專利名稱：垂直式發(fā)光二極管晶粒及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電組件的技術(shù)，尤其涉及一種垂直式發(fā)光二極管(VLED)晶粒及其制作方法。
背景技術(shù)：
在以發(fā)光二極管(LED)為例的光電系統(tǒng)中，其可包含一或多個(gè)裝設(shè)于基板上的發(fā)光二極管晶粒。發(fā)光二極管晶粒具有多種類型，其一為垂直式發(fā)光二極管(VLED)晶粒，包含以復(fù)合物半導(dǎo)體材料組成的多層半導(dǎo)體基板，例如氮化鎵(GaN)。該半導(dǎo)體基板可包含具有P型摻雜物的P型局限層、具有η型摻雜物的η型局限層、以及一用以發(fā)光的多重量子井(MQff)層位于該等局限層之間。本發(fā)明主要針對(duì)一種垂直式發(fā)光二極管晶粒及制作該垂直式發(fā)光二極管晶粒的方法。該垂直式發(fā)光二極管晶粒可用以構(gòu)成具有極佳熱及電特性的發(fā)光二極管。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，一實(shí)施例提供一種垂直式發(fā)光二極管(VLED)晶粒,其包含:一第一金屬，具有一第一表面及一相對(duì)側(cè)的第二表面；一第二金屬，位于該第一金屬的該第二表面之上；以及一位于該第一金屬之上的磊晶堆棧。該第一金屬及該第二金屬形成一階梯狀結(jié)構(gòu)，用以保護(hù)該磊晶堆棧。該磊晶堆棧包含一第一型半導(dǎo)體層，位于該第一金屬的該第一表面之上；一用以發(fā)光的多重量子井(MQW)層，位于該第一型半導(dǎo)體層之上 '及一第二型半導(dǎo)體層，位于該多重量子井(MQW)層之上。其中，該第一型半導(dǎo)體層可包含一 P型半導(dǎo)體層，例如P型氮化鎵(P-GaN)，且該第二型半導(dǎo)體層可包含一 η型半導(dǎo)體層，例如η型氮化鎵(n-GaN)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，另一實(shí)施例提供一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制作方法，其包含以下步驟:提供一承載基板；形成一磊晶堆棧于該承載基板上；形成復(fù)數(shù)個(gè)第一凹槽，其形成十字形的圖案且貫穿該磊晶堆棧及該承載基板，以定義出該承載基板之上的復(fù)數(shù)個(gè)晶粒；形成一種子層于該磊晶堆棧之上及該等凹槽之內(nèi)；形成一反射層于該種子層之上；形成一具有第一面積的第一金屬于該種子層之上；形成一具有第二面積的第二金屬于該第一金屬之上，且該第二面積小于該第一面積；移除該承載基板；形成復(fù)數(shù)個(gè)第二凹槽，其貫穿該磊晶堆棧而至該種子層；以及將該等晶粒分開成復(fù)數(shù)個(gè)垂直式發(fā)光二極管(VLED)晶粒。本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，具有以下優(yōu)點(diǎn):該垂直式發(fā)光二極管晶?？捎靡詷?gòu)成具有極佳熱及電特性的發(fā)光二極管。


圖1A為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的垂直式發(fā)光二極管晶粒的結(jié)構(gòu)剖面圖；圖1B為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的垂直式發(fā)光二極管晶粒的上視平面圖；圖1C為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的垂直式發(fā)光二極管晶粒的下視平面圖2為包含復(fù)數(shù)個(gè)垂直式發(fā)光二極管晶粒的發(fā)光二極管系統(tǒng)的剖面視圖；圖3A至圖3K為制作該垂直式發(fā)光二極管晶粒的方法的步驟示意圖。附圖標(biāo)記說明:10_垂直式發(fā)光二極管晶粒；12-第一金屬；14_第二金屬；16_p型半導(dǎo)體層；18_多重量子井層；20-n型半導(dǎo)體層；22_種子層；24_反射層；30/52_磊晶堆棧；34_發(fā)光二極管；36_基板；38_導(dǎo)線；40_保護(hù)層；42_n電極；44_p電極；46_腔體；48-背側(cè)；50_承載基板；52A-多層磊晶結(jié)構(gòu)；54-n型層；56_量子井層；58_p型層；60_晶粒；62/80_凹槽；66_反射層；72_種子層；74_第一金屬層；76_第二金屬層；78_硬式屏蔽。
