专利名称：一种制造高散热发光元件的方法
技术领域：
本发明关于一种高散热发光元件的制造方法，尤其关于一种具有较大面 积的高散热基板的发光元件。
背景技术：
发光二极管(Light-emitting Diode; LED )是一种固态物理半导体元件， 其至少包含一 p-n结(p-n junction )，此p-n结形成于p型与n型半导体层之 间。当于p-n结上施加一定程度的偏压时，p型半导体层中的空穴与n型半 导体层中的电子会结合而释放出光。此光产生的区域一般又称为发光区 (active region )。
LED为了特定的目的会转换基板，例如使用散热佳的铜基板，可以提升 LED的饱和电流。 一般而言，转换至散热基板后，原本的生长基板会被移除， 最后再将晶片分离形成各个独立的晶粒。然而每个晶粒的散热基板的上表面 的表面积大约与外延层的下表面的表面积相等，饱和电流提升的程度不足。
另 一种制作方式是先将原本包含生长基板与外延层的晶片分离成晶粒， 再将各个晶粒置于散热基板的晶片之上，移除生长基板后进行黄光工艺制作
电极，最后再将包含各颗外延层的散热基板的晶片分离成晶粒，如此每个晶 粒可以具有较大的散热基板。然而因为在将各个晶粒置于散热基板的晶片时 会造成错位，即晶粒偏移原本在基座上预设的位置，所以在黄光制作电极的 工艺之中，光掩模的图案无法对准各个晶粒，电极不易形成在晶粒上，降低 成品率。
发明内容
提供具有发光结构的晶片，包含生长基板；发光叠层，形成于生长基板 之上；第一欧姆接触层，形成于发光叠层之上；与至少一第一垫片，形成于 第一欧姆接触层的第一表面之上；其中发光叠层至少包含有源层。将暂时载 体连接至第一欧姆接触层的第一表面与第一垫片之上，接者移除生长基板以棵露发光叠层的第一表面。在发光叠层的第一表面形成第二欧姆接触层与反 射层，其中第二欧姆接触层系被反射层围绕。将具有发光结构的晶片移除暂 时载体后，分离形成多个发光晶粒，并将各个发光晶粒分别连接至各个高散 热基板，以形成发光元件。
提供具有发光结构的晶片，包含生长基板；发光叠层，形成于生长基板 之上；第一欧姆接触层，形成于发光叠层之上；与至少一第一垫片，形成于 第一欧姆接触层的第一表面之上；其中发光叠层至少包含有源层。将暂时载 体连接至第一欧姆接触层的第一表面与第一垫片之上，接者薄化生长基板至 其厚度至多为约20微米。在生长基板的第一表面形成第二欧姆接触层与反 射层，其中第二欧姆接触层被反射层围绕。或者形成多个开孔于生长基板之 中并暴露部分发光叠层，形成第二欧姆接触层于开孔之中并接触发光叠层， 接者形成反射层于生长基板的第一表面之上，并与第二欧姆接触层接触。将 具有发光结构的晶片移除暂时载体后，分离形成多个发光晶粒，并将各个发 光晶粒分别连接至各个高散热基板，以形成发光元件。
图1是显示依据本发明一实施例的高散热发光元件的制造流程剖面图2是显示依据本发明一实施例的高散热发光元件的剖面图3是显示依据本发明另一实施例的高散热发光元件的剖面图4是显示依据本发明另一实施例的高散热发光元件的制造流程剖面
图5是显示依据本发明另 一 实施例的高散热发光元件的剖面图6是显示依据本发明又另一实施例的高散热发光元件的剖面图7是为示意图，显示利用本发明实施例的高散热发光元件组成的一光
源产生装置的示意图8是示意图，显示利用本发明实施例的发光元件组成的一背光模组的
示意图。
主要元件符号说明 具有发光结构的晶片1， 5 生长基板 10， 50生长基板的第一表面 502
发光叠层 12, 52
有源层 122， 522
发光叠层的第一表面 124
第一欧姆接触层 13， 53
第一欧姆接触层的第一表面 132, 532
第一垫片14， 54
第二垫片15， 55
暂时载体 16， 56
第二欧姆接触层 11， 51
反射层 18, 58
发光晶粒 2, 4， 6， 8
下表面 22， 42， 62, 82
发光元件 3， 7
高散热基板30， 70
上表面 302， 702
光源产生装置9
光源 91
电源供应系统 92 控制元件 93 背光模组100 光学元件 110
具体实施例方式
