TWI837625B - 半導體發光裝置與其成長基板之間的轉角上的隔離層移除方法 - Google Patents
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Abstract
一種半導體發光裝置(LED)的製造方法包含形成具有側壁P-N接面的複數個發光二極體(LED)結構於一成長基板上，及形成一隔離層於發光二極體(LED)結構上，LED結構於此些磊晶結構與成長基板的交叉處具有轉角。此方法亦包含形成一可蝕刻的覆蓋通道層於隔離層上，形成一圖案化保護層於覆蓋通道層上，使用一第一蝕刻製程形成蝕刻通道於覆蓋通道層中，及藉由使用一第二蝕刻製程來蝕刻隔離層以移除隔離層的此些轉角。在第二蝕刻製程以後，隔離層覆蓋此些側壁P-N接面。此方法亦可包含接合成長基板至一載體，及使用一雷射剝離(LLO)製程將成長基板與此些發光二極體(LED)結構分離。
Description
本揭露內容是有關於半導體發光裝置(Light Emitting Device,LED)的製造，且特別是有關於用以製造半導體發光裝置(LED)的方法，於其中形成並移除在一成長基板上的一轉角隔離層。
在半導體發光裝置(LED)的製造中，可藉由使用一成長基板(例如一包含一藍寶石基板的晶圓)形成磊晶結構。一種例示的(LED)磊晶結構可包含：一未摻雜的GaN層，形成於晶圓上；一N型GaN層；單一或數個量子井層；及一P型GaN層。可藉由選擇性地移除(LED)磊晶結構的數層並暴露藍寶石基板，而形成發光裝置(LED)晶片於晶圓上。舉例而言，藍寶石基板可以以一種選定的圖案而暴露在晶圓的界道區(Street Region)中以隔開每個發光裝置(LED)。對於具有多邊形輪廓外形的半導體發光裝置(LED)晶片而言，每個(LED)晶片可藉由具有一縱橫交錯的圖案的界道區而在空間上與鄰近的(LED)晶片隔開。
本揭露內容是有關於半導體發光裝置(LED)的製造方法，於其中一隔離層形成於一磊晶結構上，並在最接近一成長基板的磊晶結構的一轉角中選擇性地被移除。本揭露內容亦許可使用此方法所製造的嶄新的
半導體發光裝置(LED)。
一種半導體發光裝置(LED)的製造方法包含形成複數個發光二極體(LED)結構於一成長基板上的步驟。此些發光二極體(LED)結構包含具有數個側壁的數個磊晶結構，此些側壁具有數個側壁P-N接面。在數個例示實施例中，此些發光二極體(LED)結構包含以晶片型式存在的數個雙焊墊發光二極體(LED)結構，及數個垂直發光二極體(VLED)結構。此外，此些磊晶結構可包含一未摻雜的層(例如u-GaN)、一N型層(例如n-GaN)、數個活性層(例如SQW或MQW)以及一P型層(例如p-GaN)。於某些實施例中，此些磊晶結構可包含數個台面(mesa)包圍結構，用以凹陷此些側壁P-N接面。
此方法亦包含形成一隔離層在此些發光二極體(LED)結構上(包含在此些側壁P-N接面上)的步驟。隔離層包含位於此些磊晶結構與成長基板的交叉處的數個轉角。於一例示實施例中，成長基板包含一晶圓，其包含複數個發光二極體(LED)結構，並具有隔開此些個別的發光二極體(LED)結構的數個界道。隔離層可藉由使用一順應性的沈積製程，而形成於此些發光二極體(LED)結構上達到一均勻厚度，並可覆蓋此些界道或讓此些界道維持開啟。
在形成隔離層以後，一可蝕刻的覆蓋通道層可形成於隔離層上。覆蓋通道層可包含一可蝕刻材料，例如金屬或氧化物。
在形成覆蓋通道層以後，一圖案化保護層可形成於覆蓋通道層上。圖案化保護層可包含例如光阻的一可圖案化材料，其具有數個與隔離層的此些轉角對準的開口。
在形成圖案化保護層以後，可藉由使用一第一蝕刻製程而形
成數條蝕刻通道於覆蓋通道層中，於其中一蝕刻劑通過圖案化保護層中的此些開口以蝕刻掉覆蓋通道層的數個部分。此些蝕刻通道位於此些轉角上，並可被塑造並按尺寸製作以包圍此些轉角，以供利用一第二化學蝕刻步驟移除用。舉例而言，覆蓋通道層可包含一金屬，而第一蝕刻製程包含一濕化學蝕刻製程。
在形成此些蝕刻通道以後，可藉由使用一第二蝕刻製程蝕刻隔離層而移除此些轉角的隔離層。舉例而言，隔離層可包含氧化物(例如SiO2)且第二蝕刻製程包含一BOE蝕刻。在此步驟期間，隔離層只於此些轉角處被移除，留下位於側壁P-N接面的隔離層處於原封不動的狀態。於一例示實施例中，形成此些蝕刻通道以使隔離層只隔離P型層的側壁、此些活性層的側壁以及N型層的側壁的一部分。
