TW201308674A - 光電元件與其製造方法 - Google Patents

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Abstract

一光電元件，具有一光電單元，具有一第一上表面；一第一金屬層，位於該第一上表面；一第一透明結構，圍繞該光電單元並曝露該第一上表面；以及一第一接觸層，位於該第一透明結構之上，具有一連接部與該第一金屬層電連接。

Description

光電元件與其製造方法
本發明關於一種光電元件，特別是關於一種具有導電結構之光電元件。
光電元件目前已經廣泛地使用在光學顯示裝置、交通號誌、資料儲存裝置、通訊裝置、照明裝置與醫療器材上，例如發光二極體(Light-emitting Diode；LED)。與商業電子產品走向輕薄短小的趨勢類似，光電元件的發展也進入微封裝的時代，半導體與光電元件最佳的封裝設計是晶粒級封裝。
此外，上述之LED更可以進一步地進行微封裝以形成晶粒級的LED封裝，並與其他元件組合連接以形成一發光裝置。第15圖為習知之發光裝置結構示意圖，如第15圖所示，一發光裝置150包含一具有至少一電路154之次載體(sub-mount)152；至少一焊料156(solder)位於上述次載體152上，藉由此焊料156將上述LED 151黏結固定於次載體152上並使LED 151之基板153與次載體152上之電路154形成電連接；以及，一電性連接結構158，以電性連接LED 151之電極155與次載體152上之電路154；其中，上述之次載體152可以是導線架(lead frame)或大尺寸鑲嵌基底(mounting substrate)，以便發光裝置150之電路規劃並提高其散熱效果。
一光電元件，具有一光電單元，具有一第一上表面；一第一金屬層，位於該第一上表面；一第一透明結構，圍繞該光電單元並曝露該第一上表面；以及一第一接觸層，位於該第一透明結構之上，具有一連接部與該第一金屬層電連接。
本發明之實施例會被詳細地描述，並且繪製於圖式中，相同或類似的部分會以相同的號碼在各圖式以及說明出現。
第1A-1C圖繪示本申請案一實施例之一光電元件1之製造流程圖。如第1A圖所示，一晶圓具有一暫時載體10；一黏結層12形成於暫時載體10之上；以及複數個光電單元14形成於黏結層12之上。如第1B圖所示，一第一透明結構16形成於黏結層12與複數個光電單元14之上，可覆蓋至少其中一光電單元14之至少兩個表面；一第二透明結構18形成於第一透明結構16之上。如第1C圖所示，移除暫時載體10與黏結層12，複數個導電結構2形成於第一透明結構16與複數個光電單元14之表面上，分割晶圓以形成複數個光電元件1。
暫時載體10與第二透明結構18可承載光電單元14與第一透明結構16。暫時載體10之材料包含導電材料，例如為類鑽碳薄膜(Diamond Like Carbon；DLC)、石墨、碳纖維、金屬基複合材料(Metal Matrix Composite；MMC)、 陶瓷基複合材料(Ceramic Matrix Composite；CMC)、高分子基複合材料(Polymer Matrix Composite，PMC)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鋁(Al)、矽(Si)、硒化鋅(ZnSe)、砷化鎵(GaAs)、碳化矽(SiC)、磷化鎵(GaP)、磷砷化鎵(GaAsP)、磷化銦(InP)、鎵酸鋰(LiGaO2)、鋁酸鋰(LiAlO2)或上述材料之組合，或絕緣材料，例如為鑽石(Diamond)、玻璃(Glass)、環氧樹酯(Epoxy)、石英(Quartz)、壓克力(Acryl)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鋅(ZnO)、氮化鋁(AlN)或上述材料之組合。
第二透明結構18相對於光電單元14所發之光為透明，其材料包含透明材料，例如鑽石(Diamond)、玻璃(Glass)、環氧樹酯(Epoxy)、石英(Quartz)、壓克力(Acryl)、氧化矽(SiOx)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鋅(ZnO)、矽膠或上述材料之組合。此外，於另一實施例中，第二透明結構18亦可相對於來自環境之光為透明，例如陽光。第二透明結構18的厚度約為300微米至500微米。
黏結層12可黏著地連接暫時載體10與光電單元14，並且在第二透明結構18形成於第一透明結構16之後易於去除。黏結層12之材料可為絕緣材料、UV膠帶或熱解膠帶。絕緣材料包含但不限於苯并環丁烯(BCB)、Su8、環氧樹酯(Epoxy)或旋塗玻璃(SOG)。
第一透明結構16包覆光電單元14，用以固定與承載光電單元14並增進光電元件1的機械強度。第一透明結構16相對於光電單元14所發之光為透明，其材料可與第二透明結構18相同或相異，熱膨脹係數約為50 ppm/℃~400 ppm/℃。第一透明結構16之材料包含透明材料，例如環氧樹脂(Epoxy)、聚亞醯胺(PI)、苯并環丁烯(BCB)、過氟環丁烷(PFCB)、Su8、丙烯酸樹脂(Acrylic Resin)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚醯亞胺(Polyetherimide)、氟碳聚合物(Fluorocarbon Polymer)、玻璃(Glass)、氧化鋁(Al2O3)、SINR、旋塗玻璃(SOG)、鐵氟龍或上述材料之組合。第一透明結構16之折射係數可與第二透明結構18相同或相異，其厚度約為200微米至300微米。此外，於第一透明結構16亦可相對於來自環境之光為透明，例如陽光。