具體實(shí)施例方式在各個(gè)實(shí)施例的說明中，當(dāng)一元素被描述是在另一元素的“上方/上”或“下方/下”，指“直接地”或“間接地”在該另一元素之上或之下的情況，其可包含設(shè)置于其間的其它元素?！吧戏?上”或“下方/下”等的描述以圖式為基準(zhǔn)進(jìn)行說明，但亦包含其它可能的方向轉(zhuǎn)變。在所有的說明書及圖示中，將采用相同的組件編號(hào)以指定相同或類似的組件。為了說明上的便利和明確，圖式中各元素的厚度或尺寸，以夸張或省略或概略的方式表示，且各元素的尺寸并未完全為其實(shí)際的尺寸。圖1A至圖1C為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的垂直式發(fā)光二極管(VLED)晶粒10的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，圖1A為其剖面視圖，圖1B為其上視平面圖，圖1A為其下視平面圖。如圖1A至IC所不,該垂直式發(fā)光二極管晶粒10包含一第一金屬12、一第二金屬14、一 P型半導(dǎo)體層
16、一多重量子井(MQW)層18、及一 η型半導(dǎo)體層20 ;其中，該P(yáng)型半導(dǎo)體層16位于該第一金屬12之上，該多重量子井層18位于該P(yáng)型半導(dǎo)體層16之上，且該η型半導(dǎo)體層20位于該多重量子井層18之上。該垂直式發(fā)光二極管晶粒10亦包含一種子層22及一反射層24 ；其中，該種子層22位于該第一金屬12之上，且該反射層24位于該種子層22之上。該P(yáng)型半導(dǎo)體層16的較佳材料可包含P型氮化鎵(p-GaN);其它適用于該P(yáng)型半導(dǎo)體層16的材料亦包含氮化鋁鎵(AlGaN)、氮化銦鎵(InGaN)、或氮化銦鎵鋁(AlInGaN)。該η型半導(dǎo)體層20的較佳材料可包含η型氮化鎵(n-GaN);其它適用于該η型半導(dǎo)體層20的材料亦包含氮化鋁鎵(AlGaN)、氮化銦鎵(InGaN)、或氮化銦鎵鋁(AlInGaN)。該多重量子井層18可包含一半導(dǎo)體材料(例如，砷化鎵(GaAs))，其夾置于兩層的另一半導(dǎo)體材料(例如，具有較寬能帶間隙的砷化鋁(GaAl))之間。該第一金屬12包含互相對(duì)側(cè)的第一表面26及第二表面28。該反射層24形成于該第一表面26之上,且該第二金屬14形成于該第二表面28之上。如圖1B所不,該第一金屬12具有一大體上(generally)正方形(具有四個(gè)等邊)的周邊輪廓；或者是該第一金屬12可具有任何合適的多邊形周邊輪廓(例如，矩形或三角形)或圓形輪廓。此外，該第一金屬12的厚度及各側(cè)邊寬度分別為dl及W1。該第一金屬12的代表性厚度(dl)范圍為I μ m至500 μ m ;該第一金屬12的代表性寬度(Wl)范圍為I μ m至10000 μ m。倘若該第一金屬12為圓形的輪廓，則上述的寬度(Wl)可相當(dāng)于該圓形的直徑(D)。該第一金屬12的代表性面積范圍可為I μ m2至10000 μ m2。該第一金屬12可包含單金屬層或至少二金屬層的堆棧，并使用合適的沉積制程來制作。此外，該第一金屬12可選用具有高導(dǎo)電性及高導(dǎo)熱性的組成材料，其合適的材料包含銅(Cu)、鎳(Ni)、銀(Ag)、金(Au)、鈷(Co)、銅-鈷(Cu-Co)、鎳-鈷(N1-Co)、銅-鑰(Cu-Mo)、鎳/銅(Ni/Cu)、鎳/銅-鑰(Ni/Cu-Mo)、或上述金屬的合金。