形成复数个半导体发光装置的方法

专利名称：形成复数个半导体发光装置的方法
技术领域：
本发明涉及一种形成半导体发光元件的方法，特别是一种形成复数个半导体发光装置的方法。
背景技术：
图I显示一种已知的水平式发光二极管(LED)的示意图。参见图I，水平式发光二极管100包括嘉晶基材102、嘉晶结构104、电极单兀106。嘉晶结构104是利用一嘉晶程序而成长于磊晶基材102上。电极单元106形成在磊晶结构104上，以提供其电能。磊晶基材102之材料例如监宝石或碳化娃(SiC)，使得二族氣化物基可嘉晶成长于嘉晶基材102上,其中三族氮化物基是指氮化镓基(GaN-based)或氮化铟镓基(InGaN-bas ed)等。嘉晶结构104通常是由氮化镓基(GaN-based)或氮化铟镓基(InGaN-based)等半导体的材质所制成。在磊晶过程中，氮化镓基或氮化铟镓基材料于磊晶基材102上成长，而形成N型掺杂层108与P型掺杂层110。当提供电能于磊晶结构104，位于N型掺杂层108与P型掺杂层110接合处(junction)的发光结构112会产生一空穴(电洞)捕抓现象。藉此，发光部分112的电子能阶会降低，而以光子形式释放能量。例如，发光部分112是一种多重量子井(multiple quantum weIl7MQff)结构,可限制电子空穴的移动空间，以提升电子空穴的碰撞机率，因而增加电子空穴复合率，如此可提高发光效率。电极单元106具有第一电极114与第二电极116。第一电极114与第二电极116分别与N型掺杂层108与P型掺杂层110欧姆接触。电极114/116是用于提供电能予磊晶结构104。当施加一电压于第一电极114与第二电极116，一电流从第二电极116通过磊晶结构104流向第一电极114，并在磊晶结构104内横向分布。因此，通过磊晶结构104内的一光电效应产生一些光子。通过横向的电流分布，水平式发光二极管100从嘉晶结构104发出光。水平式发光二极管100的制程虽然十分简单，但也可能于制程中造成一些问题，例如电流拥挤(current crowding)、电流分布不均，以及热累积等问题。这些问题可能会降低发光二极管100的发光效率，以及损坏发光二极管100。为克服上述问题，本领域发展出一种垂直式发光二极管。图2为传统垂直式发光二极管的示意图。垂直式发光二极管200具有磊晶结构204与电极单元206。电极单元206位于磊晶结构204上以提供其电能。类似于图I所示的水平式发光二极管100，磊晶结构204可利用嘉晶制程，以氮化镓基(GaN-based)或氮化铟镓基(InGaN-based)等半导体材质制成。在磊晶过程中，氮化镓基或氮化铟镓基材料从一磊晶基材(未图示)上成长，形成N型掺杂层208、发光结构212，与P型掺杂层210。接着，脱去磊晶基材，结合电极单元206与磊晶结构204。电极单元206具有第一电极214与第二电极216。第一电极214与第二电极216分别与N型掺杂层208及P型掺杂层210欧姆接触。此外，第二电极216可连接一散热基材202以增加散热效率。当施加电压于第一电极214与第二电极216，电流垂直流动，因而改善已知水平式发光二极管的电流拥挤、电流分布不均，以及热累积等问题。然而，如图2所示垂直式发光二极管200会有电极遮蔽效应，以及复杂制程等问题仍待克服。此夕卜，散热基材202与第二电极216的结合步骤可能会损坏磊晶结构204。近年来，本领域已发展出宽能隙的氮基发光二极管(wide-bandgapnitride-based LED)，其发射波长范围介于紫外光至较短波长的可见光之间。发光二极管装置因而可应用于新的显示科技，例如交通指示灯、液晶电视，以及移动电话的背光模块等。由于天然基材的缺乏，氮化镓或相关氮基化合物通常是形成在蓝宝石基材上。传统发光二极管，例如前述者，因光子以全方向发光，使其发光效率不高。大比例的光被蓝宝石基材限制，无法被利用。此外，蓝宝石基材的热传导系数低，使发光二极管的散热效率不佳。因此，需要一种独立、且不采用蓝宝石基材的氮化镓光电结构，来克服上述问题。磊晶转移技术是一种目前已知的新方法，其用于制作超高亮度的发光二极管。薄膜式P型朝上氮化镓发光二极管利用一激光剥离(laser lift-off)技术，并以硅基材取代蓝宝石基材，且结合高反射性反光层以及N型氮化镓层表面粗糙化处理等步骤所制成，上述结构及其制程方法可有效消除蓝宝石发光限制的问题。薄膜式P型朝上氮化镓发光二极管之结构与制程方法亦可增加氮化镓基发光二极管的光萃取效率。然而，上述发光二极管的结构亦遭遇电极遮·
