗化處理包含利用乾式蝕刻技術、濕式蝕刻技術、或微影技術。
依據本揭露之一實施例，上述之成長基板包含數個表面微結構。形成第一導電型半導體薄膜包含使第一導電型半導體薄膜之第二表面覆蓋與接合這些表面微結構，形成粗糙部包含使第二表面與這些表面微結構分開。
依據本揭露之一實施例，上述形成粗糙部更包含於第二表面與表面微結構分開後，對第一導電型半導體薄膜之第二表面進行粗化處理。
根據本揭露之上述目的，更提出一種微型發光薄膜結構之製造方法。在此方法中，形成第一導電型半導體薄膜於成長基板上。第一導電型半導體薄膜具有彼此相對之第一表面與第二表面，第二表面與成長基板接合。形成發光薄膜於第一導電型半導體薄膜之第一表面上。形成第二導電型半導體薄膜於發光薄膜上。第一導電型半導體薄膜與第二導電型半導體薄膜之導電型不同。形成反射薄膜於第二導電型半導體薄膜上。利用黏著材料將反射薄膜接合於暫態基板之表面上。黏著材料至少從此表面延伸至第一導電型半導體薄膜之側面上。移除成長基板。形成數個粗糙部於第一導電型半導體薄膜之第二表面上，其中粗糙部的高低起伏的高低差小於等於1μm。形成第一接觸電極於第一導電型半導體薄膜之第二表面之一部分上。形成第二接觸電極於暫態基板上，其中暫態基板介於反射薄膜與第二接觸電極之間。
依據本揭露之一實施例，上述之粗糙部包含數個微結構，每個微結構包含頂部及底部，從微結構之頂部到底部之間的高低差介於600nm至1μm之間。
依據本揭露之一實施例，上述之第一導電型半導體薄膜為N型氮化鎵薄膜，第二導電型半導體薄膜為P型氮化鎵薄膜。
依據本揭露之一實施例，上述形成粗糙部包含對第一導電型半導體薄膜之第二表面進行粗化處理。
依據本揭露之一實施例，上述進行粗化處理包含利用乾式蝕刻技術、濕式蝕刻技術、或微影技術。
依據本揭露之一實施例，上述之成長基板包含數個表面微結構。形成第一導電型半導體薄膜包含使第一導電型半導體薄膜之第二表面覆蓋與接合這些表面微結構，形成粗糙部包含使第二表面與這些表面微結構分開。
依據本揭露之一實施例，上述形成粗糙部更包含於第二表面與表面微結構分開後，對第一導電型半導體薄膜之第二表面進行粗化處理。
以下的揭露提供了許多不同實施方式，以實施所提供之標的的不同特徵。以下所描述之構件與安排的特定實施例係用以簡化本揭露。當然這些僅為實施例，並非用以作為限制。舉例而言，於描述中，第一特徵形成於第二特徵之上方，可能包含第一特徵與第二特徵以直接接觸的方式形成的實施方式，亦可能包含額外特徵可能形成在第一特徵與第二特徵之間的實施方式。
在此可能會使用空間相對用語，例如「在下」、「下方」、「較低」、「上方」、「較高」與類似用語，以方便說明如圖式所繪示之一構件與另一(另一些)構件之間的關係。除了在圖中所繪示之方向外，這些空間相對用詞意欲含括元件在使用或操作中的不同方位。
請參照圖1，其係繪示依照本揭露之第一實施方式的一種微型發光薄膜結構的剖面示意圖。本實施方式之微型發光薄膜結構100可例如為微型發光二極體結構。本揭露之微型發光二極體結構可指其長度與寬度(或徑向尺寸)、與高度(或厚度)在1μm至100μm範圍內。舉例而言，微型發光薄膜結構100之長度或直徑可小於約100μm。在一些示範例子中，微型發光薄膜結構100之厚度等於或小於約10μm。
本實施方式之微型發光薄膜結構100為覆晶型發光結構。在一些例子中，此微型發光薄膜結構100主要可包含第一導電型半導體薄膜110、發光薄膜120、第二導電型半導體薄膜130、第一接觸電極140、以及第二接觸電極150。
第一導電型半導體薄膜110之導電型可取決於產品設計。第一導電型半導體薄膜110之導電型可例如為N型或P型。此外，第一導電型半導體薄膜110之材料可例如包含氮化鎵(GaN)或氮化鎵系列材料。在一些示範例子中，第一導電型半導體薄膜110為N型氮化鎵薄膜。第一導電型半導體薄膜110具有第一表面110a與第二表面110b，其中第一表面110a與第二表面110b分別位於第一導電型半導體薄膜110之相對二側。第一導電型半導體薄膜110之第一表面110a包含第一部分110a’與第二部分110a”。
