高壓發(fā)光二極管及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種高壓發(fā)光二極管及其制造方法，其于基板上具有多個相互串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)的發(fā)光二極管晶粒，其中部分發(fā)光二極管晶粒的第一半導(dǎo)體層的側(cè)面與基板的側(cè)面切齊，使發(fā)光二極管晶粒與基板的邊緣之間不保留暴露基板的空間，從而致使基板被發(fā)光二極管晶粒的覆蓋比例增加，即讓單位面積內(nèi)的發(fā)光面積增大，提升了高壓發(fā)光二極管的出光效率。
【專利說明】
高壓發(fā)光二極管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管及其制造方法，尤其涉及一種通過結(jié)構(gòu)上提升出光面積比例而增加出光效率的高壓發(fā)光二極管及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(Light Emitting D1de，LED)是一種半導(dǎo)體材料制成的固態(tài)發(fā)光組件，近年來由于技術(shù)的進步及節(jié)能風潮的需求，發(fā)光二極管的應(yīng)用范圍越來越廣。而隨著發(fā)光二極管應(yīng)用的升級，其開發(fā)方向也朝著更大功率及更高亮度發(fā)展。
[0003]在不同類型的發(fā)光二極管當中，高壓發(fā)光二極管的效率優(yōu)于一般傳統(tǒng)低壓發(fā)光二極管，主要可歸因為小電流、多晶粒的設(shè)計能均勻地將電流擴散開來，進而提升光萃取效率。
[0004]在現(xiàn)有的高壓發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)中，于基板上承載多個相互串聯(lián)之發(fā)光二極管晶粒，且任一發(fā)光二極管晶粒的周邊都存在電性隔離區(qū)域而各自獨立，獨立體之間僅通過金線作電性連接。這些電性隔離區(qū)域的面積與高壓發(fā)光二極管的出光效率息息相關(guān)，因為越多的電性隔離區(qū)域的面積就意味著有效發(fā)光區(qū)域越少，故現(xiàn)有技術(shù)乃通過高深寬比的制程技術(shù)，縮小制程線寬以增加發(fā)光效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的主要目的，提供一種高壓發(fā)光二極管，于基板上承載有多個發(fā)光二極管晶粒，并且位于周邊的發(fā)光二極管晶粒的側(cè)面與基板的側(cè)面切齊，僅保留任意兩個相鄰發(fā)光二極管晶粒之間存在電性隔離區(qū)域，并且于電性隔離區(qū)域使基板的表面暴露;換言之，在高壓發(fā)光二極管的單位面積中，基板暴露的比例減少，而基板被發(fā)光二極管晶粒的覆蓋比例增加，使單位面積內(nèi)的發(fā)光面積增大，因此提升了高壓發(fā)光二極管的出光效率。
[0006]本發(fā)明的另一目的，提供一種高壓發(fā)光二極管的制造方法，其可沿用現(xiàn)有的發(fā)光二極管制程，只要通過微影制程控制發(fā)光二極管晶粒的磊晶層圖形，就能使單位面積內(nèi)基板被暴露的比例減少，達到上述的結(jié)構(gòu)特征，獲得出光效率提高的效果。此制造方法并不與現(xiàn)有的高壓發(fā)光二極管制程產(chǎn)生沖突，具可兼容性。
[0007]因此，本發(fā)明揭示了一種高壓發(fā)光二極管，其結(jié)構(gòu)包含:一基板；以及多個發(fā)光二極管晶粒，位于所述基板的一表面上并且串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)連接，所述多個發(fā)光二極管晶粒分別包含依序堆棧的一第一半導(dǎo)體層、一發(fā)光層以及一第二半導(dǎo)體層，其中所述高壓發(fā)光二極管切割面的部分所述多個第一半導(dǎo)體層的至少一第一側(cè)面與所述基板的一基板側(cè)面切齊，所述發(fā)光層以及所述第二半導(dǎo)體層的側(cè)面則不與所述第一側(cè)面切齊，與所述第一側(cè)面相交的至少一第二側(cè)面相對于相鄰之所述發(fā)光二極管晶粒。