虽然具有一叉合内嵌电极(interdigitated imbedded electrodes)结构的薄膜式N型朝上发光二极管，可通过降低部分电极遮蔽而改善发光效率。然而，为了使N型朝上发光二极管能够提供较好的效率，仍需进一步将薄膜式P型朝上发光二极管与N型朝上发光二极管的结构与制程作进一步的改进。

发明内容
本发明的目的是提供一种形成复数个半导体发光装置的方法，该方法可以提高由磊晶结构所制成的发光二极管的发光效率。为达上述目的，本发明提供一种形成复数个半导体发光装置的方法，其步骤包含在一第一暂时基材上形成一嘉晶结构，其中嘉晶结构包含一第一型掺杂层、一发光层、一第二型掺杂层；藉由一第一粘着层，将一第二暂时基材耦接至磊晶结构的上表面；移除第一暂时基材，以暴露出磊晶结构的底面；藉由一第二粘着层，将一永久半导体基材耦接至磊晶结构的底面；从磊晶结构上移除第一粘着层与第二暂时基材；形成复数个半导体发光装置在永久半导体基材上的磊晶结构上。该方法还包含将所述磊晶结构与该永久半导体基材分离成复数个部分，以形成所述复数个半导体发光装置。该方法还包含切割所述磊晶结构与该永久半导体基材，使其分离成复数个部分，以形成所述复数个半导体发光装置。该方法还包含蚀刻或使用一激光将所述磊晶结构与所述永久半导体基材分离成复数个部分，以形成所述复数个半导体发光装置。该方法还包含于所述永久半导体基材与所述第二粘着层之间，形成一反射层。该方法还包含形成复数个第一接触垫在所述第一型掺杂层上，形成复数个第二接触垫在所述第二型掺杂层上，使得每个所述半导体发光装置的所述第一型掺杂层上具有至少一第一接触垫，以及所述第二型掺杂层上具有至少一第二接触垫。
该方法，所述第一型掺杂层包含一 N型掺杂层，所述第二型掺杂层包含一 P型掺杂层，所述发光层包含一多重量子井结构或一单层量子井结构。该方法包含将所述磊晶结构的所述底面粗糙化。该方法包含利用一激光剥离法以移除所述第一暂时基材，而暴露出所述磊晶结构的所述底面。该方法包含利用一酸蚀刻制程，将所述第一粘着层与所述第二暂时基材由所述磊晶结构的所述上表面移除。在本发明的实施例中，是将磊晶结构与永久半导体基材被分离成许多部分，而形成复数个半导体发光装置。在本发明的另一实施例中，磊晶结构与永久半导体基材被切割，而形成复数个半导体发光装置。在本发明的再一实施例中，利用激光分离磊晶结构与永久半导体基材，而形成复数个半导体发光装置。


图I例示一种已知的水平式发光二极管的结构。图2例示一种已知的垂直式发光二极管的结构。图3显示本发明实施例一，P型朝上氮化镓(GaN)发光二极管。图4A至图4F显示本发明实施例二，制造P型朝上发光二极管的方法。图5显示本发明实施例三，N型朝上氮化镓(GaN)发光二极管。图6A至图6E显示本发明实施例四，制造N型朝上发光二极管的方法。图7-图12显示本发明实施例五，图7为复数个已被分离的磊晶结构。图8显示以第一粘着层结合图7的结构与第二基材。图9显示自图8的结构中移除第一基材。图10显示以第三粘着层结合图9结构的磊晶结构与第三基材。图11显示自图10结构的磊晶结构移除第一粘着层与第二基材。图12显示自图11结构分离第三基材以形成复数个发光二极管。图13-图18显示本发明实施例六，图13为在第一基材上未分离的磊晶结构。图14显示以第一粘着层结合图13的结构与第二基材。图15显示自图14的结构中移除第一基材。图16显示以第二粘着层结合第三基材与图15结构中的磊晶结构。图17显示自图16的结构中移除第一粘着层与第二基材。图18显示自图17的结构中，分离磊晶结构与第三基材，以形成复数个发光二极管。以上本发明的各图示可能不依照比例绘制，且所描述的具体细节仅作为例示而非限制。图中符号说明100水平式发光二极管102嘉晶基材104/204磊晶结构106/206电极单元
108/208N 型掺杂层110/210P 型掺杂层112/212发光结构114/214第一电极116/216第二电极200垂直式发光二极管202散热基材300P型朝上氮化镓发光二极管 302P型氮化镓掺杂层(第二型掺杂层)304发光层306N型氮化镓掺杂层(第一型掺杂层)307未掺杂层308粘着层310反射层312基材314第一电极316第二电极318透明导电层400/600第一基材402/402A/402B/402C/602 磊晶结构404/604未掺杂层406/406A/406B/406C/606 第一型掺杂层408/408A/408B/408C/608 发光层410/410A/410B/410C/610 第二型掺杂层412/612第一电极414/614第二电极416/616第二基材418/618第一粘着层420/420A/420B/420C第三基材422/620反射层424第三粘着层426/426A/426B/426CP 型朝上发光二极管450空隙500N型朝上氮化镓发光二极管502N型氮化镓掺杂层504发光层506P型氮化镓掺杂层507未掺杂层508粘着层