第一導電型半導體薄膜110之第二表面110b包含粗糙部111，藉以提高光取出效率。在一些例子中，粗糙部111之高低起伏的高低差小於或等於1μm。粗糙部111包含許多微結構112。從第一導電型半導體薄膜110之第二表面110b上俯視第二表面110b，這些微結構112在平面上可為規則排列或週期性排列之多邊形或圓形。在另一些例子中，這些微結構112在第二表面110b可不規則排列或非週期性排列。由於微型發光薄膜結構100之尺寸小，因此第一導電型半導體薄膜110之厚度相當薄。微結構112之高度取決於第一導電型半導體薄膜110之厚度。在一些示範例子中，每個微結構112從其頂部到底部之高低差為介於約600nm至約1μm之間。
發光薄膜120設於第一導電型半導體薄膜110之第一表面110a的第一部分110a’上，而與微結構112分別位於第一導電型半導體薄膜110之相對二側。發光薄膜120可例如包含多重量子井結構(MQW)。在一些示範例子中，發光薄膜120為氮化鎵與氮化鎵系列材料交錯堆疊而成。
第二導電型半導體薄膜130位於發光薄膜120之一側上，且與發光薄膜120接合。此外，第一導電型半導體薄膜110與第二導電型半導體薄膜130分別位於發光薄膜120之相對二側，如此發光薄膜120夾設在第一導電型半導體薄膜110與第二導電型半導體薄膜130之間。第二導電型半導體薄膜130的導電型不同於第一導電型半導體薄膜110的導電型。第一導電型半導體薄膜110與第二導電型半導體薄膜130之一者為N型，另一者為P型。舉例而言，第一導電型半導體薄膜110為N型，第二導電型半導體薄膜130為P型。此外，第二導電型半導體薄膜130之材料可包含氮化鎵或氮化鎵系列材料。在一些示範例子中，第二導電型半導體薄膜130為P型氮化鎵薄膜。
第一接觸電極140設於第一導電型半導體薄膜110之第一表面110a的第二部分110a”上，而與第一導電型半導體薄膜110接合，進而與第一導電型半導體薄膜110電性連接。此外，第一接觸電極140與發光薄膜120實體分開，即彼此並未接觸。第一接觸電極140之材料可例如包含鈦(Ti)、鎳(Ni)、鋁(Al)、鈀(Pd)、銠(Rh)、鉑(Pt)、金(Au)、鉻(Cr)中任一或其合金結構。
第二接觸電極150設於第二導電型半導體薄膜130之一側上，且與發光薄膜120分別位於第二導電型半導體薄膜130之相對二側。第二接觸電極150與第二導電型半導體薄膜130接合，而與第二導電型半導體薄膜130電性接合。第二接觸電極150之材料可例如包含鈦、鎳、鋁、鈀、銠、鉑、金、鉻中任一或其合金結構。
第一導電型半導體薄膜110之第二表面110b為微型發光薄膜結構100的出光面，且設有包含許多微結構112之粗糙部111。這些微結構112可破壞發光薄膜120射向第二表面110b之光的全反射，而可減少光在微型發光薄膜結構100的內反射。藉此，可大幅提高微型發光薄膜結構100的光取出率，達到提升微型發光薄膜結構100之亮度的功效。此外，由於微型發光薄膜結構100的出光面設有許多微結構112，因此可利用流體組裝方式將微型發光薄膜結構100組裝於面板等裝置上。
請參照圖2，其係繪示依照本揭露之第二實施方式的一種微型發光薄膜結構的剖面示意圖。此實施方式之微型發光薄膜結構200同樣可例如為微型發光二極體結構。微型發光薄膜結構200之長度或直徑可例如小於約100μm。而微型發光薄膜結構200之厚度可例如等於或小於約10μm。
本實施方式之微型發光薄膜結構200為垂直型發光結構。在一些例子中，微型發光薄膜結構200主要可包含第一導電型半導體薄膜210、發光薄膜220、第二導電型半導體薄膜230、第一接觸電極240、以及第二接觸電極250。
第一導電型半導體薄膜210之導電型可例如為N型或P型。第一導電型半導體薄膜210之材料可例如包含氮化鎵或氮化鎵系列材料。在一些示範例子中，第一導電型半導體薄膜210為N型氮化鎵薄膜。第一導電型半導體薄膜210具有分別位於第一導電型半導體薄膜210之相對二側的第一表面210a與第二表面210b。
