專利名稱：發(fā)光二極管組件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種發(fā)光二極管(LED)組件，且特別是有關(guān)于一種垂直結(jié) 構(gòu)發(fā)光二極管組件及其制造方法。
背景技術(shù)：
一般而言，發(fā)光二極管組件的結(jié)構(gòu)通常依n型與p型電極的相對(duì)位置，而 分成垂直與橫向結(jié)構(gòu)二類型。垂直結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管組件具有降低接合墊的遮 光面積、較佳的電流散布能力、與降低封裝打線的復(fù)雜度等優(yōu)勢(shì)。
氮化鎵系列(GaN based)的發(fā)光二極管組件一般是以藍(lán)寶石來(lái)作為外延成 長(zhǎng)基板。然而，由于藍(lán)寶石基板不導(dǎo)電，因此一般氮化鎵系列的發(fā)光二極管組 件大都以n型與p型電極位于同一側(cè)的橫向結(jié)構(gòu)為主流。此外，藍(lán)寶石基板的 熱傳導(dǎo)系數(shù)不佳，發(fā)光二極管組件的操作效率會(huì)因熱效應(yīng)而大幅下降。
目前，為制作垂直型氮化鎵發(fā)光二極管組件，并提高組件的散熱能力，一 般利用芯片接合或電鍍的方式來(lái)設(shè)置高散熱的另一基板，再以激光剝除或濕蝕 刻方式移除藍(lán)寶石成長(zhǎng)基板。然而，利用激光剝除或濕蝕刻方式來(lái)移除藍(lán)寶石 基板時(shí)，激光剝除所使用的激光能量易對(duì)氮化鎵外延結(jié)構(gòu)造成損傷，而濕蝕刻 方式則有蝕刻終點(diǎn)控制不易的問題，同樣容易損及氮化鎵外延結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一目的就是在提供一種發(fā)光二極管組件，其具有高散熱特 性、高反射特性與高質(zhì)量的外延結(jié)構(gòu)特性，故可大幅提升發(fā)光二極管組件的發(fā) 光效率，并可有效延長(zhǎng)組件的操作壽命。
本發(fā)明的另一目的是在提供一種發(fā)光二極管組件的制造方法，其可利用第 一電性接觸層來(lái)作為以雷射、蝕刻或研磨方式移除成長(zhǎng)基板時(shí)的終止層，而可 避免傷害在成長(zhǎng)基板表面的發(fā)光外延結(jié)構(gòu)，進(jìn)而可提高發(fā)光外延結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。
本發(fā)明的又一 目的是在提供一種發(fā)光二極管組件的制造方法，其n型與p型接觸層均是在反射層的形成、與散熱基板的粘合或電鍍前完成，因此可避免
n型與p型接觸層在高溫回火影響反射層的反射率與散熱基板的粘合能力。
本發(fā)明的再一目的是在提供一種發(fā)光二極管組件的制造方法，其可僅移除 部分的成長(zhǎng)藍(lán)寶石基板，因此可利用剩余的藍(lán)寶石基板來(lái)作為側(cè)光取出的窗戶 層(WindowLayer)。此外，本發(fā)明的另一實(shí)施例更可在藍(lán)寶石基板本身、或藍(lán) 寶石基板上額外設(shè)置圖案層以制作規(guī)則或不規(guī)則性圖形，進(jìn)一歩增加光取出 率。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種發(fā)光二極管組件，至少包括 一發(fā)光 外延結(jié)構(gòu)(illuminant epitaxial structure)至少包括依序堆疊的一第一電性半導(dǎo) 體層、 一有源層(active layer)以及一第二電性半導(dǎo)體層，其中發(fā)光外延結(jié)構(gòu) 具有至少一開口貫穿發(fā)光外延結(jié)構(gòu)，且開口暴露出第一電性半導(dǎo)體層的一側(cè) 面，其中第一電性不同于第二電性； 一第一電性接觸層至少填設(shè)于開口中且與 第一電性半導(dǎo)體層的側(cè)面接觸； 一第二電性接觸層覆蓋第二電性半導(dǎo)體層；一 保護(hù)層覆蓋第一電性接觸層，以電性隔離第一電性接觸層與第二電性接觸層； 一反射層覆蓋保護(hù)層與第二電性接觸層；以及一第一基板具有相對(duì)的第一表面 與第二表面，且反射層設(shè)于第一基板的第一表面。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提出一種發(fā)光二極管組件的制造方法，至少 包括形成一發(fā)光外延結(jié)構(gòu)于一第一基板的第一表面上，其中發(fā)光外延結(jié)構(gòu)至 少包括依序堆疊在第一基板的第一表面上的一第一電性半導(dǎo)體層、一有源層與 一第二電性半導(dǎo)體層，且發(fā)光外延結(jié)構(gòu)具有一開口穿設(shè)于發(fā)光外延結(jié)構(gòu)中并暴 露出第一電性半導(dǎo)體層的一側(cè)面，其中第一電性不同于第二電性；形成一第一 電性接觸層至少填設(shè)于開口中且與第一電性半導(dǎo)體層的側(cè)面接觸；形成一第二 電性接觸層覆蓋第二電性半導(dǎo)體層；形成一保護(hù)層覆蓋第一電性接觸層，以電 性隔離第一電性接觸層與第二電性接觸層；形成一反射層覆蓋保護(hù)層與第二電 性接觸層；以及設(shè)置一第二基板于反射層上，其中第二基板具有相對(duì)的第一表 面與第二表面，且反射層與第二基板的第一表面接合。