[0008]而對于上揭發(fā)光二極管的制造方法，則包含步驟:成長一磊晶層于一基板上，所述磊晶層具有依序堆棧的一第一半導(dǎo)體層、一發(fā)光層以及一第二半導(dǎo)體層；以一微影圖案蝕刻所述磊晶層，形成多個發(fā)光單元，所述微影圖案包含多個環(huán)狀圖形，所述磊晶層于所述多個環(huán)狀圖形的位置被部分移除而使所述第一半導(dǎo)體層暴露，所述多個發(fā)光單元以暴露的所述第一半導(dǎo)體層相連接，所述磊晶層于所述多個環(huán)狀圖形之間被部分移除而使所述基板暴露；以及依據(jù)至少一切割線，切割所述第一半導(dǎo)體層以及所述基板，使所述多個發(fā)光單元分離，形成多個高壓發(fā)光二極管，所述切割線通過所述多個發(fā)光單元間的所述第一半導(dǎo)體層，使所述第一半導(dǎo)體層的至少一第一側(cè)面為一切割面的部分，所述切割線不通過所述發(fā)光層以及所述第二半導(dǎo)體層，其中所述高壓發(fā)光二極管切割面的部分所述多個第一半導(dǎo)體層至少一第一側(cè)面與所述基板的一基板側(cè)面切齊。
[0009]藉由上述高壓發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)以及制作方法，具有更佳出光效率的發(fā)光二極管即可被有效實現(xiàn)。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明一較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2A?2D為本發(fā)明一較佳實施例的制造方法流程示意圖；
[0012]圖3A為本發(fā)明另一較佳實施例的結(jié)構(gòu)俯視示意圖；
[0013]圖3B為本發(fā)明另一較佳實施例的結(jié)構(gòu)俯視示意圖；
[0014]圖4為本發(fā)明于再一較佳實施例中的結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖，；
[0015]圖5為本發(fā)明更一較佳實施例中，高壓發(fā)光二極管具有絕緣層以及金線而為串聯(lián)連接的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]附圖標記:
[0017]1:基板
[0018]10:基板側(cè)面
[0019]2:發(fā)光單元
[0020]21:發(fā)光二極管晶粒
[0021]3:嘉晶層
[0022]31:第一半導(dǎo)體層
[0023]311:第一側(cè)面
[0024]312:第二側(cè)面
[0025]32:發(fā)光層
[0026]33:第二半導(dǎo)體層
[0027]34:透明導(dǎo)電層
[0028]35:第一電極
[0029]36:第二電極
[0030]41:第一暴露區(qū)
[0031]410:電極區(qū)域
[0032]42:第二暴露區(qū)
[0033]5:切割線
[0034]51:切割面
[0035]6:絕緣層
[0036]7:金線
[0037]8:微影圖案
[0038]81:環(huán)狀圖形
[0039]810:外緣
【具體實施方式】
[0040]為使本發(fā)明的特征及所達成的功效有更進一步的了解與認識，僅以較佳的實施例及配合詳細說明，說明如后:
[0041]首先請參考圖1，本發(fā)明于一較佳實施例中，所揭示發(fā)光二極管在結(jié)構(gòu)上包含了:一基板I以及多個發(fā)光二極管晶粒21。發(fā)光二極管晶粒21分別包含依序堆棧的一第一半導(dǎo)體層31、一發(fā)光層32、一第二半導(dǎo)體層33以及透明導(dǎo)電層34，而其中的第一半導(dǎo)體層31具有至少一第一側(cè)面311以及與第一側(cè)面311相交的至少一第二側(cè)面312。在這兩種側(cè)面當中，第一側(cè)面311與基板I的一基板側(cè)面10切齊，第二側(cè)面312則是相對于相鄰的發(fā)光二極管晶粒
21ο