510反射层512基材514第一电极516第二电极622绝缘层624N型朝上发光二极管以下将结合附图与其叙述详细说明本发明较佳实施例的特征与优点，但实施例仅作为例式而非限制。
具体实施例方式在本说明书,“I禹接”(coupled)含意为对象之间作直接连接或间接连接,其中间连接是指一或复数个中间层介于两个对象之间。图3显示本发明实施例一,制造一种P型朝上氮化镓(Gallium nitride, GaN)发光二极管的方法。P型朝上氮化镓发光二极管300包含P型氮化镓掺杂层302、发光层304、N型氮化镓掺杂层306。发光层304可以是一多重量子井结构或一单层量子井结构。在一些实施例，P型朝上氮化镓发光二极管300更包含一未掺杂层307，其结合于N型氮化镓掺杂层306的底面。未掺杂层307可作为磊晶缓冲层。在一些实施例，P型氮化镓掺杂层302具有粗糙化的上表面，及/或未掺杂层307具有粗糙化的下表面。粗糙化的表面例如可使用湿蚀刻完成。表面粗糙化将有助于增加P型朝上氮化镓发光二极管300的发光效率。未掺杂层307的下表面利用粘着层308,而与反射层310结合,反射层310的下方再连接基材312。粘着层308具有低折射率(refractive index),可以是折射率约I. 4的粘胶。反射层310可以是分布型布拉格镜面反射层(distributed Bragg ref lector, DBR)、全方位镜面反射层(Omidirectional Reflectors, 0DR)、银、招、钛,及/或其它具有适当反射性的金属。基材312的材质可包含娃(silicon)、氧化娃(silicon oxide)、金属(metal)、陶瓷(ceramic)、聚合物(polymer),或其它具有高热传导系数的材料。如果基材312的材质为娃，其热传导系数可大约为168W/mK。第一电极314与第二电极316可分别形成于P型氮化镓掺杂层302与N型氮化镓掺杂层306上。第一电极314作为P型氮化镓掺杂层302的一接触垫(contact)、第二电极316作为N型氮化镓掺杂层306的一接触垫。由于电极314/316形成在P型氮化镓掺杂层302与N型氮化镓掺杂层306上方，电极314/316阻挡了下方层部分的发光路径，因此降低发光二极管300的发光效率。在某些实施例，第一电极314与P型氮化镓掺杂层302之间可具有丨透明导电层318，用于使电流分布平均，其上表面可被粗糙化、材质可以是氧化铟锡(ITO)，但不限于此。图4A至图4F显示本发明实施例二，如图3P型朝上发光二极管300的制造方法。图4A显不在第一基材400上形成嘉晶结构402。第一基材400可以是暂时基材，例如监宝石基材。可利用本领域传统的嘉晶技术，例如有机金属化学气相沉积(Metal-organic ChemicalVapor D印osition，M0CVD)，形成磊晶结构402。磊晶结构402可包含未掺杂层404、第一型掺杂层406、发光层408、第二型掺杂层410。在一些实施例，未掺杂层404、第一型掺杂层406、发光层408、第二型掺杂层410皆为利用多重沉积步骤形成的氮化镓(GaN)层。
发光层408可以是一多重量子井结构或一单层量子井结构。在一些实施例，第一型掺杂层406为N型掺杂层，第二型掺杂层410为P型掺杂层。在某些实施例，第二型掺杂层410的上表面，可利用一制程，例如湿蚀刻，使其粗糙化。可利用将发光层408与第二型掺杂层410图案化，以暴露出第一型掺杂层406的部分上表面。第一电极412可形成在第一型掺杂层406的上表面。第二电极414可形成在第二型掺杂层410的上表面。可利用光学微影技术定义电极412/414的尺寸与形状。如图4B所示，于第一基材400上形成磊晶结构402后，可藉由第一粘着层418，将第二基材416与图4A所绘结构的上表面作结合。此外，在结合之前或之后，可倒置所制作的结构，使未掺杂层404在磊晶结构402的最上方，而第二型掺杂层410在磊晶结构402的最下方。