TWI806750B - 發光裝置 - Google Patents

Abstract

一種發光裝置包括發光二極體元件。發光二極體元件包 括第一型半導體層、第二型半導體層、主動層、絕緣層、多個電極、多個焊料及抗氧化層。主動層設置於第一型半導體層與第二型半導體層之間。第一型半導體層、第二型半導體層及主動層形成半導體結構。絕緣層設置於半導體結構上，且具有分別重疊於第一型半導體層及第二型半導體層的多個接觸窗。多個電極透過絕緣層的多個接觸窗分別電性連接至第一型半導體層及第二型半導體層。多個焊料分別設置於多個電極上。抗氧化層包括分別包覆多個焊料的多個第一部分。抗氧化層的熔點低於焊料的熔點。

Description

發光裝置

本發明是有關於一種半導體裝置，且特別是有關於一種發光裝置。

發光二極體顯示面板包括驅動背板及轉置於驅動背板上的多個發光二極體元件。繼承發光二極體的特性，發光二極體顯示面板具有省電、高效率、高亮度及反應時間快等優點。此外，相較於有機發光二極體顯示面板，發光二極體顯示面板還具有色彩易調校、發光壽命長、無影像烙印等優勢。因此，發光二極體顯示面板被視為下一世代的顯示技術。

在發光二極體顯示面板的製造過程中，須將暫存基板上的多個發光二極體元件巨量轉移至驅動背板，且使發光二極體元件的電極與驅動背板的接墊接合。在發光二極體元件與驅動背板接合前，需去除包覆發光二極體元件之焊料的抗氧化層，因此，需在驅動背板上塗佈一層助焊劑。然而，助焊劑易殘留，而在焊料與驅動背板的接墊之間形成助焊劑汙染(Flux pollution)，影響接合良率。

本發明提供一種發光裝置，有助於提升接合良率。

本發明的發光裝置包括發光二極體元件。發光二極體元件包括第一型半導體層、第二型半導體層、主動層、絕緣層、多個電極、多個焊料及抗氧化層。主動層設置於第一型半導體層與第二型半導體層之間。第一型半導體層、第二型半導體層及主動層形成半導體結構。絕緣層設置於半導體結構上，且具有分別重疊於第一型半導體層及第二型半導體層的多個接觸窗。多個電極透過絕緣層的多個接觸窗分別電性連接至第一型半導體層及第二型半導體層。多個焊料分別設置於多個電極上。抗氧化層包括分別包覆多個焊料的多個第一部分。特別是，抗氧化層的熔點低於焊料的熔點。

在本發明的一實施例中，上述的抗氧化層的熔點低於200℃。

在本發明的一實施例中，上述的抗氧化層包括鉍、鉛、鎘及錫的合金或銀、錫及銅的合金。

在本發明的一實施例中，上述的抗氧化層的多個第一部分的一者與多個焊料的一者的重量比小於0.1。

在本發明的一實施例中，上述的發光裝置更包括生長基板。第一型半導體層、主動層及第二型半導體層依序設置於生長基板上。多個焊料位於抗氧化層與第二型半導體層之間。

在本發明的一實施例中，上述的發光裝置更包括第一暫 存基板及第一黏著層。抗氧化層位於多個焊料與第一黏著層之間，且第一黏著層位於抗氧化層與第一暫存基板之間。

在本發明的一實施例中，上述的發光裝置更包括第一黏著層、第二暫存基板及第二黏著層。抗氧化層的多個第一部分位於第一黏著層與多個焊料之間。多個焊料位於抗氧化層的多個第一部分與絕緣層之間。半導體結構位於絕緣層與第二黏著層之間。絕緣層位於多個焊料與半導體結構之間。第二黏著層設置於半導體結構與第二暫存基板之間。