在蝕刻隔離層以後，可以移除覆蓋通道層與圖案化保護層。依據此些材料，可以藉由使用習知技術移除此些層。
此方法亦可包含將成長基板接合至一載體(carrier)的步驟，載體上具有一彈性聚合物材料。於一例示實施例中，可藉由將此些發光二極體(LED)結構倒裝晶片接合至載體而執行接合步驟。此方法亦可包含一雷射剝離(Laser Lift Off,LLO)步驟，其中藉由使用一雷射剝離(LLO)製程而讓成長基板與此些發光二極體(LED)結構分離。
於此方法的一替代實施例中，一覆蓋通道層並未形成於隔離層上。反之，一圖案化保護層直接形成在隔離層上。然後，一第一蝕刻製程移除成長基板的此些界道中的隔離層，以及一第二蝕刻製程移除隔離層的此些轉角並在此些磊晶結構的此些側壁上形成數個底切(undercut)側壁結構。
一種使用此方法所製造的的半導體發光裝置(LED)或替代
實施例方法，係包含覆蓋側壁P-N接面的隔離層、P型層的側壁、此些活性層的側壁以及N型層的側壁的一部分，留下露出的未摻雜的層。
z:高度
100,100E:發光二極體(LED)結構
100A,100B,100C,100D:垂直發光二極體(VLED)結構
101,101A,101B,101C,101D,101E,101PA:隔離層
101a:側壁隔離層
101PA:隔離殘留物
102PA:藍寶石成長基板
102,102A,102B,102C,102D,102PA:成長基板
111,111A,111B,111C,111E,111PA:轉角
112:磊晶結構
120,120A:未摻雜的層
122,122A:N型層
124,124A,124E:活性層
126,126A,126E:P型層
128:N型導電層
130,130A,130B:P型導電層
132:p-焊墊
134:n-焊墊
136,136A,136E,136PA:界道區
136EX:露出界道區
138,138B:側壁P-N接面
138A:P-N接面
138C:P-N側壁接面
140,140A,140B,140C:側壁
142,142C:覆蓋通道層
144,144C:圖案化保護層
146,146C:蝕刻通道
148:載體
150:彈性聚合物材料
152:轉角區
154:半導體發光裝置(LED)
156E:圖案化保護層
158:雷射光束
201,201B,201D:台面包圍結構
311:底切側壁結構/底切側壁蝕刻結構
311E:底切側壁結構
〔圖1〕為一種雙焊墊半導體發光裝置(LED)結構的放大概要剖面圖，所顯示的LED結構是在此方法的一雷射剝離(LLO)步驟之前，以及在形成具有一轉角的一隔離層之後。
〔圖2〕為複數個雙焊墊半導體發光裝置(LED)結構的放大概要剖面圖，所顯示的LED結構是在一成長基板上，其中一隔離層未延伸進入此些界道區中。
〔圖2A〕為複數個雙焊墊半導體發光裝置(LED)結構的放大概要剖面圖，所顯示的LED結構是在一成長基板上，其中一隔離層延伸進入此些界道區中。
〔圖3〕為一垂直發光二極體(VLED)結構的放大概要剖面圖，所顯示的VLED結構是在此方法的一雷射剝離(LLO)步驟之前，以及在形成具有一轉角的一隔離層之後。
〔圖3A〕為具有一台面包圍結構的一垂直發光二極體(VLED)結構的放大概要剖面圖，所顯示的台面包圍結構是在此方法的一雷射剝離(LLO)步驟之前，以及在形成具有一轉角的一隔離層之後。
〔圖4〕為複數個垂直發光二極體(VLED)結構的放大概要剖面圖，所顯示的VLED結構是在一成長基板上，其中一隔離層延伸進入其的此些界道區中。
〔圖5〕為放大概要剖面圖，顯示形成一隔離層於一成長基板上的複數
個垂直發光二極體(VLED)結構上的此方法的步驟。
〔圖5A〕為顯示形成一隔離層於複數個垂直發光二極體(VLED)結構上的此方法的步驟的放大概要剖面圖，其中此些VLED結構具有在一成長基板上的數個台面包圍結構。
〔圖6〕為顯示形成一覆蓋通道層於隔離層上的此方法的步驟的放大概要剖面圖。
〔圖7〕為顯示形成一圖案化保護層於覆蓋通道層上的此方法的步驟的放大概要剖面圖。
〔圖8〕為顯示使用一第一化學蝕刻製程形成一蝕刻通道的此方法的步驟的放大概要剖面圖。
〔圖9〕為顯示使用一第二化學蝕刻製程蝕刻隔離層的此方法的步驟的放大概要剖面圖。