第二基材416可以是一暂时基材，其材质例如玻璃、蓝宝石，或其它适合的绝缘材料。第一粘着层418可以是环氧树脂胶(epoxy glue)、腊(wax)、旋涂氧化物(spin-on-glass ;S0G)、光阻(photoresist)、单体(monomer)、聚合物(polymer),或其它本领域所知悉用于结合氮化镓层与陶瓷(ceramic)或玻璃层的胶状材料,但不限于上述材料。在某些实施例中，对于2英时厚的基材，利用第一粘着层418结合磊晶结构402与第二基材416的制程条件为温度介于大约200°C至300°C之间，压力介于大约5公斤至30公斤之间。 如图4C所示，在结合第二基材416后，将磊晶结构402上的第一基材400移除。移除第一基材400的方法例如一激光剥离法(laser lift-off，LL0)。移除第一基材400后，即暴露出未掺杂层404的上表面。如图4D所不,在某些实施例，未掺杂层404的上表面可被粗糙化，例如，利用一湿蚀刻方法，来完成表面粗糙化。如图4E所示，接着，以第二粘着层424结合图4D的结构与第三基材420。此外，在结合之前或之后，可倒置所制作的结构，使得第三基材420位于结构的最下方。在某些实施例，第三基材420可具有反射层422，且反射层422位于第三基材420的上表面。第三基材420可以为氧化娃(silicon oxide)基材或其它具有适当热传导系数的基材。第三基材420可作为磊晶结构402的永久基材。反射层422的材质可包含铝、钛，及/或其它反射导电材料。第二粘着层424的材质可与前述第一粘着层418相同或相异。例如，在某些实施例，第一粘着层418是一种乙醚基(ether-based)的化合物,而第二粘着层424是一种娃胶基(silicone-based)或硫亚氨基(imide_based)的化合物。在某些实施例，对于2英时厚的基材，第二粘着层418的结合条件为温度介于大约150°C至200°C之间，压力介于大约300公斤至400公斤之间。如图4F所示，在结合第三基材420后，移除第一粘着层418与第二基材416。移除第一粘着层418与第二基材416的方法，例如一激光剥离法(LLO)、一酸蚀刻法，或其它适当的蚀刻技术。移除后的结构，如图4F所示，即为一 P型朝上发光二极管426。P型朝上发光二极管426的特征在于其第二型掺杂层(P型氮化镓掺杂层)410位于磊晶结构402的最上方，并暴露出电极412/414作为接触垫。图5显示本发明实施例三，制造一种N型朝上氮化镓发光二极管的方法。N型朝上氮化镓发光二极管500包括N型氮化镓掺杂层502、发光层504、P型氮化镓掺杂层506。发光层504可以是多重量子井结构或单层量子井结构。在某些实施例，未掺杂层507耦接(coupled)于P型氮化镓掺杂层506的下表面。未掺杂层507可以作为一磊晶缓冲层(epitaxial buffer layer)。在某些实施例，N型氮化镓掺杂层502可具有表面粗糙化(roughened)的上表面，及/或未掺杂层507可具有表面粗糙化的下表面。表面粗糙化可利用湿蚀刻完成。藉由表面粗糙化，可增加N型朝上氮化镓发光二极管500的发光效率。未掺杂层507的下表面可利用粘着层508,而与反射层510结合,而反射层510可与基材512结合。粘着层508可具有低折射率(refractive index),例如折射率大约
I.4的粘胶。反射层510可包含铝、钛，及/或其它反射性金属。基材512的材质可包含硅(silicon)、氧化娃(silicon oxide),或其它具有高热传导系数的材料。若基材512的材质为娃，其热传导系数可大约为168W/mK。此外，第一电极514与第二电极516可分别形成于P型氮化镓掺杂层506与N型氮化镓掺杂层502上。第一电极514作为P型氮化镓掺杂层506的一接触垫、第二电极516作为N型氮化镓掺杂层502的一接触垫。第一电极514与第二电极516可被嵌入于发光二极管500，如此可减少电极遮蔽效应，以增加其发光效率。 图6A至图6E显示本发明实施例四，制造如图5N型朝上发光二极管500的方法。图6A显示在第一基材600上形成磊晶结构602。第一基材600可以是暂时基材，例如蓝宝石基材。可利用本领域传统的嘉晶技术，例如有机金属化学气相沉积(Metal-organic ChemicalVapor D印osition，M0CVD)，形成磊晶结构602。磊晶结构602可包含未掺杂层604、第一型掺杂层606、发光层608、第二型掺杂层610。