TWI697076B - 發光元件及其製造方法 - Google Patents
發光元件及其製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI697076B TWI697076B TW105100979A TW105100979A TWI697076B TW I697076 B TWI697076 B TW I697076B TW 105100979 A TW105100979 A TW 105100979A TW 105100979 A TW105100979 A TW 105100979A TW I697076 B TWI697076 B TW I697076B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- reflective structure
- semiconductor layer
- light
- substrate
- semiconductor
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 125
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 70
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 27
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims description 22
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 3
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 19
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 6
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N niobium(5+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Nb+5].[Nb+5] URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000007788 roughening Methods 0.000 description 3
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PBCFLUZVCVVTBY-UHFFFAOYSA-N tantalum pentoxide Inorganic materials O=[Ta](=O)O[Ta](=O)=O PBCFLUZVCVVTBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 3
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 238000003698 laser cutting Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017083 AlN Inorganic materials 0.000 description 1
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000014820 Galium aparine Nutrition 0.000 description 1
- 240000005702 Galium aparine Species 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/80—Constructional details
- H10H20/84—Coatings, e.g. passivation layers or antireflective coatings
- H10H20/841—Reflective coatings, e.g. dielectric Bragg reflectors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/01—Manufacture or treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/80—Constructional details
- H10H20/83—Electrodes
- H10H20/832—Electrodes characterised by their material
- H10H20/833—Transparent materials
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/80—Constructional details
- H10H20/83—Electrodes