〔圖10〕為顯示移除覆蓋通道層與圖案化保護層的此方法的步驟的放大概要剖面圖。
〔圖11〕為顯示將成長基板接合至上面具有一彈性聚合物材料的一載體的此方法的步驟的放大概要剖面圖。
〔圖12〕為顯示此方法的一雷射剝離(LLO)步驟的放大概要剖面圖，其中成長基板係與此些雙焊墊半導體發光裝置(LED)結構隔開。
〔圖13〕為顯示使用此方法所製造的一種半導體發光裝置(LED)的放大概要剖面圖。
〔圖14〕至〔圖17〕為顯示用以製造半導體發光裝置(LED)的一替代實施例方法的放大概要剖面圖，其中可直接地沈積一圖案化保護層在一隔離層上，且使用一第一蝕刻製程蝕刻隔離層以移除此些界道區中的材料，並使用一第二蝕刻製程蝕刻隔離層以形成數個底切側壁結構。
〔圖18〕至〔圖23〕為顯示用以製造半導體發光裝置(LED)的此方法的步驟的放大概要剖面圖。
〔圖24〕至〔圖27〕為顯示用以製造半導體發光裝置(LED)的替代實施例方法的步驟的放大概要剖面圖。
〔圖28〕至〔圖30〕為顯示用以製造半導體發光裝置(LED)的此方法或替代實施例方法的一雷射剝離(LLO)步驟的放大概要剖面圖。
〔圖31〕係為一載體的平面視圖，載體上具有藉由使用此方法或替代實施例方法所製造的複數個半導體發光裝置(LED)結構。
〔圖31A〕為顯示單一半導體發光裝置(LED)結構的沿著〔圖31〕的剖面線31A-31A的剖面圖。
〔圖32〕至〔圖35〕為顯示一習知技術雷射剝離(LLO)製程的實施樣態的放大概要剖面圖。
〔圖36〕係為一載體的平面視圖，載體上面具有藉由使用習知技術雷射剝離(LLO)製程所製造的複數個半導體發光裝置(LED)結構。
〔圖36A〕為顯示載體上的單一半導體發光裝置(LED)結構的沿著〔圖36〕的剖面線36A-36A的剖面圖。
吾人應理解到當一元件係被表示為是「在另一個元件上」時，其可以是直接是在另一個元件上或亦可出現中介元件。然而，用語「直接地」意指沒有中介元件。此外，雖然用語「第一」、「第二」及「第三」是用於說明各種元件，此些元件不應受限於此用語。又，除非另有定義，否則所有用語意圖具有與熟習本項技藝者所通常理解的相同意思。
參見圖1，說明用以製造半導體發光裝置(LED)的此方法中的數個初始步驟。此方法包含形成複數個發光二極體(LED)結構100於一成長基板102上，並形成一隔離層101於此些發光二極體(LED)結構100上的步驟，此些發光二極體(LED)結構100具有最接近成長基板102數個轉角111。理想上，此些轉角111具有一直角但取決於沈積製程，此些轉角111的角度可大於或小於90度。
於一例示實施例中，成長基板102可包含藍寶石，且此些發光二極體(LED)結構100可包含數個雙焊墊(LED)晶片。每個發光二極體(LED)結構100包含：一未摻雜的層120，例如u-GaN；一N型層122，例如n-GaN；數個活性層124，例如SQW或MQW；一P型層126，例如p-GaN；一N型導電層128，例如一金屬；一P型導電層130，例如一金屬；一p-焊墊132，例如一金屬；以及一n-焊墊134，例如一金屬。
每個發光二極體(LED)結構100可被配置成藉由使用數個半導體製程而形成的一種直接能隙化合物半導體發光二極體(LED)結構。舉例而言，磊晶結構112可藉由使用數個半導體製程而成長於成長基板102上，其包含未摻雜的層120(例如u-GaN層)、N型層122(例如Si摻雜GaN層)、此些活性層124(例如數個量子井)、與P型層126(例如Mg摻雜GaN層)的成長。然而，此些材料僅為例示，且磊晶結構112可以由成長於成長基板102上的其他直接能隙化合物半導體發光二極體材料所組成。舉例而言，半導體光的放射波長可以由一直接能隙半導體化合物的能隙能量所決定。半導體光放射材料的不同的直接能隙能量可以選自於III-V化合物半導體，例如InxGa1-xN、GaN、AlxGa1-xN、InxGa1-xAs、InGaP、GaAs、GaAsP、InP、(AlxGa1-x)yIn1-yP、GaP。
隔離層101可包含由一介電材料(例如SiO2、Si3N4、Al2O3