于本实施例，未掺杂层604、第一型掺杂层606、发光层608、第二型掺杂层610皆为利用多重沉积步骤形成的氮化镓(GaN)层或氮化镓基(GaN-based)层。发光层608可以为一多重量子井结构或一单层量子井结构。于本实施例，第一型掺杂层606为N型掺杂层，第二型掺杂层610为P型掺杂层。在某些实施例，第二型掺杂层610的上表面，可利用一制程方法，例如湿蚀刻，使之粗糙化。可将发光层608与第二型掺杂层610图案化，以暴露出第一型掺杂层606的部分上表面。第一电极612可形成在第一型掺杂层606的上表面。第二电极614可形成在第二型掺杂层610的上表面。可利用一光学微影技术定义电极612/614的尺寸与形状。如图6B所不,于第一基材600上形成嘉晶结构602后,可利用第一粘着层618结合第二基材616与图6A所绘结构的上表面。此外，在结合之前或之后，可倒置所制作的结构，使未掺杂层604在嘉晶结构602的最上方,而第二型掺杂层610在最下方。第二基材616可作为磊晶结构602的永久基材，其材质例如硅，或其它具有适合热传导系数的材料。在某些实施例，第二基材616的上表面具有反射层620及/或绝缘层622。反射层620可包含铝、钛，及/或其它反射性导电材质。绝缘层622可包含氧化物、氮化物，及/或其它具有高透明度的适当电绝缘材料。第一粘着层618可以是环氧树脂胶(epoxy glue)或其它本领域所知悉用于结合氮化镓层与硅或氧化硅层的胶状材料。如图6C所不,在结合第二基材616后,移除第一基材600。移除第一基材600的方法，例如激光剥离法(laser lift-off，LL0)。移除第一基材600后，即暴露出未掺杂层604的上表面。如图6D所不,在移除第一基材600后，再移除部分未掺杂层604与部分第一型掺杂层606，暴露出至少部分的第一电极612与至少部分的第二电极614。移除部分未掺杂层604与部分第一型掺杂层606的方法,例如为一非等方向蚀刻(anisotropic etching)法，其包含一感应稱合电楽■ (inductively coupled plasma, ICP)反应离子蚀刻(reactive ionetching, RIE)法。如图6E所示，在某些实施例中，未掺杂层604的上表面被粗糙化。表面粗糙化之方法可利用一湿蚀刻法，例如一氢氧化钠(sodium hydroxide)湿蚀刻法或一磷酸(phosphoric acid)湿蚀刻法。如图6E所示的结构，即为一 N型朝上发光二极管624。N型朝上发光二极管624的特征在于其第一型掺杂层(N型掺杂层)606位于磊晶结构602的最上方，并暴露出电极612/614作为接触垫，且电极612/614不会遮蔽发光层608所发出的光。对于某些实施例，复数个发光二极管(例如复数个磊晶结构)被形成在单一基材上。可利用磊晶沉积技术，在整片基材上形成单一磊晶结构，再由单一磊晶结构形成复数个磊晶结构。例如，单一磊晶结构，其包含掺杂/未掺杂层及发光层，可先被形成(例如利用MOCVD形成)在整片基材上，然后再划分成复数个磊晶结构。根据上述制造方法，这些磊晶结构是同步形成的，因此可减少制程变异，使得其所制造的发光二极管具有发光均匀的特 性。 然而，在同一基材上制作复数个发光二极管可能会遭遇某些困难，尤其是利用磊晶转移技术形成复数个发光二极管。例如先前所述，将一蓝宝石基材上的磊晶结构转移至一娃基材上时。待克服难题之一为在结合制程时，由于高压，例如高于大约9. 8MPa时,会造成磊晶结构破裂。其它可能产生的问题包含当使用两个以上的结合制程时，粘着成分的混合会使得磊晶结构中存在许多间隙，且粘着层产生许多空隙，因此难以降低粘着层的厚度，及/或在结合过程中嘉晶结构会流动(floating)。图7至图12显示本发明实施例五，图7为在单一基材上形成复数个P型朝上发光二极管的方法。此方法利用磊晶转移技术，且在转移之前使个别的发光二极管之间互相分离或绝缘。如图7所示，复数个磊晶结构402A、402B、402C被形成在第一基材400上。第一基材400可以是一蓝宝石基材。可利用本领域已知磊晶技术，例如金属有机化学气相沉积法，在第一基材400上形成复数个磊晶结构402A、402B、402C。每一磊晶结构402A/402B/402C可分别包含第一型掺杂层406A/406B/406C，发光层408A/408B/408C，以及第二型掺杂层410A/410B/410C。在某些实施例，更包含未掺杂层位于第二型掺杂层410A/410B/410C与第一基材400之间。