本發(fā)明的一優(yōu)點(diǎn)就是因?yàn)楸景l(fā)明的發(fā)光二極管組件具有高散熱特性、高反 射特性與高質(zhì)量的外延表面，因此可大幅提升發(fā)光二極管組件的發(fā)光質(zhì)量，并 可有效延長(zhǎng)組件的操作壽命。
本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)就是因?yàn)楸景l(fā)明的發(fā)光二極管組件的制造方法可利用第一電性接觸層來(lái)作為成長(zhǎng)基板的激光、蝕刻或研磨移除時(shí)的終止層，而可避 免傷害到成長(zhǎng)在成長(zhǎng)基板表面的發(fā)光外延結(jié)構(gòu)，進(jìn)而可提高發(fā)光外延結(jié)構(gòu)的質(zhì)
本發(fā)明的又一優(yōu)點(diǎn)就是因?yàn)楸景l(fā)明的發(fā)光二極管組件的制造方法的n型
與p型接觸層均是在反射層的形成、與散熱基板的粘合或電鍍前完成，因此可
避免n型與p型接觸層的高溫回火影響反射層的反射率與散熱基板的粘合能 力。
本發(fā)明的再一優(yōu)點(diǎn)就是因?yàn)楸景l(fā)明的發(fā)光二極管組件的制造方法可僅局 部移除成長(zhǎng)藍(lán)寶石基板，因此可利用剩余的藍(lán)寶石基板來(lái)作為側(cè)光取出的窗戶 層。此外，本發(fā)明的發(fā)光二極管組件的制造方法還可在成長(zhǎng)基板本身、或成長(zhǎng) 基板上額外設(shè)置圖案層來(lái)制作規(guī)則或不規(guī)則性圖形，進(jìn)一步增加光取出率。


圖1A至圖IE是依照本發(fā)明的第一較佳實(shí)施例的一種發(fā)光二極管組件的 制造過程剖面圖2A至圖2E是依照本發(fā)明的第二較佳實(shí)施例的一種發(fā)光二極管組件的 制造過程剖面圖3A至圖3E是依照本發(fā)明的第三較佳實(shí)施例的一種發(fā)光二極管組件的 制造過程剖面圖。
主要組件符號(hào)說(shuō)明
100:成長(zhǎng)基板 104:未摻雜半導(dǎo)體層 108:有源層 112:發(fā)光外延結(jié)構(gòu) 114b:開口 116:表面 120:側(cè)面
122b:第一電性接觸層 124:第二電性接觸層
102:緩沖層
106:第一電性半導(dǎo)體層
110:第二電性半導(dǎo)體層
114a:開口
114c:開口 118:表面
122a:第一電性接觸層 122c:第一電性接觸層 126a:保護(hù)層126b:保護(hù)層126c:保護(hù)層
128:反射層130:接合層
132:基板134:表面
136:表面138:共金金屬層
140:接觸孔142a:第一電性接合墊
142b:第一電性接合墊142c:第一電性接合墊
144a:圖案結(jié)構(gòu)144b:圖案結(jié)構(gòu)
144c:圖案結(jié)構(gòu)146:表面
148:表面150:表面
152a:發(fā)光二極管組件152b:發(fā)光二極管組件
152c:發(fā)光二極管組件154:隔離層
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參照?qǐng)D1A至圖IE，其是依照本發(fā)明的第一較佳實(shí)施例的一種發(fā)光二極 管組件的制造過程剖面圖。在一示范實(shí)施例中，先提供成長(zhǎng)基板IOO，以供材 料層后續(xù)外延成長(zhǎng)于其上，其中成長(zhǎng)基板IOO可具有相對(duì)的表面116與118。 在一實(shí)施例中，成長(zhǎng)基板100的材料可例如為藍(lán)寶石。接著，利用例如外延成 長(zhǎng)方式，在該成長(zhǎng)基板100的表面118上形成發(fā)光外延結(jié)構(gòu)112。在一實(shí)施例 中，發(fā)光外延結(jié)構(gòu)112可包括依序堆疊在成長(zhǎng)基板100的表面118上的第一電 性半導(dǎo)體層106、有源層108與第二電性半導(dǎo)體層110，其中第一電性半導(dǎo)體 層106與第二電性半導(dǎo)體層110具有不同電性。例如，第一電性半導(dǎo)體層106 為n型而第二電性半導(dǎo)體層110為p型；或者第一電性半導(dǎo)體層106為p型而 第二電性半導(dǎo)體層110為n型。有源層108可例如為多重量子井(MQW)結(jié)構(gòu)。 在本示范實(shí)施例中，發(fā)光外延結(jié)構(gòu)112還選擇性地包括有依序堆疊在成長(zhǎng)基板 100的表面118上的緩沖層102與未摻雜半導(dǎo)體層104，以提升后續(xù)成長(zhǎng)的第 一電性半導(dǎo)體層106的外延質(zhì)量，其中緩沖層102與未摻雜半導(dǎo)體層104位于 成長(zhǎng)基板100的表面118與第一電性半導(dǎo)體層106之間。發(fā)光外延結(jié)構(gòu)112 的材料可例如為氮化銦鋁鎵(InAlGaN)系列。
