专利名称：发光装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种发光装置，更具体而言，涉及一种具有多层外延层的发光装置及其制造方法。
背景技术：
发光二极体(LED)因其发光原理、结构等与传统光源不同，且具有体积小、高可靠度的优点，在市场上的应用更为多元。例如可配合需求制成各种大型元件，以应用于室内或室外大型显示屏幕。因此，在发光二极体的制造上，亮度的提高一直是相当重要的课题。
图1A为公知的发光二极体的示意图。如图1A所示，发光二极体包含基板110、位于基板110上方的多层外延层130、具有一发光层131的多层外延层130，及介于多层外延层130与基板110之间的反射层150。反射层150用来将自发光层131往下的光线反射回发光层131的上方。然而，对于入射角较大的光线，如光线R1及光线R2，会因全反射的原因反复穿过发光层131，而逐渐被发光层131吸收，发光二极体的亮度与效率因此降低。图1B为另一公知的发光二极体的示意图。如图1B所示，发光二极体包含透明基板120及具有发光层131的多层外延层130。当自发光层131发出的光线，经透明基板120底部反射，而往透明基板120的两侧边行进时，会有一些光线(如光线R3)因为其入射角度θ1大于临界角θc而被反射回发光二极体内部，增加被发光层131吸收的机会，进而降低发光二极体的亮度与效率。
因此，有必要提供一种具有减少光线穿越发光层次数的结构的发光装置及其制作方法，以解决公知技术所产生的问题。
发明内容
本发明提供一种具有透明粘结层的发光装置，包含可改善亮度的透明基板，及位在同侧的第一电极及第二电极。
在一实施例，本发明提供一种发光装置，包含透明基板、位于透明基板上方的透明粘结层、位于透明粘结层上方的多层外延层、包含发光层的多层外延层、位于透明粘结层上方的第一电极、以及位于多层外延层上方的第二电极。透明基板具有与透明粘结层接触的第一表面及与第一表面相对的第二表面，第二表面的面积与发光层的面积的比值不小于1.6。
在另一实施例，本发明提供一种发光装置，其包含透明基板、位于透明基板上方的透明粘结层；位于透明粘结层上方的多层外延层、位于透明粘结层上方的第一电极；以及位于多层外延层上方的第二电极。其中，透明基板具有与透明粘结层接触的第一表面及与第一表面相对(opposite)的第二表面，第二表面的面积大于第一表面的面积。
本发明另提供一种形成发光装置的方法，将多层外延层通过透明粘结层固定在透明基板上，然后进行管芯工艺，以获得可改善亮度的发光装置。
在一实施例，本发明提供暂时基板，在暂时基板上方形成多层外延层及第一透明导电层，切割暂时基板以形成第一管芯，第一管芯包含部分的多层外延层、部分的第一透明导电层、及部分的暂时基板，提供透明基板，在透明基板上方形成透明粘结层，将第一管芯固定在透明粘结层上方、切割透明基板以形成第二管芯，第二管芯包含至少一第一管芯、部分的透明粘结层、及部分的透明基板，其中，第二管芯的透明基板具有与透明粘结层接触的第一表面，及相对于第一表面的第二表面，第二表面的面积与多层外延层中的发光层的面积的比值不小于1.6。
在另一实施例，本发明提供透明基板，透明基板上方具有发光元件，其中，发光元件包含位于该透明基板的上方的透明粘结层、位于透明粘结层上方的多层外延层、位于透明粘结层上方的第一电极、以及位在多层外延层上方的第二电极，切割透明基板，以使透明基板远离透明粘结层的第二表面的面积与多层外延层中的发光层的面积的比值不小于1.6。
图1A-1B为公知的发光二极体的示意图。
图2A-2C为本发明的发光装置的示意图。
图3-图6为本发明形成发光装置的方法的各步骤示意图。
图7A-7C为本发明的不同切割方法的示意图。
附图标记说明