如图l所示，提供一具有发光结构的晶片1，包含一生长基板10; —发 光叠层12，形成于生长基板10之上； 一第一欧姆接触层13，形成于发光叠 层12之上；与至少一第一垫片14，形成于一第一欧姆接触层13的第一表面 132之上；其中该发光叠层12至少包含一有源层122。将一暂时载体16连 接至第一欧姆接触层13的第一表面132与第一垫片14之上，接者移除生长 基板10以棵露一发光叠层12的第一表面124。在发光叠层12的第一表面 124形成一第二欧姆接触层11与一反射层18，其中第二欧姆接触层11被反射层18围绕。将具有发光结构的晶片1移除暂时载体16后，分离形成多个 发光晶粒2，并将各个发光晶粒2分别连接至各个高散热基板30,以形成如 图2所示的一发光元件3。在另一实施例中，将具有发光结构的晶片l分离 形成各个发光晶粒2，连接至另一由高散热材质组成的晶片，移除暂时载体 16后，再分离此高散热材质组成的晶片以形成具有高散热基板30的发光元 件3。由于第一垫片14已形成于第一欧姆接触层13之上，可避免一般发光 晶粒2连接至高散热基板30后再形成第一垫片14的作法，于黄光工艺中因 发光晶粒2位置错置而造成对位不准的问题。
发光叠层12的材料包含但不限于AlxGayIni_x.yN， O^x^l, O^y^l, 0Sx+y当l，或AlaGabIn卜a.bP， O^a^l, 0当b^1， 0^a+b^l。分离具有发 光结构的晶片1的方式包含但不限于劈裂或切割，连接的方式可例如为以黏 结层(未显示)连接发光晶粒2与高散热基板30。第一欧姆接触层13与第二 欧姆接触层11为导电性材料，例如磷化镓(GaP)、砷化镓(GaAs)、磷砷化镓 (GaAsP)、砷镓化铝(AlGaAs)、氮化镓(GaN)、铟(In)、锡(Sn)、铝(A1)、金(Au)、 柏(Pt)、锌(Zn)、银(Ag)、钬(Ti)、锡(Pb)、锗(Ge)、铜(Cu)、镍(Ni)、铍化金 (AuBe)、锗化金(AuGe)、锌化金(AuZn)、锡化铅(PbSn)、氧化铟锡(ITO)、氧 化锢(InO)、氧化锡(SnO)、氧化镉锡(CTO)、氧化锑锡(ATO)、氧化锌(ZnO) 等金属氧化物或此等材料的组合所构成的群组。高散热基板30的一上表面 302的表面积至少为发光晶粒2的一下表面22的表面积的1.5倍，其材料的 热导系数至少为24W/m.K，例如为铜(Cu)、钨(Wu)、氮化铝(A1N)、金属基 复合材料(Metal Matrix Composite; MMC)、陶瓷基复合材料(Ceramic Matrix Composite; CMC)、碳化硅(SiC)、铝(A1)、硅(Si)、钻石(Diamond)或此等材 料的组合。
如图2所示，仅有第一垫片14位于第一欧姆接触层13的第一表面132 之上，是一垂直结构，高散热基板30较佳为导电性材料。如图3所示，第 一垫片14与一第二垫片15位于第一欧姆接触层13的第一表面132之上， 是一水平结构，高散热基板30较佳为电绝缘性材料。为了形成水平结构， 具有发光结构的晶片1包含形成于第一欧姆接触层13的第一表面132之上 的第一垫片14与第二垫片15，移除生长基板10之后，形成反射层18于发 光叠层12的第一表面124,具有发光结构的晶片1移除暂时载体16后，分 离形成多个发光晶粒4，再将各个发光晶粒4分别连接至各个高散热基板30以形成发光元件3。
如图4所示，提供一具有发光结构的晶片5，包含一生长基板50; —发 光叠层52,形成于生长基板50之上； 一第一欧姆接触层53,形成于发光叠 层52之上；与至少一第一垫片54，形成于一第一欧姆接触层53的第一表面 532之上；其中发光叠层52至少包含一有源层522。将一暂时载体56连接 至第一欧姆接触层53的第一表面532与第一垫片54之上，接者薄化生长基 板50至其厚度至多约为20微米。在薄化后的一生长基板50的第一表面502 形成一第二欧姆接触层51与一反射层58,其中第二欧姆接触层51被反射层 58围绕。在另一实施例中，则于生长基板50之中形成多个开孔并暴露部分 发光叠层52，并形成第二欧姆接触层51于开孔之中以接触发光叠层52，再 形成反射层58于生长基板50的第一表面502之上，并与第二欧姆接触层51 接触。将具有发光结构的晶片5移除暂时载体56后，分离形成多个发光晶 粒6，并将各个发光晶粒6分别连接至各个高散热基板70,以形成如图5所 示的一发光元件7。在另一实施例中，将具有发光结构的晶片5分离形成各 个发光晶粒6，连接至另一由高散热材质组成的晶片，移除暂时载体56后， 再分离此高散热材质组成的晶片以形成具有高散热基板70的发光元件7。由 于第一垫片54已形成于第一欧姆接触层53之上，可避免一般发光晶粒6连 接至高散热基板70后再形成第一垫片54的作法于黄光工艺中因发光晶粒6 位置错置而造成对位不准的问题。