光電單元14可提供光能、電能或兩者兼具，例如發光二極體或太陽能電池，其厚度約為100微米。當光電單元14為發光之發光二極體，第一透明結構16之折射係數大於第二透明結構18之折射係數，以增加將光擷取出光電元件1的機率。當光電單元14為吸光之太陽能電池，第一透明結構16之折射係數小於第二透明結構18之折射係數，以增加光進入出光電元件1的機率。
第2A圖繪示本申請案一實施例之光電元件1之剖面圖，光電元件1具有第二透明結構18；第一透明結構16，位於第二透明結構18之上；光電單元14位於第一透明結構16之上；以及導電結構2，位於光電單元14與第一透明結構16之上。光電單元14具有一第一金屬層142和一第二金屬層144位於一第一上表面141之上；一第一下表 面143，與第一上表面141相對且靠近第二透明結構18；以及至少二側面140介於第一上表面141與第一下表面143之間。導電結構2具有一第一絕緣層22，位於光電單元14與第一透明結構16之上，並覆蓋部分之第一金屬層142與第二金屬層144；一反射層24，位於第一絕緣層22之上；一第二絕緣層26，位於第一絕緣層22與反射層24之上，並覆蓋反射層24；一第一開口212與一第二開口214形成於第一絕緣層22與第二絕緣層26之中，並分別曝露第一金屬層142與第二金屬層144；以及一電極28，具有第一導電層282與一第二導電層284，位於第二絕緣層26之上，並分別形成於第一開口212與第二開口214之中，以電連結第一金屬層142與第二金屬層144。其中，位於第一金屬層142與第二金屬層144之間的部分第一絕緣層22與第二絕緣層26之間不具有反射層24。
第一絕緣層22可電絕緣光電單元14與反射層24，並保護光電單元14避免被自反射層24材料擴散的元素損害。第一透明結構16具有一第二上表面162，位於第一絕緣層22之下；以及一第二下表面166，靠近第二透明結構18。第二上表面162實質上低於第一上表面141。然而，第二上表面162具有一斜面164鄰近第一上表面141，斜面164較佳為位於第一金屬層142和第二金屬層144與側面140之間的一區域之上。此外，於另一實施例中，部分第二上表面162與第二下表面166之間的距離可與第二下表面166與第一上表面141之間的距離相同。
第一絕緣層22對於第一透明結構16及/或反射層24具有黏著性，對於來自光電單元14及/或環境之光的透光率大於85%。第一絕緣層22之熱膨脹係數小於第一透明結構16之熱膨脹係數，較佳為介於第一透明結構16與反射層24之間，其熱膨脹係數約為3 ppm/℃至200 ppm/℃，較佳為20 ppm/℃至70 ppm/℃。第一絕緣層22之材料可與第一透明結構16之材料相同或相異，亦可作為形成開口之用的光阻材料，所以第一絕緣層22在微影製程中需要被固化。第一絕緣層22的固化溫度不超過350℃以避免在高溫中損害第一透明結構16。光阻材料包含但不限於Al-polymer、苯并環丁烯(BCB)、SINR、Su8或旋塗玻璃(SOG)。第一絕緣層22可具有粗糙度大於第一上表面141之一粗糙表面，其厚度實質上是固定的，約為2微米至3微米。
反射層24可反射來自光電單元14或環境之光，其厚度實質上是固定的，約為1微米至3微米。反射層24與部分第一金屬層142和第二金屬層144重疊，更可包含複數個附屬層(未顯示)，其熱膨脹係數約為3 ppm/℃至200 ppm/℃。反射層24對於來自光電單元14及/或環境之光的反射率為70%以上，其材料可包含但不限於銅(Cu)、鋁(Al)、錫(Sn)、金(Au)、銀(Ag)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、銀-鈦(Ag-Ti)、鎳-錫(Ni-Sn)、金合金(Au alloy)、鎳-銀(Ni-Ag)或鈦-鋁(Ti-Al)等。反射層24可具有粗糙度大於第一上表面141 之一粗糙表面。
第二絕緣層26可電絕緣第一導電層282和第二導電層284與反射層24，並保護反射層24避免被第一導電層282及第二導電層284損害。第二絕緣層26可用以固定反射層24並增進導電結構2的機械強度。第二絕緣層26之材料可與第一絕緣層22之材料相同或相異，其材料包含但不限於Al-polymer、苯并環丁烯(BCB)、SINR、Su8、旋塗玻璃(SOG)、聚亞醯胺(PI)或類鑽碳薄膜(DLC)。第二絕緣層26可具有粗糙度大於第一上表面141之一粗糙表面，其厚度實質上是固定的，約為4微米至5微米。
