发光二极管的制造方法
【专利摘要】本发明公开一种发光二极管的制造方法，其包括：提供一键合基板；提供一外延结构，该外延结构包含一外延基板与一外延层，其中该外延层具有相对的第一表面与第二表面，该外延基板与该外延层接合于该第一表面;于该外延结构上的各单一管芯结构的周边形成至少一排气通道；在该外延层的该第二表面与该键合基板上涂布接着胶；挥发该接着胶上的有机挥发气体；结合该外延结构与该键合基板；移除该外延基板，而暴露出该外延层的该第一表面；于该外延层所暴露出的该第一表面上形成电极；以及沿着各该单一管芯结构的周边进行切割，形成多颗发光二极管管芯。
【专利说明】发光二极管的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种发光二极管的制造方法，尤其是涉及一种在压合制作工艺中能有效排出有机挥发气体的发光二极管的制造方法。
【背景技术】
[0002]发光二极管是一种由半导体材料制作而成的发光元件，具有耗电量低、元件寿命长、反应速度快等优点，再加上体积小容易制成极小或阵列式元件的特性，因此近年来随着技术不断地进步，其应用范围也由指示灯、背光源甚至扩大到了照明领域。
[0003]现有制作发光二极管基于各种应用的需求，部分应用可能须将外延结构与另一基板做结合。而传统外延结构在进行胶结合(glue bond)或旋涂式玻璃结合(spin-on glassbond, SOG bond)制作工艺中，需要加热使接合材料固化。图1a-图1e显示为传统四元外延结构11与键合基板12进行接合的接合过程。如图1a所示，先提供传统四元外延结构11与键合基板12，且传统四元外延结构11由外延基板111与四元外延层112所构成。接着于该传统四元外延结构11与该键合基板12上涂布接着胶13于四元外延层112与键合基板12 (bonding substrate)的表面(如图1b所示)。然后,通过加热预烤制作工艺将该接着胶13内的有机挥发气体挥发掉(如图1c所示)，接着通过压合加热固化制作工艺将该四元外延结构11结合该键合基板12(如图1d所示)。完成键合基板12的接合后将四元外延结构11的外延基板111去除，然后再于所形成的结构上制作电极，再以切割的方式形成多颗发光二极管的管芯(如图1e所示)。但是，由于接合胶13为有机材料，故于加热的过程中会挥发出有机气体并产生气泡(如图1d所示)，进而造成该传统四元外延结构11与键合基板12间的接合与附着力不佳，严重时将会使该传统四元外延结构11剥离(peeling)该键合基板12。
[0004]传统解决上述气泡的方法是通过接合过程前，先将接合材料预烤，让大部分的有机溶剂先挥发出来，且在进行压合与升温动作，让接合材料固化。但是这种先将接合材料预烤的方法仍无法将所有的有机溶剂挥发，所以再结合后仍然会产生气泡于该传统四元外延结构11与该键合基板12之间。
[0005]鉴于传统制作发光二极管的方法并无法有效排除接合材料产生气泡等问题，因此，需要提出一种新颖的制造发光二极管的方法，可有效地排出气泡。
【发明内容】
[0006]鉴述上述，本发明的目的在于提供一种制造发光二极管的方法，可在压合制作工艺中能有效排出有机挥发气体。
[0007]在一实施例中，本发明提供一种制造发光二极管的方法，包括:提供一键合基板；提供一外延结构，该外延结构包含一外延基板与一外延层，其中该外延层具有相对的第一表面与第二表面，该外延基板与该外延层接合于该第一表面；在该外延层上的各单一管芯结构的周边形成至少一排气通道；在该外延层的该第二表面与该键合基板上涂布接着胶；挥发该接着胶上的有机挥发气体；结合该外延结构与该键合基板；移除该外延基板，而暴露出该外延层的该第一表面；在该外延层所暴露出的该第一表面上形成电极；以及沿着各该单一管芯结构的周边进行切割，形成多颗发光二极管管芯。
[0008]在另一实施例中，本发明提供一种制造发光二极管的方法，包括:提供一键合基板；提供一外延结构，该外延结构包含一外延基板与一外延层，其中该外延层具有相对的第一表面与第二表面，该外延基板与该外延层接合于该第一表面，且于该外延结构上具有至少一单一管芯结构；在该键合基板上形成至少一排气通道，以对应该单一管芯结构的周边；在该外延层的该第二表面与该键合基板上涂布接着胶；挥发该接着胶上的有机挥发气体；结合该外延结构与该键合基板；移除该外延基板，而暴露出该外延层的该第一表面；在该外延层所暴露出的该第一表面上形成电极；以及沿着各该单一管芯结构的周边进行切割，形成多颗发光二极管管芯。