- H10H20/832—Electrodes characterised by their material
- H10H20/835—Reflective materials
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/80—Constructional details
- H10H20/85—Packages
- H10H20/855—Optical field-shaping means, e.g. lenses
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/01—Manufacture or treatment
- H10H20/032—Manufacture or treatment of electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/01—Manufacture or treatment
- H10H20/034—Manufacture or treatment of coatings
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/80—Constructional details
- H10H20/81—Bodies
- H10H20/819—Bodies characterised by their shape, e.g. curved or truncated substrates
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H29/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one light-emitting semiconductor element covered by group H10H20/00
- H10H29/10—Integrated devices comprising at least one light-emitting semiconductor component covered by group H10H20/00
- H10H29/14—Integrated devices comprising at least one light-emitting semiconductor component covered by group H10H20/00 comprising multiple light-emitting semiconductor components
- H10H29/142—Two-dimensional arrangements, e.g. asymmetric LED layout
Landscapes
- Led Devices (AREA)
Abstract
一種發光元件製造方法，包含：提供一半導體晶圓，包含：一基板，具有一第一表面以及相對於第一表面之一第二表面；以及一半導體疊層位於基板之第一表面；移除部分半導體疊層以形成一暴露區；形成一第一反射結構於暴露區上；以及由基板之第二表面對應第一反射結構之位置照射一雷射光束。
Description
本發明係關於一種發光元件及其製造方法，更詳言之，係關於一種具有高亮度之發光元件。
發光二極體(light-emitting diode,LED)為p型半導體與n型半導體所組成之光電元件，透過p-n接面上載子的結合放出光線，可廣泛地使用於光學顯示裝置、交通號誌、資料儲存裝置、通訊裝置、照明裝置與醫療器材等。傳統的發光二極體製程，乃是在一基板上以磊晶技術成長半導體疊層，形成晶圓，磊晶完成後需進行切割製程，將晶圓分割成複數個發光二極體晶粒。
習知的晶圓切割技術包含先自晶圓之表面上形成兩組彼此互相垂直之切割線，接著以劈刀對準兩方向垂直線進行劈裂，使得晶圓沿著切割線裂開而分離成複數個發光二極體晶粒。另一種晶圓切割技術包含由基板表面照射雷射光束，藉由雷射光束在基板內形成變質區，再利用外力使晶圓沿變質區分裂形成複數個發光二極體晶粒。然而受限於上述切割技術，當晶圓的切割走道縮減時，或晶圓分裂時常造成切割良率不佳的問題。此外，切割所用的雷射能量若非控制在最佳條件下操作，除了產生切割良率不佳的問題外，也可能損傷晶圓的半導體層。
一種發光元件製造方法，包含：提供一半導體晶圓，包含：一具有一第一表面以及相對於第一表面之一第二表面之基板；以及一半導體疊層位於基板之第一表面；移除部分半導體疊層以形成一暴露區；形成一第一反射結構於暴露區上；以及由基板之第二表面對應第一反射結構之位置照射一雷射光束。
一種發光元件，包含：一基板；一發光疊層，位於基板上，包含：一第一半導體層；一第二半導體層；以及一活性層位於第一半導體層及第二半導體層之間；一周圍區，圍繞活性層及第二半導體層；以及一第一反射結構，位於周圍區上。
1、11:晶圓
2、3、4、5、7、8:發光元件
10:基板
101:第一表面
102:第二表面
103:側表面
12a、42a:第一反射結構
12b、42b:第二反射結構
14:絕緣層
16:透明導電層
18:溝槽
18’:絕緣區