電極28可經由蒸鍍或電鍍一體成形，電極28之上表面面積相對於第二透明結構18之上表面面積不小於50%。第一導電層282與第二導電層284用以接受外部電壓，其材料可為金屬材料，包含但不限於銅(Cu)、錫(Sn)、金(Au)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鉛(Pb)、銅-錫(Cu-Sn)、銅-鋅(Cu-Zn)、銅-鎘(Cu-Cd)、錫-鉛-銻(Sn-Pb-Sb)、錫-鉛-鋅(Sn-Pb-Zn)、鎳-錫(Ni-Sn)、鎳-鈷(Ni-Co)、金合金(Au alloy)、金-銅-鎳-金(Au-Cu-Ni-Au)或上述材料之組合等。第一導電層282及/或第二導電層284可包含複數個附屬層(未顯示)，其對於來自光電單元14及/或環境之光的反射率為70%以上。第一導電層282之厚度實質上是固定的，例如約為12微米；第二導電層284之厚度實質上是固定的，例如約為12微米。第一導電層282及第二導電層284之上表面面積相對於第二下表面面積大於50%。
如第2B圖所示，光電單元14可為一發光二極體具有一發光結構145；一第一介電層149a；一保護層147；一第一打線墊片146；一第二打線墊片148；第一金屬層142；第二金屬層144，以及一第二介電層149b。發光結構145具有一基板145a；一第一電性層145b；一主動層145c；以及一第二電性層145d。主動層145c位於第一電性層145b之上，為一發光層；第二電性層145d位於主動層145c之上。第一打線墊片146位於發光結構145之上，並與第一電性層145b電連接；第二打線墊片148位於發光結構145之上，並與第二電性層145d電連接。保護層147位於發光結構145之上，電絕緣第一打線墊片146與主動層145c和第二電性層145d；第一介電層149a位於發光結構145之上。第一金屬層142位於發光結構145之上，並與第一電性層145b電連接，部分第一金屬層142位於第一介電層149a之上。第二金屬層144位於發光結構145之上，並與第二電性層145d電連接，部分第二金屬層144位於第一介電層149a之上。第二介電層149b位於第一介電層149a之上，第一介電層149a與第二介電層149b電絕緣第一金屬層142與第二金屬層144。部分第一介電層149a為一透明層，其與第一金屬層142及/或第二金屬層144接觸之一表面可反射發光結構145所發之光。另一實施例中，第一介電層149a可具有一反射結構，此反射結構包含布拉格反射層(DBR)及/或反射薄膜。反射薄膜包含金屬材料，例如銅(Cu)、鋁(Al)、錫(Sn)、金(Au)、銀(Ag)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、銀-鈦(Ag-Ti)、鎳-錫(Ni-Sn)、金合金(Au alloy)、鎳-銀(Ni-Ag) 或鈦-鋁(Ti-Al)等。
如第2B圖所示，第一打線墊片146與第二打線墊片148之間有一第一間距d1；第一金屬層142與第二金屬層144之間有一第二間距d2；第一導電層282與第二導電層284之間有一第三間距d3。第一間距d1大於第二間距d2及/或第三間距d3，第二間距d2與第三間距d3可相同或相異。一實施例中，第二間距d2大於第三間距d3；另一實施例中，第二間距d2可小於第三間距d3。第三間距d3約為100微米至300微米。第二透明結構18具有一第一寬度w1，光電單元14具有一第二寬度w2，第一寬度w1對於第二寬度w2之比例約為1.5至3，更佳為2至2.5。
第2C圖繪示第2A圖所示之光電元件1之上視圖，第一導電層282具有一斜角286位於遠離第二導電層284之一邊，第一開口212與反射層24之間有一第四間距d4，約為25微米至75微米。
另一實施例中，光電元件1可藉由黏結材料黏結至一基座。黏結材料可為金屬材料、透明材料或非等向性導電薄膜，金屬材料包含但不限於銅(Cu)、錫(Sn)、金(Au)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鉛(Pb)、銅-錫(Cu-Sn)、銅-鋅(Cu-Zn)、銅-鎘(Cu-Cd)、錫-鉛-銻(Sn-Pb-Sb)、錫-鉛-鋅(Sn-Pb-Zn)、鎳-錫(Ni-Sn)、鎳-鈷(Ni-Co)、金合金(Au alloy)、金-銅-鎳-金(Au-Cu-Ni-Au)或上述材料之組合，透明材料包含但不限於苯并環丁烯(BCB)、Su8、環氧樹酯(Epoxy)或旋塗玻璃(SOG)。
第3A-3F圖繪示於光電單元14之上電鍍電極28之製造流程圖。如第3A圖所示，一晶種層30形成於光電單元14與第一透明結構16之上。如第3B圖所示，一第一光阻32形成於晶種層30之上並曝露部分晶種層30。如第3C圖所示，一電鍍層34電鍍形成於晶種層30未被第一光阻32覆蓋之部分。如第3D圖所示，移除第一光阻32以曝露晶種層30其他部分。如第3E圖所示，一第二光阻36形成於電鍍層34之上，然後移除晶種層30曝露的部分。如第3F圖所示，移除第二光阻36並曝露電鍍層34以形成電極28。
第4圖繪示本申請案另一實施例之一光電元件4之剖面圖。光電元件4與光電元件1類似，但更包含一凹部40，形成於第二透明結構18之中，可處理來自光電單元14或環境之光，如同光學元件。凹部40更可形成於第一透明結構16之中。此實施例中，凹部40由剖面圖觀之可為三角形。