发光叠层52的材料包含但不限于AlxGayln!+yN, 0当x^1， 0刍y^1， 0^x+y当l，或AlaGabIn!.a.bP， 0^a笙l， O^b^l, 0刍a+b^1。分离具有发 光结构的晶片5的方式包含但不限于劈裂或切割，连接的方式可例如为以黏 结层(未显示)连接发光晶粒6与高散热基板70,薄化生长基板50的方法可 为化学机械研磨(chemical mechanical polishing; CMP)方法或蚀刻。第 一欧姆 接触层53与第二欧姆接触层51为导电性材料，例如磷化镓(GaP)、砷化镓 (GaAs)、磷砷化镓(GaAsP)、砷镓化铝(AlGaAs)、氮化镓(GaN)、铟(In)、锡(Sn)、 铝(A1)、金(Au)、柏(Pt)、锌(Zn)、银(Ag)、钬(Ti)、锡(Pb)、锗(Ge)、铜(Cu)、 镍(Ni)、铍化金(AuBe)、锗化金(AuGe)、锌化金(AuZn)、锡化铅(PbSn)、氧 化铟锡(ITO)、氧化铟(InO)、氧化锡(SnO)、氧化镉锡(CTO)、氧化锑锡(ATO)、 氧化锌(ZnO)等金属氧化物或此等材料的组合所构成的群组。高散热基板70 的一上表面702的表面积至少为发光晶粒6的一下表面62的表面积的1.5倍，其材料的热导系数至少为24W/m*K，例如为铜(Cu)、鴒(Wu)、氮化铝 (A1N)、金属基复合材料(Metal Matrix Composite; MMC)、陶乾基复合材料 (Ceramic Matrix Composite; CMC)、碳化硅(SiC)、铝(A1)、硅(Si)、钻石(Diamond) 或此等材料的组合。生长基板50的材料包含但不限于砷化镓铝(AlGaAs)、 磷化镓(GaP)、氮化铝(A1N)、氧化锂铝(LiA102)、碳化硅(SiC)、氧化锌(ZnO)、 磷化铟(InP)、氮化铝(A1N)、蓝宝石(Sapphire)、钻石(Diamond),玻璃(Glass)， 其他透明材料或此等材料的组合。
如图5所示，仅有第一垫片54位于第一表面532之上，是一垂直结构， 生长基板50与高散热基板70较佳为导电性材料。如图6所示，第一垫片54 与一第二垫片55位于第一欧姆接触层53的第一表面532之上，是一水平结 构，生长基板50与高散热基板70较佳为电绝缘性材料。为了形成水平结构， 具有发光结构的晶片5包含形成于第一欧姆接触层53的第一表面532之上 的第一垫片54与第二垫片55,薄化生长基板50之后，形成反射层58于生 长基板50的第一表面502，再将具有发光结构的晶片5移除暂时载体56后， 分离形成多个发光晶粒8。各个发光晶粒8分别连接至各个高散热基板70 以形成发光元件7。
图7绘示出 一光源产生装置示意图，光源产生装置9可以是一照明装置， 例如路灯、车灯、或室内照明光源，也可以是交通号志、或一平面显示器中 背光模组的一背光光源。光源产生装置9包含一光源91，可为本发明任一实 施例中的发光元件、 一电源供应系统92以供应光源91 一电流、以及一控制 元件93,用以控制电源供应系统92。
图8绘示出一背光模组剖面示意图，背光模组100包含前述实施例中的 光源产生装置9，以及一光学元件110。光学元件110可将由光源产生装置9 发出的光加以处理，以应用于平面显示器，例如散射光源产生装置9所发的 光。
上述实施例仅为例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发 明。任何熟于此项技艺的人士均可在不违背本发明的技术原理及精神的情况 下，对上述实施例进行修改及变化。因此本发明的权利保护范围如权利要求 所列。
10
权利要求
1.一种制造发光元件的方法，其步骤包含提供具有发光结构的晶片，包含生长基板；发光叠层，形成于该生长基板之上，该发光叠层具有发光叠层的第一表面；以及第一欧姆接触层，形成于该发光叠层之上，该第一欧姆接触层具有第一欧姆接触层的第一表面；连接暂时载体于该第一欧姆接触层的第一表面；于连接该暂时载体之后，移除该生长基板；分离该具有发光结构的晶片以形成至少一发光晶粒；以及于该发光晶粒形成之后，连接该发光晶粒于一高散热基板，其中该高散热基板的一上表面的表面积至少为该发光晶粒的一下表面的表面积至少1.5倍。