发光层408A/408B/408C可以是多重量子井结构或一单层量子井结构。在一些实施例，第一型掺杂层406A/406B/406C为N型掺杂层，第二型掺杂层410A/410B/410C为P型掺杂层。在某些实施例，第二型掺杂层410A/410B/410C的上表面，可利用一制程，例如湿蚀亥丨J，使之粗糙化。可将发光层408A/408B/408C与第二型掺杂层410A/410B/410C图案化，以暴露出第一型掺杂层406A/406B/406C的部分上表面，使得电极可设置于第一型掺杂层的上表面。如此，磊晶结构402A/402B/402C即为P型朝上发光二极管。使磊晶结构互相分离或绝缘的方法，例如，先沉积各磊晶结构于基材各处，接着，将磊晶结构分离或绝缘，以形成复数个磊晶结构402A/402B/402C，如图7所示。利用分离或绝缘形成复数个嘉晶结构的方法，可包含切块(dicing)、切锯(cutting saw)或激光切割等方法，但不限于上述。在一些实施例，利用一蚀刻制程，以分离/绝缘在第一基材400上的磊晶结构，以形成复数个互相分离的磊晶结构402A/402B/402C。如图8所示，在形成复数个分离的磊晶结构402A/402B/402C后，可利用第一粘着层418将磊晶结构的上表面与第二基材416结合。为求简洁，在图8至图12中的磊晶结构402A/402B/402C并未绘出细节。在某些实施例，第二基材416为玻璃基材，而第一粘着层418为环氧树脂。如图8所示，第一粘着层418会流入磊晶结构402A/402B/402C之间的间隙。如图9所示，在结合第二基材416后，从磊晶结构402A/402B/402C上移除第一基材400。例如，可使用激光剥离(LLO)法移除第一基材400。在某些实施例，可利用一湿蚀刻制程，使磊晶结构402A/402B/402C暴露出的表面粗糙化。如图10所示，在移除第一基材400后，可利用第二粘着层424结合磊晶结构402A/402B/402C与第三基材420。在某些实施例，第三基材420具有一反射层，反射层位于第三基材420与第二粘着层424之间。第三基材420可以为一氧化硅基材或其它具有适当热传导系数的基材。第三基材420可作为磊晶结构402A/402B/402C的永久基材。如图10所示，在某些实施例，在磊晶结构402A/402B/402C之间的间隙或其附近， 第一粘着层418会流入第二粘着层424，或与第二粘着层424混合。两粘着层的混合，是因为使用第二粘着层结合时，在较高制程温度下加压所造成。例如，当使用第二粘着层424作结合时，其制程温度至少约为200°C，压力约为9. SMPa以上。因此，在此制程温度与压力下，第一粘着层418与第二粘着层424将会于间隙中互相接触，而互相混合。如图11所示，因为第一粘着层418与第二粘着层424混合，在移除第一粘着层418与第二基材416时,可能会在第二粘着层424上形成空隙450 (voids)。移除第一粘着层418与第二基材416的方法，例如，可利用一酸蚀刻制程。在磊晶结构402A/402B/402C之间的间隙，或邻近于这些间隙，会有空隙450的形成。在后续的制程步骤中，这些空隙450可能会造成磊晶结构402A/402B/402C破裂。例如，在接触垫的打线接合制程中，因为接触垫可能位于空隙450上方，会造成磊晶结构可能因此破裂。在一些实施例，若第一粘着层418的熔点高于第二粘着层424的熔点，应可避免两粘着层的混合所造成的问题。若第一粘着层418的熔点高于第二粘着层424的熔点，在使用第二粘着层424结合时，会使第一粘着层418处于固化的状态，因此可避免两粘着层的混合。因此，亦可避免如图11所述的空隙450的形成。如图12所示，在移除第一粘着层418与第二基材416后，藉由分离第三基材420以及对应的磊晶结构402A/402B/402C，以形成发光二极管426A/426B/426C。分离第三基材420的方法，例如为切、割、锯，及/或激光。在某些实施例，利用一蚀刻制程，来分离第三基材420。沿着磊晶结构402A/402B/402C之间的间隙所延伸的方向，第三基材420被分离。在某些实施例，磊晶结构402A/402B/402C的分离状态作为分离第三基材420的依据。分离后，发光二极管426A包含磊晶结构402A与基材420A，发光二极管426B包含磊晶结构402B与基材420B，发光二极管426C包含磊晶结构402C与基材420C。图13至图18显示本发明实施例六，在一基材上形成复数个P型朝上发光二极管的方法。