第一導電型半導體薄膜210之第二表面210b包含粗糙部211，以提升光取出效率。在一些例子中，粗糙部211之高低起伏的高低差小於或等於1μm。粗糙部211包含許多微結構212。從第一導電型半導體薄膜210之第二表面210b上俯視第二表面210b，這些微結構212在平面上可為規則排列或週期性排列之多邊形或圓形。在另一些例子中，這些微結構212在第二表面210b可不規則排列或非週期性排列。在一些示範例子中，每個微結構212從其頂部到底部之高低差為介於約600nm至約1μm之間。
發光薄膜220設於第一導電型半導體薄膜210之第一表面210a上。發光薄膜220可例如包含多重量子井結構。在一些示範例子中，發光薄膜220為氮化鎵與氮化鎵系列材料交錯堆疊而成。
第二導電型半導體薄膜230位於發光薄膜220之一側上，且與發光薄膜220接合。此外，發光薄膜220夾設在第一導電型半導體薄膜210與第二導電型半導體薄膜230之間。第二導電型半導體薄膜230與第一導電型半導體薄膜210具有不同導電型。第一導電型半導體薄膜210與第二導電型半導體薄膜230之一者為N型，另一者為P型。舉例而言，第一導電型半導體薄膜210為N型，第二導電型半導體薄膜230為P型。第二導電型半導體薄膜230之材料可包含氮化鎵或氮化鎵系列材料。在一些示範例子中，第二導電型半導體薄膜230為P型氮化鎵薄膜。
第一接觸電極240設於第一導電型半導體薄膜210之第二表面210b的一部分上，而與第一導電型半導體薄膜210接合，進而與第一導電型半導體薄膜110電性連接。第一接觸電極240之材料可例如包含鈦、鎳、鋁、鈀、銠、鉑、金、鉻中任一或其合金結構。
第二接觸電極250設於第二導電型半導體薄膜230之一側，且與第一接觸電極240分別位於第二導電型半導體薄膜230的相對二側。第二接觸電極250之材料可例如包含鈦、鎳、鋁、鈀、銠、鉑、金、鉻中任一或其合金結構。
在一些例子中，微型發光薄膜結構200更可包含反射薄膜260。反射薄膜260設於第二導電型半導體薄膜230之一側上，且介於第二導電型半導體薄膜230與第二接觸電極250之間。反射薄膜260為可導電薄膜。第二接觸電極250透過反射薄膜260而與第二導電型半導體薄膜230間接接合，進而與第二導電型半導體薄膜230電性連接。反射薄膜260可將射向反射薄膜260的光予以反射。
微型發光薄膜結構200更可選擇性地包含暫態基板270。暫態基板270夾設在反射薄膜260與第二接觸電極250之間。暫態基板270為可導電基板。第二接觸電極250可依序透過暫態基板270及反射薄膜260而與第二導電型半導體薄膜230間接接合，進而與第二導電型半導體薄膜230電性連接。
第一導電型半導體薄膜210之包含粗糙部211的第二表面210b為微型發光薄膜結構200的出光面。粗糙部211的微結構212可破壞發光薄膜220朝第二表面110b所發出之光的全反射，而可減少光在微型發光薄膜結構200的內反射。因此，可大幅提高微型發光薄膜結構200的光取出率，進而可有效提升微型發光薄膜結構200之亮度。由於微型發光薄膜結構200的出光面設有粗糙部211，因此可利用流體組裝方式將微型發光薄膜結構200組裝於面板等裝置上。
請參照圖3A至圖3E，其係繪示依照本揭露之第一實施方式的一種微型發光薄膜結構的製程剖面圖。如圖3A所示，製作如圖1所示之微型發光薄膜結構100時，可先提供成長基板160。再利用例如磊晶成長方式，形成第一導電型半導體薄膜110於成長基板160上。第一導電型半導體薄膜110之第二表面110b與成長基板160接合。
接下來，利用例如磊晶成長方式，形成發光薄膜120於第一導電型半導體薄膜110之第一表面110a上。如圖3A所示，再利用例如磊晶成長方式，形成第二導電型半導體薄膜130於發光薄膜120上。接著，如圖3B所示，可利用例如微影製程與蝕刻製程，移除部分之第二導電型半導體薄膜130與部分之發光薄膜120，直至暴露出第一導電型半導體薄膜110之第一表面110a的第二部分110a”。因此，發光薄膜120與第二導電型半導體薄膜130依序堆疊在第一導電型半導體薄膜110之第一表面110a的第一部分110a’上。