適用于制作該第一金屬12的沉積制程包含電式沉積法(electro-deposition)、無(wú)電式沉積法(electroless-deposition)、化學(xué)氣相沉積法(CVD)、電衆(zhòng)增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積法(PECVD)、物理氣相沉積法(PVD)、蒸鍍法、及電漿噴涂法等。如圖1C所示，該第二金屬14具有一大體上正方形(具有四個(gè)等邊)的周邊輪廓，中心對(duì)稱地設(shè)置于該第一金屬12之上?；蛘呤?，該第二金屬14可具有任何合適的多邊形周邊輪廓(例如，矩形或三角形)，并偏移地設(shè)置于該第一金屬12之上。又或者是，該第一金屬12及該第二金屬14可互為同心圓的圓形周邊輪廓。此外，該第二金屬14的厚度及各側(cè)邊寬度分別為d2及W2。該第一金屬12的代表性厚度(d2)范圍為I μ m至500 μ m ;該第一金屬12的代表性寬度(Wl)范圍為0.5 μ m至9999 μ m。該第二金屬14的最大寬度(W2)及面積會(huì)隨著該第一金屬12的最大寬度(Wl)及面積而變動(dòng),但小于該第一金屬12的最大寬度(Wl)及面積。換言之，該第一金屬12的最大寬度(Wl)及面積分別大于該第二金屬14的最大寬度(W2)及面積。藉此，該第一金屬12及該第二金屬14可形成一階梯狀保護(hù)結(jié)構(gòu)。該第一金屬12的面積在申請(qǐng)專利范圍(claim)中稱為「第一面積」，而該第二金屬14的面積在申請(qǐng)專利范圍(claim)中稱為「第二面積」。該第二金屬14可包含單金屬層或至少二金屬層的堆棧，并使用合適的沉積制程來制作。此外，該第二金屬14可選用具有高導(dǎo)電性及高導(dǎo)熱性的組成材料，其合適的材料包含銅(Cu)、鎳(Ni)、銀(Ag)、金(Au)、鈷(Co)、銅-鈷(Cu-Co)、鎳-鈷(N1-Co)、銅-鑰(Cu-Mo)、鎳/銅(Ni/Cu)、鎳/銅-鑰(Ni/Cu-Mo)、或上述金屬的合金。適用于制作該第二金屬14的沉積制程包含電式沉積法(electro-deposition)、無(wú)電式沉積法(electroless-deposition)、化學(xué)氣相沉積法(CVD)、電衆(zhòng)增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積法(PECVD)、物理氣相沉積法(PVD)、蒸鍍法、及電漿噴涂法等。該種子層22可包含一使用合適沉積制程(例如，電式沉積法或無(wú)電式沉積法)制作的金屬覆蓋層。該種子層22用以幫助該第一金屬12及該第二金屬14于上述沉積制程的制作，例如，電鍍法或無(wú)電式鍍層法；此將詳述于后。此外，該種子層22可包含單金屬層或金屬堆棧，其合適的材料包含 Ta/Cu、Ta/TaN/Cu、TaN/Cu、Ti/TaN/Cu、Ta/TiN/Cu、Ti/Cu、Ti/Tn/Cu、TiN/Cu、Cr/Au、Cr/Au/Ni/Au、Cr/Au/Ti/Ni/Au、Ti/Au、及 Ti/Ni/Au。該反射層24亦可包含單金屬層或金屬堆棧,其合適的材料包含Ag/Ti/Au、Ag/TiN/Cu、Ag/Ta/Au、Ag/ff/Au> Ag/TaN/Cu、Ag/Ni/Au、Al/Ta/Au、ΑΙ/TaN/Cu、Ni/Ag、Ni/Al、及 Ni/Ag/Ni/Au。該p型半導(dǎo)體層16、該多重量子井層18、及該η型半導(dǎo)體層20共同形成一磊晶堆棧30，其厚度為d且位于該種子層22之上。在該磊晶堆棧30中，該P(yáng)型半導(dǎo)體層16及該η型半導(dǎo)體層20的功能為局限層，而該多重量子井層18的功能為發(fā)光層。該磊晶堆棧30可使用合適的沉積制程而形成于該反射層24之上，例如，氣相磊晶法(VPE)、分子束磊晶法(MBE)、或液相磊晶法(LPE)。該磊晶堆棧30的代表性厚度(d)范圍可為I μ m至50 μ m。