此方法利用磊晶转移技术，且在转移之后使个别的发光二极管之间互相分离或绝缘。如图13所示，在第一基材400上形成复数个磊晶结构402A、402B、402C。第一基材400可以是一蓝宝石基材。可利用本领域已知磊晶技术，例如金属有机化学气相沉积，形成磊晶结构402A、402B、402C在第一基材400上。磊晶结构402A、402B、402C可分别包含第一型掺杂层 406A/406B/406C，发光层 408A/408B/408C，以及第二型掺杂层 410A/410B/410C。在某些实施例，更包含未掺杂层，未掺杂层位于第二型掺杂层410A/410B/410C与第一基材400之间。发光层408A/408B/408C可以是多重量子井结构或一单层量子井结构。在一些实施例，第一型掺杂层406A/406B/406C为N型掺杂层，第二型掺杂层410A/410B/410C为P型掺杂层。在某些实施例，第二型掺杂层410A/410B/410C的上表面，可利用一制程，例如湿蚀亥丨J，使之粗糙化。可将发光层408A/408B/408C与第二型掺杂层410A/410B/410C图案化，以暴露出第一型掺杂层406A/406B/406C的部分上表面，使得电极可设置于第一型掺杂层的上表面。如图13所示，然而，此时磊晶结构402A/402B/402C尚未被分离或绝缘。图13至图17的虚线表示磊晶结构402A/402B/402C稍后将沿着此虚线被分离。因此，在图13至图17中，第一型掺杂层406A/406B/406C是一连续的第一型掺杂层，而第二型掺杂层410A/410B/410C与发光层408A/408B/408C因为经过图案化而互相分离，并暴露第一型掺杂层的上表面以提供电极的设置。 如图14所示，在第一基材400上形成磊晶结构402A/402B/402C后，可利用第一粘着层418将磊晶结构的上表面与第二基材416结合。为求简洁，在图14至图18中的磊晶结构402A/402B/402C并未绘出细节。在某些实施例，第二基材416为玻璃基材，而第一粘着层418为环氧树脂。由于磊晶结构402A/402B/402C尚未被分离，第一粘着层418不会流入磊晶结构402A/402B/402C之间不存在的间隙中。如图15所示，在结合第二基材416后，从磊晶结构402A/402B/402C上移除第一基材400。移除第一基材400的方法，例如，可使用激光剥离(LLO)法。在某些实施例，可利用一湿蚀刻制程，使磊晶结构402A/402B/402C暴露出的表面粗糙化。如图16所示，在移除第一基材400后，可利用第二粘着层424将磊晶结构402A/402B/402C与第三基材420结合。在某些实施例，第三基材420具有一反射层，反射层位于第三基材420与第二粘着层424之间。第三基材420可以是一氧化硅基材或其它具有适当热传导系数的基材。第三基材420可作为磊晶结构402A/402B/402C的永久基材。由于磊晶结构402A/402B/402C尚未分离，它们彼此之间不存在间隙，使得在进行图16的结合制程时，第一粘着层418与第二粘着层424不会互相混合。此外，由于磊晶结构402A/402B/402C尚未分离，因此在进行任一结合制程时，磊晶结构402A/402B/402C不会流动(floating)。与图10实施例相较，图16进行结合制程时，施加于嘉晶结构402A/402B/402C的压力可以更高。这是因为磊晶结构402A/402B/402C尚未分离，所以不用顾虑第一粘着层418与第二粘着层424因施压而混合的可能性。于粘着层结合时施加较高压力，可减少第二粘着层424于结合时与结合之后的厚度。当第二粘着层424的厚度减少，可提高由磊晶结构402A/402B/402C所制成的发光二极管的发光效率。如图17所示，在结合第三基材420与磊晶结构402A/402B/402C后，自磊晶结构上移除第一粘着层418与第二基材416。例如，可使用激光剥离(LLO)法或一酸蚀刻制程，以移除第一粘着层418与第二基材416。如图18所示，在移除第一粘着层418与第二基材416后，可沿着图17所示的虚线分离第三基材420以及对应所需的磊晶结构402A/402B/402C，以形成发光二极管426A/426B/426C。分离第三基材420与磊晶结构402A/402B/402C的方法，例如，可包含切、割、锯，及/或激光。在某些实施例，利用一蚀刻制程分离第三基材420与磊晶结构402A/402B/402C。