發(fā)光裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一發(fā)光裝置，其包含:一基板，具有一第一側(cè)及相對于第一側(cè)的一第二側(cè)；及一發(fā)光疊層，形成于第一側(cè)上，并發(fā)出一主波長為λ納米的光；其中，基板包含一位于第一側(cè)的第一表面，第一表面包含一以一第一周期排列的第一圖案，第一圖案包含一以一第二周期排列的第二圖案；且第一周期大于6λ納米，第二周期小于λ納米。
【專利說明】發(fā)光裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)光裝置，更具體而言，是涉及一種具有第一圖案及第二圖案基板的發(fā)光裝置。
【背景技術】
[0002]固態(tài)發(fā)光元件中的發(fā)光二極管元件(Light Emitting Diode ；LED)具有低耗電量、低發(fā)熱量、操作壽命長、耐撞擊、體積小、反應速度快、以及可發(fā)出穩(wěn)定波長的色光等良好光電特性，因此常應用于家電、儀表的指示燈及光電產(chǎn)品等領域。然而，如何改善發(fā)光二極管元件的光取出效率在此領域中是一項很重要的議題。
[0003]此外，以上發(fā)光二極管元件可進一步結(jié)合一次載體(sub-mount)而形成一發(fā)光裝置，例如燈泡。所述發(fā)光裝置包含一具有至少一電路的次載體；至少一焊料(solder)位于上述次載體上，通過此焊料將上述發(fā)光二極管固定于次載體上并使發(fā)光二極管的基板與次載體上的電路形成電連接；以及，一電連接結(jié)構(gòu)，以電連接發(fā)光二極管的電極墊與次載體上的電路；其中，上述的次載體可以是導線架(lead frame)或大尺寸鑲嵌基底(mountingsubstrate)，以方便發(fā)光裝置的電路規(guī)劃并提高其散熱效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問題，本發(fā)明提供一發(fā)光裝置，其包含:一基板，具有一第一側(cè)及相對于第一側(cè)的一第二側(cè)；及一發(fā)光疊層，形成于第一側(cè)上，并發(fā)出一主波長為λ納米的光；其中，基板包含一位于第一側(cè)的第一表面，第一表面包含一以一第一周期排列的第一圖案，第一圖案包含一以一第二周期排列的第二圖案；且第一周期大于6 λ納米，第二周期小于λ納米。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]圖1A為本發(fā)明第一實施例的一發(fā)光裝置的一剖視圖；
[0006]圖1B為圖1A的基板第一表面的局部放大圖；
[0007]圖2Α為本發(fā)明第二實施例的一發(fā)光裝置的一剖視圖；
[0008]圖2Β為圖2Α的基板第一表面的局部放大圖；
[0009]圖2C為圖1A的基板第一表面的局部放大圖；
[0010]圖3為本發(fā)明第三實施例的一發(fā)光裝置的一剖視圖；
[0011]圖4Α為本發(fā)明第四實施例的一發(fā)光裝置的一剖視圖；
[0012]圖4Β為圖4Α的基板第一表面的局部放大圖；
[0013]圖5Α為本發(fā)明第五實施例的一發(fā)光裝置的一剖視圖；
[0014]圖5Β為圖5Α的基板第一表面的放大圖；
[0015]圖6Α-圖6G為本發(fā)明第二實施例的發(fā)光裝置的制造方法剖視圖；
[0016]圖7Α-圖71為本發(fā)明第二實施例的發(fā)光裝置的另一制造方法剖視圖。[0017]主要元件符號說明
[0018]100、200、300、400、500:發(fā)光裝置
[0019]10、10，、20、30、40:基板
[0020]101、101’、201、301、401:第一表面
[0021]102、102’、202、302、402:第二表面
[0022]11,41:發(fā)光疊層
