TWI300629B - Semiconductor light emitting device, semiconductor light emitting apparatus, and method of manufacturing semiconductor light emitting device - Google Patents
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Description
1300629 (1) 九、發明說明 對相關技術之交互參考： 本案係根據且主張於2005年3月4日所提 習知日本專利申請第2005-060276號案之優先權 整個內容在此被倂入當做參考資料。 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關半導體發光裝置、半導體發光 半導體發光裝置之製造方法，尤指改善其外部 extraction)效率之半導體發光裝置及其製造方法 【先前技術】 在各種應用方面，例如，液晶顯示器之背光 電話之按鈕燈、及取代螢光燈之照明，對半導體 之更高的亮度有逐漸增加的需求。爲了取得高的 同時降低功率耗損，改善半導體發光裝置之外部 率係重要的。 在半導體發光裝置中，僅當對輻射表面之入 臨界角時，發射自其主動層之光能夠被取出到外 有多次反射。具有由GaP (具有約3.3的折射率 輻射表面且以以環氧爲基底之密封樹脂（具有約 射率）來予以密封的半導體發光裝置具有約2 7 角，具有大於半導體發光裝置之側面處的臨界角 的光不是在裝置內的多次反射之後被輻射到外面 出申請之 ，該案之 設備、及 光取出（ 、移動式 發光設備 壳度’而 光取出效 射角小於 面，而沒 )所做之 1 .5的折 度的臨界 之入射角 ，就是在 -4- 1300629
裡面被吸收而產生無效的光。 用以改善半導體發光裝置之外部光取出效率的結構被 揭示，而在此結構中，半導體發光裝置具有一傾斜側面以 減小自在裝置內從發光層到裝置之側面的傾斜角度，藉以 減少在半導體發光裝置之側面處的全反射之影響（例如， ' 日本公開專利申請第2 0 0 3 - 1 8 8 4 1 0號案）。 φ 【發明內容】 依據本發明之一態樣，提供有一半導體發光裝置，包 括： 一^基體’具有弟一及弟一主要表面’且在第〜波長帶 中係半透明於光的；及 一半導體堆疊體，係設置於該第一主要表面上，且包 含發射光於該第一波長帶中的發光層， 該基體的側面具有一凹部，以及 φ 一位於該第一與第二主要表面之間的橫截面係實質上 小於該第一及第二主要表面。 依據本發明之其他態樣，提供有一半導體發光設備， 包括： 一封裝組件； 一半導體發光裝置，係安裝該封裝組件上；及 密封樹脂，密封該半導體發光裝置， 該半導體發光裝置包含： 一基體，具有第一及第二主要表面，且在第一波長帶 -5- (3) 1300629 中係半透明於光的；及 一半導體堆疊體，係設置於該第一主要表面上，且包 含發射光於該第一波長帶中的發光層， 該基體的側面具有一凹部，以及 一位於該第一與第二主要表面之間的橫截面係實質上 ' 小於該第一及第二主要表面。 依據本發明之其他態樣，提供有一半導體發光裝置之 φ 製造方法，包括： 在具有第一及第二主要表面且在第一波長帶中係半透 明於光之基體的第一主要表面上形成一包含發射光於該第 一波長帶中之發光層的半導體堆疊體； 藉由相對於該基體來移動雷射光束而同時會聚且施加 該雷射光束於該基體來造成在焦點附近的多光子吸收，以 形成重組（reformed )層於該基體之內； 沿著該重組層來分離（separate )該基體；以及 φ 蝕刻掉暴露出於側面之該重組層，以回應於該基體的 分離而形成一凹部。 【實施方式】 將參照諸圖形來說明本發明之實施例。 圖1及圖2爲例舉依據本發明第一實施例之半導體發 光裝置的示意圖，更明確地說，圖1爲依據此實施例之半 導體發光裝置，當從傾斜方向向上觀看時的示意立體圖， 圖2爲例舉依據此實施例之半導體發光裝置之剖面結構的 -6- (4) (4)