或TiO2)所組成的一連續層，連續層是使用一適當沈積製程(例如CVD、PECVD、旋塗式或沈積，經由一噴嘴)而形成一均勻厚度。隔離層101的一代表厚度可以是從2000A(埃)至500μm。如圖1所示，隔離層101可被沈積在P型層126的一頂部上，以及在此些P型層126的側壁上。此外，隔離層101可被沈積在此些活性層124的側壁上、在此些N型層122的側壁上、在此些未摻雜的層120的側壁上以及在界道區136中的露出的成長基板102的一部分上。又注意到，隔離層101的轉角111是位在發光二極體(LED)結構100的側壁140的未摻雜的層120與成長基板102的表面之間。此外，隔離層101是以一直角保形地沈積在轉角111上，且可被沈積在此些界道區136的任一部分上或在整個界道區136上。
又如圖1所顯示，可形成一台面包圍結構201，以提供此些側壁P-N接面138遠離發光二極體(LED)結構100的此些側壁140的一間距。這個間距的作用是延伸隔離層101的長度。利用台面包圍結構201，隔離層101從此些發光二極體(LED)結構100的此些側壁140的數個垂直連接部延伸至在此些台面包圍結構201的一水平連接部，然後在此些側壁P-N接面138變成垂直連接部。可藉由使用化學蝕刻的一不同速度/速率而提供不同方向的隔離層101。
如圖2所示，成長基板102可包含被此些界道區136隔開的複數個發光二極體(LED)結構100。圖2與圖2A顯示關於成長基板102上的隔離層101的兩個不同的構造。於圖2中，隔離層101並未持續進入此些界道區136中。於圖2A中，隔離層101持續進入此些界道區136中。
圖1、圖2及圖2A所顯示的此些發光二極體(LED)結構100具有習知的倒裝晶片發光二極體(FCLED)的構造。於每個發光二極體(LED)結構100中，可藉由使用數個導電層(例如一P型歐姆式接觸層)將P型導電
層130結合至P型層126伴隨著數個額外的p-金屬層(如果需要的話)。舉例而言，一P型歐姆式接觸層可包含ITO、Ni、Ag、Au、Pt、Pd或此些金屬的合金。P型導電層130可包含Cr、Ni、Al、Au、Cu、Ti、W，此些金屬的錫或合金。N型導電層128可包含Cr、Al、Ti、Ni、Au或此些金屬的合金。p-焊墊132可導電至P型層126，而n-焊墊134可導電至N型層122。
參見圖3，一種垂直發光二極體(VLED)結構100A具有一垂直發光二極體(VLED)晶片的構造。垂直發光二極體(VLED)結構100A包含一未摻雜的層120A、一N型層122A、一活性層124A以及一P型層126A，實質上如顯示的配置。如前，依據目前的方法，具有數個轉角111A的一隔離層101A已經形成於P型層126A上，以及於成長基板102A的一部分上，實質上如以前所說明的。於圖3的垂直發光二極體(VLED)結構100A中，隔離層101A亦可形成於垂直發光二極體(VLED)結構100A的此些側壁140A上及P-N接面138A的此些側壁上。
參見圖3A，一種垂直發光二極體(VLED)結構100B具有一成長基板102B上的一垂直發光二極體(VLED)晶片的構造，實質上如以前所說明的為垂直發光二極體(VLED)結構100A(圖3)所建構。然而，垂直發光二極體(VLED)結構100B亦包含一台面包圍結構201B，實質上如以前所說明的為台面包圍結構201(圖1)所建構。利用此些台面包圍結構201(圖1)及201B(圖3A)，一側壁P-N接面138B係被隔開遠離垂直發光二極體(VLED)結構100B的此些側壁140B。如前，具有一轉角111B的一隔離層101B已形成於VLED晶片的此些側壁140B上、於台面包圍結構201B上以及於側壁P-N接面138B上。於圖3及圖3A中，一P型導電層130A(圖3)、130B(圖3A)可包含ITO、Ni、Ag、Au、Pt、Pd或此些金屬的合金。於圖4中，複數個垂直發光二極體(VLED)結構100A已形成於成長基板102A上，且隔離
層101A並未持續進入此些界道區136A中。
參見圖5至圖10，顯示在用以製造半導體發光裝置(LED)的此方法中的更進一步的步驟。於圖5中，一隔離層101C已形成於一成長基板102C上的複數個垂直發光二極體(VLED)結構100C上，並包含此些垂直發光二極體(VLED)結構100C與成長基板102C的交叉處上的數個轉角111C，實質上如以前所說明的。圖5A係為另一種實施例，其中一隔離層101D已形成於複數個垂直發光二極體(VLED)結構100D上，此些垂直發光二極體(VLED)結構100D具有在一成長基板102D上的數個台面包圍結構201D。可以藉由使用一適當沈積製程(例如CVD、PECVD、旋塗式或沈積，經由一噴嘴)，而將隔離層101C(圖5)或隔離層101D(圖5A)保形地形成於此些垂直發光二極體(VLED)結構100C上達到一均勻厚度。如圖5所示，隔離層101C覆蓋包含數個P-N側壁接面138C的此些側壁140C，並維持此些垂直發光二極體(VLED)結構100D彼此在成長基板102C上的隔離。