在本發明的一實施例中，上述的第一黏著層具有重疊於多個焊料的多個開口，抗氧化層的多個第一部分各自設置於第一黏著層的多個開口中。

在本發明的一實施例中，上述的抗氧化層更具有第二部分，設置於第一黏著層的實體上。

在本發明的一實施例中，上述的抗氧化層更具有第三部分，設置於半導體結構的側壁上。

在本發明的一實施例中，上述的發光裝置更包括第二暫存基板及第二黏著層。多個焊料位於抗氧化層的多個第一部分與絕緣層之間。絕緣層位於多個焊料與半導體結構之間。半導體結構位於絕緣層與第二黏著層之間。第二黏著層設置於半導體結構與第二暫存基板之間。抗氧化層更具有第三部分，設置於半導體結構的側壁上。

10、10-1、10-2、10-2A、10-3、10-3A:發光裝置

110:生長基板

120:發光二極體元件

121:第一型半導體層

122:第二型半導體層

123:主動層

124:絕緣層

124a:接觸窗

125:電極

126:焊料

127:外延層

127a、Sa:側壁

128:抗氧化層

128-1、128A-1:第一部分

128A-2:第二部分

128A-3:第三部分

130:第一暫存基板

140、140A:第一黏著層

142:開口

150:第二暫存基板

160:第二黏著層

170:驅動背板

172:接墊

180:介金屬層

S:半導體結構

圖1A至圖1F為本發明一實施例的發光裝置的製造流程的剖面示意圖。

圖2A至圖2F為本發明另一實施例的發光裝置的製造流程的剖面示意圖。

現將詳細地參考本發明的示範性實施例，示範性實施例的實例說明於附圖中。只要有可能，相同元件符號在圖式和描述中用來表示相同或相似部分。

應當理解，當諸如層、膜、區域或基板的元件被稱為在另一元件“上”或“連接到”另一元件時，其可以直接在另一元件上或與另一元件連接，或者中間元件可以也存在。相反，當元件被稱為“直接在另一元件上”或“直接連接到”另一元件時，不存在中間元件。如本文所使用的，“連接”可以指物理及/或電性連接。再者，“電性連接”或“耦合”可以是二元件間存在其它元件。

本文使用的“約”、“近似”、或“實質上”包括所述值和在本領域普通技術人員確定的特定值的可接受的偏差範圍內的平均值，考慮到所討論的測量和與測量相關的誤差的特定數量(即，測量系統的限制)。例如，“約”可以表示在所述值的一個或多個標準偏差內，或±30%、±20%、±10%、±5%內。再者，本文使 用的“約”、“近似”或“實質上”可依光學性質、蝕刻性質或其它性質，來選擇較可接受的偏差範圍或標準偏差，而可不用一個標準偏差適用全部性質。

除非另有定義，本文使用的所有術語(包括技術和科學術語)具有與本發明所屬領域的普通技術人員通常理解的相同的含義。將進一步理解的是，諸如在通常使用的字典中定義的那些術語應當被解釋為具有與它們在相關技術和本發明的上下文中的含義一致的含義，並且將不被解釋為理想化的或過度正式的意義，除非本文中明確地這樣定義。

圖1A至圖1F為本發明一實施例的發光裝置的製造流程的剖面示意圖。

請參照圖1A及圖1B，首先，提供生長基板110。在本實施例中，生長基板110例如是藍寶石基板，但本發明不以此為限。接著，於生長基板110上形成發光二極體元件120。生長基板110與發光二極體元件120形成發光裝置10。發光裝置10可以是發光二極體晶圓。

請參照圖1B，發光二極體元件120包括第一型半導體層121、第二型半導體層122、主動層123、絕緣層124、多個電極125及多個焊料126。第一型半導體層121、主動層123及第二型半導體層122依序設置於生長基板110上。主動層123設置於第一型半導體層121與第二型半導體層122之間。第一型半導體層121、第二型半導體層122及主動層123形成一半導體結構 S。絕緣層124設置於半導體結構S上且具有分別重疊於第一型半導體層121及第二型半導體層122的多個接觸窗124a。多個電極125分別透過絕緣層124的多個接觸窗124a電性連接至第一型半導體層121及第二型半導體層122。多個焊料126分別設置於多個電極125上。