此外，該嘉晶堆找30具有四個(gè)傾斜的側(cè)墻32,該等側(cè)墻32與該種子層22表面形成一角度A ;其中，該種子層22的表面平行于該第一金屬12的該第一表面26。該角度A大于90度，且其代表性角度(A)范圍可為100度至145度。此外，該磊晶堆棧30的形狀大體上為角錐形或金字塔形，并具有一平的頂端部(而非一般角錐物具有尖的頂端部)。此外，該反射層24的面積及最大寬度可分別小于該P(yáng)型半導(dǎo)體層16的面積及最大寬度。該磊晶堆棧30可具有該P(yáng)型半導(dǎo)體層16所形成的四邊基部(其寬度為W3)及該η型半導(dǎo)體層20所形成的四邊頂端部(其寬度為W4)。該η型半導(dǎo)體層20的最大寬度W4小于該P(yáng)型半導(dǎo)體層16的最大寬度W3。此外，該磊晶堆棧30的頂端部(即該η型半導(dǎo)體層20的頂端面)面積小于該磊晶堆棧30的基部(即該P(yáng)型半導(dǎo)體層16的底面)面積。換言之，該磊晶堆棧30的截面積自基部至頂端部而漸減。除了角錐形的形狀之外，該磊晶堆棧30亦可大體上為圓錐型的形狀，其頂端部是平的，且其頂端部及基部皆為圓形。或者是，該磊晶堆棧30亦可形成長(zhǎng)型角錐形的形狀，其基部為長(zhǎng)方形。圖2為包含復(fù)數(shù)個(gè)垂直式發(fā)光二極管晶粒的發(fā)光二極管系統(tǒng)的剖面視圖。請(qǐng)參照?qǐng)D2，一發(fā)光二極管(LED) 34包含一基板36、該垂直式發(fā)光二極管(VLED)晶粒10、及一保護(hù)層40 ;其中，該垂直式發(fā)光二極管晶粒10裝設(shè)于該基板36之上，該保護(hù)層40為電性絕緣且透光的材質(zhì)，并密封該垂直式發(fā)光二極管晶粒10。在圖2中，該發(fā)光二極管34只有一個(gè)垂直式發(fā)光二極管晶粒10裝設(shè)于該基板36上；但依據(jù)實(shí)際的應(yīng)用，該發(fā)光二極管34可包含復(fù)數(shù)個(gè)垂直式發(fā)光二極管晶粒10裝設(shè)于該基板36上，并設(shè)置成所需要的數(shù)組型式，以形成例如發(fā)光二極管(LED)顯示器的光電組件。該基板36的材質(zhì)可包含半導(dǎo)體材料，例如，娃、砷化鎵(GaAs)、碳化娃(SiC)、氮化招(AlN)、氧化招(Al2O3)、或藍(lán)寶石(sapphire)等。該基板36可包含一腔體46及一背側(cè)48 ;其中，該腔體46用以裝設(shè)該垂直式發(fā)光二極管晶粒10于其中。一導(dǎo)電的晶粒黏接層(未圖示)可用以將該垂直式發(fā)光二極管晶粒10黏貼于該基板36。如圖2所示，一導(dǎo)線38將該η型半導(dǎo)體層20電性連接至該基板36上的η電極42。此外，該第一金屬12及該第二金屬14可將該P(yáng)型半導(dǎo)體層16電性連接至該基板36上的P電極44。該第一金屬12及該第二金屬14亦可提供該垂直式發(fā)光二極管晶粒10至該基板36的散熱路徑。該第一金屬12及該第二金屬14構(gòu)成的階梯狀結(jié)構(gòu)可進(jìn)一步增強(qiáng)上述散熱路徑的散熱效果。此外，該第一金屬12大于該第二金屬14的結(jié)構(gòu)具有保護(hù)的功能，可防止晶粒黏接材料(例如，銀膠或焊錫)溢出而接觸到該磊晶堆棧30。請(qǐng)參照?qǐng)D3Α至圖3Κ，其為該垂直式發(fā)光二極管(VLED)晶粒10制作方法的步驟示意圖。首先，如圖3Α所示，提供一承載基板50。該承載基板50可以是晶圓的形式，其材質(zhì)可為例如藍(lán)寶石、碳化硅(SiC)、硅、鍺(Ge)、氧化鋅(ZnO)、或砷化鎵(GaAs)。在本實(shí)施例中，該承載基板50為藍(lán)寶石基板。如圖3Α所示，可使用合適的沉積制程而形成一多層磊晶結(jié)構(gòu)52Α于該承載基板50上，例如，氣相磊晶法(VPE)、分子束磊晶法(MBE)、或液相磊晶法(LPE)。該多層磊晶結(jié)構(gòu)52Α可包含一 η型層54、至少一量子井層56、及一 ρ型層58。