121、122:介電層
20:半導體疊層
22:第一半導體層
24:活性層
26:第二半導體層
28:開口
201、201a、201b、18”:暴露區
203:平台
220:導光結構
220’:柱狀體
30a:第一電極
30b、301:第二電極
301a:打線部
301b:延伸部
32、32a、32b:圖案化第二反射結構
34、42a’:圖案化第一反射結構
36:電性連結
50:雷射光束
60:變質區
70、70a、70b、70c:發光單元
第1A~1I圖為本發明一實施例之發光元件製造方法。
第2圖為本發明一實施例之波長與反射率關係圖。
第3A~3B圖分別為本發明一實施例之發光元件上視圖及截面結構圖。
第4A~4B圖分別為本發明另一實施例之發光元件上視圖及截面結構圖。
第5A~5B圖分別為本發明另一實施例之發光元件上視圖及截面結構圖。
第6A~6B圖分別為本發明另一實施例之發光元件上視圖及截面結構圖。
第7A~7F圖為本發明另一實施例之發光元件製造方法。
第8A~8B圖分別為本發明另一實施例之發光元件上視圖及截面結構圖。
第9A~9B圖分別為本發明另一實施例之發光元件上視圖及截面結構圖。
本發明之實施例會被詳細地描述，並且繪製於圖式中，相同或類似的部分會以相同的號碼在各圖式以及說明出現。
第1A圖至第1I圖為依據本發明之一實施例之發光元件製造方法。如第1A圖所示，首先，提供一基板10，包含一第一表面101及一第二表面102，以磊晶製程在第一表面101上成長半導體疊層20，成為晶圓1。基板10可為藍寶石(Sapphire)基板、矽(Silicon)基板、碳化矽(SiC)基板、氮化鎵(GaN)基板、或砷化鎵(GaAs)基板。半導體疊層20由第一表面101往上依序包含了第一半導體層22、第二半導體層26、以及一活性層24位於第一半導體層22及第二半導體層26之間。其中基板10可為圖案化基板(patterned substrate)，意即，基板10之第一表面101具有圖案化結構(圖未示)，由活性層24發出的光線經過基板10上的圖案化結構，可以產生光線折射效果，進而提升發光元件的亮度，以及藉此圖案化結構減緩或侷限因基板10與半導體疊層20間之晶格不匹配形成的差排，提升半導體疊層20磊晶品質。此外，在形成半導體疊層20之前，亦可在基板10之第一表面101先形成一緩衝層(圖未示)，緩衝層也可以減緩上述晶格不匹配，減少差排的產生，以提升磊晶品質。第一半導體層22與第二半導體層26藉由摻雜n型或p型雜質而具有不同電性，例如第一半導體層可為n型半導體層，第二半導體層可為p型半導體層。半導體疊層20之材料包含III-V族半導體材料，係包含至少一種元素選自於由鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)、氮(N)、磷(P)及砷(As)所構成之群組，例如為AlGaInP、AlN、GaN、AlGaN、InGaN或AlInGaN等之半導體化合物。活性
層24之結構可為單異質結構(single heterostructure；SH)、雙異質結構(double heterostructure；DH)、雙面雙異質結構(double-side double heterostructure；DDH)或多重量子井結構(multi-quantum well structure；MQW)。
接著，如第1B圖及第1C圖所示，以蝕刻製程移除部分區域之第二半導體層26及活性層24，並暴露出第一半導體層22，以形成暴露區201。第1C圖為晶圓1經蝕刻製程後之上視及局部放大圖，第1B圖為第1C圖局部放大區域W中沿AA’線之剖面圖。暴露區201可包含複數個相互垂直之第一暴露區201a，以及複數個第二暴露區201b，在後續製程中，第二暴露區201b可用以在其上方形成電極，第一暴露區201a形成晶圓切割製程中的切割走道，晶圓1將依第一暴露區201a所形成之切割走道進行晶粒分割。接著，如第1D圖所示，在第一暴露區201a表面形成一第一反射結構12a，以及在第二半導體層26上表面形成一第二反射結構12b，第一反射結構12a與第二反射結構12b係在同一道製程形成且具有相同材料。區域R為第1D圖中第一反射結構12a及第二反射結構12b之局部放大圖。如區域R所示，第一反射結構12a與第二反射結構12b為一介電材料疊層，介電材料疊層係由複數組折射率不同之介電層121及122交互重覆堆疊所組成，其材料可包含但不限於氧化矽(SiOX)、氮化矽(Si3N4)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鈦(TiXOY)、五氧化二鉭(Ta2O5)、氧化鈮(Nb2O5)、氧化锆(ZrO2)或前述材料的组合。
接著，如第1E圖所示，在第二半導體層26以及第二反射結構12b表面形成一透明導電層16，透明導電層16可完全覆蓋第二反射結構12b。接著，分別在第二暴露區201b之第一半導體層22表面形成第一電極30a以及在透明導電層16表面形成第二電極30b。其中，第二電極30b形成於第二反射結構12b之對應位置上，第二電極30b之面積可等於或略小於第二反射結構12b之面積，第一電極30a與第二電極30b相對設置於半導體疊層20上且分別
