CN102376841A - 发光二极管结构及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种发光二极管结构的制作方法如下所述。首先，提供一承载基板与配置于其上的一发光二极管芯片。发光二极管芯片具有朝向承载基板的一底面、相对于底面的至少一顶面以及与顶面相连的至少一侧壁，且发光二极管芯片具有配置于顶面上的一电极。接着，于发光二极管芯片的顶面上形成一抗氧化层。然后，施行一氧化法，以于发光二极管芯片的侧壁上形成一绝缘层。之后，移除抗氧化层。

Description

发光二极管结构及其制作方法

本案为原申请号：200810186083.2，申请日为：2008.12.22的分案申请。

技术领域

本发明是有关于一种发光二极管结构及其制作方法，且特别是有关于一种侧壁上覆盖有绝缘层的发光二极管结构及其制作方法。

背景技术

发光二极管的封装工艺一般是包括外延、加工切割成多个发光二极管芯片、固晶、打线接合等工艺。然而，在切割的过程中，容易在这些发光二极管芯片的侧壁上产生缺陷。一旦发光二极管芯片的侧壁具有缺陷，则易有漏电流的问题产生，以致于发光二极管芯片在电性上的稳定性不佳。此外，发光二极管芯片的侧壁裸露于外界环境中，容易受到外界环境或是后续工艺的污染或是损坏，以致于工艺良率降低。

此外，在固晶的过程中，用以固定发光二极管芯片的银胶容易因为胶量控制不当而溢流至发光二极管芯片的侧壁，以致于发光二极管芯片的p型掺杂半导体层与n型掺杂半导体层之间电性短路。前述的电性短路会造成发光二极管芯片的亮度衰减、逆偏电流增加、工艺良率降低以及制作成本提高等缺点。

发明内容

本发明提出一种发光二极管结构，可避免溢流至发光二极管芯片的侧壁上的银胶使p型掺杂半导体层与n型掺杂半导体层之间电性短路。

本发明另提出一种发光二极管结构的制作方法，其工艺良率较高且制作成本较低。

本发明提出一种发光二极管结构的制作方法如下所述。首先，提供一发光二极管芯片与一承载基板。发光二极管芯片配置于承载基板上，发光二极管芯片具有朝向承载基板的一底面、相对于底面的至少一顶面以及与顶面相连的至少一侧壁，且发光二极管芯片具有配置于顶面上的至少一电极。然后，于承载基板上形成一连续性抗氧化材料层。接着，移除部分连续性抗氧化材料层，以于发光二极管芯片的顶面上及部分承载基板上形成一抗氧化层，以覆盖配置于顶面上的电极，并暴露出侧壁。然后，施行一氧化法，以于发光二极管芯片的侧壁上形成一绝缘层。之后，移除抗氧化层。

在本发明的一实施例中，发光二极管芯片包括一第一型掺杂半导体层、一第二型掺杂半导体层以及一发光层，其中发光层位于第一型掺杂半导体层与第二型掺杂半导体层之间。

在本发明的一实施例中，绝缘层的材质包括第一型掺杂半导体层的氧化物、发光层的氧化物以及第二型掺杂半导体层的氧化物。

在本发明的一实施例中，绝缘层的材质包括含镓的氧化物以及含氮的氧化物。

在本发明的一实施例中，绝缘层的材质包括含镓的氧化物以及含磷的氧化物。

本发明提出一种发光二极管结构的制作方法如下所述。首先，提供一发光二极管芯片与一承载基板。发光二极管芯片配置于承载基板上，发光二极管芯片具有朝向承载基板的一底面、相对于底面的至少一顶面以及与顶面相连的至少一侧壁，且发光二极管芯片具有配置于顶面上的至少一电极。接着，于承载基板上形成一连续性覆盖材料层。然后，移除部分连续性覆盖材料层，以于顶面上及部分承载基板上形成一覆盖层，以覆盖电极。接着，于承载基板上形成一连续性绝缘材料层，并覆盖发光二极管芯片。之后，移除覆盖层以及连续性绝缘材料层的位于覆盖层上的部分，以于发光二极管芯片的侧壁上形成一绝缘层。