而后，利用例如光刻與蝕刻等圖案定義技術(shù)，對(duì)發(fā)光外延結(jié)構(gòu)112進(jìn)行圖 案化，而移除部分的發(fā)光外延結(jié)構(gòu)112，以在發(fā)光外延結(jié)構(gòu)112中形成開口114a，其中開口 U4a貫穿發(fā)光外延結(jié)構(gòu)112，而暴露出下方的成長(zhǎng)基板100 的表面118的一部分，如圖1A所示。在本發(fā)明中，開口 114a亦暴露出部分 第一電性半導(dǎo)體層106及其側(cè)面120。
接下來(lái)，制作第一電性接觸層122a與第二電性接觸層124。其中，可先 制作第一電性接觸層122a，再制作第二電性接觸層124;或者，可先制作第二 電性接觸層124，再制作第一電性接觸層122a。在本示范實(shí)施例中，先形成第 二電性接觸層124覆蓋在發(fā)光外延結(jié)構(gòu)112的第二電性半導(dǎo)體層110上。在一 實(shí)施例中，第二電性接觸層124可為p型接觸層，其中第二電性接觸層124 可為金屬層或透明金屬氧化層。第二電性接觸層124的材料為鎳/金(Ni/Au)、 鎳/銀(Ni/Ag)、氧化銦錫(ITO)、氧化鋅(ZnO)、摻雜鎵之氧化鋅(GZO)、氧化鋅 鋁(AZO)或氧化銦(In203)。在一實(shí)施例中，第二電性接觸層124可為單層結(jié)構(gòu)。 在另一實(shí)施例中，第二電性接觸層124可為多層結(jié)構(gòu)。完成第二電性接觸層 124的設(shè)置后，可進(jìn)行高溫回火程序，以使第二電性接觸層124與第二電性半
導(dǎo)體層iio之間形成歐姆接觸。
然后再形成第一電性接觸層122a至少填設(shè)于開口 114a中，并覆蓋成長(zhǎng)基 板100所暴露出的表面118，且第一電性接觸層122a與暴露的部分第一電性 半導(dǎo)體層106及其側(cè)面120接觸，以使第-電性接觸層122a與第一電性半導(dǎo) 體層106電性連接。其中，第二電性接觸層124與第一電性接觸層122a分開， 如圖1B所示。在本發(fā)明中，第一電性接觸層122a不與有源層108及第二電性 半導(dǎo)體層110接觸。如圖1B所示，在一實(shí)施例中，第一電性接觸層122a具有 類U字型結(jié)構(gòu)，第一電性接觸層122a可例如為n型金屬層。完成第一電性接 觸層122a的設(shè)置后，可進(jìn)行高溫回火程序，以使第一電性接觸層122a與第一 電性半導(dǎo)體層106之間形成歐姆接觸。
接著，形成保護(hù)層126a覆蓋第一電性接觸層122a，以電性隔離第一電性 接觸層122a與第二電性接觸層124，其中此保護(hù)層126a的材料可為透明絕緣 材料，例如二氧化硅(Si02)、氮化硅(SiN)、旋涂玻璃(SOG)、 二氧化鈦(Ti02) 或氧化鋁(八1203)。在一實(shí)施例中，保護(hù)層126a較佳是填滿開口 114a，如圖1C 所示，以確保第一電性接觸層122a與第二電性接觸層124之間的電性隔離， 避免短路。
接著，如圖1D所示，利用例如蒸鍍方式沉積反射層128覆蓋保護(hù)層126a與第二電性接觸層124，以反射有源層108射向第二電性接觸層124的光。反射層128的材料較佳是采用高反射的金屬材料，例如鋁、銀或鉑。然后，利用粘合法、芯片接合法(wafer bonding)或電鍍法來(lái)設(shè)置基板132于反射層128之上，以使基板132的表面134與反射層128接合，其中基板132具有相對(duì)的表面134與136。此基板132較佳是由低熱阻的材料所組成，以提供高散熱特性。在一些實(shí)施例中，基板132的材料較佳是具高導(dǎo)電與高導(dǎo)熱特性的材料。基板132可例如為金屬基板、硅基板或金屬?gòu)?fù)合基板。在一實(shí)施例中，基板132的材料可為硅、鋁、銅、鉬或銅鎢合金。利用粘合方式來(lái)設(shè)置基板132時(shí)，可先在反射層128的表面或基板132的表面134上形成接合層130，再利用接合層130將基板132的表面134與反射層128接合。在另一些實(shí)施例中，可分別在基板132的表面134與反射層128上設(shè)置接合薄膜(僅繪示組合而成的接合層130)，再將基板132的表面134與反射層128上的接合薄膜互相接合成接合層130，而使反射層128與基板132的表面134接合。在另一實(shí)施例中，利用電鍍方式形成基板132時(shí)，接合層130可為基板132電鍍時(shí)的晶種層(Seed Layer),其中接合層130先形成在反射層128的表面上，再以接合層130為電鍍晶種層來(lái)電鍍沉積基板132。接合層130較佳可為金屬層。