[0009]在又一实施例中，本发明提供一种制造发光二极管的方法，包括:提供一键合基板；提供一外延结构，且于该外延结构上具有至少一单一管芯结构；在该键合基板或外延结构之一者形成至少一排气通道，其中该排气通道的位置对应于该外延结构上的各单一管芯结构的周边；在该外延结构与该键合基板上涂布接着胶；挥发该接着胶上的有机挥发气体；结合该外延结构与该键合基板；以及沿着各该单一管芯结构的周边进行切割，形成多颗发光二极管管芯。
[0010]为进一步对本发明有更深入的说明，通过以下图示、图号说明及发明详细说明，冀能对贵审查委员于审查工作有所助益。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1a~图1e为传统四元外延结构11与键合基板12进行接合的接合过程示意图；
[0012]图2a~图2e为本 发明的第一实施例的制作发光二极管的方法示意图；
[0013]图3a~图3f为本发明的第二实施例的制作发光二极管的方法示意图；
[0014]图4a~图4e为本发明的第三实施例的制作发光二极管的方法示意图；
[0015]图5a~图5f为本发明的第四实施例的制作发光二极管的方法示意图；
[0016]图6为本发明于制作整块晶片(wafer)上的外延结构的示意图；
[0017]图7为应用本发明的被切割后的单一发光二极管管芯结构的示意图。
[0018]主要元件符号说明
[0019]11、21、31、41、51外延结构
[0020]12、22、32、42、52键合基板
[0021]13接着胶
[0022]111外延基板
[0023]112四元外延层
[0024]23、33、43、53排气通道
[0025]24,34,44,54接着胶
[0026]21a、31a、41a、51a、61a 单一管芯结构
[0027]211、311、411、511外延基板[0028]212、312、412、512外延层
[0029]212a、312a、412a、512a 第一表面
[0030]212b、312b、412b、512b 第二表面
[0031]71键合基板
[0032]72P型半导体
[0033]73N型半导体
[0034]74接着胶
[0035]75N型接触金属
[0036]76N型接合垫
[0037]77P型接合垫
[0038]78沟槽
[0039]79P型接触金属
【具体实施方式】
[0040]为使贵审查委员能对本发明的特征、目的及功能有更进一步的认知与了解，下文特将本发明的装置的相关细部结构以及设计的理念原由进行说明，以使得审查委员可以了解本发明的特点，详细说明陈述如下:
[0041]图2a~图2e显示根据本发明的第一实施例的制作发光二极管的方法。如图2a所不，首先，提供一外延结构21与一键合基板22,且该外延结构21包括有一外延基板211以及于该外延基板211上形成具有一 η型半导体层、一有源层及一 P型半导体(未绘示)的一外延层212，其中该外延层212具有相对的第一表面212a与第二表面212b，该外延基板211与该外延层212接合于该第一表面212a。此外,在该外延结构21上的各单一管芯结构21a间的切割道位置应用感应耦合等离子体离子蚀刻(ICP)制作工艺、机械切割或激光切割，以于该外延层212上形成至少一排气通道23(如图2b所示)，且该排气通道23的深度可以例如为5-15 μ m,较佳为5_9 μ m,在此实施例中排气通道23的深度最好小于外延层212的厚度。前述的外延结构21可以例如为一四元外延结构，其中外延层212例如为磷化铝镓铟(AlGaInP)材料，而该外延基板211通常由砷化镓(GaAs)所构成；或者外延结构21可以例如为GaN系列外延结构，其中外延层212例如为氮化镓(GaN)材料，而外延基板211为蓝宝石基板或碳化硅基板等。另外，该键合基板22的材料包括氮化镓、碳化硅或硅基板等。接着，在外延层212的该第二表面212b与该键合基板22上涂布接着胶24(如图2c所示)，并应用预烤技术，以挥发该接着胶24的有机挥发气体(如图2d所示)，且接着胶24可为环氧树脂(Epoxy)。然后，应用压合加热固定的技术，以结合该外延结构21与该键合基板22(如图2e所示)。接着，可将外延结构21的外延基板211移除。而在将外延结构21的外延基板211去除后，暴露出外延层212的该第一表面212a，再于外延层212所暴露出的第一表面212a上制作电极，最后，沿着切割道以切割的方式形成多颗发光二极管的管芯。