在本发明的一实施例中，形成连续性绝缘材料层的方法包括物理气相沉积、化学气相沉积、溅镀或电子束成长。

在本发明的一实施例中，绝缘层的材质包括含硅的氧化物。

在本发明的一实施例中，发光二极管芯片包括一第一型掺杂半导体层、一第二型掺杂半导体层以及一发光层，其中发光层位于第一型掺杂半导体层与第二型掺杂半导体层之间。

本发明提出一种发光二极管结构的制作方法如下所述。首先，提供一发光二极管芯片与一承载基板。发光二极管芯片配置于承载基板上，发光二极管芯片具有朝向承载基板的一底面、相对于底面的至少一顶面以及与顶面相连的至少一侧壁，且发光二极管芯片具有配置于顶面上的至少一电极。接着，承载基板上形成一连续性绝缘材料层，以覆盖发光二极管芯片。然后，于侧壁上形成一保护层，且连续性绝缘材料层位于保护层与侧壁之间。之后，移除连续性绝缘材料层的未被保护层所覆盖的部分，以于发光二极管芯片的侧壁上形成一绝缘层。然后，移除保护层。

在本发明的一实施例中，形成连续性绝缘材料层的方法包括旋转涂布。

在本发明的一实施例中，连续性绝缘材料层的材质包括含有二氧化硅的氧化物溶胶。

在本发明的一实施例中，发光二极管芯片包括一第一型掺杂半导体层、一第二型掺杂半导体层以及一发光层，其中发光层位于第一型掺杂半导体层与第二型掺杂半导体层之间。

本发明提出一种发光二极管结构包括一发光二极管芯片以及一绝缘层。发光二极管芯片具有一底面、相对于底面的至少一顶面以及与顶面相连的至少一侧壁，且发光二极管芯片具有配置于顶面上的一电极。绝缘层配置于侧壁上，并暴露出电极。

在本发明的一实施例中，绝缘层暴露出顶面。

在本发明的一实施例中，发光二极管芯片包括一第一型掺杂半导体层、一第二型掺杂半导体层以及一发光层，其中发光层位于第一型掺杂半导体层与第二型掺杂半导体层之间。

在本发明的一实施例中，绝缘层的材质包括第一型掺杂半导体层的氧化物、发光层的氧化物以及第二型掺杂半导体层的氧化物。

在本发明的一实施例中，绝缘层的材质包括含镓的氧化物以及含氮的氧化物或是包括含镓的氧化物以及含磷的氧化物。

在本发明的一实施例中，绝缘层的材质包括含硅的氧化物或是硫及其化合物。

在本发明的一实施例中，绝缘层包括物理气相沉积层、化学气相沉积层、溅镀层或电子束成长层。

本发明提出一种发光二极管结构，包括：一发光二极管芯片，具有一底面、相对于该底面的至少一顶面以及与该顶面相连的至少一侧壁，并具有配置于该顶面上的一电极；以及一绝缘层，配置于该侧壁上，并暴露出该电极，其中该绝缘层是利用一氧化法将该发光二极管芯片侧壁的材料进行氧化所形成，其中该绝缘层暴露出该顶面，其中该发光二极管芯片包括一第一型掺杂半导体层、一第二型掺杂半导体层以及一发光层，其中该发光层位于该第一型掺杂半导体层与该第二型掺杂半导体层之间。

其中该绝缘层的材质包括第一型掺杂半导体层的氧化物、发光层的氧化物以及第二型掺杂半导体层的氧化物，或者该绝缘层的材质包括含镓的氧化物以及含氮的氧化物或是包括含镓的氧化物以及含磷的氧化物，或者该绝缘层的材质包括含硅的氧化物或是硫及其化合物。

其中该氧化法包括干式氧化法或湿式氧化法。

综上所述，本发明是在发光二极管芯片的侧壁上形成一绝缘层，以避免已知技术中因银胶溢流至侧壁而导致p型掺杂半导体层与n型掺杂半导体层之间电性短路的问题。如此一来，绝缘层可提升工艺良率并降低制作成本。