鄰近半導體疊層20之短邊。第1F圖為本步驟中於第1C圖沿垂直AA’線方向之另一通過第二電極30b之剖面圖。於本發明另一實施例中，如第1G圖所示，其結構與第1E圖之剖面結構類似，差異處在透明導電層16亦可在第二反射結構12b之對應位置上具有開口28，使第二反射結構12b之部份上表面暴露出來，由剖面觀之，此開口28寬度可略小於第二反射結構12b之寬度及/或第二電極30b之最大寬度。第二電極30b形成於透明導電層16與第二反射結構12b上，且填入開口28與第二反射結構12b接觸。於本發明又一實施例中，第二反射結構12b與透明導電層16在第二電極30b之下方皆具有開口。由剖面觀之，此開口寬度可略小於第二電極30b之最大寬度，使第二電極30b經由開口穿過第二反射結構12b及透明導電層16，並與第二半導體層26接觸。
接著，如第1H圖所示，在基板10之第二表面102對應第一暴露區201a所形成之切割走道的位置，沿各切割走道照射雷射光束50。雷射光束50可為隱形切割(Stealth Dicing)雷射，沿著切割走道聚焦於基板10內部並在基板10內部形成變質區60，即形成隱形切割線。於一實施例中，隱形切割(Stealth Dicing)雷射可實施多次，聚焦於基板10內的不同深度，以在基板10內同一截面上形成多條基板內部切割線。於另一實施例中，可在實施隱形切割雷射之前，在基板10之第二表面102形成一反射層，例如為布拉格反射鏡(distributed Bragg reflector,DBR)(圖未示)，以增進發光元件之出光效率。當隱形切割(Stealth Dicing)雷射聚焦於基板10內部時，部分雷射光束50可能穿過基板10之第一表面101散射至半導體疊層20，而損傷半導體疊層20。藉由選擇第一反射結構12a的介電層材料、其疊層厚度及層數，利用第一反射結構12a將穿過基板10的雷射光束50反射遠離半導體疊層20，如此一來，散射至半導體層20的雷射光束50可被第一反射結構12a所反射，進而抑制並降
低雷射光束50之能量對半導體層20的損傷。例如，當採用的隱形切割雷射光束50之波長為1064nm時，第一反射結構12a可選用包含厚度為183nm之二氧化矽及厚度為112nm之二氧化鈦疊層，依序交疊12次，並由第2圖之實驗模擬結果可知，當所採用之隱形切割雷射波長為1064nm時，此第一反射結構12a幾乎可完全反射此波段之雷射光束。最後，如第1I圖所示，對晶圓1正面或背面施以外力，使晶圓1沿基板內之隱形切割線劈裂開，且第一反射結構12a同時也因此被分裂，晶圓1被分離成複數個發光元件2。
第3A圖為依據本發明前述製造方法所形成之發光元件2上視圖，第3B圖為第3A圖沿A-A’線之剖面結構示意圖。發光元件2包含基板10，基板具有一第一表面101、一第二表面102以及複數個側表面103，以及設置於基板10第一表面101之半導體疊層20。基板10之第一表面101可具有圖案化結構(圖未示)，藉由基板10上的圖案化結構可提升發光元件2的亮度及磊晶品質。半導體疊層20包含第一半導體層22、第二半導體層26及活性層24位於第一半導體層22與第二半導體層26之間。半導體疊層上20具有一第一暴露區201a及一第二暴露區201b，係由移除部份第二半導體層26及活性層24而暴露出第一半導體層22所形成。第一暴露區上201a設置有第一反射結構12a，第二暴露區201b上設置有第一電極30a。如前述之發光元件製造方法中，由於在切割晶圓之前，第一反射結構12a設置於由第一暴露區201a所形成之切割走道上，因此第一反射結構12a由上視看來會圍繞活性層24及第二半導體層26，且第一電極30a與相鄰之活性層24及第二半導體層26之側壁之間不具有第一反射結構12a。第二半導體層26表面具有第二反射結構12b以及一覆蓋第二反射結構12b及第二半導體層之透明導電層16，透明導電層16上方對應第二反射結構12b之位置處具有一第二電極30b，其中第二反射結構12b之面積可等於或略大於第二電極30b之面積，此外，第二反射結構12b
與第二電極30b可具有相同或相似之形狀。由於在本發明之一製造方法中，晶圓1是藉由隱形切割(Stealth Dicing)雷射光束在基板10內形成變質區，並以外力沿變質區使晶圓1劈裂成複數發光元件2，因此在劈裂後的基板10之側表面103可具有實質上平行於基板10第一表面101及/或第二表面102之條狀粗化區(圖未示)，條狀粗化區即雷射光束聚焦在基板10內部時形成之變質區，當實施多次隱形雷射切割，則會形成多道條狀粗化區。此外，發光元件2在基板10之第二表面102可具有反射層(圖未示)，以增進整體出光效率。
由於第一反射結構12a與第二反射結構12b為同一道製程中同時形成，第一反射結構12a與第二反射結構12b具有相同材料。第一反射結構12a與第二反射結構12b之材料包含介電材料疊層，介電材料疊層係由複數組折射率不同之介電材料交互重覆堆疊所組成，其材料可包含但不限於氧化矽(SiOX)、氮化矽(Si3N4)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鈦(TiXOY)、五氧化二鉭(Ta2O5)、氧化鈮(Nb2O5)、氧化锆(ZrO2)或前述材料的组合。於一實施例中，第一反射結構12a與第二反射結構12b為氧化矽與二氧化鈦交互堆疊所組成之疊層，氧化矽與二氧化鈦疊層可重覆堆疊2~12次。由於第二反射結構12b形成在第二半導體層26與透明導電層16之間，其位置與形狀與第二電極30b相對應，由介電材料所構成之第二反射結構12b可以防止電流直接經由第二電極30b下方注入第二半導體層26中，以降低在第二電極30b下方產生電子電洞複合的機率。因此，可以提高第二電極30b以外區域的發光效率。
