微型元件的制作方法

本发明涉及一种半导体元件，尤其涉及一种微型元件。

背景技术：

一般来说，为了增加发光二极管的出光效率，大都会采用黄光微影制程的方式于磊晶结构的顶表面上形成透光层。由于现在的发光二极管已经缩小至微米等级，亦即微型发光二极管(microled)，再通过黄光微影制程来形成透光层的制程容许度会过小，因此所形成的透光层的面积会小于磊晶结构的顶表面的面积。意即，透光层会相对于磊晶结构的顶表面的边缘内缩一距离。如此一来，发光层所发出的光线会有部分无法通过透光层而传递至外界，因而影响微型发光二极管的出光效率。

技术实现要素：

本发明提供一种微型元件，可具有较佳地出光效率。

本发明的微型元件，其包括磊晶结构、绝缘层以及透光层。磊晶结构具有彼此相对的顶表面与底表面以及连接顶表面与底表面的周围表面。绝缘层覆盖磊晶结构的周围表面与底表面，且暴露出周围表面的部分。透光层覆盖磊晶结构的顶表面，并延伸覆盖至少部分周围表面的部分。

在本发明的一实施例中，上述的绝缘层的材料与透光层的材料相同。

在本发明的一实施例中，上述的绝缘层在周围表面上的第一厚度等于透光层在周围表面上的第二厚度。

在本发明的一实施例中，上述的绝缘层在周围表面上的第一厚度小于透光层在周围表面上的第二厚度。

在本发明的一实施例中，上述的绝缘层的第一厚度与透光层的第二厚度的比值大于等于0.8。

在本发明的一实施例中，上述的绝缘层在周围表面上的第一厚度大于透光层在周围表面上的第二厚度。

在本发明的一实施例中，上述的绝缘层的第一厚度与透光层的第二厚度的比值小于8。

在本发明的一实施例中，上述的透光层完全覆盖周围表面的部分且连接至绝缘层。

在本发明的一实施例中，上述的绝缘层与透光层之间具有垂直间距，且垂直间距小于等于0.5微米。

在本发明的一实施例中，上述的透光层从顶表面至周围表面的第一垂直高度与磊晶结构的第二垂直高度的比值大于等于0.05且小于等于0.25。

在本发明的一实施例中，上述的第一垂直高度大于等于0.5微米且小于等于1微米。

在本发明的一实施例中，上述的透光层与磊晶结构的顶表面的接触面的均方根粗糙度大于该透光层的一出光面。

在本发明的一实施例中，上述的微型元件还包括导光层。导光层配置于部分透光层上，其中透光层位于导光层与磊晶结构的顶表面之间。

在本发明的一实施例中，上述的导光层于顶表面上的正投影面积与透光层于顶表面上的正投影面积的比值大于等于0.8且小于等于1。

在本发明的一实施例中，上述的导光层于平面上的正投影宽度大于磊晶结构于平面上的正投影宽度。

在本发明的一实施例中，上述的导光层于平面上的正投影覆盖磊晶结构于平面上的正投影。

基于上述，在本发明的微型元件的设计中，透光层是覆盖磊晶结构的顶表面并延伸覆盖至绝缘层所暴露出的周围表面的至少一部分。也就是说，透光层的面积会大于磊晶结构的顶表面的面积。相较于现有透光层的面积小于磊晶结构的顶表面的面积而言，本发明的微型元件可具有较佳地出光效率。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

包含附图以便进一步理解本发明，且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。

图1a为本发明一实施例的一种微型元件的剖面示意图；

图1b为图1a的微型元件的俯视示意图；

图2为本发明另一实施例的一种微型元件的剖面示意图；

图3为本发明又一实施例的一种微型元件的剖面示意图；

图4a为本发明又一实施例的一种微型元件的剖面示意图；

图4b为本发明又一实施例的一种微型元件的剖面示意图；

图5为本发明又一实施例的一种微型元件的剖面示意图；

图6a为本发明又一实施例的一种微型元件的剖面示意图；

图6b为图6a的微型元件的俯视示意图。

附图标号说明

10a、10b、10c、10d、10d’、10e、10f：微型元件；

100、100b、100c：磊晶结构；

102、102b、102c：顶表面；

104：底表面；

106：周围表面；

1061、1062：部分；

110：电极；

114：下表面；

120、120e：绝缘层；

126：侧面；

130a、130b、130c、130d、130d’、130e：透光层；

132a、132b、132c：顶面；

136a、136d、136d’：侧面；

140：导光层；

c：凹槽；

g：间距；

h1：第一垂直高度；

h2：第二垂直高度；

t1：第一厚度；

t2、t2’、t2”：第二厚度；

p：平面。

具体实施方式

本发明的实施例描述微型元件(例如微型发光二极管(microled))的结构。虽然本发明的一些实施例特定于描述包含p-n二极管的微型发光二极管，但应理解本发明的实施例不限于此，某些实施例亦可应用到其他微型发光元件，该等微型发光元件依此一方式设计成控制执行预定电子功能(例如二极管、晶体管、集成电路)或光子功能(led、激光)。