附图说明

为让本发明的上述和其它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，其中：

图1A～图1D绘示本发明一实施例的发光二极管结构的制作方法的剖面图。

图2A～图2D绘示本发明另一实施例的发光二极管结构的制作方法的剖面图。

图3A～图3C绘示本发明又一实施例的发光二极管结构的制作方法的剖面图。

图4绘示本发明一实施例的发光二极管结构的剖面图。

图5绘示本发明另一实施例的发光二极管结构的剖面图。

具体实施方式

图1A～图1D绘示本发明一实施例的发光二极管结构的制作方法的剖面图。

首先，请参照图1A，提供一发光二极管芯片100与一承载基板200，发光二极管芯片100配置于承载基板200上。承载基板100例如是蓝膜(blue tape)或是紫外线胶带(UV tape)。

发光二极管芯片100具有朝向承载基板200的一底面B、相对于底面B的二顶面U1、U2以及与顶面U1、U2相连的多个侧壁S，且发光二极管芯片100具有配置于顶面U1、U2上的多个电极E1、E2。

在本实施例中，发光二极管芯片100可包括一第一型掺杂半导体层112、一第二型掺杂半导体层114以及位于第一型掺杂半导体层112与第二型掺杂半导体层114之间的一发光层116。此外，发光二极管芯片100还可包括一外延层120，外延层120位于发光二极管芯片100与承载基板200之间。

接着，请再次参照图1A，在本实施例中，于发光二极管芯片100上全面形成一连续性抗氧化材料层A1，其材质例如是光阻等感光材料。然后，请参照图1B，在本实施例中，可以曝光显影法移除位于侧壁S上的连续性抗氧化材料层A1，以于发光二极管芯片100的顶面U1、U2以及部分承载基板200上形成一抗氧化层A。抗氧化层A覆盖配置于顶面U1、U2上的电极E1、E2，并暴露出侧壁S。

之后，请参照图1C，施行一氧化法，以于发光二极管芯片100的侧壁S上形成一绝缘层I，氧化法例如是干式氧化法(dry oxidation)或湿式氧化法(wet oxidation)。施行湿式氧化法的方式例如是将发光二极管芯片100暴露在含有水气的环境中，而施行干式氧化法的方式例如是将发光二极管芯片100暴露在含有氧气的环境中。此外，在本实施例中，由于外延层120也可被氧化，因此，在外延层120的侧壁122上亦会形成绝缘层I。

绝缘层I的材质可包括第一型掺杂半导体层112的氧化物、发光层116的氧化物、第二型掺杂半导体层114的氧化物以及外延层120的氧化物。在本实施例中，绝缘层I的材质包括含镓的氧化物以及含氮的氧化物。在其它施例中，绝缘层I的材质包括含镓的氧化物以及含磷的氧化物。

值得注意的是，本实施例于发光二极管芯片100的侧壁S上形成绝缘层I，而绝缘层I可填补侧壁S上的缺陷并使侧壁S钝化。如此一来，绝缘层I可降低漏电流产生的机率，并提升发光二极管芯片100在电性上的稳定性。此外，绝缘层I覆盖侧壁S可保护侧壁S免于受到外界环境或是后续工艺的污染或是损坏，进而提升工艺良率。

再者，在后续的固晶过程中，由于绝缘层I覆盖发光二极管芯片100的侧壁S，故可避免已知技术中因银胶溢流至侧壁而导致p型掺杂半导体层与n型掺杂半导体层之间电性短路的问题。如此一来，于侧壁S上形成绝缘层I可提升工艺良率并降低制作成本。

之后，请参照图1D，移除抗氧化层A，以暴露出电极E1、E2。在本实施例中，当抗氧化层A为感光材料时，移除抗氧化层A的方法可以是曝光显影。

图2A～图2D绘示本发明另一实施例的发光二极管结构的制作方法的剖面图。

首先，请参照图2A，提供一发光二极管芯片100与一承载基板200，发光二极管芯片100配置于承载基板200上。

接着，请再次参照图2A，在本实施例中，可于发光二极管芯片100上全面形成一连续性覆盖材料层C1。然后，请参照图2B，可由曝光显影法移除位于侧壁S上的连续性覆盖材料层C1，以暴露出侧壁S，并于顶面U1、U2上残留剩余的覆盖层C，覆盖层C覆盖电极E1、E2。