接下來(lái)，可先選擇性地對(duì)成長(zhǎng)基板100與基板132進(jìn)行研磨，以縮減成長(zhǎng)基板100與基板132的厚度。然后，如圖1E所示，可利用例如蝕刻法或激光劃線法，并以第一電性接觸層122a作為終止層，來(lái)形成接觸孔140貫穿成長(zhǎng)基板100，并暴露出第一電性接觸層122a的表面146的一部分。在一示范實(shí)施例中，發(fā)光外延結(jié)構(gòu)112具有相對(duì)的表面148與150，而第一電性接觸層122a的表面146可與發(fā)光外延結(jié)構(gòu)112的表面148共面。在一實(shí)施例中，接觸孔140的直徑可例如實(shí)質(zhì)小于200 u m，而接觸孔140的深度可例如小于300 u m。完成接觸孔140后，形成第一電性接合墊142a延伸覆蓋在成長(zhǎng)基板100的116表面的一部分、接觸洞140的表面與第一電性接觸層122a的表面146的暴露部分上，其中第一電性接合墊142a與第一電性接觸層122a接觸而形成電性連接。第一電性接合墊142a的材料可采用金屬材料，更佳地第一電性接合墊142a的底層采用具有高反射特性的金屬材料。
在本示范實(shí)施例中，發(fā)光二極管組件152a的成長(zhǎng)基板100并未移除，因此成長(zhǎng)基板IOO可作為側(cè)光取出時(shí)的窗戶層。如圖1E所示，在一些實(shí)施例中，還可選擇性地在成長(zhǎng)基板100的表面116進(jìn)行圖案化步驟，以使成長(zhǎng)基板100的表面116具有圖案結(jié)構(gòu)144a，其中此圖案結(jié)構(gòu)144a可具有規(guī)則圖形或不規(guī)則圖形。通過此圖案結(jié)構(gòu)144a的設(shè)置，可增加發(fā)光二極管組件152a的光取出率。在另一實(shí)施例中，可在成長(zhǎng)基板100的表面116的圖案結(jié)構(gòu)144a設(shè)置額外的透明圖案層(未繪示)，其中由于此透明圖案層是設(shè)置在圖案結(jié)構(gòu)144a上，因此此透明圖案層的圖形是取決于圖案結(jié)構(gòu)144a的圖形；或者，在未經(jīng)圖案化的成長(zhǎng)基板100的表面116上直接設(shè)置具有規(guī)則圖形或不規(guī)則圖形的透明圖案層。此透明圖案層的材料可例如為透明氧化物。在另一些實(shí)施例中，亦可選擇性地形成共金金屬層138于基板132的表面136，以使所制作而成的發(fā)光二極管組件152a在后續(xù)封裝制程中，可與封裝金屬支架在適當(dāng)溫度下直接接合，進(jìn)而可避免外加封膠材料增加熱阻。共金金屬層138的材料可例如為銀錫合金、銀錫銅合金或金錫銅合金。
請(qǐng)參照?qǐng)D2A至圖2E，其是依照本發(fā)明的第二較佳實(shí)施例的一種發(fā)光二極管組件的制造過程剖面圖。在本示范實(shí)施例中，如同上述第一實(shí)施例所述，先提供成長(zhǎng)基板100，再利用例如外延成長(zhǎng)方式，在該成長(zhǎng)基板100的表面118上形成發(fā)光外延結(jié)構(gòu)112。然后，利用例如光刻與蝕刻等圖案定義技術(shù)，對(duì)發(fā)光外延結(jié)構(gòu)112進(jìn)行圖案化，而移除發(fā)光外延結(jié)構(gòu)112的第二電性半導(dǎo)體層110的一部分、有源層108的一部分以及部分的第一電性半導(dǎo)體層106，以在發(fā)光外延結(jié)構(gòu)112中形成開口 114b，其中開口 114b并未貫穿發(fā)光外延結(jié)構(gòu)112而在第一電性半導(dǎo)體層106中形成階梯狀的開口，如圖2A所示。值得注意的是，在另一示范實(shí)施例中，在進(jìn)行蝕刻工藝時(shí)，亦可以更進(jìn)一步移除部分的未摻雜半導(dǎo)體層104，而使得階梯狀的開口 U4b底層位于暴露的未摻雜半導(dǎo)體層104上。在本發(fā)明中，開口 114b亦暴露出部分的第一電性半導(dǎo)體層106及其側(cè)面120。