在本實(shí)施例中，該η型層54包含η型氮化鎵(n-GaN)且該ρ型層58包含ρ型氮化鎵(ρ-GaN)。除了氮化鎵之外，該η型層54及該ρ型層58亦可包含其它各種的復(fù)合物半導(dǎo)體層材料，例如，氮化鋁鎵(AlGaN)、氮化銦鎵(InGaN)、或氮化銦鎵鋁(AlInGaN)。該等量子井層56的材質(zhì)可為合適的材料，例如，砷化鎵(GaAs)層，其夾置于兩層的另一材料(例如，具有較寬能帶間隙的砷化鋁(GaAl))之間。接著如圖3Β所示，可使用合適的制程來形成貫穿該多層磊晶結(jié)構(gòu)52Α的凹槽62，該等凹槽62的底端可在該承載基板50上，或是延伸入該承載基板50 —小段距離。該等凹槽62可形成十字形圖案，類似傳統(tǒng)半導(dǎo)體制程的晶粒之間的分隔道，使得復(fù)數(shù)個(gè)晶粒60可被界定出，并用以分開該磊晶堆棧52。上述的合適制程可包含藉由硬式屏蔽(hard mask)的干式蝕刻法。此外，雷射切割法、刀鋸切割法、鉆石切割法、濕式蝕刻法、及沖水法(waterjetting)亦為其它合適的制程。在本凹槽制作步驟之后，該等晶粒60可以液體或溶劑清洗，藉以去除該蝕刻屏蔽或其它的保護(hù)涂層。該等凹槽62的寬度w范圍約為0.1 μπι至300 μ m0此外，如圖3B所示，可使用合適的制程以于該P(yáng)型層58之上形成一反射層66，其功能為反射器或反射鏡以反射該垂直式發(fā)光二極管晶粒10的發(fā)光。舉例而言，該反射層66可包含多層金屬，例如，Ni/Ag/Ni/Au、Ag/Ni/Au、Ti/Ag/Ni/Au、Ag/Pt、Ag/Pd、或 Ag/Cr,其可藉由沉積含有銀(Ag)、金(Au)、鉻(Cr)、鉬(Pt)、鉛(Pd)、或鋁(Al)的合金而形成。該反射層(反射鏡)66的厚度可小于約1.0 μ m。該反射層66的高溫退火或合金化可用來改善其接觸電阻及其對(duì)于該P(yáng)型層58的黏著性。例如，上述的退火或合金化制程可在至少150°C的溫度及惰性的環(huán)境(例如，含少量或完全無(wú)氧、氫、或氧氫皆無(wú)的氣體環(huán)境)下進(jìn)行。接著如圖3C所示，一種子層72可使用電鍍法或無(wú)電式鍍層法而形成于該反射層66上以及該等凹槽62的側(cè)墻上。該種子層72可包含單一層或多層堆棧，例如，Ta/Cu、Ta/TaN/Cu、TaN/Cu、Ti/TaN/Cu、Ta/TiN/Cu、Ti/Cu、Ti/Tn/Cu、TiN/Cu、Ti/Cu、Ti/Tn/Cu、TiN/Cu、Cr/Au、Cr/Au/Ni/Au、Cr/Au/Ti/Ni/Au、Ti/Au、Ti/Ni/Au、Ni/Au、或 Ni/Cu。該反射層66亦可形成一覆蓋層,其亦可具有種子層的功能。在本實(shí)施例中，該反射層66可包含單一層或多層堆棧，例如，Ag/Ti/Au、Ag/TiN/Cu、Ag/Ta/Au、Ag/W/Au、Ag/TaN/Cu、Al/Ta/Au、Al/TaN/Cu、Ni/Ag、Ni/Al、或 Ni/Ag/Ni/Au。接著如圖3D及圖3E所示，一厚度dl的第一金屬層74沉積于該種子層72上，且一厚度d2的第二金屬層76沉積于該第一金屬層74上。該第一金屬層74將形成如圖1A之該第一金屬12,且該第二金屬層76將形成如圖1A的該第二金屬14。該第一金屬層74可使用合適的沉積制程來制作，例如，電式沉積法(electro-deposition)或無(wú)電式沉積法(electroless-deposition),以達(dá)到所需的厚度dl。該第一金屬層74的代表性厚度(dl)范圍為I μπι至500 μπι。類似地,該第二金屬層76可使用合適的沉積制程來制作,例如，電式沉積法或無(wú)電式沉積法，以達(dá)到所需的厚度d2。該第二金屬層76的代表性厚度(d2)范圍為I μ m至500 μ m。該第一金屬層74及該第二金屬層76可包含單層的金屬(例如，銅(Cu)、鎳(Ni)、銀(Ag)、金(Au)、或鈷(Co))、金屬合金(例如，銅-鈷(Cu-Co)或銅-鑰(Cu-Mo))、或金屬層堆棧(例如，鎳/銅(Ni/Cu)或鎳/銅-鑰(Ni/Cu-Mo))。