[0042]图3a~图3f显示根据本发明的第一实施例的制作发光二极管的方法。本实施例与该第一实施例近似，其与该第一实施例相异之处在于本实例更进一步先应用蚀刻或光刻制作工艺，去除该排气通道上的该接着胶。如此一来，可避免接着胶将整个排气通道填满，而失去排气功能，故于本实施例将通道处的接着胶去除，可使排气通道得以顺畅。在本实施例的详细制作过程如下:如图3a所示，首先，提供一外延结构31与一键合基板32，且该外延结构31包括有一外延基板311以及于该外延基板311上形成具有一 η型半导体层、一有源层及一 P型半导体(未绘示)的一外延层312，其中该外延层312具有相对的第一表面312a与第二表面312b，该外延基板311与该外延层312接合于该第一表面312a。此外，在该外延结构31上的各单一管芯结构31a间的切割道位置应用感应耦合等离子体离子蚀刻(ICP)制作工艺、机械切割或激光切割，以于该外延层312上形成至少一排气通道33(如图3b所示)，且该排气通道33的深度可以例如为5-15 μ m，较佳为5_9 μ m，在此实施例中排气通道33的深度最好小于外延层312的厚度。前述的外延结构31可以例如为一四元外延结构，其中外延层312例如为磷化铝镓铟(AlGaInP)材料，而该外延基板311通常由砷化镓(GaAs)所构成；或者外延结构31可以例如为GaN系列外延结构，其中外延层312例如为氮化镓(GaN)材料，而外延基板311为蓝宝石基板或碳化硅基板等。另外，该键合基板32的材料包括氮化镓、碳化娃或娃基板等。接着，在该外延结构31的外延层312的该第二表面312b与该键合基板32上涂布接着胶34 (如图3c所示)，并再应用蚀刻或光刻制作工艺，去除该排气通道33上的该接着胶34 (如图3d所示)。此外，去除排气通道33上的该接着胶34的方法有:(I)若接着胶34为感光物质，则可以直接通过光刻制作工艺将排气通道33的接着胶34以显影液去除；(2)若接着胶34为非感光物质，则可通过光刻与蚀刻制作工艺将排气通道33处的接着胶34去除。然后，应用预烤技术，以挥发该接着胶34上的有机挥发气体(如图3e所示)，且接着胶34可为环氧树脂(Epoxy)。然后，应用压合加热固定的技术，以结合该外延结构31与该键合基板32(如图3f所示)。接着，可将外延结构31的外延基板311移除。而在将外延结构31的外延基板311去除后，暴露出外延层312的该第一表面312a，再于外延层312所暴露出的第一表面312a上制作电极，最后，沿着切割道以切割的方式形成多颗发光二极管的管芯。
[0043]图4a?图4e显示根据本发明的第三实施例的制作发光二极管的方法。如图4a所不，先提供一外延结构41与一键合基板42,且该外延结构41包括有一外延基板411以及于该外延基板411上形成具有一 η型半导体层、一有源层及一 P型半导体(未绘示)的一外延层412，其中该外延层412具有相对的第一表面412a与第二表面412b，该外延基板411与该外延层412接合于该第一表面412a。此外，在该外延结构41上具有至少一单一管芯结构41a，并且应用感应耦合等离子体离子蚀刻(ICP)制作工艺、机械切割或激光切割，在该键合基板42上对应于各单一管芯结构41a间的切割道位置形成至少一排气通道43，以对应该单一管芯结构41a的周边(如图4b所示)，且该排气通道43的深度可以例如为5_15 μ m,较佳为5-9 μ m,在此实施例中排气通道43的深度最好小于键合基板42的厚度。前述的外延结构41可以例如为一四元外延结构，其中外延层412例如为磷化铝镓铟(AlGaInP)材料，而该外延基板411通常由砷化镓(GaAs)所构成；或者外延结构41可以例如为GaN系列外延结构，其中外延层412例如为氮化镓(GaN)材料，而外延基板411为蓝宝石基板或碳化硅基板等。另外，该键合基板42的材料包括氮化镓、碳化硅或硅基板等。接着，在该外延层412的该第二表面412b与该键合基板42上涂布接着胶44(如图4c所示)，并应用预烤技术，以挥发该接着胶44上的有机挥发气体(如图4d所示)，且接着胶44可为环氧树脂(Epoxy)。然后，应用压合加热固定的技术，以结合该外延结构41与该键合基板42 (如图4e所示)。接着，可将外延结构41的外延基板411移除。而在将外延结构41的外延基板411去除后，暴露出外延层412的该第一表面412a,再于外延层412所暴露出的第一表面412a上制作电极，最后，沿着切割道以切割的方式形成多颗发光二极管的管芯。