如第5圖所示，另一實施例中，一光電元件5之第二透明結構18可為倒梯形。第二透明結構18可具有一第三下表面182，其可為粗糙度大於第一上表面141之一粗糙表面或一平整表面。第二透明結構18之形狀由剖面圖觀之包含但不限於三角形、半圓形、四分之一圓形、倒梯形、五角形或四邊形，第一透明結構16之形狀可與第二透明結構18相同或相異。另一實施例中，第二下表面166可為粗糙度大於第一上表面141之一粗糙表面或一平整表面。
如第6圖所示，一光電元件6與光電元件1類似，但更包含一鏡面60位於第三下表面182之下，鏡面60可反射來自光電單元14或環境之光。如第7圖所示，另一實施例中，一光電元件7具有光電單元14、導電結構2、第一透明結構16與第二透明結構18。第二透明結構18具有與第一上表面141不平行之一第一邊184，一鏡面70形成於第一邊184之下以反射來自光電單元14或環境之光。自剖面圖觀之，第一邊184相對於第一上表面141可為拋物曲線、弧線或斜邊。如第8圖所示，另一實施例中，一光電元件8與光電元件7類似，但第一透明結構16更具有與第一上表面141不平行之一第二邊168，一鏡面80形成於第一邊184與第二邊168之下以反射來自光電單元14或環境之光。
第9A~9C圖繪示本申請案又一實施例之一光電元件9之製造流程圖。如第9A~9B圖所示，光電單元14與第一透明結構16位於第二透明結構18之上，光電單元14之保護層147形成於第一上表面141之上，曝露第一金屬層142與第二金屬層144，其中保護層147可覆蓋部分第一金屬層142與第二金屬層144。另一實施例中，保護層147可曝露全部第一金屬層142與第二金屬層144，更甚者曝露部分第一上表面141。一絕緣散射層90形成於光電單元14與第一透明結構16之上，絕緣散射層90至少覆蓋部分光電單元14與第一透明結構16，並圍繞第一金屬層142與第二金屬層144。如第9C圖所示，移除部分絕緣散射層90以形成第一開口212與第二開口214，裸露出第一金屬 層142與第二金屬層144，接著形成第一導電層282及第二導電層284於絕緣散射層90之上及第一開口212與第二開口214之中，其中第一導電層282及第二導電層284分別電連接第一金屬層142與第二金屬層144，以形成光電元件9。絕緣散射層90可電絕緣第一導電層282與第二導電層284，對於來自光電單元14及/或環境之光的反射率為50%以上，可為單一層結構。絕緣散射層90具有遠離第一導電層282之一漫射表面92，漫射表面92可具有複數個顆粒，漫射來自光電單元14及/或環境之光。其中漫射係指光線照射在物體粗糙的表面會無序地向四周反射的現象。另一實施例中，絕緣散射層90可具有複數個絕緣層堆疊(未顯示)以形成布拉格反射層。絕緣散射層90之厚度約為4微米至20微米，較佳為5微米至10微米。絕緣散射層90之材料可為環氧樹酯(Epoxy)、氧化矽(SiOx)、氧化鋁(Al2O3)、二氧化鈦(TiO2)、矽膠(Silicone)、樹酯(Resin)或上述材料之組合。形成絕緣散射層90之方法包含旋塗、鋼版印刷或網版印刷，移除絕緣散射層90之方法包含蝕刻。絕緣散射層90同時可提供散射與反射光線，以及電絕緣的功能，減少散射材料、反射材料與絕緣材料的使用，也避免材料之間因為材料特性所造成的損耗，例如熱膨脹係數或機械強度的差異，而可提高良率並降低成本，另外更可防止水氣進入光電單元14，增加可靠度。第一導電層282之上表面具有一第一下陷區281，位於第一金屬層142之正上方，與部分第一金屬層142重疊；以及一第一平整區283，與部分絕緣散射層90重疊，其中第一下陷區281 與第一上表面141之間的距離小於第一平整區283與第一上表面141之間的距離。另一實施例中，第一下陷區281與第一上表面141之間的距離小於絕緣散射層90之上表面與第一上表面141之間的距離。第二導電層284之上表面具有一第二下陷區285，位於第二金屬層144之正上方，與部分第二金屬層144重疊；以及一第二平整區287，與部分絕緣散射層90重疊，其中第二下陷區285與第一上表面141之間的距離小於第二平整區287與第一上表面141之間的距離。另一實施例中，第二下陷區285與第一上表面141之間的距離小於絕緣散射層90之上表面與第一上表面141之間的距離。第一導電層282更具有一第一填充部288，形成於絕緣散射層90與光電單元14之間的凹陷處，較佳為形成於第一金屬層142與絕緣散射層90之間。第二導電層284更具有一第二填充部289，形成於絕緣散射層90與光電單元14之間的凹陷處，較佳為形成於第二金屬層144與絕緣散射層90之間。
第10A~10B圖繪示本申請案又一實施例之一光電元件100之製造流程圖。如第10A圖所示，光電單元14與第一透明結構16位於第二透明結構18之上，第一絕緣層22形成於光電單元14與第一透明結構16之上，第一絕緣層22至少覆蓋部分光電單元14與第一透明結構16，並圍繞第一金屬層142與第二金屬層144。反射層24形成於第一絕緣層22之上，第二絕緣層26形成於反射層24之上。如第10B圖所示，移除部分第一絕緣層22、第二絕緣層26以及反射層24以形成第一開口212與第二開口214，裸露 出第一金屬層142與第二金屬層144，接著形成電極28於絕緣反射層90之上及第一開口212與第二開口214之中，其中電極28電連接第一金屬層142與第二金屬層144，以形成光電元件100。其中，位於第一金屬層142與第二金屬層144之間的部分第一絕緣層22與第二絕緣層26之間具有反射層24，增加來自光電單元14及/或環境之光被反射的機率，提升發光效率，以及防止水氣進入光電單元14，增加可靠度。反射層24可與電極28及/或第一金屬層142與第二金屬層144電連接。另一實施例中，第二絕緣層26可包覆反射層24以電絕緣反射層24與電極28及/或第一金屬層142與第二金屬層144。