1300629 示意圖。 此實施例之半導體發光裝置70具有一 包括一對輻射自半導體發光裝置70之光來 體1 〇 (在此所使用之術語”透明”係打算不僅 自發光層之光的吸收，而且隱含具有某吸收 射），而包含一主動層14(亦即，發光層） 體1 9被形成於基體1 0上，一上側電極2 0 體堆疊體1 9的頂部上，另一方面，如圖2 側電極2 2被設置於透明基體1 0的下面。應 爲下側電極22係隱藏在透明基體1 〇的下面 並未顯示出下側電極22。 半導體堆疊體1 9具有一結構，舉例來 括一第一包覆層12，而主動層14、第二包 流擴散層1 8係依此順序而被堆疊在第一包露 凹部28係形成於依據此實施例之半導 之透明基體1 〇的側面上，凹部2 8被設置而 基體1 0的上側與下側主要表面之間的橫截 於這兩個上側及下側主要表面。在圖1及圖 中，凹部28係由向下傾斜延伸之第一平面 延伸之第二平面2 6所組成的。發射自主動f 引導至下層透明基體1〇的部分係從透明基I 射出去，在此情況下，因爲凹部28係形成 以更多的發射自主動層1 4之光經由凹部2 8 面，凹部2 8用來改善光取出效率，如同稍 結構，該結構 說係透明的基 隱含沒有發射 之光的部分透 之半導體堆疊 被設置於半導 所例舉，一下 該注意到，因 ，所以圖1中 說，該結構包 覆層1 6、及電 層12上。 體發光裝置70 使得位於透明 面係實質上小 2所示的例子 24和向上傾斜 量14之光之被 1 〇的側面輻 於側面上，所 而被取出到外 後所詳細敘述 (5) 1300629 者。 接著，將更明確地說明此例之半導體發光裝置的構件 〇 選擇透明基體10，舉例來說，係由η-型GaP材料所 做的，選擇第一包覆層12爲n-型InA1P膜，主動層14爲 InGaAlP膜，第二包覆層16爲p-型ΙηΑΙΡ膜，以及電流 擴散層18爲p-型GaP膜，這些構成半導體堆疊體19。一 p P-型上側電極20 (係由Au，Au合金等等所做的）係局部 形成於電流擴散層1 8的頂部上，一 η-型下側電極22 (係 由Au，Au合金等等所做的）係局部形成於透明基體1〇的 下側上，下側電極22，舉例來說，使用AuSn焊料、銀膠 等等而被安裝於封裝組件的引線上。 半導體堆疊體1 9和透明基體1 0係藉由晶圓節接合程 序等等而被接合在一起，在此情況下，較佳的是，由GaP 等等所做的接合層被設置於其間。除此之外，一接觸層能 § 夠被設置在電流擴散層1 8與上側電極20之間，以進一步 減少接觸電阻。 可見光係發射自InGaAlP主動層14。因爲在GaP基 體內之可見光的吸收係和20%或20%以下一樣地小，所以 相較於GaAs基體，獲得到更高的外部光取出效率。 前述係指以InxGayAlnyP爲襄底之材料（其中，（X + y ) ‘ 1，0 S X $ 1，〇 $ y $ ；1 )的例子。除此之外，舉例 來說，可以使用以InzGawAlnwN爲基底之材料（其中’ (z+w) ’ O^z^l，O^wSl)等等。藍寶石等等可 (6) 1300629 被使用做爲透明基體。 接著，將參照圖2，使用發射自主動層14中之點P1 的光做爲例子來說明凹部2 8的功效。在此圖形中，箭號 L5及L6表示從主動層14直接向上輻射（光取出側）的 光。 來自發光點P1的光L1被下側電極22所反射，並且 入射於第二平面26上，具有小於臨界角0 c之入射角的光 L1不被第二平面26所反射，且變成輻射光。 入射於第一平面24上的光L2當其入射角係小於臨界 角0 c時變成直接發射光，在此所使用之術語”直接發射光 "係指發射自主動層14，通過透明基體10，且被直接輻射 出去的光，也就是說，光被直接輻射出去而沒有被透明基 體1 0的側面和底面、下側電極22等等所反射於晶片之內 。直接發射發生的區域被稱爲”直接發射區域” 82，並且以 諸點來予以舉例說明。同樣地，以諸點來舉例說明直接發 射（以光L3來做代表）發生在第一平面24與半導體堆疊 體1 9之間的直接發射區域84。在下側電極22的附近，合 金化於電極金屬22與透明基體1 〇之間導致反射比的某種 程度減少。但是，我們的原型展現出約50%的反射比。