參見圖6，在形成隔離層101C以後，一可蝕刻的覆蓋通道層142C可形成於隔離層101C上。覆蓋通道層142C可包含一種可蝕刻材料，其包含金屬(例如Ti)或氧化物(例如SiO2)。
參見圖7，在形成覆蓋通道層142C以後，一圖案化保護層144C可形成於覆蓋通道層142C上。圖案化保護層144C可包含例如光阻的一可圖案化材料。
參見圖8，在形成圖案化保護層144C以後，可藉由使用一第一化學蝕刻製程而將數個蝕刻通道146C形成於覆蓋通道層142C中。此些蝕刻通道146C位於此些轉角111C上且可具有被塑造並按大小製作的尺寸，例如成長基板102C上的高度z，用以包圍此些轉角111C，以供利用一第二化學蝕刻步驟移除用。圖案化保護層144C包含使用光刻所形成的數個
開口，其決定此些蝕刻通道146C的位置、形狀及尺寸。於一例示實施例中，可使用一種供金屬用的蝕刻化學溶液而執行第一化學蝕刻製程以提供選擇性濕蝕刻，用以移除包含金屬(例如Ti)的一覆蓋通道層142C的數個部分。
參見圖9，在形成此些蝕刻通道146C以後，可藉由使用一第二化學蝕刻製程蝕刻隔離層101C，而移除隔離層101C的此些轉角111C。於一例示實施例中，隔離層101C可包含SiO2，且第二化學蝕刻製程可藉由使用一BOE蝕刻而執行。注意在此步驟期間，隔離層101C只在轉角111C處被移除，留下隔離層101C覆蓋側壁P-N接面138C。
於另一實施例中，隔離層101C可包含Si3N4，而覆蓋通道層142C可包含SiO2。對一BOE化學蝕刻而言，Si3N4的蝕刻速率比SiO2的蝕刻速率慢(例如，在BOE中蝕刻SiO2達500nm只花幾秒鐘，但在BOE中蝕刻Si3N4達500nm卻需要幾分鐘)。因此，對第一次蝕刻製程而言，一SiO2覆蓋通道層142C可以比Si3N4隔離層101C更快被移除，從而形成一蝕刻通道146C。藉由在相同的BOE溶液中蝕刻持續一段較長的時間，可以移除位於轉角111C處的Si3N4隔離層101C。請注意此方法的作用是只移除位於轉角111C處的隔離層101C，藉以留下位於被保護且未被蝕刻的側壁P-N接面138C處的隔離層101C。
於數個實施例中，例如具有台面包圍結構201B(圖3A)的垂直發光二極體(VLED)結構100B(圖3A)，及具有數個台面包圍結構201D(圖5A)的數個垂直發光二極體(VLED)結構100D(圖5A)，此些台面包圍結構201B(圖3A)或201D(圖5A)提供結構的功能，以使蝕刻速度/速率變慢。在此些實施例中，覆蓋通道層142C(圖7)與隔離層101B(圖3A)或101D(圖5A)具有從一垂直方向至一水平方向的蝕刻的一轉變方向。此些台面包圍結構201B(圖3A)或201D(圖5A)利用對於一目標蝕刻層於不同的方向具有不同
的蝕刻速度/速率的蝕刻速率的概念。對某些應用而言，如果需要的話，此些台面包圍結構201B(圖3A)或201D(圖5A)可被製造成數個台面結構(類似於階梯)，做為此些蝕刻條件的一幾何上的控制。
參見圖10，在蝕刻隔離層101C以後，可以移除覆蓋通道層142C與圖案化保護層144C。依據此些材料，可以藉由使用習知技術來移除此些層。
參見圖11，此方法亦可包含將成長基板102接合至一載體148的步驟，載體148上面具有一彈性聚合物材料150。接合步驟為待更進一步說明的雷射剝離(LLO)製程的一部分。可以藉由將此些發光二極體(LED)結構100倒裝晶片接合至載體148而執行接合步驟。