第11圖繪示本申請案又一實施例之一光電元件110之剖面圖。光電元件110具有導電結構2、光電單元14與第一透明結構16位於第二透明結構18之上，其中第一透明結構16具有一第一透明層161，圍繞且位於光電單元14之下；一第二透明層163，圍繞且位於第一透明層161之下；一第三透明層165，圍繞且位於第二透明層163之下；一第一波長轉換層112，位於第一透明層161與第二透明層163之間；以及一第二波長轉換層114，位於第二透明層163與第三透明層165之間。第一波長轉換層112被光電單元14所發之光激發後所發之光具有一第一波長，第二波長轉換層114被光電單元14所發之光激發後所發之光具有一第二波長，光電單元14所發之光具有一第三波長，其中第三波長小於第一波長與第二波長，第一波長大於第二波長。第一波長之能階小於可被第二波長轉換層114吸收 之光的能階，降低具有第一波長之光被第二波長轉換層114的吸收，減少具有第一波長之光因波長轉換所造成的損耗，提升光電元件110的發光效率。第一波長轉換層112及/或第二波長轉換層114可吸收光電單元14所發之光後產生激發光，亦可散射光電單元14所發之光與第一波長轉換層112及/或第二波長轉換層114產生之激發光。第一波長轉換層112及/或第二波長轉換層114之結構可具有單異質結構、雙異質結構、雙側雙異質結構、多層量子井或量子點，其材料可為螢光粉或半導體材料。螢光粉包含但不限於YAG、矽酸鹽、釩酸鹽、鹼土金屬矽酸鹽、鹼土金屬硫化物、鹼土金屬硒化物、鹼土金屬鎵硫化物、金屬氮化物、金屬氮氧化物、鎢鉬酸鹽族混合物、氧化物混合物、玻璃螢光粉混合物或上述材料之組合。半導體材料具有一種以上之元素選自鎵(Ga)、鋁(Al)、銦(In)、磷(P)、氮(N)、鋅(Zn)、鎘(Cd)與硒(Se)所構成之群組。
第12圖繪示本申請案又一實施例之一光電元件120之剖面圖。光電元件120具有導電結構2、光電單元14與第一透明結構16位於第二透明結構18之上，以及一窗戶層122位於第二透明結構18之下。來自光電單元14及/或環境之光可穿透窗戶層122，窗戶層122之折射係數介於第二透明結構18與環境之折射係數之間，可降低在第二透明結構18與環境之介面發生之全反射的機率。窗戶層122之折射係數約大於1及/或小於2，較佳為介於1.1與1.4之間。窗戶層122可經過回流焊(reflow)作為光學元件，例如透鏡，處理來自光電單元14或環境之光，其形狀由剖面 圖觀之包含但不限於三角形、半圓形、四分之一圓形、倒梯形、五角形或四邊形。窗戶層122之材料可為環氧樹脂(Epoxy)、旋塗玻璃(SOG)、氧化矽(SiOx)、矽膠(Silicone)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或上述材料之組合。
第16A~16C圖繪示本申請案又一實施例之一光電元件1600之製造流程圖。第16A圖係本實施例之上視圖，第16B圖與第16C圖係本實施例之剖面圖。如第16A圖所示，移除一光電單元14之部分保護層147以曝露出一第一金屬層142與其一第一延伸部142a及/或一第二金屬層144與其一第二延伸部144a。接著形成一絕緣散射層90於光電單元14與一第一透明結構16之上，如第16B圖所示。移除部分絕緣散射層90以曝露出第一金屬層142與第一延伸部142a及/或第二金屬層144與第二延伸部144a，形成第一導電層282與第二導電層284於絕緣散射層90與光電單元14之上以形成光電元件1600，其中第一導電層282和第二導電層284分別與第一金屬層142和第二金屬層144電連接，例如第一導電層282和第二導電層284分別與第一金屬層142和第二金屬層144直接接觸，如第16C圖所示。光電元件1600之第一金屬層142具有第一延伸部142a及第二金屬層144具有第二延伸部144a，以增加光電單元14的電流擴散能力，提升光電單元14的發光效率。第一導電層282藉由與第一延伸部142a的接觸及/或第二導電層284藉由與第二延伸部144a的接觸，增加與第一金屬層142和第二金屬層144的接觸面積，因此增加光電元件1600散熱與電流傳導的路徑，提升其散熱效率。