2. 如权利要求1所述的制造发光元件的方法，其中该发光叠层的材料包含AlxGayln卜x.yN， 0^x当l， O^y^l, 0^x+y^l，或AlaGabln!.a.bP, O^a^l,O^b^l, 0Sa+b^1。
3. 如权利要求1所述的制造发光元件的方法，在连接该暂时载体之前，还包含形成至少一第一垫片于该第一欧姆接触层的第一表面之上。
4. 如权利要求1所述的制造发光元件的方法，在移除该生长基板之后，还包含形成第二欧姆接触层于该发光叠层的第一表面；以及形成反射层于该发光叠层的第一表面，且邻接于该第二欧姆接触层。
5. 如权利要求1所述的制造该发光元件的方法，在移除该生长基板之后，还包含形成反射层于该发光晶粒与该高散热基板之间。
6. 如权利要求1所述的制造发光元件的方法，其中该高散热基板的材料」泽自由铜(Cu)、鴒(Wu)、氮化铝(A1N)、金属基复合材料(Metal MatrixComposite; MMC)、陶瓷基复合材料(Ceramic Matrix Composite; CMC)、碳化硅(SiC)、铝(A1)、硅(Si)、钻石(Diamond)与此等材料的组合所构成的群组。
7. 如权利要求1所述的制造发光元件的方法，在形成该发光晶粒之前， 还包含移除该暂时载体。
8. —种制造发光元件的方法，包含 提供具有发光结构的晶片，包含生长基板，该生长基板具有生长基板的第一表面； 发光叠层，形成于该生长基板之上；以及第一欧姆接触层，具有第一欧姆接触层的第一表面，且形成于该发 光叠层之上；连接暂时载体于该第 一欧姆接触层的第 一表面；于连接该暂时载体之后，分离该具有发光结构的晶片以形成至少一发光曰4'二 ， 日曰牙乂，连接该发光晶粒于高散热材质组成的晶片；以及 连接该发光晶粒之后，分离该高散热材质组成的晶片以形成至少一该发 光元件。
9. 如权利要求8所述的制造发光元件的方法，在连接该暂时载体之前， 还包含形成至少一第一垫片于该第一欧姆接触层的第一表面之上。
10. 如权利要求8所述的制造发光元件的方法，在连接该暂时载体之 后，还包含移除该生长基板或薄化该生长基板。
11. 如权利要求10所述的制造发光元件的方法，在薄化该生长基板之 后，还包含形成至少一开孔于该生长基板并暴露部分该发光叠层；以及 形成第二欧姆接触层于该开孔之中并接触该发光叠层。
12. 如权利要求10所述的制造发光元件的方法，在连接该发光晶粒之 前，还包含形成反射层于该生长基板与该高散热材质组成的晶片之间。
13. 如权利要求10所述的制造发光元件的方法，在薄化该生长基板之 后，还包含形成第二欧姆接触层于该生长基板的第一表面；以及形成反射层于该生长基板的第一表面，且邻接于该第二欧姆接触层。
14. 如权利要求10所述的制造发光元件的方法，其中该生长基板薄化 后的厚度小于20微米。
15. 如权利要求8所述的制造发光元件的方法，其中该高散热材质组成的晶片的材料择自由铜(Cu)、钨(Wu)、氮化铝(A1N)、金属基复合材料(Metal Matrix Composite; MMC)、陶瓷基复合材料(Ceramic Matrix Composite; CMC)、碳化硅(SiC)、铝(A1)、硅(Si)、钻石(Diamond)与此等材料的组合所构成的群组。
16. 如权利要求8所述的制造发光元件的方法，在形成该发光晶粒之 前，还包含移除该暂时载体。
全文摘要
本发明揭露一种制造高散热发光元件的方法，包含提供具有发光结构的晶片，包含生长基板；发光叠层，形成于生长基板之上；第一欧姆接触层，形成于发光叠层之上；与至少一第一垫片，形成于第一欧姆接触层的第一表面之上。将暂时载体连接至第一表面与第一垫片之上，接者移除生长基板以裸露发光叠层的第一表面。在发光叠层的第一表面形成第二欧姆接触层与反射层，其中第二欧姆接触层被反射层围绕。将具有发光结构的晶片移除暂时载体后，分离形成多个发光晶粒，并将各个发光晶粒分别连接至各个高散热基板，以形成发光元件，其中高散热基板的上表面积大于发光晶粒的下表面积。
文档编号H01L33/00GK101667613SQ20081021377
公开日2010年3月10日 申请日期2008年9月4日 优先权日2008年9月4日
发明者林锦源, 陈怡名 申请人:晶元光电股份有限公司