參見圖12，此方法亦可包含一雷射剝離(LLO)步驟，其中藉由使用一雷射剝離製程而讓成長基板102與此些發光二極體(LED)結構100分離。於此併入作參考的Chu等人的美國公開號US 2021/0066541揭露一種雷射剝離製程(LLO)以及上述的接合步驟。於一實施例中，隔離層101的此些轉角111已經被移除。此些轉角區152上的原始隔離層101無法被損壞，以使一部分的隔離層剝離(未顯示)留在成長基板102上。此外，目前的(LLO)步驟將此些發光二極體(LED)結構100傳輸至載體148而不損壞側壁P-N接面138上的隔離層101(圖1)。這產生強健的發光二極體(LED)結構100以供不同的應用。此外，載體148的此些界道區136維持清潔(無隔離殘留物)。
參見圖13，顯示一種使用此方法所製造的的半導體發光裝置(LED)154。半導體發光裝置(LED)154包含覆蓋側壁P-N接面138的隔離層101。此外，隔離層101覆蓋P型層126的一側壁(圖1)、此些活性層124的一側壁(圖1)以及N型層122的一側壁(圖1)的一部分，留下露出的未摻
雜的層120(圖1)。在某些情況下，隔離層101覆蓋P型層126的一側壁、此些活性層124的一側壁、N型層122的一側壁以及未摻雜的層120的一部分，藉以留下露出的未摻雜的層120的其他部分。
參見圖14至圖17，顯示一種替代實施例方法，用以移除一成長基板102E的此些界道區中的一隔離層101E並形成一底切側壁結構311E。於圖14中，一圖案化保護層156E已被沈積並圖案化，用以覆蓋數個發光二極體(LED)結構100E及成長基板102E的此些界道區136E上的隔離層101E的數個部分。圖15顯示已藉由一乾式蝕刻製程或一化學蝕刻製程而移除的界道區136E上的隔離層101E的數個部分。對於需要數個非等向性結構的應用而言，可使用一乾式蝕刻製程以移除界道區136E上的隔離層101E。圖16及圖17顯示藉由濕蝕刻而形成的底切側壁結構311E，用以移除界道區136E上的隔離層101E的數個部分。可以應用一種例如BOE的濕化學溶液，以在此些發光二極體(LED)結構100E的露出側壁上的隔離層101E的數個部分上開始濕蝕刻。藉由控制蝕刻時間並避免隔離層101E對活性層124(圖1)的過度蝕刻，可形成底切側壁結構311。圖16顯示底切側壁結構311。此外，隔離層101E係於轉角111E被蝕刻，但隔離層101E仍然覆蓋N型層122E、此些活性層124E與此些P型層126E的一部分。這種特徵提高可靠度並避免此些發光二極體(LED)結構100E中的電流洩漏。於圖17中，圖案化保護層156E已經被移除。
例子(方法)
參見圖18至圖23，此方法的更進一步的實施樣態係顯示於一例子。於圖18中，一覆蓋通道層142已被保形地沈積在發光二極體(LED)結構100(圖1)上。隔離層101包含SiO2(5000A)，而覆蓋通道層142包含Ti(2000A)。圖19顯示由光阻所組成的一圖案化保護層144，其被圖案化以
覆蓋發光二極體(LED)結構100。圖20顯示一第一蝕刻製程(例如稀釋BOE)，用以移除覆蓋通道層142的一部分並形成一蝕刻通道146。注意位於轉角111處的SiO2隔離層101，係藉由第一次蝕刻(例如稀釋BOE)而局部地被移除。圖21顯示在相同的稀釋BOE溶液中進行的一第二蝕刻製程，Ti覆蓋通道層142係更進一步被蝕刻，且位於轉角111處的隔離層101已經被移除。圖22顯示圖案化保護層144已經被移除。圖23顯示Ti覆蓋通道層142已經藉由使用一Ti蝕刻劑(亦即，不蝕刻SiO2)而被移除/蝕刻。注意發光二極體(LED)結構的轉角111不具有隔離層101。
例子(替代實施例方法)
參見圖24至圖27，替代實施例方法的更進一步的實施樣態顯示於一例子。於圖24中，一圖案化保護層144覆蓋發光二極體(LED)結構100及成長基板102的此些界道區136上的隔離層101的一部分。隔離層101於一露出界道區136EX中露出。於圖25中，可藉由使用一乾式蝕刻製程來蝕刻位於露出界道區136EX處的露出隔離層101。圖26顯示，可應用例如BOE的一濕化學溶液，以從露出側壁隔離層101a開始濕蝕刻。濕化學溶液係配置成蝕刻在圖案化保護層144下的隔離層101。蝕刻時間係被控制成用於避免隔離層101至此些活性層124的過度蝕刻。圖26亦顯示一底切側壁蝕刻結構311，而隔離層101在轉角111處被移除。然而，隔離層101仍然覆蓋N型層122、此些活性層124與P型層126的一部分。於圖27中，圖案化保護層144已經被移除。
例子(雷射剝離(LLO)製程的一個實施例)