電極125的材質與焊料126的材質不同。在本實施例中，電極125可包括多種材料。舉例而言，在本實施例中，電極125的材質可包括易與半導體接合的材料(例如：鈦、鉻等)、阻隔焊料126擴散的材料(例如：鎳、銅等)以及與焊料126潤濕效果好的材料(例如：金、鈀等)，焊料126的材質可選擇性地包括錫(Sn)，但本發明不以此為限。

在本實施例中，發光二極體元件120還可包括外延層127，第一半導體層121形成在外延層127上，外延層127位於生長基板110與第一半導體層121之間，且第一半導體層121位於外延層127與主動層123之間。舉例而言，在本實施例中，外延層127可為未摻雜的氮化鎵，第一半導體層121可為n型的氮化鎵，主動層123可為多重量子井層，第二半導體層122可為p型的氮化鎵，但本發明不以此為限。

發光二極體元件120還包括抗氧化層128。抗氧化層128至少包括多個第一部分128-1。抗氧化層128的多個第一部分128-1分別包覆多個焊料126。多個焊料126位於抗氧化層128與第二型半導體層122之間。舉例而言，在本實施例中，可 使用濺鍍(sputtering)工序於多個電極125上形成抗氧化層128，但本發明不以此為限。

值得注意的是，抗氧化層128的熔點低於多個焊料126的一者的熔點。舉例而言，在本實施例中，焊料126例如可包括熔點約為231.93℃的錫(Sn)，而抗氧化層128的熔點低於200℃。具體而言，在本實施例中，抗氧化層128可包括鉍(Bi)、鉛(Pb)、鎘(Cd)及錫(Sn)的合金(Alloy)，或銀(Ag)、錫(Sn)及銅(Cu)的合金，但本發明不以此為限。

請參照圖1C，接著，分離發光二極體元件120與生長基板110，並將發光二極體元件120留在第一暫存基板130上的第一黏著層140上，以形成另一發光裝置10-1。舉例而言，在本實施例中，可使用雷射剝離技術(Laser lift-off；LLO)分離生長基板110與發光二極體元件120，但本發明不以此為限。

發光裝置10-1可以是第一發光二極體陣列基板。發光裝置10-1包括發光二極體元件120、第一暫存基板130及第一黏著層140，其中發光二極體元件120的抗氧化層128位於焊料126與第一黏著層140之間，且第一黏著層140位於抗氧化層128與第一暫存基板130之間。

請參照圖1D，接著，將發光二極體元件120及第一黏著層140轉移至第二暫存基板150上的第二黏著層160上，以形成再一發光裝置10-2。詳細而言，在本實施例中，可使用雷射剝離技術(Laser lift-off；LLO)分離第一黏著層140與第一暫存基板 130，進而使得第一黏著層140及發光二極體元件120轉置於第二黏著層160上。

發光裝置10-2包括第一黏著層140、發光二極體元件120、第二黏著層160及第二暫存基板150。發光二極體元件120的抗氧化層128的多個第一部分128-1位於第一黏著層140與多個焊料126之間。多個焊料126位於抗氧化層128的多個第一部分128-1與絕緣層124之間。絕緣層124位於多個焊料126與半導體結構S之間。半導體結構S位於絕緣層124與第二黏著層160之間。第二黏著層160設置於半導體結構S與第二暫存基板150之間。

發光裝置10-2可以是第二發光二極體陣列基板。第二發光二極體陣列基板(即發光裝置10-2)的發光二極體元件120的排列方式與第一發光二極體陣列基板(即發光裝置10-1)的發光二極體元件120的排列方式不同。發光二極體陣列基板10-2的發光二極體元件120的排列方式是根據欲形成之發光裝置10-3(即，圖1F的發光二極體顯示面板)的驅動背板170的接墊172位置而定。

請參照圖1D及圖1E，接著，去除第一黏著層140，以露出發光二極體元件120的抗氧化層128。舉例而言，在本實施例中，可利用乾式蝕刻工序去除發光二極體元件120上的第一黏著層140，但本發明不以此為限。