其它適用于制作該第一金屬層74及該第二金屬層76的沉積制程包含化學(xué)氣相沉積法(CVD)、電漿增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積法(PECVD)、物理氣相沉積法(PVD)、蒸鍍法、及電漿噴涂法等。接著如圖3E所示，該第二金屬層76可使用合適的制程加以圖案化，例如，對(duì)原本沉積的層膜進(jìn)行蝕刻(例如，減法制程)或藉由屏蔽的圖案化沉積(例如，加法制程)，以定義出該第二金屬14的形狀。該第二金屬層76的圖案化制程將使得該第二金屬14的面積及寬度W2分別小于該第一金屬12的面積及寬度W1。此外，一或多個(gè)額外的金屬層(例如，Cr/Au、Ni或Ni/Au,未圖不)可形成于該第二金屬層76上以及該第一金屬層74的外露面上，藉以防止氧化與腐蝕。接著如圖3F所示，該承載基板50可使用合適的制程而自該η型層54上移除，例如，脈沖式雷射照射法、蝕刻法、或化學(xué)機(jī)械平坦化制程(Chemical Mechanicalplanarization, CMP)。接著如圖3G所示，一硬式屏蔽78可形成于該承載基板50移除后的該η型層54表面上。該硬式屏蔽78可包含例如氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)的沉積材料。該硬式屏蔽78亦可包含有機(jī)聚合物材料,例如,環(huán)氧化物(epoxy)、聚亞酰氨(polyimide)、熱塑材料或溶膠-凝膠(sol-gel)材料。該硬式屏蔽78亦可采用光敏有機(jī)材料，例如，SU-8、NR-7、或AZ5214E?；蛘呤?，該硬式屏蔽78可包含無(wú)機(jī)材料，例如，氧化硅(SiO2)、氧化鋅(ZnO)、氧化鉭(Ta2O5)、氧化鈦(TiO2)、氧化鉿(HfO)、或氧化鎂(MgO)。接著如圖3H所示，該硬式屏蔽78可用以蝕刻出復(fù)數(shù)個(gè)凹槽80，其貫穿該磊晶堆棧52而至該種子層72。所使用的蝕刻制程可包含干式蝕刻(ICP RIE)、濕式化學(xué)蝕刻、或光增強(qiáng)式化學(xué)蝕刻。此外，鄰近該η型層54表面的該等凹槽80尺寸可大于鄰近該ρ型層58表面的該等凹槽80尺寸。換言之，該等凹槽80的尺寸隨著其深度的增加而減小。該等凹槽80的傾斜度加上90度將會(huì)等于如圖1A所示的該垂直式發(fā)光二極管晶粒10的該磊晶堆棧的角度Α。接著如圖31所示，該硬式屏蔽78可使用合適的溶劑或使用合適的干式或濕式蝕刻制程而移除。接著如圖3J所示，可進(jìn)行晶粒分割制程，以將該等晶粒60分割成個(gè)別的垂直式發(fā)光二極管(VLED) 10。此分割制程可使用合適的制作方法，例如，雷射切割法、刀鋸切割法、折斷法(breaking)、空氣刀法(air knifing)、或沖水法(water jetting)。此外,一或多個(gè)抗氧化層(未圖示)可使用合適的制作方法而鋪涂于特定的表面(例如，邊側(cè)區(qū))，例如，使用沖水法溶液的鍍膜法。如圖3K所不,各個(gè)垂直式發(fā)光二極管(VLED) 10包含一第一金屬12、一第二金屬
14、一 ρ型半導(dǎo)體層16、一多重量子井(MQW)層18、及一 η型半導(dǎo)體層20 ;其中，部分的該第一金屬層74形成該第一金屬12 (如圖3J所示)；部分的該第二金屬層76形成該第二金屬14(如圖3J所示)；部分的該ρ型層58形成該ρ型半導(dǎo)體層16(如圖3J所示)；部分的該多重量子井層58形成該多重量子井(MQW)層18 (如圖3J所示)；且部分的該η型層54形成該η型半導(dǎo)體層20 (如圖3J所示)。各個(gè)垂直式發(fā)光二極管(VLED) 10亦包含一種子層22及一反射層24 ;其中，部分的該種子層72形成該種子層22 (如圖3J所示)，且部分的該反射層66形成該反射層24(如圖3J所示)。以上所描述者即為本發(fā)明實(shí)施例的垂直式發(fā)光二極管(VLED)晶粒及其制作方法。