在本發明之另一實施例之發光元件3中，亦可在發光元件3週圍之第一暴露區201a之第一半導體層22上形成圖案化第一反射結構及/或在第二半導體層26上形成圖案化第二反射結構。例如，如第4A及4B圖所示，第4B圖為第4A圖沿A-A’之剖面圖，第二電極301包含打線部301a及由打線部301a延伸出之延伸部301b，可在第二半導體層26上方及第二電極301下方設
置一圖案化的複數個第二反射結構32，其中第二反射結構32a位於打線部301a下方，圖案化複數個第二反射結構32b位於延伸部301b下方。複數個第二反射結構32b的圖案可由複數個不連續的點狀、塊狀或線狀結構構成，複數個第二反射結構32b之間距可隨距打線部301a的距離而遞增，亦即，距離打線部301a較遠處，複數個第二反射結構32b的排列間距較疏。在本發明之另一實施例之發光元件4中，如第5A圖所示，第一暴露區201a的上方具有圖案化的第一反射結構34。第5B圖為第5A圖沿B-B’之剖面結構圖。這些由介電材料所形成的圖案化第一反射結構34可使發光元件4所發出的光，在發光元件4週圍形成光散射，因此增進發光元件4出光效益。但本發明發光元件之第一/第二反射結構之設置並不限於此，亦可依電流侷限或出光效果不同目的而有不同配置方式。
第6A-6B圖分別為依據本發明另一實施例之發光元件5之上視圖及其沿B-B’之剖面圖。與前述實施例不同的是，發光元件5週圍之第一暴露區201a的第一半導體層22表面具有導光結構220，且導光結構220的上表面具有第一反射結構34。導光結構220由複數個柱狀體220’所形成，柱狀體220’的高度可介於1μm-10μm。導光結構220是在形成圖案化第一反射結構34後，將圖案化第一反射結構34作為遮罩，對第一暴露區201a的第一半導體層22進行蝕刻所形成，例如採用乾式蝕刻製程且蝕刻深度可為1μm-10μm。如此一來，部份未被圖案化第一反射結構34所覆蓋到的第一半導體層22被移除，而在第一半導體層22表面形成複數個柱狀體220’。藉由發光元件5週圍第一暴露區201a上的導光結構220及圖案化第一反射結構34，可增進發光元件5之出光效益。
第7A圖至第7F圖為依據本發明另一實施例之發光元件製造方法。如第7A圖所示，在基板10之第一表面101以磊晶方式成長半導體疊層20
後，形成晶圓11，並以蝕刻製程移除部分區域之第二半導體層26及活性層24，並暴露出第一半導體層22，以形成複數個平台203。於另一實施例中，基板10之第一表面101可具有圖案化結構(圖未示)。接著，同樣以蝕刻製程移除在平台203內的部份第一半導體層22，使基板10之第一表面101暴露出來，形成複數個溝槽18，以及以溝槽18相互分離的複數個發光單元70。接著，如第7B圖所示，溝槽18包含在部分溝槽18內形成絕緣層14的絕緣區18，，以及兩相鄰發光單元70間完全未設置絕緣層14的暴露區18”。絕緣區18’內的絕緣層14覆蓋相鄰發光單元70的側壁、部份平台203上的第一半導體層22以及第二半導體層26。在後續製程中，暴露區18”將用以定義出晶圓切割製程中的切割走道，晶圓11將依此切割走道進行分割。接著，如第7C圖所示，在暴露區18”內第一表面101的上方形成一第一反射結構42a，在部份發光單元70之第二半導體層26上方形成一第二反射結構42b。第一反射結構42a與第二反射結構42b係為同時形成且為相同材料。第一反射結構42a與第二反射結構42b為一介電材料疊層，介電材料疊層係由複數組折射率不同之介電層交互重覆堆疊所組成，其材料可包含但不限於氧化矽(SiOX)、氮化矽(Si3N4)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鈦(TiXOY)、五氧化二鉭(Ta2O5)、氧化鈮(Nb2O5)、氧化锆(ZrO2)或前述材料的组合。
接著，如第7D圖所示，在各發光單元70之第二半導體層26以及第二反射結構42b表面形成一透明導電層16，透明導電層16可完全覆蓋第二反射結構42b。接著，在絕緣層14上方形成電性連結36，在部份發光單元70c的第一半導體層上形成第一電極30a，以及在部份發光單元70a的透明導電層16上方對應第二反射結構42b的位置形成第二電極30b。其中，電性連結36覆蓋絕緣層14，並延伸至相鄰發光單元的第一半導體層22上及透明導電層16上，使發光單元70a-70c電性串聯。第一電極30a及第二電極30b可透過
打線或焊接等方式，以連接外部電源或外部電子元件。如此一來，發光單元70a-70c定義為一發光陣列。第二電極30b形成於第二反射結構42b之對應位置上，第二電極30b之面積可等於或略小於第二反射結構42b之面積。於本發明另一實施例中，透明導電層16及第二反射結構42b在第二電極30b之對應位置上具有開口(圖未示)，使第二半導體層26之部份上表面暴露出來，第二電極30b形成於透明導電層16與第二反射結構42b上，且填入開口與第二半導體層26接觸。