图1a是本发明一实施例的一种微型元件的剖面示意图。图1b是图1a的微型元件的俯视示意图。请先参考图1a，本实施例的微型元件10a包括磊晶结构100、二电极110、绝缘层120以及透光层130a。磊晶结构100具有彼此相对的顶表面102与底表面104以及连接顶表面102与底表面104的周围表面106。电极110彼此分离地配置于磊晶结构100的底表面104上。此处，从磊晶结构100的顶表面102往底表面104的方向，依序堆栈第一型半导体层(未示出)、发光层(未示出)与第二型半导体层(未示出)而构成磊晶结构100，而电极110包括电性相反的第一型电极(未示出)和第二型电极(未示出)，分别与第一型半导体层及第二型半导体电性连接。也就是说，本实施例的微型元件10a可例如是覆晶式微型发光元件，但并不以此为限。如图1a所示，本实施例的磊晶结构100的剖面轮廓例如是倒梯形。但，在其他未示出的实施例中，磊晶结构的剖面轮廓也可以是矩形或是其他合适的形状，与此并不加以限制。

请同时参考图1a与图1b，本实施例的绝缘层120覆盖磊晶结构100的周围表面106与底表面104，且暴露出每一电极110的下表面114与周围表面106的部分1062。意即，绝缘层120暴露出周围表面106的部分1061。特别是，本实施例的透光层130a覆盖磊晶结构100的顶表面102，并延伸覆盖周围表面106的部分1062。意即，在周围表面106上，绝缘层120未覆盖到的周围表面106的部分1062是由透光层130a所覆盖，而绝缘层120与透光层130a在周围表面106上并无重叠，且透光层130a连接绝缘层120。也就是说，本实施例的磊晶结构100的周围表面106完全地被绝缘层120与透光层130a所包覆。此时，透光层130a共形于磊晶结构100的顶表面102与周围表面106的部分1062。如图1a所示，透光层130a的剖面形状例如盖子形状，如ㄇ字型。透光层130a与磊晶结构100的顶表面102的接触面为具体化为平面，但并不此为限。特别说明的是，如图1b所示，透光层130a完全覆盖磊晶结构100的顶表面102，甚至进一步延伸配置至周围表面106的部分1062，可使微型元件10a的正向出光可以完全通过透光层130a与部分周围表面106的部分1062，有更佳的出光效率，但不以此为限。

更进一来说，在本实施例中，绝缘层120的材料与透光层130a的材料可以相同，例如是二氧化硅、氮化硅或其他合适的材料。绝缘层120的折射率例如是大于1且小于磊晶结构100的折射率，更确切的说，绝缘层120的折射率是小于第一型半导体层(未示出)的折射率，可避免出光在磊晶结构100内部产生全反射，增加微型元件10a的出光效率。

请再参考图1a，本实施例的绝缘层120在周围表面106上的一第一厚度t1等于透光层130a在周围表面106上的一第二厚度t2。也就是说，绝缘层120与透光层130a在周围表面106上具有相同的厚度，且透光层130a的侧面136a与绝缘层120的侧面126呈连续斜面且平行于磊晶结构100的周围表面106。此处，所述第一厚度t1是指绝缘层120在周围表面106上的最短距离，而所述第二厚度t2是指透光层130a在周围表面106上的最短距离。

再者，本实施例的透光层130a从顶表面102至周围表面106具有第一垂直高度h1，而磊晶结构100具有第二垂直高度h2。在一较佳的实施例中，第一垂直高度h1与第二垂直高度h2的比值大于等于0.05且小于等于0.25，可使微型元件10a具有较佳的出光效率且可兼具周围表面106的保护。若第一垂直高度h1与第二垂直高度h2的比值小于0.05时，意指透光层130a于周围表面106上的比例较小，会使微型元件10a的出光效率不佳；反之，若第一垂直高度h1与第二垂直高度h2的比值大于0.25，则意指绝缘层120于周围表面106上的比例较小，会使周围表面106的保护效果不足。在另一更佳的实施例中，第一垂直高度h1大于等于0.5微米且小于等于1微米，则可使微型元件10a具有更佳地出光效率且可兼具对周围表面106的保护。

简言之，在本实施例的微型元件10a的设计中，透光层130a是覆盖磊晶结构100的顶表面102并延伸覆盖至绝缘层120所暴露出的周围表面106的部分1062。也就是说，透光层130a的面积会大于磊晶结构100的顶表面102的面积。相较于现有透光层的面积小于磊晶结构的顶表面的面积而言，本实施例的微型元件10a可具有较佳地出光效率。

在此必须说明的是，下述实施例沿用前述实施例的组件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的组件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参照前述实施例，下述实施例不再重复赘述。

图2是本发明另一实施例的微型元件的剖面示意图。请同时参照图1a与图2，本实施例的微型元件10b与前述的微型元件10a相似，两者差异在于：本实施例的微型元件10b的透光层130b与磊晶结构100b的顶表面102b的接触面具体化为粗化表面。亦即，透光层130b与磊晶结构100b的接触面大于透光层130b的顶面132b的均方根粗糙度。此处，透光层130b的顶面132b可略为一平面且接触面为粗化的设计，可有效增加微型元件10b的出光效率。当然，于其他未示出的实施例中，透光层与磊晶结构的顶表面的接触面亦可为具有周期性或是不规则的图案化表面，而透光层的顶面亦可为粗糙面的设计更增加出光，此仍属于发明所欲保护的范围。