[0023]110:第三表面
[0024]111,411:第一型半導體層
[0025]112、412:活性層
[0026]113、413:第二型半導體層
[0027]114:緩沖層
[0028]121,421:第一電極
[0029]122、422:第二電極
[0030]14、14，、24、34、44:第一圖案
[0031]141、141’、241、341:單元圖案
[0032]1411、1411，、1511、2611、3411、4411、4511:第一端
[0033]1412、1412，、1512、2612、3412、4412、4512:第二端
[0034]1413、1413，、2613、3413、4413:邊緣
[0035]15、25、35、45:第二圖案
[0036]150，、250、270、350:中間區(qū)域
[0037]151:凹陷部
[0038]18:金屬層
[0039]181:納米小球
[0040]28:光致抗蝕劑
[0041 ]281:圖案化光致抗蝕劑
[0042]282:金屬層
[0043]283:圖案化金屬層
[0044]351:突起部
【具體實施方式】
[0045]以下實施例將伴隨著【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的概念，在附圖或說明中，相似或相同的部分使用相同的標號，并且在附圖中，元件的形狀或厚度可擴大或縮小。需特別注意的是，圖中未繪示或描述的元件，可以是熟習此技藝的人士所知的形式。
[0046]圖1A及圖1B為本發(fā)明第一實施例的一發(fā)光裝置100的示意圖。發(fā)光裝置100包含一基板10 ;—發(fā)光疊層11形成于基板10上；一電極單兀12形成于發(fā)光疊層11上?；?0具有位于一第一側(cè)的一第一表面101及一位于一第二側(cè)的一第二表面102。發(fā)光疊層11形成于基板10的第一表面101上且具有一相對于基板10的第三表面110，并發(fā)出一主波長為λ納米的光。此外，發(fā)光疊層11發(fā)出的光包含自基板10 —側(cè)穿出的一第一光場及自電極單兀12—側(cè)穿出的一第二光場。其中第一光場的光強度大于第二光場的光強度。發(fā)光疊層11包含一第一型半導體層111、一活性層112、及一第二型半導體層113。電極單元12位于發(fā)光疊層11的同一側(cè)且形成于第三表面110上。電極單元12包含一第一電極121，形成在第一型半導體層111上；及一第二電極122，形成在第二型半導體層113上。在一實施例中，可形成一反射層(圖未不)于第三表面110上以反射發(fā)光疊層11所發(fā)出的光往基板10的第二側(cè)而離開發(fā)光疊層11。
[0047]基板10的第一表面101包含一以第一周期排列的第一圖案14。第一圖案14包含多個從基板10的第一側(cè)往基板的第二側(cè)10凹陷(往基板內(nèi)凹陷)的單元圖案141。單元圖案141的剖視圖形包含至少一種圖形選自于V形、半圓形、弧形、以及多邊形所組成的群組。圖1B為圖1A中第一圖案14的局部放大圖。在本實施例中，單元圖案141的剖視圖為圓弧形且每一單元圖案141的剖面包含一第一端1411、一第二端1412及一連接于第一端1411與第二端1412之間的邊緣1413。單元圖案141彼此緊密排列，即單元圖案141的第一端1411與相鄰的單元圖案141的第二端1412彼此相鄰接。如圖1B所示，第一圖案14包含一以第二周期排列的第二圖案15。第二圖案15包含至少兩相鄰的凹陷部151，凹陷部151形成于單元圖案141上。在一實施例中，凹陷部151形成于每一單元圖案141上，亦即，每一單元圖案141的邊緣1413上皆具有凹陷部151。選擇性地，部分單元圖案141具有第二圖案15，部分單元圖案141則不具有第二圖案15。凹陷部151的凹陷方向大致從基板10的第一側(cè)往第二側(cè)的方向(往基板內(nèi)凹陷)。