請參照圖1E及圖1F，接著，將發光二極體元件120轉 置於驅動背板170上，且令發光二極體元件120的多個電極125分別與驅動背板170的多個接墊172電性連接，以形成又一發光裝置10-3。發光裝置10-3為發光二極體顯示面板。在本實施例中，可利用雷射接合工序將發光二極體元件120的多個電極125接合至驅動背板170的多個接墊172上。

值得注意的是，由於發光二極體元件120的抗氧化層128的熔點低於焊料126的熔點，因此，在上述雷射接合工序中，抗氧化層128會被雷射汽化，使得原本被抗氧化層128包覆的焊料126被露出，而焊料126的一部分與驅動背板170的接墊172的一部分形成介金屬層180。良好的介金屬層180有助於發光二極體元件120與驅動背板170的固接。舉例而言，在本實施例中，介金屬層180可包括鎳化錫(SnNi)，但本發明不以此為限。

值得一提的是，用以保護電極125、避免電極125在尚未與驅動背板170接合前被氧化的抗氧化層128，其在發光二極體元件120與驅動背板170接合的過程中會被汽化，因此，在發光裝置10-3的製程中，無須額外塗佈用以去除抗氧化層128的助焊劑(Flux)。自然地，在發光二極體元件120與驅動背板170接合後也不會有助焊劑汙染(Flux pollution)殘留在焊炓125與接墊172之間。如此一來，發光二極體元件120與驅動背板170的接合良率便可提升。

此外，在本實施例中，抗氧化層128的一個第一部分 128-1與對應的一個焊料126的重量比可小於0.1。藉此，抗氧化層128較不易影響焊料126與驅動背板170之接墊172的共晶接合，而能形成良好的介金屬層180，但本發明不以此為限。

在此必須說明的是，下述實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重述。

圖2A至圖2F為本發明另一實施例的發光裝置的製造流程的剖面示意圖。

圖2A至圖2F的發光裝置10-2A、10-3A及其製造流程與圖1A至圖1F的發光裝置10-2、10-3及其製造流程類似，兩者主要的差異在於：發光裝置10-2A、10-3A的第一黏著層140A與發光裝置10-2、10-3的第一黏著層140不同，且發光裝置10-2A、10-3A的抗氧化層128與發光裝置10-2、10-3的抗氧化層128不同。

請參照圖2A，首先，在生長基板110上形成發光二極體元件120的外延層127、第一型半導體層121、主動層123、第二型半導體層122、絕緣層124、多個電極125及多個焊料126。請參照圖2B，接著，分離發光二極體元件120與生長基板110，並將發光二極體元件120留在第一暫存基板130上的第一黏著層140A上。

請參照圖2C，接著，將發光二極體元件120及第一黏 著層140A轉移至第二暫存基板150上的第二黏著層160上。在本實施例中，可使用雷射剝離技術(Laser lift-off；LLO)分離第一黏著層140A與第一暫存基板130，進而使得第一黏著層140A及發光二極體元件120轉置於第二黏著層160上。

與圖1A至圖1F的實施例不同的是，在使用雷射剝離技術(Laser lift-off；LLO)分離第一黏著層140A與第一暫存基板130時，可調整雷射的照射位置及功率，使得第一黏著層140A具有重疊於多個焊料126的多個開口142。第一黏著層140A的多個開口142暴露多個焊料126。

請參照圖2D，接著，在第一黏著層140A及焊料126上形成抗氧化層128，以形成發光裝置10-2A。在本實施例中，抗氧化層128包括多個第一部分128A-1、第二部分128A-2及第三部分128A-3，抗氧化層128的多個第一部分128A-1各自設置於第一黏著層140A的多個開口142中，抗氧化層128的第二部分128A-2設置於第一黏著層140A的實體上，且抗氧化層128的第三部分128A-3設置於半導體結構S的側壁Sa上。在本實施例中，抗氧化層128的第三部分128A-3還設置於外延層127的側壁127a上。