接著，如第7E圖所示，在基板10之第二表面102對應暴露區18”所形成之切割走道的位置，照射雷射光束50。雷射光束50可為隱形切割雷射，沿著切割走道聚焦於基板10內部並在基板10內部形成變質區60，即形成隱形切割線。於另一實施例中，可在實施隱形切割雷射之前，在基板10之第二表面形成一反射層(圖未示)，以增進發光元件之出光效率。當隱形切割(Stealth Dicing)雷射聚焦於基板10內部時，部分雷射光束50可能穿過基板10之第一表面101散射至半導體層20，而損傷半導體層20。藉由選擇第一反射結構42a的介電層材料、其疊層厚度及層數，可使第一反射結構42a反射雷射光束50，如此一來，散射至半導體層20的雷射光束50可被第一反射結構42a所反射，進而抑制並降低雷射光束50之能量對半導體層20的損傷。最後，如第7F圖所示，對晶圓11施以外力，使晶圓11沿基板10內之隱形切割線劈裂開，且第一反射結構42a同時也被分裂，晶圓11被分離成複數個發光元件7。每一發光元件7包含了以發光單元70a-70c串聯所組成的發光陣列。
第8A圖為依據本發明前述製造方法所形成之發光元件7上視圖，第8B圖為第8A圖沿A-A’線之剖面結構圖。發光元件7包含基板10，基板具有一第一表面101、一第二表面102以及複數個側表面103，以及設置於基板10第一表面101之發光單元70a-70c。各發光單元包含一發光疊層20，且發
光單元70a-70c間以溝槽18在空間上相互分離，溝槽18的底部即為基板10之第一表面101。溝槽18內的第一表面101以及相鄰發光單元70之側壁具有絕緣層14以形成絕緣區18’，絕緣層14上方具有電性連結36。電性連結36覆蓋絕緣層14，並接觸相鄰發光單元的第一半導體層22及透明導電層16，使發光單元70a-70c達到電性串聯。發光單元70a之第二半導體層26表面具有第二反射結構42b以及一覆蓋第二反射結構42b及第二半導體層之透明導電層16，透明導電層16上方對應第二反射結構42b之位置處具有第二電極30b。基板10之第一表面101上具有第一反射結構42a，如前述之發光元件製造方法中，由於在切割晶圓11之前，第一反射結構42a設置於由暴露區18”所形成之切割走道上，因此第一反射結構42a由上視看來會同時圍繞各發光單元70a-70b之第一半導體層22、活性層24及第二半導體層26。由於第一反射結構42a與第二反射結構42b為同時形成，第一反射結構42a與第二反射結構42b具有相同材料，可包含由複數組折射率不同之介電材料交互重覆堆疊所組成介電材料疊層。於另一實施例中，發光元件結構與發光元件7類似，差異在絕緣層14可與第一反射結構42a、第二反射結構42b於同一道製程完成，絕緣層14之材料可以和第一反射結構42a、第二反射結構42b之材料相同，可包含由複數組折射率不同之介電材料交互重覆堆疊所組成介電材料疊層之反射結構。
在本發明之發光元件之另一實施例之發光元件8中，亦可另在相鄰發光單元70a-70c間設置圖案化第一反射結構42a’，圖案化第一反射結構42a’之結構及材料選擇與上述各實施例所揭露之反射結構結構及材料選擇相同或可基於此揭露做類似的變化。如第9A及第9B圖所示，第9B圖為第9A圖沿A-A’線之剖面結構圖，圖案化第一反射結構42a’設置於絕緣區18’內之第一表面101上，由介電材料所組成之圖案化第一反射結構42a’具有導光效
果，可避免發光單元70a-70c所發出的側向光因各單元間的距離過近，而導致光相互被吸收，降低發光效率之現象。
惟上述實施例僅為例示性說明本申請案之原理及其功效，而非用於限制本申請案。任何本申請案所屬技術領域中具有通常知識者均可在不違背本申請案之技術原理及精神的情況下，對上述實施例進行修改及變化。因此本申請案之權利保護範圍如後述之申請專利範圍所列。
10‧‧‧基板
101‧‧‧第一表面
102‧‧‧第二表面
103‧‧‧側表面
12a‧‧‧第一反射結構
12b‧‧‧第二反射結構
16‧‧‧透明導電層
20‧‧‧半導體疊層
22‧‧‧第一半導體層
24‧‧‧活性層
26‧‧‧第二半導體層
201a‧‧‧第一暴露區
201b‧‧‧第二暴露區
30a‧‧‧第一電極
30b‧‧‧第二電極
Claims (9)
- 一種發光元件製造方法，包含：提供一半導體晶圓，包含：一基板，具有一第一表面以及相對於該第一表面之一第二表面；以及一半導體疊層位於該基板之該第一表面；移除部分該半導體疊層以形成一暴露區；形成一第一反射結構於該暴露區上；由該基板之該第二表面對應該第一反射結構之位置照射一雷射光束；以及藉由該雷射光束，以對該半導體晶圓進行分割；其中，該第一反射結構可反射該雷射光束。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光元件製造方法，其中：該半導體疊層包含一第一半導體層、一活性層、以及一第二半導體層依序形成於該第一表面上；更包含形成一第二反射結構於該第二半導體層上，其中該第一反射結構與該第二反射結構係為同一步驟形成，及/或該第一反射結構及該第二反射結構包含一介電材料疊層，該介電材料疊層係由複數組折射率不同之介電材料堆疊所組成。