第二圖案15的凹陷部151的剖視圖形包含至少一種圖形選自于V形、半圓形、弧形、以及多邊形所組成的群組。在本實施例中，第二圖案15的剖視圖也為圓弧形且每一凹陷部151的剖面包含一第一端1511、一第二端1512，凹陷部151彼此緊密排列，即凹陷部151的第一端1511與相鄰的凹陷部151的第二端1512彼此相鄰接。選擇性地，凹陷部151可非緊密排列，即凹陷部的第一端1511與相鄰的凹陷部151的第二端1512非相鄰接，且相隔的距離為>0及≤100納米。在一實施例中，第一圖案14具有一大于6 λ納米的寬度(W1)及第一周期為P1,第二圖案15具有一小于λ納米的寬度(W2)及第二周期為Ρ2。當?shù)谝粓D案14與第二圖案15皆為緊密排列時，W1=P1, W2=P20在一實施例中，當h/PAl/15，可有效地使發(fā)光疊層11所發(fā)出的光往基板10的第二側(cè)射出。此外，第二圖案15具有一高度及一寬度，當高度與寬度的比大于1.5，也可有效地使發(fā)光疊層11所發(fā)出的光往基板10的第二側(cè)射出。進一步，通過在基板10的第一表面101形成第一圖案14及第二圖案15，可幫助發(fā)光疊層11所發(fā)出的光往基板10的第二側(cè)射出。
[0048]圖2A及圖2B為本發(fā)明第二實施例的一發(fā)光裝置200的示意圖。第二實施例的發(fā)光裝置200與第一實施例的發(fā)光裝置100具有相似的結(jié)構(gòu)。基板10’的第一表面101’包含以第一周期排列的第一圖案14’。第一圖案14’包含多個從基板10的第一側(cè)往基板10的第二側(cè)凹陷(往基板內(nèi)凹陷)的單元圖案141’及一中間區(qū)域150’。單元圖案141’的剖視圖形包含至少一種圖形選自于V形、半圓形、弧形、以及多邊形所組成的群組。圖2B為圖2A中第一圖案14’的局部放大圖。在本實施例中，單元圖案141’的剖視圖為弧形且每一單元圖案141’的剖面包含一第一端1411’、一第二端1412’及一連接于第一端1411’與第二端1412’之間的邊緣1413’。在本實施例中，單元圖案141’的第一端1411’與相鄰單元圖案141’的第二端1412’相距小于1500納米，即中間區(qū)域150’的寬度小于1500納米。如圖2B所示，第一圖案14’包含以第二周期排列的第二圖案15。第二圖案15包含至少兩相鄰的凹陷部151，凹陷部151形成于單元圖案141’上。在一實施例中，凹陷部151形成于整個單元圖案141’上，亦即，單元圖案141’的邊緣1413上皆具有凹陷部151。凹陷部151的凹陷方向大致從基板10的第一側(cè)往第二側(cè)的方向(往基板內(nèi)凹陷)。第二圖案15的凹陷部151的剖視圖形包含至少一種圖形選自于V形、半圓形、弧形、以及多邊形所組成的群組。在本實施例中，第二圖案15的剖視圖為弧形且每一凹陷部151的剖面包含一第一端1511、一第二端1512，每一凹陷部151彼此緊密排列，即凹陷部151的第一端1511與相鄰的凹陷部151的第二端1512彼此相鄰接。選擇性地，凹陷部151可非緊密排列，即凹陷部的第一端1511與相鄰的凹陷部151的第二端1512非相鄰接，且相隔的距離>0及≤100納米。在本實施例中，第一圖案14’具有一大于6 λ納米的寬度(W/ )及第一周期為P/，第二圖案15’具有一小于λ納米的寬度(W2’)及一周期己’。由于第一圖案14’具有中間區(qū)域150’，因此W/〈P/ ;而第二圖案15為緊密排列，因此W2’=P2’。在另一實施例中，如圖2C所示，第一圖案14’的中間區(qū)域150’可包含第二圖案15。在一實施例中，當PVPA1/15，可有效地使發(fā)光疊層11所發(fā)出的光往基板10’的第二側(cè)射出。