图3是本发明又一实施例的微型元件的剖面示意图。请同时参照图2与图3，本实施例的微型元件10c与前述的微型元件10b相似，两者差异在于：本实施例的微型元件10c的透光层130c共形于磊晶结构100c的顶表面102c，且磊晶结构100c与透光层130c的顶表面102c的接触面为一图案化表面。意即，透光层130c相对远离磊晶结构100c的顶面132c也同样是图案化表面。通过透光层130c的顶面132c及磊晶结构100c与透光层130c的接触面皆为图案化表面，可有效提升微型元件10c的出光效率。更进一步来说，图案化表面具有凹槽c，其中凹槽c的宽度可以大于等于10纳米且小于等于2000纳米，且凹槽c的深度可以大于等于10纳米且小于等于2000纳米。通过纳米级的凹槽c，可具有较佳的出光效率。当然，于其他未示出的实施例中，透光层的顶面及透光层与磊晶结构的顶表面的接触面亦可为不规则的图案化表面或是粗化表面，此仍属于发明所欲保护的范围。

图4a是本发明又一实施例的微型元件的剖面示意图。请同时参照图1a与图4a，本实施例的微型元件10d与前述的微型元件10a相似，两者差异在于：本实施例的微型元件10d的绝缘层120在周围表面106上的第一厚度t1小于透光层130d在周围表面106上的第二厚度t2’。也就是说，透光层130d的侧面136d突出绝缘层120的侧面126，此设计可有效地提高微型元件10d侧向的出光光型。此处，绝缘层120的第一厚度t1与透光层130d的第二厚度t2’的比值大于等于0.8且小于1。当第一厚度t1与第二厚度t2’的比值小于0.8时，则会使绝缘层120与透光层130d相接之处差异过大而影响出光光型。

图4b是本发明又一实施例的微型元件的剖面示意图。请同时参照图4a与图4b，本实施例的微型元件10d’与前述的微型发光元件10d相似，两者差异在于：本实施例的微型元件10d’的绝缘层120在周围表面106上的第一厚度t1大于透光层130d’在周围表面106上的第二厚度t2”。也就是说，透光层130d’的侧面136d’不突出绝缘层120的侧面126，此设计可有效地提高微型元件10d’侧向的出光效率。此处，绝缘层120的第一厚度t1与透光层130d的第二厚度t2”的比值大于1且小于等于8。当第一厚度t1与第二厚度t2”的比值大于8时，则会使绝缘层120与透光层130d’相接之处差异过大而影响出光效率。

图5是本发明又一实施例的微型元件的剖面示意图。请同时参照图1a与图5，本实施例的微型元件10e与前述的微型元件10a相似，两者差异在于：在本实施例的微型元件10e中，绝缘层120e与透光层130e之间具有垂直间距g，且垂直间距g小于等于0.5微米。换言之，在本实施例中，透光层130e并未与绝缘层120e连接，此设计可使透光层130e在后续转移时若有受损，不会连带损伤到绝缘层120。

图6a是本发明又一实施例的微型元件的剖面示意图。图6b是图6a的微型元件的俯视示意图。请同时参照图1a与图6a，本实施例的微型元件10f与前述的微型元件10a相似，两者差异在于：在本实施例的微型元件10f中还包括导光层140，配置于部分透光层130a上，其中透光层130a位于导光层140与磊晶结构100的顶表面102之间。此处，导光层140的材质例如是二氧化硅、氮化硅或其他折射率小于磊晶结构100的材料。此处，导光层140与透光层130a可以为不同材料。更佳的，导光层140的材料折射率可以小于透光层130a的折射率，可避免发光层的出光全反射，增加出光效率。

请同时参照图6a与图6b，详细来说，本实施例的导光层140没有完全覆盖透光层130a的顶面132a。在一较佳实施例中，导光层140于顶表面102上的正投影面积与透光层130a于顶表面102上的正投影面积的比值大于等于0.8且小于等于1，可增加微型元件10f的出光效率。在另一较佳实施例中，导光层140于平面p上的正投影宽度大于磊晶结构100于平面p上的正投影宽度，可有效提升微型元件10f的出光效率。在另一较佳实施例中，导光层140于平面p上的正投影完全覆盖磊晶结构100于平面p上的正投影，通过导光层140的面积和透光层130a面积皆大于顶表面102的面积，可有效提升微型元件10f的出光效率。

综上所述，在本发明的微型元件的设计中，透光层是覆盖磊晶结构的顶表面并延伸覆盖至绝缘层所暴露出的周围表面的一部分。也就是说，透光层的面积会大于磊晶结构的顶表面的面积。相较于现有透光层的面积小于磊晶结构的顶表面的面积而言，本发明的微型元件可具有较佳地出光效率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。