第17A~17D圖繪示本申請案又一實施例之一光電元件1700之製造流程圖。第17A圖、第17B圖與第17C圖係本實施例之上視圖，第17D圖係本實施例之剖面圖。如第17A圖所示，移除一光電單元14之部分保護層147以曝露出第一金屬層142及一第二金屬層144與一第二延伸部144a。一第一接觸層170形成於第一透明結構16之上，具有一連接部170a向光電單元14延伸並與第一金屬層142形成電連接。於本實施例中，連接部170a係與第一金屬層142直接接觸。一絕緣散射層172形成於第一透明結構16與第一接觸層170之上，曝露部分第一接觸層170，如第17B圖所示。如第17C圖與第17D圖所示，第一導電層282形成於絕緣散射層172與第一接觸層170之上，與第一接觸層170形成電連接；第二導電層284形成於絕緣散射層172、第二金屬層144與第二延伸部144a之上，與第二金屬層144和第二延伸部144a形成電連接以形成光電元件1700，其中第二導電層284與第一接觸層170電絕緣。光電元件1700之第二金屬層144具有第二延伸部144a，以增加光電單元14的電流擴散能力，提升光電單元14的發光效率。第二導電層284藉由與第二延伸部144a的接觸，增加與第二金屬層144的接觸面積，因此增加光電元件1700散熱與電流傳導的路徑，提升其散熱效率。因為覆蓋於第一接觸層170之上的絕緣散射層172電絕緣第二導電層284與第一金屬層142，所以第二導電層284可延伸至第一金屬層142之上，擴大第二金屬層284之上表面面積，增加光電元件1700散熱與電流傳導的路徑，提升其效 率。當第一導電層282與第二導電層284之上表面面積不同，例如第二導電層284之上表面面積大於第一導電層282之上表面面積，可便於後續製程的對位辨識，提升良率。第一接觸層170可反射來自光電單元14及/或環境之光，提升光電元件1700的出光效率，其材料可為上述第一金屬層或反射層之材料。
第18A~18D圖繪示本申請案又一實施例之一光電元件1800之製造流程圖。第18A圖、第18B圖與第18C圖係本實施例之上視圖，第18D圖係本實施例之剖面圖。如第18A圖所示，移除一光電單元14之部分保護層147以曝露出一第一金屬層142及一第二金屬層144與一第二延伸部144a。一第一接觸層170形成於第一透明結構16之上，具有一連接部170a向光電單元14延伸並與第一金屬層142形成電連接；一第二接觸層1802形成於第一透明結構16之上與保護層147之上，並與第二金屬層144及/或第二延伸部144a電連接，其中第一接觸層170與第二接觸層1802相隔離，如第18B圖所示。一第一隔離層1804形成於第一接觸層170與第二接觸層1802之上以形成光電元件1800，如第18C圖所示。如第18A圖與第18D圖所示，光電元件1800之第二金屬層144具有第二延伸部144a，以增加光電單元14的電流擴散能力，提升光電單元14的發光效率。第二接觸層1802藉由與第二延伸部144a的接觸，增加與第二金屬層144的接觸面積，因此增加光電元件1800散熱與電流傳導的路徑，提升其散熱效率。覆蓋於第一接觸層170與第二接觸層1802之上的第一隔離層1804 可調整其長寬尺寸，改變第一接觸層170與第二接觸層1802曝露之上表面面積，使其相同或不同。當第一接觸層170與第二接觸層1802曝露之上表面面積不同，於本實施例中第二接觸層1802曝露之上表面面積大於第一接觸層170曝露之上表面面積，可便於後續製程的對位辨識，提升良率。如第18D圖所示，第一隔離層1804更可形成於第一接觸層170與第二接觸層1802之間以電絕緣第一接觸層170與第二接觸層1802，降低短路的機率，提升良率。第二接觸層1802之材料可為上述第一金屬層之材料，第一隔離層1804之材料可為上述第一絕緣層或絕緣散射層之材料等。
第19圖繪示本申請案又一實施例之一光電元件1900之剖面圖。光電元件1900具有一導電結構2、一光電單元14與一第一透明結構16位於第二透明結構18之上，其中第二透明結構18具有倒角186，處理來自光電單元14之光，例如折射或反射。另外，光電元件1900更具有一第一包覆層1902，圍繞且位於第二透明結構18之下；一第二包覆層1906，圍繞且位於第一包覆層1902之下；以及一第三波長轉換層1904，位於第一包覆層1902與第二包覆層1906之間。因為來自光電單元14之光在第三波長轉換層1904會被散射，被第三波長轉換層1904散射返回光電單元14之光會在第二透明結構18與第一包覆層1902之介面遭受全反射，因而減少被散射回光電單元14後被吸收的光，提升光電元件1900的出光效率。波長轉換粒子之結構可具有量子點，其材料可為螢光粉或半導體材料。螢光粉 包含但不限於YAG、矽酸鹽、釩酸鹽、鹼土金屬矽酸鹽、鹼土金屬硫化物、鹼土金屬硒化物、鹼土金屬鎵硫化物、金屬氮化物、金屬氮氧化物、鎢鉬酸鹽族混合物、氧化物混合物、玻璃螢光粉混合物或上述材料之組合。半導體材料具有一種以上之元素選自鎵(Ga)、鋁(Al)、銦(In)、磷(P)、氮(N)、鋅(Zn)、鎘(Cd)與硒(Se)所構成之群組。
第20A-20F圖繪示本申請案另一實施例之一光電元件2000之製造流程圖。如第20A圖所示，一黏結層12形成於一暫時載體10之上；一光電單元14形成於黏結層12之上，其中光電單元14具有一第一金屬層142與一第二金屬層144；以及二第一導線結構2002形成於黏結層12之上且與光電單元14分離，其中二第一導線結構2002可同位於光電單元14之相同側或各自位於光電單元14之相異側。如第20B圖所示，一第一包覆結構2004形成於黏結層12與光電單元14之上，可覆蓋光電單元14與第一導線結構2002，並位於光電單元14與第一導線結構2002之間。如第20C圖所示，移除部分第一包覆結構2004以曝露第一金屬層142、第二金屬層144與第一導線結構2002，接著形成一第一隔離層2006於第一包覆結構2004之上，曝露第一金屬層142、第二金屬層144與第一導線結構2002。