110基板120透明基板130多层外延层 131发光层150反射层200发光装置210透明基板211第一表面212第二表面213侧边220透明粘结层230第一透明导电层 240多层外延层241第一接触层 242第一束缚层243发光层 244第二束缚层245第二接触层 250第一电极260第二电极270沟槽280反射体 A露出部分具体实施方式
以下将参考附图示范本发明的优选实施例。应注意为清楚呈现本发明，附图中的各层及各元件并非按照实物的比例绘制，且为避免模糊本发明的内容，以下说明亦省略公知的组件、相关材料、及其处理技术。
图2A-2C显示本发明的优选实施例，本发明的发光装置200包含透明基板210、位于透明基板210上方的透明粘结层220、在透明粘结层220上方的第一透明导电层230。透明基板210的材料包含但非仅限于玻璃基板、蓝宝石基板、SiC基板、GaP基板、GaAsP基板、或ZnSe基板。透明粘结层220的材料包含但不仅限于旋涂玻璃、硅树脂、苯并环丁烷(BCB)、环氧树脂(Epoxy)、聚酰亚胺(polyimide)、或过氟环丁烷(PFCB)。第一透明导电层230的材料包含但不仅限于氧化铟锡、氧化镉锡、氧化锌、或氧化锌锡。
此外，如图2A-2C所示，本发明的发光装置200还包含位于第一透明导电层230上方的多层外延层240及第一电极250、以及位在多层外延层240上方的第二电极260。第一电极250与多层外延层240之间可以选择性地形成沟槽270。多层外延层240包含第一接触层241、第一束缚层242、发光层243、第二束缚层244、及第二接触层245。第二电极260与第二接触层245之间可以选择性地形成具有分散电流功能的第二透明导电层(未显示)，用以与第二电极260形成良好的欧姆接触。第二透明导电层的材料包含但不仅限于氧化铟锡、氧化镉锡、氧化锌、或氧化锌锡。第一接触层241及第二接触层245的材料包含但不仅限于GaP、GaAs、GaAsP。第一束缚层242、第一发光层243、及第二束缚层244所用的材料包含AlGaInP。第一电极250及第二电极260的材料包含但不仅限于Au、Al、Pt、Cr、或Ti。在图2A-2C所示的结构中，透明基板210具有与透明粘结层220接触的第一表面211，及与第一表面211相对的(opposite)第二表面212。然而应注意的是，第二表面212的面积大于发光层243的面积。
图2A显示第二表面212的面积大于发光层243的面积的优选实施例。如图2A所示，透明基板的第二表面212与第一表面211有实质上相等的面积，且第一表面211与第二表面212的面积大于发光层243的面积。因此，透明基板的第一表面211会形成不被发光层243覆盖的露出部分A。露出部分A应至少不被发光层243所覆盖，图中，露出部分A不被多层外延层240、第一透明导电层230、及透明粘结层220所覆盖。露出部分A的大小可通过调整第一表面211或/及第二表面212与发光层243的面积比值来决定，优选的面积比值不小于1.6。此具有露出部分A的结构可使发光装置200的亮度增加。如图2A所示，光线R4自第二表面212往透明基板210上方行进可以经由露出部分A而离开发光装置200，亮度因此增加。