[0049]圖3為本發(fā)明第三實施例的一發(fā)光裝置300的示意圖。第三實施例的發(fā)光裝置300與第二實施例的發(fā)光裝置200具有相似的結(jié)構(gòu)?；?0的第二表面202可具有一以第三周期排列的第三圖案26。第三圖案26可包含單元圖案261及一中間區(qū)域270。單元圖案261的剖視圖形包含至少一種圖形選自于V形、半圓形、弧形、以及多邊形所組成的群組。在本實施例中，單元圖案261的剖視圖為圓弧形且每一單元圖案261的剖面包含一第一端2611、一第二端2612及一連接于第一端2611與第二端2612之間的邊緣2613。單元圖案261的第一端2611與相鄰的單元圖案261的第二端2612相距小于1500納米，即中間區(qū)域270的寬度小于1500納米。在本實施例中，第一圖案24的單元圖案241與第三圖案26的單元圖案261形成在相對應的位置上；第一圖案24的中間區(qū)域250與第三圖案26的中間區(qū)域270形成在相對應的位置上?；蛘?，第一圖案24的單元圖案241的位置與第三圖案26的中間區(qū)域270形成在相對應位置上(圖未示)，亦即單元圖案241與單元圖案261位置彼此交 錯。在一實施例中，第一圖案24及/或第三圖案26可包含第二圖案15。
[0050]圖 4A及圖4B為本發(fā)明第四實施例的一發(fā)光裝置400的示意圖。第四實施例的發(fā)光裝置400與第一實施例的發(fā)光裝置100具有相似的結(jié)構(gòu)。發(fā)光疊層11形成于基板30的第一表面301上?；?0的第一表面301包含一以第一周期排列的第一圖案34。第一圖案34包含多個從基板的第一表面301往基板外凸起(基板30的第二側(cè)往基板30的第一偵D的單元圖案341及一中間區(qū)域350。單元圖案341的剖視圖形包含至少一種圖形選自于V形、半圓形、弧形、以及多邊形所組成的群組。在本實施例中，單元圖案341的剖視圖為弧形且單元圖案341的剖面包含一第一端3411、一第二端3412及一連接于第一端3411與第二端3412之間的邊緣3413。在本實施例中，單元圖案341的第一端3411與鄰近單元圖案341的第二端3412相距小于1500納米，即中間區(qū)域350的寬度小于1500納米。在一實施例中，第一圖案34可為緊密排列，即單元圖案341的第一端3411與相鄰的單元圖案341的第二端3412相鄰接。圖4B為圖4A中第一圖案34的局部放大圖。如圖4B所示，第一圖案34包含一以第二周期排列的第二圖案35。第二圖案35包含至少兩相鄰的突起部351，突起部351形成于單元圖案341上。在一實施例中，突起部351形成于整個單元圖案341上，亦即，單元圖案的邊緣3413上皆具有突起部351。選擇性地，部分單元圖案341具有第二圖案35，部分單元圖案341則不具有第二圖案35。突起部351的凸起方向大致從基板10的第二側(cè)往第一側(cè)的方向(往基板外凸起)。第二圖案35的突起部351的剖視圖形包含至少一種圖形選自于V形、半圓形、弧形、以及多邊形所組成的群組。在本實施例中，第二圖案35的剖視圖也為圓弧形且突起部351的剖面包含一第一端3511、一第二端3512，突起部351彼此緊密排列，即突起部351的第一端3511與相鄰的突起部351的第二端3512彼此相鄰接。選擇性地，突起部351可非緊密排列，即突起部351的第一端3511與相鄰突起部351的第二端3512非相鄰接，且相隔的距離>0及< 100納米。在本實施例中，第一圖案34具有一大于6 λ納米的寬度(W3)及第一周期為P3，第二圖案35具有一小于λ納米的寬度(W4)及一周期Ρ4。由于第一圖案34具有中間區(qū)域350，因此胃3〈?3;第二圖案35為緊密排列，因此W4=P4。在另一實施例中，如圖2C所示，第一圖案34的中間區(qū)域350可包含第二圖案15。在一實施例中，當P4/P3>1/15，可有效地使發(fā)光疊層11所發(fā)出的光往基板10’的第二側(cè)射出。進一步地，通過在基板30的第一表面301形成第一圖案34及第二圖案35，可幫助發(fā)光疊層11所發(fā)出的光往基板30的第二側(cè)302射出。