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光元件製造方法，其中：該半導體疊層包含一第一半導體層、一活性層、以及一第二半導體層依序形成於該第一表面上；其中移除部分該半導體疊層至暴露出該第一半導體層，以形成該暴露區，該暴露區包含一或複數條走道，且形成該第一反射結構於該走道中之該第一半導體層上。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光元件製造方法，其中： 該半導體疊層包含一第一半導體層、一活性層、以及一第二半導體層依序形成於該第一表面上；其中移除部分該半導體疊層至暴露出該基板之該第一表面，以形成該暴露區，該暴露區包含一或複數條走道，且形成該第一反射結構於該走道中之該第一表面上。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光元件製造方法，更包含聚焦該雷射光束於該基板中，以在該基板內部形成複數條切割線，並沿著該複數條切割線將該半導體晶圓分離成複數個發光元件。
- 一種發光元件，包含：一基板；一發光疊層，位於該基板上，包含：一第一半導體層；一第二半導體層；以及一活性層位於該第一半導體層及該第二半導體層之間；一周圍區，圍繞該活性層及該第二半導體層；以及一第一反射結構，位於該周圍區上，該第一反射結構與該活性層於該基板之一厚度方向上不重疊。
- 如申請專利範圍第6項所述之發光元件，更包含：一第二電極位於該第二半導體層上；以及一第二反射結構位於該第二電極與該第二半導體層之間；其中該第一反射結構與該第二反射結構具有相同介電材料疊層，該介電材料疊層係由複數組折射率不同之介電材料堆疊所組成。
- 如申請專利範圍第6項所述之發光元件，其中該第一反射結構包含一介電材料疊層，該介電材料疊層係由複數組折射率不同之介電材料堆疊所組成，及/或該第一反射結構可反射一雷射光束。
- 如申請專利範圍第6項所述之發光元件，其中該周圍區包含該第一半導體層之一暴露表面，該第一反射結構位於該第一半導體層之該暴露表面上，或該基板上更包含一或多個發光疊層構成複數個該發光疊層；該周圍區包含該基板周圍未設有該發光疊層之一暴露表面，且該周圍區同時圍繞該複數發光疊層之該第一半導體層、該活性層及該第二半導體層；以及該第一反射結構位於該基板之該暴露表面上。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW105100979A TWI697076B (zh) | 2016-01-13 | 2016-01-13 | 發光元件及其製造方法 |
| US15/405,548 US10014445B2 (en) | 2016-01-13 | 2017-01-13 | Light-emitting device and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW105100979A TWI697076B (zh) | 2016-01-13 | 2016-01-13 | 發光元件及其製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201725660A TW201725660A (zh) | 2017-07-16 |
| TWI697076B true TWI697076B (zh) | 2020-06-21 |
Family
ID=59275933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW105100979A TWI697076B (zh) | 2016-01-13 | 2016-01-13 | 發光元件及其製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10014445B2 (zh) |
| TW (1) | TWI697076B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108878625B (zh) * | 2017-05-12 | 2023-05-05 | 日亚化学工业株式会社 | 发光装置及其制造方法 |
| KR102587133B1 (ko) * | 2018-07-19 | 2023-10-10 | 삼성디스플레이 주식회사 | 표시 장치 |
| TWI818070B (zh) * | 2019-08-30 | 2023-10-11 | 晶元光電股份有限公司 | 發光元件及其製造方法 |
| CN116137304A (zh) * | 2021-11-16 | 2023-05-19 | 成都辰显光电有限公司 | Led芯片的转移方法及led芯片 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW201135979A (en) * | 2010-04-13 | 2011-10-16 | Lg Innotek Co Ltd | Light emitting device |