[0042]進一步而言，發(fā)光二極管晶粒21的結(jié)構(gòu)當中僅有第一半導(dǎo)體層31的第一側(cè)面311會與基板側(cè)面10切齊，發(fā)光層32以及第二半導(dǎo)體層33側(cè)面則會因為磊晶結(jié)構(gòu)較為內(nèi)縮而不會與第一側(cè)面311切齊，同時也不會與基板側(cè)面10切齊。通過此結(jié)構(gòu)特征，相鄰的發(fā)光二極管晶粒21具有一溝槽(Trench)，基板I的上方表面僅在相鄰的發(fā)光二極管晶粒21之間存在表面暴露，藉此作為溝槽(Trench)而將多個的發(fā)光二極管晶粒獨立開，從而使不同的發(fā)光二極管晶粒21得以作電性區(qū)隔;而在高壓發(fā)光二極管鄰近于邊緣的部分則基于沒有作電性區(qū)隔的必要性，因此會通過發(fā)光二極管晶粒21盡可能地覆蓋此區(qū)域表面的方式，以提升高壓發(fā)光二極管的發(fā)光面積。
[0043]另外在發(fā)光二極管晶粒21的結(jié)構(gòu)中，還分別具有第一電極35以及第二電極36，兩個分別電性連接于第一半導(dǎo)體層31以及第二半導(dǎo)體層33上的透明導(dǎo)電層34。
[0044]請參考圖2A?2D，本發(fā)明所揭示的高壓發(fā)光二極管的制造方法包含步驟:
[0045]步驟S1:成長一磊晶層于一基板上，所述磊晶層系具有依序堆棧的一第一半導(dǎo)體層、一發(fā)光層以及一第二半導(dǎo)體層；
[0046]步驟S2:以一蝕刻所述磊晶層，形成多個發(fā)光單元，所述微影圖案包含多個環(huán)狀圖形，所述磊晶層于所述多個環(huán)狀圖形的位置被部分移除而使所述第一半導(dǎo)體層暴露，所述多個發(fā)光單元以暴露的所述第一半導(dǎo)體層相連接，所述磊晶層于所述多個環(huán)狀圖形之間被部分移除而使所述基板暴露；以及
[0047]步驟S3:依據(jù)至少一切割線，切割所述第一半導(dǎo)體層以及所述基板，使所述多個發(fā)光單元分離，形成多個高壓發(fā)光二極管，所述切割線通過所述多個發(fā)光單元間的所述第一半導(dǎo)體層，使所述第一半導(dǎo)體層的至少一第一側(cè)面為一切割面部分，所述切割線不通過所述發(fā)光層以及所述第二半導(dǎo)體層，其中所述高壓發(fā)光二極管切割面的部分所述多個第一半導(dǎo)體層的至少一第一側(cè)面與所述基板之一基板側(cè)面切齊。。
[0048]在上述的步驟中，如圖2A、2B所示，以藍寶石基板所構(gòu)成之基板I上方的第一半導(dǎo)體層31、發(fā)光層32以及第二半導(dǎo)體層33經(jīng)磊晶形成，并通過蝕刻而使部分第一半導(dǎo)體層31、發(fā)光層32以及第二半導(dǎo)體層33被移除;藉此操作，部分第一半導(dǎo)體層31會暴露上方表面而為如第2B圖所示的第一暴露區(qū)41，以及部分基板I會暴露上表面而為第二暴露區(qū)42。其中，由于第二暴露區(qū)42將第一半導(dǎo)體層21于所述區(qū)域范圍內(nèi)完全移除而形成，因此在執(zhí)行步驟S2時，搭配使用包含多個環(huán)狀圖形81的微影圖案8，使整體的磊晶層3結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同程度的蝕刻結(jié)果。
[0049]進一步而言，在此較佳實施例中，任一環(huán)狀圖形81的外緣810定義一發(fā)光二極管晶粒的范圍，此外緣810系與任一發(fā)光二極管晶粒的第一半導(dǎo)體層31的邊緣切齊。換言之，本發(fā)明可通過微影圖案8的應(yīng)用，使原為完整的磊晶層3形成多個發(fā)光單元，每一發(fā)光單元的范圍內(nèi)包含有多個發(fā)光二極管晶粒;這些發(fā)光單元以暴露的第一半導(dǎo)體層31相連接，意即共享第一暴露區(qū)41。
[0050]步驟S3依據(jù)至少一切割線5，切割第一半導(dǎo)體層31以及基板I，使發(fā)光單元分離;如圖2C及圖2D所示，此實施例將承載有六個發(fā)光二極管晶粒21的基板I經(jīng)于切割線5切割后，形成兩個分別具有三個發(fā)光二極管晶粒21的發(fā)光單元2，也就是兩個高壓發(fā)光二極管。此些高壓發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)中，因為基板I所承載的發(fā)光二極管晶粒21的第一半導(dǎo)體層31的部分第一側(cè)面311與基板I的切割面51切齊，加上其他的第一側(cè)面311與基板I的基板側(cè)面10切齊，因此發(fā)光二極管晶粒21盡可能的覆蓋了基板I的表面，僅保留第二隔離區(qū)42作為電性隔離之用。