接下來，如圖3C所示，可利用例如蒸鍍方式，形成第一接觸電極140於第一導電型半導體薄膜110之第一表面110a暴露出之第二部分110a”上。第一接觸電極140與發光薄膜130實體分開。同樣可利用例如蒸鍍方式，形成第二接觸電極150於第二導電型半導體薄膜130上。第一接觸電極140與第二接觸電極150之製作順序可根據需求而調整，即亦可先製作第二接觸電極150，再製作第一接觸電極140。第一導電型半導體薄膜110、發光薄膜120、第二導電型半導體薄膜130、第一接觸電極140、與第二接觸電極150構成如圖1所示之微型發光薄膜結構100。
接著，可先提供暫態基板170。暫態基板170可為任何可提供微型發光薄膜結構100支撐的基板，以利後續剝離成長基板160的進行。如圖3D所示，再將圖3C所示之結構翻轉倒置，並利用黏著材料180將微型發光薄膜結構100接合於暫態基板170之表面172上。第一接觸電極140與第二接觸電極150穿過黏著材料180，而面對暫態基板170之表面172，且與暫態基板170之表面172接合。黏著材料180可為任何膠體，例如雷射膠與聚二甲基矽氧烷(PDMS)。黏著材料180至少從暫態基板170之表面172延伸至第一導電型半導體薄膜110的側面110c上。
微型發光薄膜結構100與暫態基板170之表面172接合後，即可利用暫態基板170作為支撐來將成長基板160予以移除。可採用雷射剝離(laser lift-off)法來剝除成長基板160。剝除成長基板160時可採用任何雷射種類，例如二極體泵浦固體雷射(diode-pumped solid-state laser，DPSS)或準分子雷射(excimer laser)。
成長基板160移除後，可暴露出第一導電型半導體薄膜110之第二表面110b。接下來，如圖3E所示，形成粗糙部111於第一導電型半導體薄膜110之第二表面110b上，以提升出光效率。粗糙部111包含許多的微結構112。在一些例子中，可透過對第一導電型半導體薄膜110之第二表面110b進行粗化處理，來形成這些微結構112。進行粗化處理時可利用例如乾式蝕刻技術、濕式蝕刻技術、或微影技術。舉例而言，可利用反應性離子蝕刻(RIE)在第一導電型半導體薄膜110之第二表面110b上形成粗糙部111。進行粗化處理時，可控制蝕刻製程或微影製程，而使粗糙部111之高低起伏的高低差小於或等於1μm。
由於黏著材料180至少延伸覆蓋在第一導電型半導體薄膜110之側面110c的一部分上，因此粗化第一導電型半導體薄膜110之第二表面110b時，黏著材料180可保護部分之第一導電型半導體薄膜110及其下方的發光薄膜120與第二導電型半導體薄膜130等薄膜免於受損。藉此，可提升製程良率。
接著，可移除暫態基板170與黏著材料180，而大致完成如圖1所示之微型發光薄膜結構100。在一些例子中，可透過從微型發光薄膜結構100上移除黏著材料180的方式，移除暫態基板170。
請參照圖4A至圖4C，其係繪示依照本揭露之第一實施方式的另一種微型發光薄膜結構的製程剖面圖。在一些例子中，如圖4A所示，製作如圖1所示之微型發光薄膜結構100時，可先提供成長基板190。成長基板190之表面190a設有許多表面微結構192。再利用例如磊晶成長方式，形成第一導電型半導體薄膜110於成長基板190之表面190a上。第一導電型半導體薄膜110之第二表面110b與成長基板190之表面190a接合，且第一導電型半導體薄膜110覆蓋且接合這些表面微結構192。
接下來，利用例如磊晶成長方式，形成發光薄膜120於第一導電型半導體薄膜110之第一表面110a上。再利用例如磊晶成長方式，形成第二導電型半導體薄膜130於發光薄膜120上，而形成如圖4A所示之結構。