如图18所示，发光二极管426A包含磊晶结构402A与基材420A，发光二极管426B包含磊晶结构402B与基材420B，发光二极管426C包含磊晶结构402C与基材420C。前述图7至图12的实施例，与图13至图18的实施例，利用一磊晶转移技术形成复数个发光二极管在同一基材上。在某些实施例，图7至图12实施例的磊晶结构402A/402B/402C的厚度可较图13至图18实施例的磊晶结构402A/402B/402C的厚度更薄。后者的磊晶结构使用较厚的厚度是为了避免磊晶结构在结合制程中破裂。例如，如果磊晶结构的厚度太薄，在结合制程进行时，第一型掺杂层406A/406B/406C上部分暴露的上表面可能会破裂。由于在图7至图12实施例的磊晶结构402A/402B/402C之间存在间隙，部分粘着层会流入间隙，并将施加于磊晶结构较薄区域的压力释放。此压力释放可允许使用较薄厚度的磊晶结构。本发明并未局限于所描述的实施例，应包含其可能的变化。本说明书所使用的术 语仅为描述实施例所需，不应作为限制。除非特别说明，数量词“一”与“该”也可能指的是多数。例如，“一装置”包含两个以上装置的组合，” 一材料”包含一多种材料。根据本说明书，本领域熟悉技艺人士可据以做各种修饰、改变或替换。因此，本说明书仅是用于教示本领域熟悉技艺人士，例示如何实践本发明，所述的实施例仅为较佳实施例。本领域熟悉技艺人士阅读本案说明书后，知悉本案实施例中的哪些元件与材料可做替换，哪些元件或制程步骤顺序可变更，哪些特征可被单独应用。凡其它未脱离发明所揭示之精神下所完成之等效改变或修饰，均应包括在本发明权利要求之内。
权利要求
1.一种形成复数个半导体发光装置的方法，包括 形成一嘉晶结构于一第一暂时基材上，其中所述嘉晶结构包括一第一型掺杂层、一发光层及一第二型掺杂层； 藉由一第一粘着层，将一第二暂时基材耦接至所述磊晶结构的一上表面； 移除该第一暂时基材，以暴 露出所述磊晶结构的一底面； 藉由一第二粘着层，将一永久半导体基材耦接至所述磊晶结构的所述底面； 移除所述第一粘着层与所述第二暂时基材；以及 于所述永久半导体基材上的所述磊晶结构上，形成复数个半导体发光装置。
2.如权利要求第I所述的复数个半导体发光装置的方法，更包含将所述磊晶结构与该永久半导体基材分离成复数个部分，以形成所述复数个半导体发光装置。
3.如权利要求第I所述的复数个半导体发光装置的方法，更包含切割所述磊晶结构与该永久半导体基材，使其分离成复数个部分，以形成所述复数个半导体发光装置。
4.如权利要求第I所述的复数个半导体发光装置的方法，更包含蚀刻或使用一激光将所述磊晶结构与所述永久半导体基材分离成复数个部分，以形成所述复数个半导体发光装置。
5.如权利要求第I所述的复数个半导体发光装置的方法，更包含于所述永久半导体基材与所述第二粘着层之间，形成一反射层。
6.如权利要求第I所述的复数个半导体发光装置的方法，更包含形成复数个第一接触垫在所述第一型掺杂层上，形成复数个第二接触垫在所述第二型掺杂层上，使得每个所述半导体发光装置的所述第一型掺杂层上具有至少一第一接触垫，以及所述第二型掺杂层上具有至少一第二接触垫。
7.如权利要求第I所述的复数个半导体发光装置的方法，其中所述第一型掺杂层包含一 N型掺杂层，所述第二型掺杂层包含一 P型掺杂层，所述发光层包含一多重量子井结构或一单层量子井结构。
8.如权利要求第I所述的复数个半导体发光装置的方法，更包含将所述磊晶结构的所述底面粗糙化。
9.如权利要求第I所述的复数个半导体发光装置的方法，更包含利用一激光剥离法以移除所述第一暂时基材，而暴露出所述磊晶结构的所述底面。
10.如权利要求第I所述的复数个半导体发光装置的方法，更包含利用一酸蚀刻制程，将所述第一粘着层与所述第二暂时基材由所述磊晶结构的所述上表面移除。
全文摘要
一种形成复数个半导体发光装置的方法，包含形成磊晶结构于第一暂时基材上，其中磊晶结构具有第一型掺杂层、发光层、第二型掺杂层；以第一粘着层将第二暂时基材耦接至磊晶结构的上表面；移除第一暂时基材，以暴露出磊晶结构的底面；以第二粘着层将永久半导体基材耦接至磊晶结构的底面；移除第一粘着层与第二暂时基材；在永久半导体基材上的磊晶结构，形成复数个半导体发光装置。该方法可以提高由磊晶结构所制成的发光二极管的发光效率。
文档编号H01L33/00GK102891223SQ20121005694
公开日2013年1月23日 申请日期2012年3月6日 优先权日2011年7月19日
发明者洪瑞华, 卢怡安 申请人:华夏光股份有限公司, 财团法人成大研究发展基金会