[0051]圖5A為本發(fā)明第五實施例的一發(fā)光裝置500的不意圖?；?0具有一第一表面401及一相對于第一表面401的第二表面402，第一表面具有一第一圖案44，且第一圖案44包含一凸部區(qū)域441，凸部區(qū)域441從基板10的第二表面402往第一表面401的方向凸起(往基板外凸起)。凸部區(qū)域441的剖面包含一第一端4411、一第二端4412及一連接于第一端4411與第二端4412之間的邊緣4413。第一端4411與第二端4412的距離不大于第二表面的寬度(W5)。在本實施例中，第一端4411與第二端4412的距離等于第二表面的寬度(W5)。發(fā)光疊層41形成在基板的第一表面上40,并發(fā)出一波長為λ納米的光。因第一表面401為一弧形，因此發(fā)光疊層41為一弧形結(jié)構(gòu)。發(fā)光疊層41包含一第一型半導體層411、一活性層412、及一第二型半導體層413。第一電極421形成在第一型半導體層411上，第二電極422形成在第二型半導體層413上。第一圖案44的剖視圖形包含至少一種圖形選自于V形、半圓形、弧形、以及多邊形所組成的群組。圖5Β為圖5Α中第一圖案44的放大圖。第一圖案44包含一以第 二周期排列的第二圖案45。第二圖案45包含至少兩相鄰的突起部451，突起部451形成于凸部區(qū)域441上。在一實施例中，突起部451形成于整個凸部區(qū)域441上，亦即，凸部區(qū)域441的邊緣4413上皆具有突起部451。突起部451從基板10的第二表面402往第一表面的方向凸起(往基板外凸起)。第二圖案45的突起部451的剖視圖形包含至少一種圖形選自于V形、半圓形、弧形、以及多邊形所組成的群組。在本實施例中，第二圖案45的剖視圖也為圓弧形且突起部451的剖面包含一第一端4511、一第二端4512，突起部451彼此緊密排列，即突起部451的第一端4511與相鄰的突起部451的第二端4512彼此相鄰接。在本實施例中，第一圖案44具有一大于6 λ納米的寬度(W5);第二圖案45具有一小于λ納米的寬度(W6)及一周期Ρ6。第二圖案45為緊密排列，因此W6=P6。
[0052]圖6A-圖6G顯示本發(fā)明第二實施例的發(fā)光裝置的一制造方法剖視圖。提供基板10’，基板10’具有第一表面101’及第二表面102’。進行一蝕刻制作工藝蝕刻第一表面101’以在第一表面101’形成以第一周期排列的第一圖案14’。在第一圖案14’上形成一金屬層18 ;金屬層18包含銀、金、鎳、或鉬，且厚度約為100-300A。接著，進行一高溫合金的制作工藝，使金屬層18形成納米小球181。使用納米小球作為一罩幕，對第一圖案14’進行一蝕刻制作工藝，例如干式蝕刻(ICP)或濕式蝕刻(磷酸或/且硫酸)，以使第一圖案14’具有第二圖案15。然后，形成一緩沖層114于第一表面101’，再利用外延成長技術，例如有機金屬化學氣相沉積技術(MOCVD),成長發(fā)光疊層11于緩沖層114上。移除部分的第二型半導體層113及活性層112以暴露第一型半導體層111。分別形成第一電極121及第二電極122于第一型半導體層與第二型半導體層111、113上。
[0053]圖7A-圖71顯示本發(fā)明第二實施例的發(fā)光裝置的另一制造方法剖視圖。圖7A、圖7B所示，提供基板10’，基板10’具有第一表面101’及第二表面102’。進行一蝕刻制作工藝蝕刻第一表面101’以在第一表面101’形成以第一周期排列的第一圖案14’。如圖7C、圖7D所示，一光致抗蝕劑28形成在第一圖案14’上，之后進行黃光制成以形成圖案化光致抗蝕劑281。如圖7E所示，形成一金屬層282覆蓋圖案化光致抗蝕劑281 ;金屬層282包含銀、金、鎳、或鉬，且厚度約為100-300人?如圖7F所示，移除圖案化光致抗蝕劑281以形成圖案化金屬層283。以圖案化金屬層283作為一罩幕，對第一圖案14’進行一蝕刻制作工藝，例如干式蝕刻(ICP)或濕式蝕刻(磷酸或/且硫酸)，以使第一圖案14’具有第二圖案15 (如圖7G所示)。接著，如圖7H、圖71所示，形成一緩沖層114于第一表面101’，再利用外延成長技術，例如有機金屬化學氣相沉積技術(MOCVD),成長發(fā)光疊層11于緩沖層114上。移除部分的第二型半導體層113及活性層112以暴露第一型半導體層111。分別形成第一電極121及第二電極122于第一型半導體層111與第二型半導體層113上。