接著，制作第一電性接觸層122b與第二電性接觸層124，其中第一電性接觸層122b與第二電性接觸層124的制作順序可依實(shí)際工藝來(lái)調(diào)整。在本示范實(shí)施例中，先形成如上述第一實(shí)施例所述的第二電性接觸層124覆蓋在發(fā)光外延結(jié)構(gòu)112的第二電性半導(dǎo)體層110上。同樣地，完成第二電性接觸層124的設(shè)置后，可進(jìn)行高溫回火程序，以使第二電性接觸層124與第二電性半導(dǎo)體層IIO之間形成歐姆接觸。然后再形成第一電性接觸層122b至少填設(shè)于開口114b中，并覆蓋第一電性半導(dǎo)體層106所暴露出的部分表面及其側(cè)面120，且第一電性接觸層122b與第一電性半導(dǎo)體層106所暴露出的部分表面與側(cè)面120接觸，以使第一電性接觸層122b與第一電性半導(dǎo)體層106電性連接。于另一示范實(shí)施例中，第一電性接觸層122b還可與暴露的未摻雜半導(dǎo)體層104接觸。在本實(shí)施例中，第一電性接觸層122b不與有源層108及第二電性半導(dǎo)體層IIO接觸。如圖2B所示，在一實(shí)施例中，第一電性接觸層122b具有類U字型結(jié)構(gòu)，第一電性接觸層122b可例如為n型金屬層。完成第一電性接觸層122b的設(shè)置后，可進(jìn)行高溫回火程序，以使第一電性接觸層122b與第一電性半導(dǎo)體層106之間形成歐姆接觸。其中，第二電性接觸層124與第一電性接觸層122b分開。
接下來(lái)，形成保護(hù)層126b覆蓋第一電性接觸層122b，以電性隔離第一電性接觸層122b與第二電性接觸層124，其中此保護(hù)層126b的材料可為透明絕緣材料，例如二氧化硅、氮化硅、旋涂玻璃、二氧化鈦或氧化鋁。在一實(shí)施例中，保護(hù)層126b較佳是填滿開口 114b，如圖2C所示，以確保第一電性接觸層122b與第二電性接觸層124之間的電性隔離，避免短路。
接著，如圖2D所示，利用蒸鍍方式形成如同第一實(shí)施例所述的反射層128覆蓋保護(hù)層126b與第二電性接觸層124，以反射有源層108射向第二電性接觸層124的光。然后，如同第一實(shí)施例，以粘合、芯片接合、或電鍍方式設(shè)置基板132于反射層128之上。
接下來(lái)，可先選擇性地對(duì)基板132進(jìn)行研磨，以縮減基板132的厚度。同時(shí)，利用例如激光法、蝕刻法或研磨法，并以第一電性接觸層122b為停止層，來(lái)移除成長(zhǎng)基板100，直至暴露出第一電性接觸層122b的表面146與發(fā)光外延結(jié)構(gòu)112的表面148。在本示范實(shí)施例中，第一電性接觸層122b的表面146可與發(fā)光外延結(jié)構(gòu)112的表面148共面。接著，形成隔離層154于發(fā)光外延結(jié)構(gòu)112之表面148的一部分，其中發(fā)光外延結(jié)構(gòu)112的表面148受到隔離層154所覆蓋的部分鄰近于第一電性接觸層122b。接下來(lái)，形成第一電性接合墊142b于第一電性接觸層122b的表面146與發(fā)光外延結(jié)構(gòu)122的表面148上方的隔離層154上，其中第一電性接合墊142b與第一電性接觸層122b接觸而呈電性連接，且隔離層154夾設(shè)在發(fā)光外延結(jié)構(gòu)112的表面148與第一電性接合墊142b之間，以隔離第一電性接合墊142b與發(fā)光外延結(jié)構(gòu)112，如圖2E所示。第一電性接合墊142b的材料可采用金屬材料，更佳地第一電性接合墊142b的底層采用具有高反射特性的金屬材料。
如圖2E所示，在一些實(shí)施例中，還可選擇性地在發(fā)光外延結(jié)構(gòu)U2的表面148進(jìn)行圖案化步驟，以使發(fā)光外延結(jié)構(gòu)112的表面148具有圖案結(jié)構(gòu)144b,其中此圖案結(jié)構(gòu)144b可具有規(guī)則圖形或不規(guī)則圖形，以增加發(fā)光二極管組件152b的光取出率。依據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，圖案結(jié)構(gòu)144b可以形成在第一電性半導(dǎo)體層106上或者是未慘雜半導(dǎo)體層104上。在另一實(shí)施例中，可在發(fā)光外延結(jié)構(gòu)112的表面148的圖案結(jié)構(gòu)144b設(shè)置額外的透明圖案層(未繪示)，其中由于此透明圖案層系設(shè)置在圖案結(jié)構(gòu)144b上，因此此透明圖案層的圖形是取決于圖案結(jié)構(gòu)144b的圖形；或者，在未經(jīng)圖案化的發(fā)光外延結(jié)構(gòu)112的表面148上直接設(shè)置具有規(guī)則圖形或不規(guī)則圖形的透明圖案層。此透明圖案層的材料可例如為透明氧化物。在另一些實(shí)施例中，亦可選擇性地形成如同第一實(shí)施例的共金金屬層138于基板132的表面136，以利發(fā)光二極管組件152b與封裝金屬支架在適當(dāng)溫度下直接接合，進(jìn)而可避免外加封膠材料增加熱阻。