請參照圖2D及圖2E，接著，移除第一黏著層140A及設置在第一黏著層140A上的抗氧化層128的第二部分128A-2，而保留抗氧化層128的第一部分128A-1及第三部分128A-3。舉例而言，在本實施例中，可採用電漿灰化工序去除第一黏著層 140A；第一黏著層140A被去除時，第一黏著層140A上的抗氧化層128的第二部分128A-2也會一併被去除。

請參照圖2E及圖2F，接著，將發光二極體元件120轉置於驅動背板170上，且令發光二極體元件120的多個電極125分別與驅動背板170的多個接墊172電性連接。於此，便完成了發光裝置10-3A。

類似地，在本實施例中，於發光裝置10-3A的製程中，也無須額外塗佈助焊劑(Flux)。自然地，在發光二極體元件120與驅動背板170接合後也不會有助焊劑汙染(Flux pollution)的問題。

10:發光裝置

110:生長基板

120:發光二極體元件

121:第一型半導體層

122:第二型半導體層

123:主動層

124:絕緣層

124a:接觸窗

125:電極

126:焊料

127:外延層

128:抗氧化層

128-1:第一部分

S:半導體結構

Claims (10)

1. 一種發光裝置，包括：一發光二極體元件，包括：一第一型半導體層；一第二型半導體層；一主動層，設置於該第一型半導體層與該第二型半導體層之間，其中該第一型半導體層、該第二型半導體層及該主動層形成一半導體結構；一絕緣層，設置於該半導體結構上，且具有分別重疊於該第一型半導體層及該第二型半導體層的多個接觸窗；多個電極，透過該絕緣層的該些接觸窗分別電性連接至該第一型半導體層及該第二型半導體層；多個焊料，分別設置於該些電極上；以及一抗氧化層，其中該抗氧化層包括分別包覆該些焊料的多個第一部分，其中該抗氧化層的熔點低於該些焊料的一者的熔點，且該抗氧化層的熔點低於200℃。
2. 如請求項1所述的發光裝置，其中該抗氧化層包括鉍、鉛、鎘及錫的合金或銀、錫及銅的合金。
3. 如請求項1所述的發光裝置，其中該抗氧化層的該些第一部分的一者與該些焊料的該者的重量比小於0.1。
4. 如請求項1所述的發光裝置，更包括： 一生長基板，其中該第一型半導體層、該主動層及該第二型半導體層依序設置於該生長基板上，且該些焊料位於該抗氧化層與該第二型半導體層之間。
5. 如請求項1所述的發光裝置，更包括：一第一暫存基板；以及一第一黏著層，其中該抗氧化層位於該些焊料與該第一黏著層之間，且該第一黏著層位於該抗氧化層與該第一暫存基板之間。
6. 如請求項1所述的發光裝置，更包括：一第一黏著層，其中該抗氧化層的該些第一部分位於該第一黏著層與該些焊料之間，該些焊料位於該抗氧化層的該些第一部分與該絕緣層之間，且該絕緣層位於該些焊料與該半導體結構之間；以及一第二暫存基板；以及一第二黏著層，其中該半導體結構位於該絕緣層與該第二黏著層之間，且該第二黏著層設置於該半導體結構與該第二暫存基板之間。
7. 如請求項6所述的發光裝置，其中該第一黏著層具有重疊於該些焊料的多個開口，該抗氧化層的該些第一部分各自設置於該第一黏著層的該些開口中。
8. 如請求項7所述的發光裝置，其中該抗氧化層更具有一第二部分，設置於該第一黏著層的一實體上。
9. 如請求項8所述的發光裝置，其中該抗氧化層更具有一第三部分，設置於該半導體結構的一側壁上。
10. 如請求項1所述的發光裝置，更包括：一第二暫存基板；以及一第二黏著層，其中該些焊料位於該抗氧化層的該些第一部分與該絕緣層之間，該絕緣層位於該些焊料與該半導體結構之間，該半導體結構位於該絕緣層與該第二黏著層之間，且該第二黏著層設置於該半導體結構與該第二暫存基板之間；該抗氧化層更具有一第三部分，設置於該半導體結構的一側壁上。

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