參見圖28至圖30，顯示雷射剝離(LLO)製程的更進一步的實施樣態。如圖28所示，已經藉由使用此方法或替代實施例方法而從此些發光二極體(LED)結構100移除隔離層101的轉角111。圖29顯示用於執行
LLO製程的一雷射光束158。圖30顯示不存在有隔離殘留物(亦即，在此些界道區136中的成長基板102上沒有SiO2殘留物，且在界道區136中的彈性聚合物材料150上沒有SiO2被剝離殘留物)。圖31及圖31A亦顯示載體148上缺少SiO2殘留物。
例子(習知技術雷射剝離(LLO)製程)
參見圖32至圖36，顯示用以製造習知技術發光二極體(LED)結構100PA的一種習知技術雷射剝離(LLO)製程的實施樣態。圖32顯示在一藍寶石成長基板102PA上的一種習知倒裝晶片發光二極體(LED)結構100PA。在習知的晶片製程之後，一隔離層101PA的一部分殘留在此些界道區136PA與轉角111PA上。圖33顯示在成長基板102PA上的此些習知倒裝晶片發光二極體(LED)結構100PA的一晶圓型式，此些習知倒裝晶片發光二極體(LED)結構100PA被翻轉並接合至具有一彈性聚合物材料150的一載體148。隔離層101PA的一轉角111PA殘留在成長基板102PA的此些界道區136PA上。圖34顯示一雷射光束158、載體148與彈性聚合物材料150(如以前所說明)，用於執行(LLO)製程。圖35顯示可能有隔離殘留物101PA(例如SiO2殘留物)在此些界道區136PA中的成長基板102PA上及被剝離隔離殘留物101PA(例如SiO2殘留物)在界道區136PA中的彈性聚合物材料150上。圖36及圖36A亦顯示隔離殘留物101PA(例如SiO2殘留物)在載體148的彈性聚合物材料150上。本方法消除隔離殘留物101PA，以提供更多可靠的及強健的發光二極體(LED)結構100(圖2)。
雖然上面已討論一些例示的實施樣態及實施例，但熟習本項技藝者將認定其的某些修改、互換、添加及子組合。因此意圖將以下所引入的下述附加的申請專利範圍及請求項解釋成包含所有此些修改、互換、添加及子組合，如落在在它們的真實精神及範疇之內。
100:發光二極體(LED)結構
101:隔離層
102:成長基板
111:轉角
112:磊晶結構
120:未摻雜的層
122:N型層
124:活性層
126:P型層
128:N型導電層
130:P型導電層
132:p-焊墊
134:n-焊墊
136:界道區
138:側壁P-N接面
140:側壁
201:台面包圍結構
Claims (23)
- 一種半導體發光裝置(LED)的製造方法，包含：形成複數個發光二極體(LED)結構於一成長基板上，該等發光二極體(LED)結構包含具有數個側壁的數個磊晶結構，該等側壁具有數個側壁P-N接面；形成一隔離層在該等發光二極體(LED)結構上，包含在該等磊晶結構的該等側壁P-N接面上，該隔離層包含位於該等磊晶結構與該成長基板的交叉處的數個轉角；及使用一蝕刻製程移除該隔離層的該等轉角，留下該隔離層覆蓋該側壁P-N接面；其中，該磊晶結構可包含數個台面(mesa)包圍結構，用以凹陷該側壁P-N接面。
- 如請求項1所述的製造方法，其中該等磊晶結構包含未摻雜的層、N型層、活性層及P型層，且在移除該隔離層的該等轉角以後，該隔離層覆蓋該等P型層的側壁、該等活性層的側壁，及該等N型層的側壁的數個部分。
- 如請求項1所述的製造方法，更包含使用一雷射剝離製程將該成長基板與該等發光二極體(LED)結構隔開。
- 如請求項1所述的製造方法，其中該等磊晶結構包含數個台面包圍結構，該等台面包圍結構被配置成使一蝕刻速度/速率在該蝕刻製程期間變慢。
- 如請求項1所述的製造方法，其中該成長基板包含隔開該等發光二極體(LED)結構的複數個界道，且在形成該隔離層以後，該隔離層覆蓋該等界道。
- 如請求項1所述的製造方法，其中該成長基板包含隔開該等發光二極體(LED)結構的複數個界道，且在形成該隔離層以後，該隔離層只局部地覆蓋該等界道。
- 如請求項1所述的製造方法，其中該等發光二極體(LED)結構包含數個雙焊墊(LED)結構或數個垂直發光二極體(VLED)結構。
- 如請求項1所述的製造方法，其中該蝕刻製程包含一第一蝕刻製程及一第二蝕刻製程。