第二導線結構2008形成於第一隔離層2006之上，分別電連接第一金屬層142和第二金屬層144與第一導線結構2002，如第20D圖所示。一第一透明結構16形成於第一隔離層2006與第二導線結構2008之上，其中第一透明結構16具有一第一波長轉換層2010，位於光電單元14 所發之光的行進路徑；一第二透明結構18位於第一透明結構16之上，如第20E圖所示。如第20F圖所示，移除暫時載體10與黏結層12，一第二隔離層2012形成於第一包覆結構2004與光電單元14之下，曝露第一導線結構2002與一第一下表面143，一第一導電層2014與一第二導電層2016形成於第二隔離層2012之下以形成光電元件2000，其中第一導電層2014和第二導電層2016分別與第一導線結構2002電連接。第二導電層2016可與第一下表面143直接接觸，幫助光電單元14的散熱，提升光電元件2000的散熱效率。
第一導線結構2002用以傳導電流，電連接第一金屬層142和第一導電層2014與第二金屬層144和第二導電層2016，對於來自光電單元14及/或環境之光的反射率為70%以上，其材料可與上述第一導電層與反射層等材料相同。第一包覆結構2004包覆光電單元14，用以固定與承載光電單元14並增進光電元件2000的機械強度，以及電絕緣第一導線結構2002與光電單元14。第一包覆結構2004相對於光電單元14所發之光可為透明，其材料可與第二透明結構18相同或相異。第一隔離層2006用以電絕緣第一導線結構2002與光電單元14，其材料可為上述第一絕緣層之材料。第二隔離層2012用以電絕緣第一導電層2014和第二導電層2016，亦可用以反射或散射光電單元14所發之光，其材料可為上述第一絕緣層或絕緣散射層之材料等。第二導線結構2008用以傳導電流，電連接第一金屬層142和第一導電層2014與第二金屬層144和第二導電層 2016，其材料可與上述第一導電層之材料相同。
如第21圖所示，另一實施例中，一光電元件2100之第二透明結構18由剖面觀之可具有弧形。又一實施例中，一光電元件2200之第二透明結構18由剖面觀之可為梯形，如第22圖所示。第二透明結構18可依應用調整其形狀來改變光電元件所發之光形成之光形，其形狀由剖面圖觀之包含但不限於三角形、四分之一圓形、倒梯形、五角形或四邊形，第一透明結構16之形狀可與第二透明結構18相同或相異。
第13圖係繪示出一光源產生裝置示意圖，一光源產生裝置130包含一晶粒產生自具有前述任一實施例中之光電元件。光源產生裝置130可以是一照明裝置，例如路燈、車燈或室內照明光源，也可以是交通號誌或一平面顯示器中背光模組的一背光光源。光源產生裝置130具有前述發光元件組成之一光源131、一電源供應系統132以供應光源131一電流、以及一控制元件133，用以控制電源供應系統132。
第14圖係繪示出一背光模組剖面示意圖，一背光模組1400包含前述實施例中的光源產生裝置130，以及一光學元件1401。光學元件1401可將由光源產生裝置130發出的光加以處理，以應用於平面顯示器，例如散射光源產生裝置130發出的光。
惟上述實施例僅為例示性說明本申請案之原理及其功 效，而非用於限制本申請案。任何本申請案所屬技術領域中具有通常知識者均可在不違背本申請案之技術原理及精神的情況下，對上述實施例進行修改及變化。因此本申請案之權利保護範圍如後述之申請專利範圍所列。
1、4、5、6、7、8、9、100、110、120、1600、1700、1800、1900、2000、2100、2200‧‧‧光電元件
10‧‧‧暫時載體
12‧‧‧黏結層
14‧‧‧光電單元
140‧‧‧側面
141‧‧‧第一上表面
142‧‧‧第一金屬層
142a‧‧‧第一延伸部
143‧‧‧第一下表面
144‧‧‧第二金屬層
144a‧‧‧第二延伸部
145‧‧‧發光結構
145a‧‧‧基板
145b‧‧‧第一電性層
145c‧‧‧主動層
145d‧‧‧第二電性層
146‧‧‧第一打線墊片
147‧‧‧保護層
148‧‧‧第二打線墊片
149a‧‧‧第一介電層
149b‧‧‧第二介電層
16‧‧‧第一透明結構
161‧‧‧第一透明層
162‧‧‧第二上表面
163‧‧‧第二透明層
164‧‧‧斜面
165‧‧‧第三透明層
166‧‧‧第二下表面
168‧‧‧第二邊
170‧‧‧第一接觸層
170a‧‧‧連接部
18‧‧‧第二透明結構
182‧‧‧第三下表面
184‧‧‧第一邊
186‧‧‧倒角
1802‧‧‧第二接觸層
1804、2006‧‧‧第一隔離層
1902‧‧‧第一包覆層
1904‧‧‧第三波長轉換層
1906‧‧‧第二包覆層
2‧‧‧導電結構
212‧‧‧第一開口
214‧‧‧第二開口
22‧‧‧第一絕緣層
24‧‧‧反射層
26‧‧‧第二絕緣層
28‧‧‧電極
281‧‧‧第一下陷區
282、2014‧‧‧第一導電層
283‧‧‧第一平整區
284、2016‧‧‧第二導電層
285‧‧‧第二下陷區
286‧‧‧斜角
287‧‧‧第二平整區
288‧‧‧第一填充部
289‧‧‧第二填充部
2002‧‧‧第一導線結構
2004‧‧‧第一包覆結構
2008‧‧‧第二導線結構
2012‧‧‧第二隔離層
30‧‧‧晶種層
32‧‧‧第一光阻
24‧‧‧電鍍層
36‧‧‧第二光阻
40‧‧‧凹部