[0051]本發(fā)明的較佳實施例中，切割線5的選擇通過所述多個發(fā)光單元間的第一半導(dǎo)體層31，使第一半導(dǎo)體層31的至少一第一側(cè)面311為切割面51的部分;且切割線5不通過發(fā)光層32以及第二半導(dǎo)體層33。換言之，切割線5系沿著微影圖案8當中所定義的發(fā)光二極管晶粒范圍的部分邊緣進行切割，以使高壓發(fā)光二極管僅保留任意兩個相鄰的發(fā)光二極管晶粒21之間存在電性隔離區(qū)域，而不會在高壓發(fā)光二極管的周邊預(yù)留空間讓基板I的表面暴露。
[0052]另外，在切割第一半導(dǎo)體層以及基板之步驟前，本發(fā)明于此較佳實施例還包含步驟S3-1為:成長多個第一電極以及多個第二電極，使所述多個第一電極以及所述多個第二電極分別電性連接于所述第一半導(dǎo)體層以及所述第二半導(dǎo)體層上的一透明導(dǎo)電層。此步驟系使發(fā)光二極管晶粒分別具有第一電極35以及第二電極36，如圖2C所示。
[0053]請參考圖3A，本發(fā)明于另一較佳實施例中，可利用微影圖案的設(shè)計，使基板I上的發(fā)光二極管晶粒有不同的排列方式或組合。如圖所示，此基板I上承載三十六個發(fā)光二極管晶粒，并可區(qū)分為九組發(fā)光單元，可通過數(shù)條切割線5對第一半導(dǎo)體層以及基板作切割，使九個發(fā)光單元分離，形成九個高壓發(fā)光二極管。圖3B為切割后所得的發(fā)光單元2之單體，包含四個發(fā)光二極管晶粒21，且基板I僅有在發(fā)光二極管晶粒21之間具有一溝槽(Trench)，且基板的表面暴露，并沒有在發(fā)光單元2靠近周圍的部分有環(huán)繞式的暴露態(tài)樣，為一種具有高出光面積的形式。本發(fā)明并不特別限制任一發(fā)光單元(高壓發(fā)光二極管)所具有的發(fā)光二極管晶粒數(shù)量，所述數(shù)量受相關(guān)產(chǎn)品所需要的電壓值而可自由設(shè)計調(diào)整。
[0054]請參考圖4的再一較佳實施例，由切割前的側(cè)視圖可知，暴露的第一半導(dǎo)體層21包含至少一電極區(qū)域410。此電極區(qū)域410用以設(shè)置前述的第一電極35，且電極區(qū)域410不與切割線5的位置重疊，不會被切割的步驟所影響。
[0055]請參考圖5的更一較佳實施例，在本發(fā)明的高壓發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)中，發(fā)光二極管晶粒21之間可包含一絕緣層6，其由絕緣物質(zhì)所構(gòu)成而填充于發(fā)光二極管晶粒21之間的電性隔離區(qū)域(如前述之第二暴露區(qū)42)，發(fā)光二極管晶粒21之間則是靠金線7達成電性連接，經(jīng)串聯(lián)而達到組成高壓發(fā)光二極管的目的。
[0056]綜上所述，本發(fā)明詳細揭示了一種高壓發(fā)光二極管及其制造方法，其減少基板在高壓發(fā)光二極管中所暴露面積的比例，也就是讓基板被發(fā)光二極管晶粒的覆蓋比例增加，從而使單位面積中的出光面積比例提高，因此提升了高壓發(fā)光二極管的出光效率。再者，本發(fā)明在提升出光效率之余，又不需要在制程上造成過度的負擔，只要通過微影制程的調(diào)整與控制，就可改變發(fā)光二極管晶粒在基板上的分布態(tài)樣。故總結(jié)而言，本發(fā)明確實為一種具有高應(yīng)用價值的高壓發(fā)光二極管及其制造方法。
[0057]以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用來限定本發(fā)明實施的范圍，舉凡依本發(fā)明申請專利范圍所述形狀、構(gòu)造、特征及精神所做的均等變化與修飾，均應(yīng)包括于本發(fā)明的申請專利范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種高壓發(fā)光二極管，其特征在于，其結(jié)構(gòu)包含: 一基板；以及 多個發(fā)光二極管晶粒，位于所述基板之一表面上并且串聯(lián)連接，所述多個發(fā)光二極管晶粒分別包含依序堆棧的一第一半導(dǎo)體層、一發(fā)光層以及一第二半導(dǎo)體層，部分所述多個第一半導(dǎo)體層的至少一第一側(cè)面與所述基板之一基板側(cè)面切齊，且與所述第一側(cè)面相交的至少一第二側(cè)面相對于相鄰的所述發(fā)光二極管晶粒具有一溝槽且暴露基板的表面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓發(fā)光二極管，其特征在于，所述多個發(fā)光二極管晶粒還包含一第一電極以及一第二電極，分別電性連接于所述第一半導(dǎo)體層以及所述第二半導(dǎo)體層。