- 一種半導體發光裝置(LED)的製造方法，包含：形成複數個發光二極體(LED)結構於一成長基板上，該等發光二極體(LED)結構包含具有數個側壁的數個磊晶結構，該等磊晶結構包含未摻雜的層、N型層，活性層及P型層；形成一隔離層在該等發光二極體(LED)結構上，包含在該等磊晶結構的該等側壁上，該隔離層包含在該未摻雜的層與該成長基板之間的數個轉角；形成一可蝕刻的覆蓋通道層在該隔離層上；形成一圖案化保護層在該覆蓋通道層上，該覆蓋通道層具有複數個與該隔離層的該等轉角對準的開口；使用一第一蝕刻製程蝕刻在該覆蓋通道層中的數條通道，於其中一第一蝕刻劑經由該圖案化保護層中的該等開口以蝕刻掉該覆蓋通道層的數個部分；藉由使用一第二蝕刻製程蝕刻該隔離層來移除該隔離層的該等轉角，於其中一第二蝕刻劑經由該等通道以移除該等轉角，留下該隔離層覆蓋該等P型層的側壁，該等活性層的側壁及該等N型層的側壁的部分；及 移除該圖案化保護層與該覆蓋通道層。
- 如請求項9所述的製造方法，其中該覆蓋通道層包含一金屬，該第一蝕刻製程包含該金屬的濕化學蝕刻，該隔離層包含一氧化物，該第二蝕刻製程包含BOE。
- 如請求項9所述的製造方法，更包含將該成長基板接合至一載體，並使用一雷射剝離製程將該成長基板與該等發光二極體(LED)結構隔開，其中該載體上面具有一彈性聚合物材料。
- 如請求項9所述的製造方法，其中該成長基板包含隔開該等發光二極體(LED)結構的複數個界道，且在形成該隔離層以後，該隔離層覆蓋該等界道。
- 如請求項9所述的製造方法，其中該成長基板包含隔開該等發光二極體(LED)結構的複數個界道，且在形成該隔離層以後，該隔離層只局部地覆蓋該等界道。
- 如請求項9所述的製造方法，其中該等磊晶結構包含數個台面包圍結構，該等台面包圍結構被配置成使一蝕刻速度/速率在該第二蝕刻製程期間變慢。
- 一種半導體發光裝置(LED)的製造方法，包含：形成複數個發光二極體(LED)結構於一成長基板上，該等發光二極體(LED)結構包含具有數個側壁的數個磊晶結構，該等側壁具有數個側壁P-N接面，該等發光二極體(LED)結構被該成長基板上的數個界道區所隔開；形成一隔離層在該等發光二極體(LED)結構上，包含在該等磊晶結構的該等側壁P-N接面上，該隔離層覆蓋該等界道區並包含位於該等磊晶結構與該成長基板的交叉處的數個轉角； 形成一圖案化保護層在該隔離層上，該隔離層具有與該隔離層的該等轉角與該成長基板的該等界道區對準的複數個開口；使用一第一蝕刻製程移除該等界道區中的該隔離層的數個部分；以及使用一第二蝕刻製程移除該隔離層的該等轉角，留下覆蓋該側壁P-N接面的該隔離層並形成該隔離層的數個底切側壁結構於該等磊晶結構的該等側壁上。
- 如請求項15所述的製造方法，其中該第一蝕刻製程包含一乾式蝕刻製程，而該第二蝕刻製程包含一濕蝕刻製程。
- 如請求項15所述的製造方法，其中該等磊晶結構包含未摻雜的層、N型層、活性層及P型層，且在移除該隔離層的該等轉角以後，該隔離層覆蓋該等P型層的側壁、該等活性層的側壁及該等N型層的側壁的部分。
- 如請求項15所述的製造方法，更包含使用一雷射剝離製程將該成長基板與該等發光二極體(LED)結構隔開。
- 如請求項15所述的製造方法，其中該等磊晶結構包含數個台面包圍結構，該等台面包圍結構被配置成使一蝕刻速度/速率在該第二蝕刻製程期間變慢。
- 如請求項15所述的製造方法，其中該等發光二極體(LED)結構包含數個雙焊墊(LED)結構或數個垂直發光二極體(VLED)結構。
- 一種半導體發光裝置(LED)，包含：一發光二極體(LED)結構，包含具有數個側壁的一磊晶結構，該磊晶結構包含一未摻雜的層、一N型層、數個活性層、一P型層及一側壁P-N接面；以及 一隔離層，覆蓋該側壁P-N接面、該P型層的一側壁、該等活性層的一側壁以及該N型層的一側壁的一部分；其中，該磊晶結構可包含數個台面包圍結構，用以凹陷該側壁P-N接面；以及該N型層的側壁設置於該隔離層內。
- 如請求項21項所述的半導體發光裝置(LED)，其中該發光二極體(LED)結構包含一雙焊墊(LED)結構。
- 如請求項21項所述的的半導體發光裝置(LED)，其中該發光二極體(LED)結構包含一垂直發光二極體(VLED)結構。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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