[0044]图5a?图5f显示根据本发明的第四实施例的制作发光二极管的方法。本实施例与该第三实施例近似，其与该第三实施例相异之处在于本实例更进一步先应用蚀刻或光刻制作工艺，去除该排气通道上的该接着胶。如此一来，可避免接着胶将整个排气通道填满，而失去排气功能，故于本实施例将通道处的接着胶去除，可使排气通道得以顺畅。如图5a所示，先提供一外延结构51与一键合基板52，且该外延结构51包括有一外延基板511以及于该外延基板511上形成具有一 η型半导体层、一有源层及一 P型半导体(未绘示)的一外延层512，其中该外延层512具有相对的第一表面512a与第二表面512b，该外延基板511与该外延层512接合于该第一表面512a。此外，在该外延结构51上具有至少一单一管芯结构51a，并且应用感应耦合等离子体离子蚀刻(ICP)制作工艺、机械切割或激光切割，在该键合基板52对应于各单一管芯结构51a间的切割道位置形成至少一排气通道53，以对应该单一管芯结构51a的周边(如图5b所示)，且该排气通道53的深度可以例如为5_15μπι，较佳为5-9 μ m,在此实施例中排气通道53的深度最好小于键合基板522的厚度。前述的外延结构51可以例如为一四元外延结构，其中外延层52例如为磷化铝镓铟(AlGaInP)材料，而且该外延基板511通常由砷化镓(GaAs)所构成；或者外延结构51可以例如为GaN系列外延结构，其中外延层512例如为氮化镓(GaN)材料，而外延基板511为蓝宝石基板或碳化硅基板等。另外，该键合基板52的材料包括氮化镓、碳化硅或硅基板等。接着，在该外延层512的该第二表面512b与该键合基板52上涂布接着胶54(如图5c所示)，并再应用蚀刻或光刻制作工艺，去除该排气通道53上的该接着胶54(如图5d所示)。此外，去除排气通道53上的该接着胶54的方法有:(I)若接着胶54为感光物质，则可以直接通过光刻制作工艺将排气通道53的接着胶54以显影液去除；(2)若接着胶54为非感光物质，则可通过光刻与蚀刻制作工艺将排气通道53处的接着胶54去除。接着，应用预烤技术，以挥发该接着胶54上的有机挥发气体(如图5e所示)，且接着胶54可为环氧树脂(Epoxy)。然后，应用压合加热固定的技术，以结合该外延结构51与该键合基板52 (如图5f所示)。接着，可将外延结构51的外延基板511移除。而在将外延结构51的外延基板511去除后，暴露出外延层512的该第一表面512a,再于外延层512所暴露出的第一表面512a上制作电极,最后，沿着切割道以切割的方式形成多颗发光二极管的管芯。
[0045]图6显示应用本发明于制作整块晶片(wafer)上的外延结构的示意图。如图6所示，本发明于晶片上的各单一管芯结构61a的周围(chip boundary)，在此处也就是各管芯间的切割道，利用ICP蚀刻、机械切割或激光切割等方式形成排气通道，然后于外延结构与键合基板间的表面涂布接着胶或接着材料，再通过预烤将大部分有机挥发气体挥发掉，然后再通过压合加热固定外延结构与键合基板，最后可依需求将外延结构的外延基板移除。在进行热压合期间，有机气体可通过本发明中的排气通道经由晶片边缘排出。而完成接合键合基板后，将外延结构的外延基板去除后，再于所形成的结构上制作电极，最后，沿着各该单一管芯结构的周边(即切割道)以切割的方式形成多颗发光二极管的管芯。
[0046]图7显示应用本发明的被切割后的单一发光二极管管芯结构的示意图。如图7所示，单一发光二极管管芯的结构包括:键合基板71、P型半导体72、N型半导体73、设置于P型半导体72与N型半导体73之间的有源层(未图示)、将P型半导体72与键合基板71相接合的接着胶74。且于N型半导体73上设有多个N型接触金属75、一 N型接合垫76、在P型半导体74表面上设置有多个P型接触金属79、一 P型接合垫77，且P型半导体72与N型半导体73有一沟槽78，而P型接合垫77则通过沟槽78与P型接触金属79电连接，通过此一设计使得P型接合垫77与N型接合垫76位于该发光二极管管芯结构同侧形成一水平式的发光二极管结构，以方便后续制作工艺的进行。