請(qǐng)參照?qǐng)D3A至圖3E，其是依照本發(fā)明的第三較佳實(shí)施例的一種發(fā)光二極管組件的制造過程剖面圖。在本示范實(shí)施例中，如同上述第一實(shí)施例所述，先提供成長(zhǎng)基板100，再利用例如外延成長(zhǎng)方式，在該成長(zhǎng)基板100的表面118上形成發(fā)光外延結(jié)構(gòu)112。然后，利用例如光刻與蝕刻等圖案定義技術(shù)，對(duì)發(fā)光外延結(jié)構(gòu)112進(jìn)行圖案化，而移除部分的發(fā)光外延結(jié)構(gòu)112與部分的成長(zhǎng)基板100，以在發(fā)光外延結(jié)構(gòu)112與成長(zhǎng)基板100中形成開口 114c。其中，開口114c自發(fā)光外延結(jié)構(gòu)112的表面150延伸至成長(zhǎng)基板100的一部分深度中，如圖3A所示。在本發(fā)明中，開口 114c亦暴露出第一電性半導(dǎo)體層106的側(cè)面120。
接著，制作第一電性接觸層122c與第二電性接觸層124，其中第一電性接觸層122c與第二電性接觸層124的制作順序可依實(shí)際工藝來(lái)調(diào)整。在本示范實(shí)施例中，先形成如上述第一實(shí)施例所述的第二電性接觸層124覆蓋發(fā)光外延結(jié)構(gòu)112的第二電性半導(dǎo)體層110上。同樣地，完成第二電性接觸層124的設(shè)置后，可進(jìn)行高溫回火程序，以使第二電性接觸層124與第二電性半導(dǎo)體層110之間形成歐姆接觸。然后形成第一 電性接觸層122c至少填設(shè)于開口 114c中，并覆蓋開口 114c的內(nèi)側(cè)面與底面，且第一電性接觸層122c與第一電性半導(dǎo)體層106所暴露出的側(cè)面120接觸，以使第一電性接觸層122c與第一電性半導(dǎo)體層106電性連接。在本實(shí)施例中，第一電性接觸層122c不與有源層108及第二電性半導(dǎo)體層110接觸。如圖3B所示，在一實(shí)施例中，第一電性接觸層122c具有類U字型結(jié)構(gòu)，第一電性接觸層122c可例如為n型金屬層。完成第一電性接觸層122c的設(shè)置后，可進(jìn)行高溫回火程序，以使第-一電性接觸層122c與第一電性半導(dǎo)體層106之間形成歐姆接觸。其中，第二電性接觸層124與第一電性接觸層122c分開。
接下來(lái)，形成保護(hù)層126c覆蓋第一電性接觸層122c，以電性隔離第一電性接觸層122c與第二電性接觸層124，其中此保護(hù)層126c的材料可為透明絕緣材料，例如二氧化硅、氮化硅、旋涂玻璃、二氧化鈦或氧化鋁。在一實(shí)施例中，保護(hù)層126c較佳是填滿開口 114c，如圖3C所示，以確保第一電性接觸層122c與第二電性接觸層124之間的電性隔離，避免短路。
接著，如圖3D所示，利用蒸鍍方式形成如同第一實(shí)施例所述的反射層128覆蓋保護(hù)層126c與第二電性接觸層124，以反射有源層108射向第二電性接觸層124的光。然后，如同第一實(shí)施例，以粘合、芯片接合、或電鍍?cè)O(shè)置基板132于反射層128之上。
接著，可先選擇性地對(duì)基板132進(jìn)行研磨，以縮減基板132的厚度。同時(shí)，利用例如激光法、蝕刻法或研磨法，并以第一電性接觸層122c為停止層，來(lái)局部移除成長(zhǎng)基板100而縮減成長(zhǎng)基板100的厚度，直至暴露出第一電性接觸層122c的表面146。在一實(shí)施例中，厚度經(jīng)縮減后的成長(zhǎng)基板100的厚度可實(shí)質(zhì)小于300um。在本示范實(shí)施例中，第一電性接觸層122c的表面146可與成長(zhǎng)基板100的表面116共面。接下來(lái)，形成第一電性接合墊142c于第一電性接觸層122c的表面146與成長(zhǎng)基板100的表面116的一部分上，其中第一電性接合墊142c與第一電性接觸層122c接觸而呈電性連接，如圖3E所示。第一電性接合墊142c的材料可采用金屬材料，更佳地第一電性接合墊142c的底層采用具有高反射特性的金屬材料。
如圖3E所示，在一些實(shí)施例中，還可選擇性地在成長(zhǎng)基板100的表面116進(jìn)行圖案化步驟，以使成長(zhǎng)基板100的表面116具有圖案結(jié)構(gòu)144c，其中此圖案結(jié)構(gòu)144c可具有規(guī)則圖形或不規(guī)則圖形，以增加發(fā)光二極管組件152c的光取出率。在另一實(shí)施例中，可在成長(zhǎng)基板100的表面116的圖案結(jié)構(gòu)144c設(shè)置額外的透明圖案層(未繪示)，其中由于此透明圖案層是設(shè)置在圖案結(jié)構(gòu)
144c上，因此此透明圖案層的圖形是取決于圖案結(jié)構(gòu)144c的圖形；或者，在未經(jīng)圖案化的成長(zhǎng)基板100的表面116上直接設(shè)置具有規(guī)則圖形或不規(guī)則圖形的透明圖案層。此透明圖案層的材料可例如為透明氧化物。在另一些實(shí)施例中，亦可選擇性地形成如同第一實(shí)施例的共金金屬層138于基板132的表面136，以利發(fā)光二極管組件152c與封裝金屬支架在適當(dāng)溫度下直接接合，進(jìn)而可避免外加封膠材料增加熱阻。