接著，可利用例如微影製程與蝕刻製程，移除部分之第二導電型半導體薄膜130與部分之發光薄膜120，直至暴露出第一導電型半導體薄膜110之第一表面110a的第二部分110a”。接下來，可利用例如蒸鍍方式，形成第一接觸電極140於第一導電型半導體薄膜110之第一表面110a暴露出之第二部分110a”上、以及形成第二接觸電極150於第二導電型半導體薄膜130上。第一接觸電極140與發光薄膜130實體分開。第一導電型半導體薄膜110、發光薄膜120、第二導電型半導體薄膜130、第一接觸電極140、與第二接觸電極150構成如圖1所示之微型發光薄膜結構100。
接著，可先提供暫態基板170。如圖4B所示，再將成長基板190與其上之微型發光薄膜結構100翻轉倒置，並利用黏著材料180將微型發光薄膜結構100接合於暫態基板170之表面172上。第一接觸電極140與第二接觸電極150穿過黏著材料180，且面對並接合暫態基板170之表面172。黏著材料180從暫態基板170之表面172至少延伸到第一導電型半導體薄膜110的側面110c上。
隨後，如圖4C所示，利用暫態基板170作為支撐，從第一導電型半導體薄膜110之第二表面110b上移除成長基板160。同樣可採用任何雷射種類，例如二極體泵浦固體雷射或準分子雷射，而以雷射剝離法來剝除成長基板160。由於第一導電型半導體薄膜110覆蓋且接合成長基板190之表面微結構192，因此第一導電型半導體薄膜110之第二表面110b與成長基板190之表面微結構192分開後，第二表面110b上即可形成包含許多微結構112的粗糙部111，以提升出光量。此時，第二表面110b上之微結構112與成長基板190之表面微結構192互補。在一些例子中，於第二表面110b上形成粗糙部111時，更可在第二表面110b與成長基板190之表面微結構192分開後，再對第一導電型半導體薄膜110之第二表面110b進行粗化處理。進行粗化處理時可利用例如乾式蝕刻技術、濕式蝕刻技術、或微影技術。接著，可移除暫態基板170與黏著材料180，而大致完成如圖1所示之微型發光薄膜結構100。
請參照圖5A至圖5C，其係繪示依照本揭露之第二實施方式的一種微型發光薄膜結構的製程剖面圖。如圖5A所示，製作如圖2所示之微型發光薄膜結構200時，可先提供成長基板280。再利用例如磊晶成長方式，形成第一導電型半導體薄膜210於成長基板280上。第一導電型半導體薄膜210之第二表面210b與成長基板280接合。接下來，利用例如磊晶成長方式，形成發光薄膜220於第一導電型半導體薄膜210之第一表面210a上、以及形成第二導電型半導體薄膜230於發光薄膜220上。再利用例如沉積方式，形成反射薄膜260於第二導電型半導體薄膜230上，而形成如圖5A所示之結構。
接著，可先提供暫態基板270。此外，如圖5B所示，再將圖5A所示之結構翻轉倒置，並利用黏著材料290將反射薄膜260接合在暫態基板270之表面272上。黏著材料290可為任何膠體，例如雷射膠與聚二甲基矽氧烷。黏著材料290至少從暫態基板270之表面272延伸至第一導電型半導體薄膜210的側面210c上。
接下來，可利用暫態基板270作為支撐，以從第一導電型半導體薄膜210之第二表面210b上移除成長基板280。可採用任何雷射種類，例如二極體泵浦固體雷射或準分子雷射，而以雷射剝離法來剝除成長基板280。
成長基板280移除後，可暴露出第一導電型半導體薄膜210之第二表面210b。接下來，如圖5C所示，形成粗糙部211於第一導電型半導體薄膜210之第二表面210b上，來提高出光量。粗糙部211包含許多的微結構212。可透過對第一導電型半導體薄膜210之第二表面210b進行粗化處理，來形成這些微結構212。進行粗化處理時可利用例如乾式蝕刻技術、濕式蝕刻技術、或微影技術。舉例而言，可利用反應性離子蝕刻來形成粗糙部211。進行粗化處理時，可控制蝕刻製程或微影製程，而使粗糙部211之高低起伏的高低差小於或等於1μm。