[0047]以上所述的仅为本发明的范例实施态样，不能以之限定本发明所实施的范围。即凡依本发明权利要求所作的均等变化与修饰，皆应仍属于本发明专利涵盖的范围内，谨请贵审查委员明鉴，并祈惠准，是所至祷。
【权利要求】
1.一种发光二极管的制造方法，包括: 提供一键合基板； 提供一外延结构，且于该外延结构上具有至少一单一管芯结构； 在该键合基板或外延结构之一者形成至少一排气通道，其中该排气通道的位置对应于该外延结构上的各单一管芯结构的周边； 在该外延结构与该键合基板上涂布接着胶； 挥发该接着胶上的有机挥发气体； 结合该外延结构与该键合基板；以及 沿着各该单一管芯结构的周边进行切割，形成多颗发光二极管管芯。
2.如权利要求1所述的发光二极管的制造方法，其中该排气通道设置于该键合基板。
3.如权利要求2所述的发光二极管的制造方法，其中该排气通道的深度小于该键合基板的厚度
4.如权利要求1所述的发光二极管的制造方法，其中该排气通道设置于该外延结构。
5.如权利要求4所述的发光二极管的制造方法，其中该外延结构包括外延基板与外延层，且该排气通道的深度小于该外延层的厚度。
6.如权利要求1所述的发光二极管的制造方法，其中该排气通道的深度为5~15μπι。`
7.如权利要求6所述的发光二极管的制造方法，其中该排气通道的深度为5、μπι。
8.如权利要求1所述的发光二极管的制造方法，其中该外延结构为四元外延结构，且该四元外延结构是由磷化招镓铟(AlGaInP)构成。
9.如权利要求1所述的发光二极管的制造方法，其中该接着胶为环氧树脂。
10.如权利要求1所述的发光二极管的制造方法，其中该键合基板的材料包括氮化镓、碳化硅或硅基板。
11.如权利要求1所述的发光二极管的制造方法，其中应用感应耦合等离子体离子蚀刻制作工艺、机械切割或激光切割，以于该外延结构上的单一管芯结构的周边形成该排气通道。
12.如权利要求1所述的发光二极管的制造方法，还包括: 去除该排气通道上的该接着胶。
13.如权利要求12所述的发光二极管的制造方法，其中若该接着胶为非感光物质，则应用光刻与蚀刻制作工艺，去除该排气通道上的该接着胶。
14.如权利要求12所述的发光二极管的制造方法，其中若该接着胶为感光物质，则应用光刻制作工艺，将该排气通道上的该接着胶以显影液去除。
15.—种发光二极管的制造方法,包括: 提供一键合基板； 提供一外延结构，该外延结构包含外延基板与外延层，其中该外延层具有相对的第一表面与第二表面，该外延基板与该外延层接合于该第一表面； 在该外延层上的各单一管芯结构的周边形成至少一排气通道； 在该外延层的该第二表面与该键合基板上涂布接着胶； 挥发该接着胶上的有机挥发气体；结合该外延结构与该键合基板； 移除该外延基板，而暴露出该外延层的该第一表面；在该外延层所暴露出的该第一表面上形成电极；以及 沿着各该单一管芯结构的周边进行切割，形成多颗发光二极管管芯。
16.—种发光二极管的制造方法,包括: 提供一键合基板；提供一外延结构，该外延结构包含外延基板与外延层，其中该外延层具有相对的第一表面与第二表面，该外延基板与该外延层接合于该第一表面，且于该外延结构上具有至少一单一管芯结构； 在该键合基板上形成至少一排气通道，以对应该单一管芯结构的周边； 在该外延层的该第二表面与该键合基板上涂布接着胶； 挥发该接着胶上的有机挥发气体； 结合该外延结构与该键合基板； 移除该外延基板，而暴露出该外延层的该第一表面； 在该外延层所暴露出的该第一表面上形成电极；以及 沿着各该单一管芯结构的周边 进行切割，形成多颗发光二极管管芯。
【文档编号】H01L33/20GK103515501SQ201210326410
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年9月5日 优先权日:2012年6月19日
【发明者】邱信嘉, 吴奇隆, 叶姿吟, 江俊德 申请人:奇力光电科技股份有限公司, 佛山市奇明光电有限公司