由上述之實(shí)施例可知，本發(fā)明的一優(yōu)點(diǎn)就是因?yàn)楸景l(fā)明的發(fā)光二極管組件具有高散熱特性、高反射特性與高質(zhì)量的外延表面，因此可大幅提升發(fā)光二極管組件的發(fā)光質(zhì)量，并可有效延長(zhǎng)組件的操作壽命。
由上述實(shí)施例可知，本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)就是因?yàn)楸景l(fā)明的發(fā)光二極管組件的制造方法可利用第 一電性接觸層來(lái)作為成長(zhǎng)基板的激光、蝕刻或研磨移除時(shí)的終止層，而可避免傷害到成長(zhǎng)在成長(zhǎng)基板表面的發(fā)光外延結(jié)構(gòu)，進(jìn)而可提高發(fā)光外延結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。
由上述實(shí)施例可知，本發(fā)明的又一優(yōu)點(diǎn)就是因?yàn)楸景l(fā)明的發(fā)光二極管組件的制造方法的n型與p型接觸層均是在反射層的形成、與散熱基板的粘合或電鍍前完成，因此可避免n型與p型接觸層的高溫回火影響反射層的反射率與散熱基板的粘合能力。
由上述實(shí)施例可知，本發(fā)明的再一優(yōu)點(diǎn)就是因?yàn)楸景l(fā)明的發(fā)光二極管組件的制造方法可僅局部移除成長(zhǎng)藍(lán)寶石基板，因此可利用剩余的藍(lán)寶石基板來(lái)作為側(cè)光取出的窗戶層。此外，本發(fā)明的發(fā)光二極管組件的制造方法更可在成長(zhǎng)基板本身、或成長(zhǎng)基板上額外設(shè)置圖案層來(lái)制作規(guī)則或不規(guī)則性圖形，進(jìn)一步增加光取出率。
雖然本發(fā)明已以多個(gè)實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技術(shù)的人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1、一種發(fā)光二極管組件，其特征在于，至少包括一發(fā)光外延結(jié)構(gòu)，至少包括依序堆疊的一第一電性半導(dǎo)體層、一有源層以及一第二電性半導(dǎo)體層，其中該發(fā)光外延結(jié)構(gòu)具有至少一開口貫穿該發(fā)光外延結(jié)構(gòu)，且該開口暴露出該第一電性半導(dǎo)體層的一側(cè)面，其中第一電性不同于第二電性；一第一電性接觸層，至少填設(shè)于該開口中且與該第一電性半導(dǎo)體層的該側(cè)面接觸；一第二電性接觸層，覆蓋該第二電性半導(dǎo)體層；一保護(hù)層，覆蓋該第一電性接觸層，以電性隔離該第一電性接觸層與該第二電性接觸層；一反射層，覆蓋該保護(hù)層與該第二電性接觸層；以及一第一基板，具有相對(duì)的一第一表面與一第二表面，且該反射層設(shè)于該第一基板的該第一表面。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管組件，其特征在于，該第一電性接 觸層是一n型金屬層，該第二電性接觸層是一p型接觸層，且該第二電性接 觸層為金屬層或透明金屬氧化層。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管組件，其特征在于，該保護(hù)層填滿 該開口。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管組件，其特征在于，還至少包括一 接合層，夾設(shè)在該第一基板的該第一表面與該反射層之間。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管組件，其特征在于，還至少包括一 共金金屬層設(shè)于該第一基板的該第二表面。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管組件，其特征在于，該發(fā)光外延結(jié) 構(gòu)具有相對(duì)的一第一表面以及一第二表面，且該第一電性接觸層的一表面與 該發(fā)光外延結(jié)構(gòu)的該第一表面共面。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管組件，其特征在于，還至少包括: 一第一電性接合墊，設(shè)于該第一電性接觸層的該表面與該發(fā)光外延結(jié)構(gòu)的該第一表面上，且與該第一電性接觸層電性連接；以及一隔離層，夾設(shè)在該發(fā)光外延結(jié)構(gòu)的該第一表面與該第一電性接合墊之間。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管組件，其特征在于，還至少包括一第二基板具有相對(duì)的一第一表面與一第二表面，其中該第二基板的該第二表 面接合在該發(fā)光外延結(jié)構(gòu)的一表面上。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管組件，其特征在于，該第一電性接 觸層的一表面與該發(fā)光外延結(jié)構(gòu)的該表面共面。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)光二極管組件，其特征在于，該第二基板 還具有至少一接觸孔穿設(shè)于該第二基板的該第一表面與該第二表面之間，并 暴露出部分的該第一電性接觸層，且該發(fā)光二極管組件還至少包括一第一電 性接合墊延伸覆蓋在該第二基板的該第一表面的一部分、該接觸洞的表面與 該第一電性接觸層的該暴露部分上。