图2B显示依据本发明，第二表面212的面积大于发光层243的面积的另一优选实施例。如图2B所示，第二表面212的面积大于第一表面211的面积。具体而言，透明基板210的剖面有如图2B所示的梯型结构。此结构可使发光装置200的亮度增加，因为光线自第二表面212往透明基板210的侧边213行进的入射角θ2可控制在临界角θc的范围内。详言之，图2B所示α即为侧边213往多层外延层240倾斜的角度。倾斜角度α使光线R5的入射角由图1B中的θ1改变为θ2(即θ2＝θ1-α)，而进入临界角θc的范围。如此，光线R5便可离开透明基板210，而不会反射回多层外延层240。本领域的技术人员应知上述的临界角θc与透明基板210与环境介质的材料有关。因此，若环境介质固定，则可选定适当的透明基板210以决定临界角θc，然后通过改变透明基板210的第一表面211面积与第二表面212面积的比值，来调整所需的倾斜角度α。以蓝宝石作为透明基板210为例，第二表面212与第一表面211的面积比值优选地不小于1.6，且以4～20为佳。透明基板210的厚度优选地介于50至200微米之间，更优选地在80至150微米之间。
图2C显示依据本发明，第二表面212的面积大于发光层243的面积的又一优选实施例，本例中，第二表面212大于第一表面211，且第一表面211上具有露出部分A，其中，第二表面212与第一表面211的比例，以及第二表面212与发光层243的比例如以上文中所述。
此外，发光装置200亦可根据需要在透明基板的第二表面212的侧加上反射体280。图2A-2C所示的反射体280以直接附着在第二表212面为例，但不限于此。反射体280的材料包含但非仅限于Sn、Al、Au、Pt、An、Ge、Ag等等。反射体280亦可以为由氧化物所构成的分布式布拉格反射层(Distributed Bragg Reflector；DBR)，氧化物如Al2O3、SiO2、与TiO2。
图3至图7显示本发明形成发光装置的方法的优选实施例。
如图3所示，提供暂时基板310，并在暂时基板310上形成多层外延层240。形成多层外延层240的步骤包含依序在暂时基板310上形成第二接触层245、第二束缚层244、发光层243、第二束缚层242及第一接触层241。之后，形成覆盖多层外延层240的第一透明导电层230。如图3所示，在多层外延层240与暂时基板310间，可根据需要形成蚀刻终止层320，以防止后续去除暂时基板310时过度蚀刻而破坏多层外延层240。优选地，蚀刻终止层320具有比暂时基板310更低的蚀刻速率。
在暂时基板310上形成多层外延层240及第一透明导电层230后，即进行暂时基板310的切割，以形成第一管芯400。如图4所示，第一管芯400包含部分的多层外延层240、部分的第一透明导电层230、及部分的暂时基板310。切割可以激光或以钻石刀进行。
接着，如图5所示，将第一管芯400固定于透明基板210上方。透明基板210的第一表面211上可预先形成一层透明粘结层220，用以与第一管芯400接合。此外，透明基板210的第二表面212上也可选择性设置反射体280。反射体280的材料如前所述。
之后，如图6所示，去除露出的多余的透明粘结层220。然后进行去除暂时基板310步骤。暂时基板310的材料若为GaAs，可使用如5H3PO3:3H2O2:3H2O或NH4OH:35H2O2的蚀刻液以去除GaAs暂时基板310。去除暂时基板310的步骤后，更进一步去除蚀刻终止层320。
接着，利用公知的沉积、光刻及蚀刻等工艺形成如图7A-7C的结构。详言之，选择性地蚀刻多层外延层240的一部分，以露出底下的第一透明导电层230。接着，形成如图7A-7C所示的沟槽270，并在第一透明导电层230的上方形成第一电极250，以及在多层外延层240上方形成第二电极260。沟槽270隔离多层外延层240与第一电极250。第一电极250与第二电极260位在透明基板210的同侧。此外，第二电极260与第二接触层245之间也可形成具有分散电流功能的第二透明导电层(未显示)。第二透明导电层可以与第二电极260形成良好的欧姆接触。第二透明导电层可以使用如上述的第一透明导电层230的材料。