由於黏著材料290至少延伸覆蓋在第一導電型半導體薄膜210之側面210c的一部分上，因此粗化第一導電型半導體薄膜210之第二表面210b時，黏著材料180可保護部分之第一導電型半導體薄膜210及其下方的發光薄膜220與第二導電型半導體薄膜230等薄膜免於受損。藉此，可提升製程良率。
接著，可移除黏著材料180。可再利用例如蒸鍍方式，形成第一接觸電極240於第一導電型半導體薄膜210之第二表面210b的一部分上。同樣可利用例如蒸鍍方式，形成第二接觸電極250於暫態基板270之表面274上，而大致完成如圖2所示之微型發光薄膜結構200。暫態基板270之表面272與274彼此相對，因此暫態基板270介於反射薄膜260與第二接觸電極250之間。第一接觸電極240與第二接觸電極250之製作順序可根據需求而調整。
請參照圖6A至圖6C，其係繪示依照本揭露之第二實施方式的另一種微型發光薄膜結構的製程剖面圖。在一些例子中，如圖6A所示，製作如圖2所示之微型發光薄膜結構200時，可先提供成長基板300。成長基板300之表面300a設有許多表面微結構302。再利用例如磊晶成長方式，形成第一導電型半導體薄膜210於成長基板280上。第一導電型半導體薄膜210之第二表面210b與成長基板280接合，且第一導電型半導體薄膜210覆蓋且接合這些表面微結構302。
接下來，利用例如磊晶成長方式，形成發光薄膜220於第一導電型半導體薄膜210之第一表面210a上、以及形成第二導電型半導體薄膜230於發光薄膜220上。再利用例如沉積方式，形成反射薄膜260於第二導電型半導體薄膜230上，如圖6A所示。
接著，可先提供暫態基板270。如圖6B所示，再將圖6A所示之結構翻轉倒置，並利用黏著材料290將反射薄膜260接合在暫態基板270之表面272上。黏著材料290從暫態基板270之表面272至少延伸至第一導電型半導體薄膜210的側面210c上。
接下來，可利用暫態基板270作為支撐，以從第一導電型半導體薄膜210之第二表面210b上移除成長基板280。同樣可採用任何雷射種類，例如二極體泵浦固體雷射或準分子雷射，而以雷射剝離法來剝除成長基板280。由於第一導電型半導體薄膜210覆蓋且接合成長基板300之表面微結構302，因此第一導電型半導體薄膜210之第二表面210b與成長基板300之表面微結構302分開後，第二表面210b上即可形成包含許多微結構212的粗糙部211，其中這些微結構212與表面微結構302互補，如圖6C所示。藉由在第二表面210b形成粗糙部211，可提升光取出效率。
在一些例子中，於第二表面210b上形成粗糙部211時，更可在第二表面210b與成長基板300之表面微結構302分開後，再對第一導電型半導體薄膜210之第二表面210b進行粗化處理。進行粗化處理時可利用例如乾式蝕刻技術、濕式蝕刻技術、或微影技術。
接著，可移除黏著材料290。隨後，可利用例如蒸鍍方式，形成第一接觸電極240於第一導電型半導體薄膜210之第二表面210b的一部分上、以及形成第二接觸電極250於暫態基板270之表面274上，而大致完成如圖2所示之微型發光薄膜結構200。
由上述之實施方式可知，本揭露之一優點就是因為本揭露利用黏著材料將微型發光薄膜結構接合於暫態基板之表面上時，使黏著材料覆蓋在第一導電型半導體薄膜之側面上。因此，可在粗化第一導電型半導體薄膜之出光面時，避免損壞第一導電型半導體薄膜下方的薄膜，而可提升製程良率。
本揭露之另一優點就是因為本揭露可在第一導電型半導體薄膜之出光面設置包含許多微結構之粗糙部，藉此可減少微型發光薄膜結構之內反射，而可有效提高微型發光薄膜結構之光取出率，進而可提升微型發光薄膜結構之亮度。