11、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管組件，其特征在于，該開口延伸 至該第二基板中，且該第一電性接觸層的一表面與該第二基板的該第一表面 共面，且該發(fā)光二極管組件還至少包括一第一電性接合墊設(shè)于該第一電性接 觸層的該表面與該第二基板的該第一表面的一部分上，且與該第一電性接觸 層電性連接。
12、 一種發(fā)光二極管組件的制造方法，其特征在于，至少包括 形成一發(fā)光外延結(jié)構(gòu)于一第一基板的一第一表面上，其中該發(fā)光外延結(jié)構(gòu)至少包括依序堆疊在該第一基板的該第一表面上的一第一電性半導(dǎo)體層、 一有源層與一第二電性半導(dǎo)體層，且該發(fā)光外延結(jié)構(gòu)具有一開口穿設(shè)于該發(fā) 光外延結(jié)構(gòu)中并暴露出該第一電性半導(dǎo)體層的一側(cè)面，其中第一電性不同于 第二電性；形成一第一電性接觸層至少填設(shè)于該開口中且與該第一電性半導(dǎo)體層的 該側(cè)面接觸；形成一第二電性接觸層覆蓋該第二電性半導(dǎo)體層；形成一保護(hù)層覆蓋該第一電性接觸層，以電性隔離該第一電性接觸層與該第二電性接觸層；形成一反射層覆蓋該保護(hù)層與該第二電性接觸層；以及 設(shè)置一第二基板于該反射層上，其中該第二基板具有相對(duì)的一第一表面與一第二表面，且該反射層與該第二基板的該第一表面接合。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的發(fā)光二極管組件的制造方法，其特征在于， 該第一電性接觸層是一n型金屬層，該第二電性接觸層是一p型接觸層，且 該第二電性接觸層為金屬層或透明金屬氧化層。
14、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的發(fā)光二極管組件的制造方法，其特征在于， 在設(shè)置該第二基板的步驟后，還至少包括移除該第一基板直至暴露出該第一 電性接觸層的一表面與該發(fā)光外延結(jié)構(gòu)的一表面。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)光二極管組件的制造方法，其特征在于， 該第一電性接觸層的該表面與該發(fā)光外延結(jié)構(gòu)的該表面共面。
16、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)光二極管組件的制造方法，其特征在于， 在移除該第一基板的步驟后，還至少包括形成一隔離層于該發(fā)光外延結(jié)構(gòu)的該表面的一部分，其中該發(fā)光外延結(jié) 構(gòu)的該表面的該部分鄰近于該第一電性接觸層；以及形成一第一電性接合墊于該第一電性接觸層的該表面與該發(fā)光外延結(jié)構(gòu) 的該表面上，其中第一電性接合墊與該第一電性接觸層電性連接，且隔離層 夾設(shè)在該發(fā)光外延結(jié)構(gòu)的該表面與該第一電性接合墊之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管(LED)組件及其制造方法。此發(fā)光二極管組件至少包括一發(fā)光外延結(jié)構(gòu)至少包括依序堆疊的第一電性半導(dǎo)體層、有源層以及第二電性半導(dǎo)體層，其中發(fā)光外延結(jié)構(gòu)具有至少一開口貫穿發(fā)光外延結(jié)構(gòu)，且開口暴露出第一電性半導(dǎo)體層的側(cè)面，其中第一電性不同于第二電性；一第一電性接觸層至少填設(shè)于開口中且與第一電性半導(dǎo)體層的側(cè)面接觸；一第二電性接觸層覆蓋第二電性半導(dǎo)體層；一保護(hù)層覆蓋第一電性接觸層；一反射層覆蓋保護(hù)層與第二電性接觸層；以及一第一基板具有相對(duì)的第一表面與第二表面，且反射層設(shè)于第一基板的第一表面。
文檔編號(hào)H01L33/00GK101656283SQ20081021404
公開日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2008年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月22日
發(fā)明者余國(guó)輝, 盧宗宏, 朱長(zhǎng)信, 李孟信 申請(qǐng)人:奇力光電科技股份有限公司