[0054]第一型半導體層可為η型半導體層且第二型半導體層可為P型半導體，第一型半導體層及第二型半導體層且包含選自于AlGaAs、AlGalnP、AlInP及InGaP所構(gòu)成材料群組中的一種材料或AlInGaN、InGaN、AlGaN及GaN所構(gòu)成材料群組中的一種材料；選擇性地，第一型半導體層可為P型半導 體層且第二型半導體層可為η型半導體；活性層可包含選自于AlGaAs、Al InGaPUnGaP及Al InP所構(gòu)成材料群組中的一種材料或Al InGaN, InGaN、AlGaN及GaN所構(gòu)成材料群組中的一種材料；基板則包含選自砷化鎵(GaAs)、磷化鎵(GaP)、鍺(Ge)、藍寶石、玻璃、鉆石、碳化硅(SiC)、硅、氮化鎵(GaN)、及氧化鋅(ZnO)所構(gòu)成材料組群中的至少一種材料或其它替代性材料取代之。
[0055]本發(fā)明所列舉的各實施例僅用以說明本發(fā)明，并非用以限制本發(fā)明的范圍。任何人對本發(fā)明所作的任何顯而易知的修飾或變更皆不脫離本發(fā)明的精神與范圍。
【權利要求】
1.一種發(fā)光裝置，包含: 基板，具有第一側(cè)及與該第一側(cè)相對的第二側(cè)；及 發(fā)光疊層，形成于該第一側(cè)上，并發(fā)出一主波長為λ納米的光；其中，該基板包含位于該第一側(cè)的第一表面，該第一表面包含以一第一周期排列的第一圖案，該第一圖案包含以一第二周期排列的第二圖案，且該第一周期大于6 λ納米，該第二周期小于λ納米。
2.如權利要求1所述的發(fā)光裝置，其中，該第二圖案具有一高度及一寬度，該高度與該寬度的比大于1.5。
3.如權利要求1所述的發(fā)光裝置，其中，該第一圖案包含多個單元圖案從該第一側(cè)往該基板內(nèi)凹陷或從該第一側(cè)往該基板外凸起。
4.如權利要求1所述的發(fā)光裝置，其中，該第一圖案包含多個從該第一側(cè)往該基板內(nèi)凹陷的單元圖案及一中間區(qū)域，其中該中間區(qū)域包含第二圖案。
5.如權利要求1所述的發(fā)光裝置，其中，該第二圖案包含至少二相鄰的突起部或凹陷部相鄰接。
6.如權利要求1所述的發(fā)光裝置，其中，該第二圖案包含至少二相鄰的突起部或凹陷部相隔的距離>0及< 100納米。
7.如權利要求1所述的發(fā)光裝置，還包含第一電極及第二電極，形成于該發(fā)光疊層的同一側(cè)。
8.如權利要求1所述的發(fā)光裝置，還包含載體，其中，該發(fā)光裝置倒裝接合至該載體。
9.一種發(fā)光裝置，包含: 基板； 發(fā)光疊層，形成在該基板上；及 電極單元，形成于發(fā)光疊層上； 其中該發(fā)光疊層發(fā)出一自該基板側(cè)穿出的第一光場及一自該電極單元側(cè)穿出的第二光場；及 其中，該第一光場的光強度大于該第二光場的光強度。
10.如權利要求9所述的發(fā)光裝置，其中，該基板包含一表面，鄰近該發(fā)光疊層，該表面包含以一第一周期排列的第一圖案，該第一圖案包含以一第二周期排列的第二圖案。
【文檔編號】H01L33/22GK103715323SQ201210380575
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年10月9日 優(yōu)先權日:2012年10月9日
【發(fā)明者】楊於錚, 林植南, 吳榮宗, 沈建賦, 巫漢敏 申請人:晶元光電股份有限公司