雖然本揭露已以實施例揭示如上，然其並非用以限定本揭露，任何在此技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100:微型發光薄膜結構 110:第一導電型半導體薄膜 110a:第一表面 110a’:第一部分 110a”:第二部分 110b:第二表面 110c:側面 111:粗糙部 112:微結構 120:發光薄膜 130:第二導電型半導體薄膜 140:第一接觸電極 150:第二接觸電極 160:成長基板 170:暫態基板 172:表面 180:黏著材料 190:成長基板 190a:表面 192:表面微結構 200:微型發光薄膜結構 210:第一導電型半導體薄膜 210a:第一表面 210b:第二表面 210c:側面 211:粗糙部 212:微結構 220:發光薄膜 230:第二導電型半導體薄膜 240:第一接觸電極 250:第二接觸電極 260:反射薄膜 270:暫態基板 272:表面 274:表面 280:成長基板 290:黏著材料 300:成長基板 300a:表面 302:表面微結構
為讓本揭露之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下： ［圖1］係繪示依照本揭露之第一實施方式的一種微型發光薄膜結構的剖面示意圖； ［圖2］係繪示依照本揭露之第二實施方式的一種微型發光薄膜結構的剖面示意圖； ［圖3A］至［圖3E］係繪示依照本揭露之第一實施方式的一種微型發光薄膜結構的製程剖面圖； ［圖4A］至［圖4C］係繪示依照本揭露之第一實施方式的另一種微型發光薄膜結構的製程剖面圖； ［圖5A］至［圖5C］係繪示依照本揭露之第二實施方式的一種微型發光薄膜結構的製程剖面圖；以及 ［圖6A］至［圖6C］係繪示依照本揭露之第二實施方式的另一種微型發光薄膜結構的製程剖面圖。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
100:微型發光薄膜結構
110:第一導電型半導體薄膜
110a:第一表面
110a’:第一部分
110a”:第二部分
110b:第二表面
111:粗糙部
112:微結構
120:發光薄膜
130:第二導電型半導體薄膜
140:第一接觸電極
150:第二接觸電極

Claims (18)

  1. 一種微型發光薄膜結構，包含：一第一導電型半導體薄膜，具有彼此相對之一第一表面與一第二表面，其中該第一導電型半導體薄膜之該第二表面包含一粗糙部，該粗糙部的高低起伏的高低差小於等於1μm，該粗糙部包含複數個微結構，每一該些微結構包含一頂部及一底部，從該微結構之該頂部到該底部之間的高低差介於600nm至1μm之間；一發光薄膜，設於該第一導電型半導體薄膜之該第一表面上；一第二導電型半導體薄膜，與該發光薄膜接合，其中該發光薄膜夾設在該第二導電型半導體薄膜與該第一導電型半導體薄膜之間，且該第一導電型半導體薄膜與該第二導電型半導體薄膜之導電型不同；一第一接觸電極，與該第一導電型半導體薄膜接合；以及一第二接觸電極，與該第二導電型半導體薄膜接合，其中該微型發光薄膜結構之一長度或一直徑小於100μm，且該微型發光薄膜結構之一厚度等於或小於10μm。
  2. 如請求項1所述之微型發光薄膜結構，其中該第一導電型半導體薄膜為一N型氮化鎵薄膜，該第二導電型半導體薄膜為一P型氮化鎵薄膜。
  3. 如請求項1所述之微型發光薄膜結構，其中該第一導電型半導體薄膜之該第一表面包含一第一部分與一第二部分，該發光薄膜設於該第一表面之該第一部分上，該第一接觸電極設於該第一表面之該第二部分上且與該發光薄膜實體分開。
  4. 如請求項1所述之微型發光薄膜結構，其中該第一接觸電極設於該第一導電型半導體薄膜之該第二表面之一部分上，該第二接觸電極與該第一接觸電極分別位於該第二導電型半導體薄膜之相對二側，且該微型發光薄膜結構更包含：一反射薄膜，設於該第二導電型半導體薄膜與該第二接觸電極之間；以及一暫態基板，夾設在該反射薄膜與該第二接觸電極之間。