| US20120256221A1 (en) * | 2011-04-08 | 2012-10-11 | Nichia Corporation | Life-improved semiconductor light emitting device |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101861997B1 (ko) * | 2011-10-31 | 2018-05-29 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광소자 및 발광소자 제조방법 |
-
2016
- 2016-01-13 TW TW105100979A patent/TWI697076B/zh active
-
2017
- 2017-01-13 US US15/405,548 patent/US10014445B2/en active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW201135979A (en) * | 2010-04-13 | 2011-10-16 | Lg Innotek Co Ltd | Light emitting device |
| US20120256221A1 (en) * | 2011-04-08 | 2012-10-11 | Nichia Corporation | Life-improved semiconductor light emitting device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20170200866A1 (en) | 2017-07-13 |
| TW201725660A (zh) | 2017-07-16 |
| US10014445B2 (en) | 2018-07-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10593829B2 (en) | Manufacturing method of light-emitting device | |
| JP5237286B2 (ja) | フォトニック結晶により定められたアレイ状エミッタを含む発光デバイス | |
| JP4169821B2 (ja) | 発光ダイオード | |
| KR100714638B1 (ko) | 단면 발광형 ｌｅｄ 및 그 제조방법 | |
| KR101259483B1 (ko) | 반도체 발광 소자 및 그 제조 방법 | |
| KR20070081184A (ko) | 질화물계 반도체 발광소자 및 그 제조방법 | |
| TWI408832B (zh) | 具有中空結構之柱狀結構之發光元件及其形成方法 | |
| TWI478372B (zh) | 具有中空結構之柱狀結構之發光元件及其形成方法 | |
| US20150129915A1 (en) | Light-emitting diode provided with substrate having pattern on rear side thereof, and method for manufacturing same | |
| KR20110128545A (ko) | 발광 소자, 발광 소자의 제조방법 및 발광 소자 패키지 | |
| TWI697076B (zh) | 發光元件及其製造方法 | |
| JP2008066442A (ja) | 発光ダイオード | |
| CN106981553B (zh) | 发光元件及其制造方法 | |
| JP2011091251A (ja) | 窒化物半導体発光素子 | |
| US20240297207A1 (en) | Light emitting device | |
| JP2008053385A (ja) | 窒化物半導体発光ダイオード素子 | |
| JP2007214558A (ja) | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体発光ダイオード | |
| KR20120048331A (ko) | 발광 다이오드 칩 및 그 제조 방법 | |
| KR102645382B1 (ko) | 표면발광 레이저소자 및 이를 포함하는 발광장치 | |
| JP4890509B2 (ja) | 半導体発光素子の製造方法 | |
| KR101381984B1 (ko) | 발광 다이오드 칩 제조방법 및 그에 의해 제조된 발광다이오드 칩 | |
| KR20090103855A (ko) | 질화물계 반도체 발광소자 및 그 제조방법 | |
| KR20120088129A (ko) | 발광 다이오드 및 그의 제조 방법 | |
| JP7428564B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
| US9018025B2 (en) | Semiconductor device and a method of manufacturing the same |