以上這些實(shí)施例僅是范例性的，并不對(duì)本發(fā)明的范圍構(gòu)成任何限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍下可以對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的細(xì)節(jié)和形式進(jìn)行修改或替換，但這些修改和替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種垂直式發(fā)光二極管(VLED)晶粒，其包括: 一第一金屬，具有一第一表面、一相對(duì)的第二表面、及一第一面積； 一第二金屬，位于該第一金屬的該第二表面之上，并具有一第二面積，其中，該第一金屬的該第一面積大于該第二金屬的該第二面積而形成一階梯狀結(jié)構(gòu)；以及一位于該第一金屬之上的磊晶堆棧，包括: 一第一型半導(dǎo)體層，位于該第一金屬的該第一表面之上； 一用以發(fā)光的多重量子井(MQW)層，位于該第一型半導(dǎo)體層之上；及 一第二型半導(dǎo)體層，位于該多重量子井(MQW)層之上。
2.如權(quán)利要求1所述的垂直式發(fā)光二極管晶粒，其特征在于，該第一型半導(dǎo)體層包含一 P型半導(dǎo)體層，且該第二型半導(dǎo)體層包含一 η型半導(dǎo)體層。
3.如權(quán)利要求1所述的垂直式發(fā)光二極管晶粒，進(jìn)一步包含一位于該第一金屬的該第一表面之上的反射層。
4.如權(quán)利要求1所述的垂直式發(fā)光二極管晶粒，其特征在于，該磊晶堆棧大體上為角錐形的形狀，其中該第一型半導(dǎo)體層形成于其基部，且該第二型半導(dǎo)體層形成于其頂端部。
5.如權(quán)利要求1所述的垂直式發(fā)光二極管晶粒，其特征在于，該第一金屬包含一選自由銅(Cu)、鎳(Ni)、銀(Ag)、金(Au)、鈷(Co)、銅-鈷(Cu-Co)、鎳-鈷(N1-Co)、銅-鑰(Cu-Mo)、鎳/銅(Ni/Cu)、及鎳/銅-鑰(Ni/Cu-Mo)組成的金屬群或其合金的材料。
6.如權(quán)利要求1所述的垂直式發(fā)光二極管晶粒，其特征在于，該第二金屬包含一選自由銅(Cu)、鎳(Ni)、銀(Ag)、金(Au)、鈷(Co)、銅-鈷(Cu-Co)、鎳-鈷(N1-Co)、銅-鑰(Cu-Mo)、鎳/銅(Ni/Cu)、及鎳/銅-鑰(Ni/Cu-Mo)組成的金屬群或其合金的材料。
7.如權(quán)利要求1所述的垂直式發(fā)光二極管晶粒，其特征在于，該第一型半導(dǎo)體層包含一P型半導(dǎo)體層，其包含一選自由氮化鎵(GaN)、氮化鋁鎵(AlGaN)、氮化銦鎵(InGaN)、及氮化銦鎵鋁(AlInGaN)組成材料群的材料。
8.如權(quán)利要求1所述的垂直式發(fā)光二極管晶粒，其特征在于，該第二型半導(dǎo)體層包含一η型半導(dǎo)體層，其包含一選自由氮化鎵(GaN)、氮化鋁鎵(AlGaN)、氮化銦鎵(InGaN)、及氮化銦鎵鋁(AlInGaN)組成材料群的材料。
9.如權(quán)利要求1所述的垂直式發(fā)光二極管晶粒，其特征在于，該第一型半導(dǎo)體層包含P型氮化鎵(P-GaN)，且該第二型半導(dǎo)體層包含η型氮化鎵(n_GaN)。
10.一種垂直式發(fā)光二極管(VLED)晶粒，其包括: 一第一金屬，具有一第一表面、一相對(duì)的第二表面、及一第一面積； 一第二金屬，位于該第一金屬的該第二表面之上，并具有一第二面積，其中該第一金屬的該第一面積大于該第二金屬的該第二面積；以及 一位于該第一金屬的該第一表面之上的磊晶堆棧，包括: 一 P型半導(dǎo)體層，位于該第一金屬的該第一表面之上； 一用以發(fā)光的多重量子井(MQW)層，位于該P(yáng)型半導(dǎo)體層之上 '及 一 η型半導(dǎo)體層，位于該多重量子井(MQW)層之上； 其中，該第一金屬及該第二金屬形成一階梯狀保護(hù)結(jié)構(gòu)，用以保護(hù)該磊晶堆棧；及 其中，該磊晶堆棧具有傾斜的側(cè)墻，且該側(cè)墻與該第一金屬之間的角度大于90度。