接着，进行透明基板210的切割步骤，以形成第二管芯200(即发光装置200)。图7A-图7C的虚线分别显示不同的切刻方法，可分别获得如图2A-2C所示的发光装置200。切割完成后，第二管芯200包含第一管芯400、部分的透明粘结层220、及部分的透明基板210。切割时应注意，所形成的第二管芯200的透明基板210具有与透明粘结层220接触的第一表面211，及相对(opposite)于第一表面211的第二表面212，第二表面212的面积大于发光层243的面积。图7A的切割方法可使第二管芯200的透明基板210有露出部分A的结构，图7B的切割方法可使第二管芯200的透明基板210的第二表面212大于第一表面211，但没有露出部分A，而图7C的切刻方法结合上述两者。切割可以具有钻石刀的晶片切刻机或激光来进行。切割时可顺着钻石刀的回转方向，由侧面加一定量定压的切削水，以抑制切削时的发热，同时清洗切削下来的碎屑。
以上优选具体实施例的详述用以更加清楚地描述本创作的特征与精神，而非用以限制本创作的范畴。本创作的权利要求的范畴应该根据上述的说明作最宽广的解释，涵盖所有可能等同的改变以及具有等同性的安排。
权利要求
1.一种发光装置，包含透明基板；透明粘结层，位于所述透明基板上方；多层外延层，位于所述透明粘结层上方，所述多层外延层包含发光层；第一电极，位于所述透明粘结层上方；以及第二电极，位于所述多层外延层上方；其中，所述透明基板具有朝向所述透明粘结层的第一表面及与所述第表面相对的第二表面，所述第二表面的面积与所述发光层的面积的比值不小于1.6。
2.如权利要求1所述的发光装置，还包含位在所述第二表面的侧的反射体。
3.如权利要求1所述的发光装置，其中所述第二表面的面积大于所述第一表面的面积。
4.如权利要求1所述的发光装置，其中所述第二表面与所述第一表面的面积比值介于4～20。
5.如权利要求1所述的发光装置，其中所述第一表面还包含不被所述发光层覆盖的露出部分。
6.如权利要求1所述的发光装置，其中所述透明粘结层上方还包含第一透明导电层。
7.如权利要求6所述的发光装置，其中所述第一透明导电层选自氧化铟锡、氧化镉锡、氧化锌、或氧化锌锡所组成的组。
8.如权利要求1所述的发光装置，其中所述第二电极与所述多层外延层之间还包含第二透明导电层。
9.如权利要求8所述的发光装置，其中所述第二透明导电层选自氧化铟锡、氧化镉锡、氧化锌、或氧化锌锡所组成的组。
10.如权利要求1所述的发光装置，其中所述多层外延层包含接触层及束缚层。
11.如权利要求10所述的发光装置，其中所述接触层选自GaP、GaAs、GaAsP所组成的组。
12.如权利要求1所述的发光装置，其中所述透明粘结层选自旋涂玻璃、硅树脂、苯并环丁烷、环氧树脂、聚酰亚胺、及过氟环丁烷所组成的组。
13.一种形成发光装置的方法，包含提供暂时基板，所述暂时基板上方具有多层外延层及第一透明导电层；切割所述暂时基板，以形成第一管芯，所述第一管芯包含一部分的所述多层外延层、一部分的所述第一透明导电层、及一部分的所述暂时基板；提供透明基板，所述透明基板上方具有透明粘结层；将所述第一管芯固定在所述透明粘结层上方；切割所述透明基板，以形成第二管芯，所述第二管芯包含所述第一管芯、一部分的所述透明粘结层、及一部分的所述透明基板，其中，所述第二管芯的透明基板具有朝向所述透明粘结层的第一表面，及相对于所述第一表面的第二表面，所述第二表面的面积与所述第二管芯中的发光层的面积的比值不小于1.6。
14.如权利要求13所述的方法，其中，在所述将第一管芯固定在所述透明粘结层上方之后，还包含移除所述第一管芯的所述暂时基板。
15.如权利要求14所述的方法，在所述移除所述第一管芯的暂时基板之后，还包含蚀刻所述第一管芯的多层外延层的一部分，以露出所述第一透明导电层；在所述露出的第一透明导电层的上方形成第一电极；以及在所述第一管芯的多层外延层上方形成第二电极。