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓發(fā)光二極管，其特征在于，所述多個發(fā)光二極管晶粒還包含一透明導(dǎo)電層，配置于所述第二半導(dǎo)體層與所述第二電極之間。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓發(fā)光二極管，其特征在于，所述多個發(fā)光二極管晶粒之間包含一絕緣層。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓發(fā)光二極管，其特征在于，多個發(fā)光二極管晶粒，位于所述基板的一表面上更可為一并聯(lián)或串并聯(lián)電性連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓發(fā)光二極管，其特征在于，所述高壓發(fā)光二極管切割面的部分所述多個第一半導(dǎo)體層的至少一第一側(cè)面與所述基板的一基板側(cè)面切齊。7.一種高壓發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，包含步驟: 成長一磊晶層于一基板上，所述磊晶層具有依序堆棧的一第一半導(dǎo)體層、一發(fā)光層以及一第二半導(dǎo)體層； 以一微影圖案蝕刻所述磊晶層，形成多個發(fā)光單元，所述微影圖案包含多個環(huán)狀圖形，所述磊晶層于所述多個環(huán)狀圖形的位置被部分移除而使所述第一半導(dǎo)體層暴露，所述多個發(fā)光單元以暴露的所述第一半導(dǎo)體層相連接，所述磊晶層于所述多個環(huán)狀圖形之間被部分移除而使所述基板暴露；以及 依據(jù)至少一切割線，切割所述第一半導(dǎo)體層以及所述基板，使所述多個發(fā)光單元分離，形成多個高壓發(fā)光二極管，所述切割線通過所述多個發(fā)光單元間的所述第一半導(dǎo)體層，使所述第一半導(dǎo)體層的至少一第一側(cè)面為一切割面的部分，所述切割線系不通過所述發(fā)光層以及所述第二半導(dǎo)體層。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高壓發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，于依據(jù)所述切割線，切割所述第一半導(dǎo)體層以及所述基板的步驟前，還包含步驟: 成長多個第一電極以及多個第二電極，使所述多個第一電極以及所述多個第二電極分別電性連接于所述第一半導(dǎo)體層以及所述第二半導(dǎo)體層上的一透明導(dǎo)電層。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高壓發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，暴露的所述第一半導(dǎo)體層包含至少一電極區(qū)域，用以設(shè)置所述多個第一電極，且所述多個電極區(qū)域不與所述切割線的位置重疊。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高壓發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，所述多個環(huán)狀圖形的外緣分別定義一發(fā)光二極管晶粒的范圍。
【文檔編號】H01L33/00GK105895652SQ201610089248
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年2月17日
【發(fā)明人】黃琮訓(xùn), 郭志忠, 黃逸儒, 沈志銘, 黃冠杰, 黃靖恩
【申請人】新世紀光電股份有限公司