60、70、80‧‧‧鏡面
90、172‧‧‧絕緣散射層
92‧‧‧漫射表面
112、2010‧‧‧第一波長轉換層
114‧‧‧第二波長轉換層
122‧‧‧窗戶層
130‧‧‧光源產生裝置
131‧‧‧光源
132‧‧‧電源供應系統
133‧‧‧控制元件
1400‧‧‧背光模組
1401‧‧‧光學元件
150‧‧‧發光裝置
151‧‧‧LED
152‧‧‧次載體
153‧‧‧基板
154‧‧‧電路
156‧‧‧焊料
158‧‧‧電性連接結構
155‧‧‧電極
d1‧‧‧第一間距
d2‧‧‧第二間距
d3‧‧‧第三間距
d4‧‧‧第四間距
W1‧‧‧第一寬度
W2‧‧‧第二寬度
第1A-1C圖繪示本申請案一實施例之光電元件之製造流程圖。
第2A圖繪示本申請案一實施例之光電元件之剖面圖
第2B圖為本申請案第2A圖所示之光電單元之剖面圖。
第2C圖為本申請案第2A圖所示之光電元件之上視圖。
第3A-3F圖為本申請案一實施例之在光電元件上電鍍電極之製造流程圖。
第4圖為本申請案另一實施例之光電元件之剖面圖。
第5圖為本申請案另一實施例之光電元件之剖面圖。
第6圖為本申請案另一實施例之光電元件之剖面圖。
第7圖為本申請案另一實施例之光電元件之剖面圖。
第8圖為本申請案另一實施例之光電元件之剖面圖。
第9A-9C圖為本申請案又一實施例之光電元件之製造流程圖。
第10A-10B圖為本申請案又一實施例之光電元件之製造流程圖。
第11圖為本申請案又一實施例之光電元件之剖面圖。
第12圖為本申請案又一實施例之光電元件之剖面圖。
第13圖為本申請案一實施例之光源產生裝置之示意圖。
第14圖為本申請案一實施例之背光模組之示意圖。
第15圖為習知之發光裝置結構示意圖。
第16A-16C圖為本申請案又一實施例之光電元件之製造流程圖。
第17A-17D圖為本申請案又一實施例之光電元件之製造流程圖。
第18A-18D圖為本申請案又一實施例之光電元件之製造流程圖。
第19圖為本申請案又一實施例之光電元件之剖面圖。
第20A-20F圖為本申請案又一實施例之光電元件之製造流程圖。
第21圖為本申請案又一實施例之光電元件之剖面圖。
第22圖為本申請案又一實施例之光電元件之剖面圖。
1700‧‧‧光電元件
142‧‧‧第一金屬層
144‧‧‧第二金屬層
147‧‧‧保護層
16‧‧‧第一透明結構
170‧‧‧第一接觸層
172‧‧‧絕緣散射層
18‧‧‧第二透明結構
282‧‧‧第一導電層
284‧‧‧第二導電層

Claims (10)

  1. 一光電元件，包含：一光電單元，包含一第一上表面；一第一金屬層，位於該第一上表面；一第一透明結構，圍繞該光電單元並曝露該第一上表面；以及一第一接觸層，位於該第一透明結構之上，包含一連接部與該第一金屬層電連接。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的光電元件，更包含：一第一導電層，位於該第一接觸層之上；以及一絕緣散射層，位於該第一接觸層與該第一導電層之間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的光電元件，更包含一第一隔離層，位於該第一接觸層之上，其中該第一隔離層係一絕緣散射層。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的光電元件，更包含一第二金屬層，位於該第一上表面之上，與該第一金屬層分隔。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的光電元件，更包含：一第二導電層，位於該第二金屬層之上；以及一絕緣散射層，位於該第二金屬層與該第二導電層之間。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的光電元件，更包含：一第二接觸層，位於該第二金屬層之上；以及 一第一隔離層，位於該第二接觸層之上，其中該第一隔離層係一絕緣散射層。
  7. 一光電元件，包含：一光電單元，包含一第一上表面；一第一下表面，與該第一上表面相對；以及一側面，位於該第一上表面與該第一下表面之間；一第一包覆結構，覆蓋該側面並曝露該第一上表面；一第一導電層，位於該第一下表面之下；一第一導線結構，通過該第一包覆結構，電連接該第一導電層；以及一第二導線結構，位於該第一上表面之上，電連接該第一導線結構與該光電單元。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的光電元件，更包含一第一透明結構，位於該第一包覆結構之上，包含一第一波長轉換層。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的光電元件，更包含：一第一隔離層，位於該第一包覆結構之上；以及一第二隔離層，位於該第一包覆結構與該第一導電層之間，其中該第二隔離層係一絕緣散射層。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的光電元件，更包含一第二導電層，位於該第一下表面之下，其中該第二導電層與該第一下表面直接接觸。
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