16.如权利要求13所述的方法，其中，在所述将第一管芯分别固定在所述透明粘结层上方之后，还包含移除非被所述第一管芯覆盖的所述透明粘结层。
17.如权利要求13所述的方法，其中所述第一表面还包含不被所述发光层覆盖的露出部分。
18.如权利要求13所述的方法，还包含提供设置于在所述第二表面的侧的反射体。
19.如权利要求13所述的方法，其中，所述切割通过钻石刀或激光来执行。
20.如权利要求13所述的方法，其中所述第二表面的面积大于所述第一表面的面积。
21.如权利要求13所述的方法，其中所述第二表面与所述第一表面的面积比值介于4～20。
22.如权利要求13所述的方法，其中所述多层外延层包含接触层、及束缚层。
23.如权利要求22所述的方法，其中所述接触层选自GaP、GaAs、GaAsP所组成的组。
24.如权利要求13所述的方法，其中所述第一透明导电层选自氧化铟锡、氧化镉锡、氧化锌、或氧化锌锡所组成的组。
25.如权利要求15所述的方法，还包含在所述第二电极及所述第一管芯的多层外延层之间形成第二透明导电层。
26.如权利要求13所述的方法，其中所述第二透明导电层选自氧化铟锡、氧化镉锡、氧化锌、或氧化锌锡所组成的组。
27.如权利要求13所述的方法，其中所述透明粘结层选自旋涂玻璃、硅树脂、苯并环丁烷、环氧树脂、聚酰亚胺、及过氟环丁烷所组成的组。
28.一种形成发光装置的方法，包含提供透明基板，所述透明基板上方具有发光元件，所述发光元件包含透明粘结层，位于所述透明基板的上方；多层外延层，位于所述透明粘结层上方；第一电极，位于所述透明粘结层上方；以及第二电极，位在所述多层外延层上方；切割所述透明基板，以使所述透明基板远离所述透明粘结层的第二表面的面积与所述多层外延层中的发光层的面积的比值不小于1.6。
29.如权利要求28所述的方法，还包含提供设置于所述第二表面的侧的反射体。
30.如权利要求28所述的方法，其中所述发光元件还包含位于所述第一电极与所述透明粘结层之间的第一透明导电层，。
31.如权利要求30所述的方法，其中所述第一透明导电层选自氧化铟锡、氧化镉锡、氧化锌、或氧化锌锡所组成的组。
32.如权利要求28所述的方法，其中所述发光元件还包含位于所述第二电极与所述多层外延层之间的第二透明导电层。
33.如权利要求32所述的方法，其中所述第二透明导电层选自氧化铟锡、氧化镉锡、氧化锌、或氧化锌锡所组成的组。
34.如权利要求28所述的方法，其中，所述切割通过钻石刀或激光来执行。
35.如权利要求28所述的方法，其中所述透明基板具有相对于所述第二表面的第一表面，所述第二表面与所述第一表面的面积比值介于4～20。
36.如权利要求28所述的方法，其中所述第一表面还包含不被所述发光层覆盖的露出部分。
37.如权利要求28所述的方法，其中所述多层外延层包含接触层、及束缚层。
38.如权利要求37所述的方法，其中所述接触层选自由GaP、GaAs、GaAsP所组成的组。
39.如权利要求28所述的方法，其中所述透明粘结层选自旋涂玻璃、硅树脂、苯并环丁烷、环氧树脂、聚酰亚胺、及过氟环丁烷所组成的组。
全文摘要
一种发光装置，包含透明基板、位于透明基板上的透明粘结层、位于透明粘结层上方的第一透明导电层、位于第一透明导电层上方的多层外延层及第一电极、以及位于多层外延层上方的第二电极。多层外延层包含发光层。透明基板具有朝向透明粘结层的第一表面，及与第一表面相对的第二表面，其中，第二表面的面积大于发光层的面积，其面积比值不小于1.6。
文档编号H01L33/00GK101017865SQ20061000459
公开日2007年8月15日 申请日期2006年2月6日 优先权日2006年2月6日
发明者谢明勋, 吕志强, 戴菁甫 申请人:晶元光电股份有限公司