11.如權(quán)利要求10所述的垂直式發(fā)光二極管晶粒,進(jìn)一步包含一位于該第一金屬的該第一表面之上的反射層。
12.如權(quán)利要求10所述的垂直式發(fā)光二極管晶粒，其特征在于，該磊晶堆棧大體上為角錐形的形狀，其中該P(yáng)型半導(dǎo)體層形成于其基部，且該η型半導(dǎo)體層形成于其頂端部。
13.如權(quán)利要求10所述的垂直式發(fā)光二極管晶粒，其特征在于，該第一金屬及該第二金屬包含一選自由銅(Cu)、鎳(Ni)、銀(Ag)、金(Au)、鈷(Co)、銅-鈷(Cu-Co)、鎳-鈷(N1-Co)、銅-鑰(Cu-Mo)、鎳/銅(Ni/Cu)、及鎳/銅-鑰(Ni/Cu-Mo)組成的金屬群或其合金的材料。
14.如權(quán)利要求10所述的垂直式發(fā)光二極管晶粒，其特征在于，該P(yáng)型半導(dǎo)體層及該η型半導(dǎo)體層包含一選自由氮化鎵(GaN)、氮化鋁鎵(AlGaN)、氮化銦鎵(InGaN)、及氮化銦鎵鋁(AlInGaN)組成材料群的材料。
15.如權(quán)利要求10所述的垂直式發(fā)光二極管晶粒，其特征在于，該η型半導(dǎo)體層的面積及最大寬度小于該P(yáng)型半導(dǎo)體層的面積及最大寬度。
16.一種垂直式發(fā)光二極管(VLED)晶粒的制作方法，包括以下步驟: 提供一承載基板； 形成一磊晶堆棧于該承載基板上； 形成復(fù)數(shù)個(gè)第一凹槽，其形成十字形的圖案并貫穿該磊晶堆棧及該承載基板，以定義出該承載基板之上的復(fù)數(shù)個(gè)晶粒； 形成一種子層于該磊晶堆 棧之上及該等凹槽之內(nèi)； 形成一反射層于該種子層之上； 形成一具有第一面積的第一金屬于該種子層之上； 形成一具有第二面積的第二金屬于該第一金屬之上，且該第二面積小于該第一面積； 移除該承載基板； 形成復(fù)數(shù)個(gè)第二凹槽，其貫穿該磊晶堆棧而至該種子層；以及 將該等晶粒分開成復(fù)數(shù)個(gè)垂直式發(fā)光二極管(VLED)晶粒。
17.如權(quán)利要求16所述的制作方法，其特征在于，該磊晶堆棧包括: 一 P型半導(dǎo)體層，位于該第一金屬的該第一表面之上； 一用以發(fā)光的多重量子井(MQW)層，位于該P(yáng)型半導(dǎo)體層之上 '及 一 η型半導(dǎo)體層，位于該多重量子井(MQW)層之上。
18.如權(quán)利要求16所述的制作方法，其特征在于，該磊晶堆棧的側(cè)墻與該第一金屬之間的角度大于90度。
19.如權(quán)利要求16所述的制作方法,其特征在于,該第一金屬及該第二金屬包含一選自由銅(Cu)、鎳(Ni)、銀(Ag)、金(Au)、鈷(Co)、銅-鈷(Cu-Co)、鎳-鈷(N1-Co)、銅-鑰(Cu-Mo)、鎳/銅(Ni/Cu)、及鎳/銅-鑰(Ni/Cu-Mo)組成的金屬群或其合金的材料。
20.如權(quán)利要求16所述的制作方法，其特征在于，形成該等第二凹槽的步驟包含藉由屏蔽的蝕刻制程。
全文摘要
本發(fā)明關(guān)于一種用以產(chǎn)生均勻白光的發(fā)光二極管組件，以及該發(fā)光二極管組件在晶圓層次及個(gè)別晶粒層次的制作方法。該發(fā)光二極管組件包括一金屬層；一p型半導(dǎo)體，耦接至該金屬層；一主動(dòng)區(qū)，耦接至該p型半導(dǎo)體；一n型半導(dǎo)體，耦接至該主動(dòng)區(qū)；以及一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層，耦接至該n型半導(dǎo)體的至少一部份；其中，該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層實(shí)質(zhì)上為保形的。
文檔編號(hào)H01L33/64GK103165806SQ20121025268
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月14日
發(fā)明者朱俊宜, 朱振甫, 鄭兆禎 申請(qǐng)人:旭明光電股份有限公司