然后，请参照图2C，于承载基板200上形成一连续性绝缘材料层I1，并覆盖发光二极管芯片100。形成连续性绝缘材料层I1的方法例如是物理气相沉积、化学气相沉积、溅镀、电子束成长，或者是其它适合的方法。之后，请参照图2D，移除覆盖层C以及位于覆盖层C上的连续性绝缘材料层I1，以于发光二极管芯片100的侧壁S上形成一绝缘层I，并暴露出电极E1、E2。绝缘层I的材质例如为含硅的氧化物(如二氧化硅)。

图3A～图3C绘示本发明又一实施例的发光二极管结构的制作方法的剖面图。

首先，请参照图3A，提供一发光二极管芯片100与一承载基板200，发光二极管芯片100配置于承载基板200上。接着，在承载基板200上形成一连续性绝缘材料层I1，并覆盖发光二极管芯片100，而形成连续性绝缘材料层I1的方法例如是旋转涂布或是其它适合的涂布方式。在本实施例中，连续性绝缘材料层I1的材质例如是氧化物溶胶，氧化物溶胶包括含有二氧化硅的溶胶、或者是含有其它适合的氧化物的溶胶。

然后，请参照图3B，于侧壁上形成一保护层310，且连续性绝缘材料层I1位于保护层310与侧壁S之间。在本实施例中，形成保护层310的方法可以是先在发光二极管芯片100上全面形成一保护材料层(未绘示)，然后，以曝光显影法移除位于顶面U1、U2上的保护材料层。

之后，请参照图3C，移除芯片100顶面上未被保护层310所覆盖的连续性绝缘材料层I1以及侧壁S上的保护层310，以于发光二极管芯片100的侧壁S上形成一绝缘层I。移除连续性绝缘材料层I1的方法包括蚀刻。

值得注意的是，上述三种制作方法是以平面式的发光二极管结构为例做说明，而熟习本领域技术者亦可将相同的制作方法应用在垂直式的发光二极管结构上。以下则将详细介绍本发明一实施例的发光二极管结构。

图4绘示本发明一实施例的发光二极管结构的剖面图。请参照图4，本实施例的发光二极管结构400包括一发光二极管芯片100以及一绝缘层I。发光二极管芯片100为一平面式的发光二极管芯片，其具有一底面B、相对于底面B的二顶面U1、U2以及与顶面U1、U2相连的多个侧壁S，发光二极管芯片100具有配置于顶面U1、U2上的多个电极E1、E2。

在本实施例中，发光二极管芯片100包括一第一型掺杂半导体层112、一第二型掺杂半导体层114以及位于第一型掺杂半导体层112与第二型掺杂半导体层114之间的一发光层116。第一型掺杂半导体层112、第二型掺杂半导体层114以及发光层116的材质包括砷化镓(GaAs)、磷化镓(GaP)、氮化镓(GaN)等III-V族化合物半导体材料。第一型掺杂半导体层112与第二型掺杂半导体层114可分别为n型掺杂半导体层与p型掺杂半导体层。

此外，发光二极管芯片100还可包括一外延层120，外延层120位于发光二极管芯片100与承载基板200之间。外延层120的材质例如是硅(Si)、玻璃(Glass)、砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)、砷化铝镓(AlGaAs)、磷化镓(GaP)、碳化硅(SiC)、磷化铟(InP)、氮化硼(BN)、氧化铝(Al₂O₃)或氮化铝(AlN)。

绝缘层I配置于侧壁S上，并暴露出电极E1、E2与顶面U1、U2。在本实施例中，绝缘层I还覆盖在外延层120的侧壁122上。在本实施例中，绝缘层I的材质可包括第一型掺杂半导体层112的氧化物、发光层116的氧化物以及第二型掺杂半导体层114的氧化物。在本实施例中，绝缘层I的材质可包括含镓的氧化物以及含氮的氧化物。此外，绝缘层I的材质可包括含镓的氧化物以及含磷的氧化物。绝缘层的材质包括含硅的氧化物(如二氧化硅)。另外，在其它实施例中，绝缘层I例如是物理气相沉积层、化学气相沉积层、溅镀层或电子束成长层。