  5. 一種微型發光薄膜結構之製造方法，包含：形成一第一導電型半導體薄膜於一成長基板上，其中該第一導電型半導體薄膜具有彼此相對之一第一表面與一第二表面，該第一表面包含一第一部分與一第二部分，該第二表面與該成長基板接合；形成一發光薄膜於該第一導電型半導體薄膜之該第一表面之該第一部分上；形成一第二導電型半導體薄膜於該發光薄膜上，其中該 第一導電型半導體薄膜與該第二導電型半導體薄膜之導電型不同；形成一第一接觸電極於該第一導電型半導體薄膜之該第一表面之該第二部分上，其中該第一接觸電極與該發光薄膜實體分開；形成一第二接觸電極於該第二導電型半導體薄膜上，其中該第一導電型半導體薄膜、該發光薄膜、該第二導電型半導體薄膜、該第一接觸電極、與該第二接觸電極構成一微型發光薄膜結構；利用一黏著材料將該微型發光薄膜結構接合於一暫態基板之一表面上，其中該第一接觸電極及該第二接觸電極面對且接合該表面，該黏著材料至少從該表面延伸至該第一導電型半導體薄膜之一側面上；移除該成長基板；形成一粗糙部於該第一導電型半導體薄膜之該第二表面上，其中該粗糙部的高低起伏的高低差小於等於1μm；移除該暫態基板；以及移除該黏著材料。
  6. 如請求項5所述之方法，其中該粗糙部包含複數個微結構，每一該些微結構包含一頂部及一底部，從該微結構之該頂部到該底部之間高低差介於600nm至1μm之間。
  7. 如請求項5所述之方法，其中該第一導電型半導體薄膜為一N型氮化鎵薄膜，該第二導電型半導體薄膜為一P型氮化鎵薄膜。
  8. 如請求項5所述之方法，其中形成該粗糙部包含對該第一導電型半導體薄膜之該第二表面進行一粗化處理。
  9. 如請求項8所述之方法，其中進行該粗化處理包含利用一乾式蝕刻技術、一濕式蝕刻技術、或一微影技術。
  10. 如請求項5所述之方法，其中該成長基板包含複數個表面微結構，形成該第一導電型半導體薄膜包含使該第一導電型半導體薄膜之該第二表面覆蓋與接合該些表面微結構，形成該粗糙部包含使該第二表面與該些表面微結構分開。
  11. 如請求項10所述之方法，其中形成該些粗糙部更包含於該第二表面與該些表面微結構分開後，對該第一導電型半導體薄膜之該第二表面進行一粗化處理。
  12. 一種微型發光薄膜結構之製造方法，包含：形成一第一導電型半導體薄膜於一成長基板上，其中該 第一導電型半導體薄膜具有彼此相對之一第一表面與一第二表面，該第二表面與該成長基板接合；形成一發光薄膜於該第一導電型半導體薄膜之該第一表面上；形成一第二導電型半導體薄膜於該發光薄膜上，其中該第一導電型半導體薄膜與該第二導電型半導體薄膜之導電型不同；形成一反射薄膜於該第二導電型半導體薄膜上；利用一黏著材料將該反射薄膜接合於一暫態基板之一表面上，其中該黏著材料至少從該表面延伸至該第一導電型半導體薄膜之一側面上；移除該成長基板；形成一粗糙部於該第一導電型半導體薄膜之該第二表面上，其中該粗糙部的高低起伏的高低差小於等於1μm；形成一第一接觸電極於該第一導電型半導體薄膜之該第二表面之一部分上；以及形成一第二接觸電極於該暫態基板上，其中該暫態基板介於該反射薄膜與該第二接觸電極之間。
  13. 如請求項12所述之方法，其中該粗糙部包含複數個微結構，每一該些微結構包含一頂部及一底部，從該微結構之該頂部到該底部之間的高低差介於600nm至1μm之間。
  14. 如請求項12所述之方法，其中該第一導電型半導體薄膜為一N型氮化鎵薄膜，該第二導電型半導體薄膜為一P型氮化鎵薄膜。
  15. 如請求項12所述之方法，其中形成該粗糙部包含對該第一導電型半導體薄膜之該第二表面進行一粗化處理。
  16. 如請求項15所述之方法，其中進行該粗化處理包含利用一乾式蝕刻技術、一濕式蝕刻技術、或一微影技術。
  17. 如請求項12所述之方法，其中該成長基板包含複數個表面微結構，形成該第一導電型半導體薄膜包含使該第一導電型半導體薄膜之該第二表面覆蓋與接合該些表面微結構，形成該粗糙部包含使該第二表面與該些表面微結構分開。
  18. 如請求項17所述之方法，其中形成該粗糙部更包含於該第二表面與該些表面微結構分開後，對該第一導電型半導體薄膜之該第二表面進行一粗化處理。
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