图5绘示本发明另一实施例的发光二极管结构的剖面图。请参照图5，本实施例的发光二极管结构500包括一发光二极管芯片510以及一绝缘层I。值得注意的是，本实施例的发光二极管结构500与图4的发光二极管结构400相似，两者差异之处仅在于本实施例的发光二极管芯片510为一垂直式的发光二极管芯片。此外，发光二极管芯片510还包括一导电层512，其位于发光二极管芯片510与电极E2之间，且绝缘层I亦覆盖导电层512的侧壁512a。

综上所述，本发明是在发光二极管芯片的侧壁上形成绝缘层，以填补侧壁上的缺陷并使侧壁钝化。如此一来，绝缘层可降低漏电流产生的机率，并提升发光二极管芯片在电性上的稳定性。此外，绝缘层覆盖侧壁可保护侧壁免于受到外界环境或是后续工艺的污染或是损坏，进而提升工艺良率。

再者，在后续的固晶过程中，由于绝缘层覆盖发光二极管芯片的侧壁，故可避免已知技术中因银胶溢流至侧壁而导致p型掺杂半导体层与n型掺杂半导体层之间电性短路的问题。如此一来，绝缘层可提升工艺良率并降低制作成本。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求范围所界定的为准。

Claims (10)

1.一种发光二极管结构，包括：

一发光二极管芯片，具有一底面、相对于该底面的至少一顶面以及与该顶面相连的至少一侧壁，并具有配置于该顶面上的一电极；以及

一绝缘层，配置于该侧壁上，并暴露出该电极，其中该绝缘层是利用一氧化法将该发光二极管芯片侧壁的材料进行氧化所形成。

2.如权利要求1所述的发光二极管结构，其中该绝缘层暴露出该顶面。

3.如权利要求1所述的发光二极管结构，其中该发光二极管芯片包括一第一型掺杂半导体层、一第二型掺杂半导体层以及一发光层，其中该发光层位于该第一型掺杂半导体层与该第二型掺杂半导体层之间。

4.如权利要求1所述的发光二极管结构，其中该绝缘层的材质包括第一型掺杂半导体层的氧化物、发光层的氧化物以及第二型掺杂半导体层的氧化物。

5.如权利要求1所述的发光二极管结构，其中该绝缘层的材质包括含镓的氧化物以及含氮的氧化物或是包括含镓的氧化物以及含磷的氧化物。

6.如权利要求1所述的发光二极管结构，其中该绝缘层的材质包括含硅的氧化物或是硫及其化合物。

7.如权利要求1所述的发光二极管结构，其中该氧化法包括干式氧化法或湿式氧化法。

8.一种发光二极管结构，包括：

一发光二极管芯片，具有一底面、相对于该底面的至少一顶面以及与该顶面相连的至少一侧壁，并具有配置于该顶面上的一电极；以及

一绝缘层，配置于该侧壁上，并暴露出该电极，其中该绝缘层是利用一氧化法将该发光二极管芯片侧壁的材料进行氧化所形成，

其中该绝缘层暴露出该顶面，

其中该发光二极管芯片包括一第一型掺杂半导体层、一第二型掺杂半导体层以及一发光层，其中该发光层位于该第一型掺杂半导体层与该第二型掺杂半导体层之间。

9.如权利要求8所述的发光二极管结构，其中该绝缘层的材质包括第一型掺杂半导体层的氧化物、发光层的氧化物以及第二型掺杂半导体层的氧化物，

或者该绝缘层的材质包括含镓的氧化物以及含氮的氧化物或是包括含镓的氧化物以及含磷的氧化物，

或者该绝缘层的材质包括含硅的氧化物或是硫及其化合物。

10.如权利要求8所述的发光二极管结构，其中该氧化法包括干式氧化法或湿式氧化法。

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