當 透明基體1 〇係由GaP (具有約3 · 3的折射率）所做，且半 導體發光裝置7 0係以環氧樹脂（具有約1 .5的折射率） 來予以密封時，臨界角0 c爲約2 7度。 另一方面，發射自發光點P 1且被下側電極22所反射 之光L4係輻射自另一凹部28的第二平面26。當增加凹 -9- (7) 1300629 部2 8的深度D1時，由透明基體1 〇之底面所反射而後 輻射出去的光（例如，光L1 )減少，而同時直接輻射 凹部2 8的光（例如，光L2 )增加，凹部2 8的深度D i 夠被適當地決定以增加外部光取出效率，以及維持晶片 機械強度。做爲一例，在每一邊測量爲i 5 〇到1 〇 〇 〇微 之透明基體1 〇中，深度D 1的範圍希望從2到1 0 0微米 相關的結構參數包含主動層1 4的大小尺寸、主動層1 4 φ 基體之間的距離、及基體的厚度。因此，希望根據模擬 實驗來決定凹部2 8的形狀（包含深度d〗）。依據由發 人所提出的原型，希望第一平面24與水平平面間之角 的範圍從10到80度。另一方面，希望第二平面26與 平平面間之角度的範圍從1 0到8 0度。 接著’將參照由發明人所調查的比較例來詳細說明 實施例中之凹部2 8的功效。 圖3爲比較例之半導體發光裝置70的示意剖面圖 φ 關於此圖，類似於參照圖1及圖2之上面所述之元件的 件係以相同的參考數字來做標示，並且將不再詳細敘述 此比較例之透明基體1 0具有由垂直於下側電極22的四 平面所組成之側面。 - 當透明基體10係由Gap所做，且半導體發光裝置 係以環氧樹脂來予以密封時，臨界角0 c爲約2 7度。在 3中，光H5及H6表示來自主動層14之直接發射光。 在入射角到垂直側面3 0小於臨界角0 c之情況中的 接發射區域88中，來自點P2之光H3係直接輻射出去 被 白 能 的 米 與 或 明 度 水 此 元 j 個 70 圖 直 -10- (8) (8)
1300629 另一方面，光Η1被下側電極22所反射，而後入射於 側面30上。在此情況下，具有大於臨界角之入射角 被垂直側面3 0所全反射，如圖3所例舉的。然後， 於多次反射而具有增加的光徑長度（optical length ) 且入射於主動層1 4上以增加光吸收，其減少能夠被 到外面之光的量。相反地，第一實施例中之光L1， 於光Η1，係輻射自凹部2 8。 況且，以大於臨界角之角度入射於垂直側面3 0 光Η7被全反射，且進一步被下側電極22所反射（雙 )。如果其回到主動層1 4，則能夠被取出之光的量由 主動層1 4所吸收而減少。光Η2，其具有大於臨界角 於光Η7被垂直側面3 0所全反射之角度的入射角，進 被下側電極22所反射，並且入射於另一垂直側面3 0 然後，如果入射角係小於臨界角0 c，則光被輻射出 如圖3所例舉。在此情況下，光受到雙反射於其中， 別是被在下側電極22處之反射的光吸收。相反地， 實施例中之光L2，相較於光Η2，爲直接發射光而校 反射。 此外，光Η4被下側電極22所反射，並且進一 直側面3 0所全反射朝向晶片的裡面。結果，部分 以取出到外面。相反地，第一實施例中之光L4， 光Η4，係從凹部2 8輻射出去，雖然它被下側電極 反射一次。 通常，由於主動層的再吸收、由電極區域中之 垂直 的光 光由 ，並 取出 相較 上的 丨反射 1於被 I且小 ;一步 上。 丨去， 且特 第一 [有雙 —被垂 丨光難 丨較於 22所 Γ金層 -11 - (9) 1300629 的吸收、包含掺雜區域中之自由載子吸收的晶粒 等等而導致半導體發光裝置的光損失。因此，在 光而沒有內部反射涉及小的損失之同時，任何反 失，如上所述。也就是說，多次反射由於上面的 光徑長度的增加而減少外部光取出效率。 除此之外，如果光受到許多次內部反射，其 和光取出側不同的方向上。因此，常常，光不能 地取出到最終所封裝之半導體發光設備的外面。 如上所述，在圖3所例舉之比較例中，全反 裝置之側面的廣大面積中。相反地，舉例來說， 微米或2微米以上之深度D1的凹部28被形成於 一實施例中，能夠減少在裝置之側面上造成全反 。結果，能力增加直接發射光。除此之外，能夠 體發光裝置內之多次反射的數目，其最終能夠減 。因此，在使用如下所述之表面黏著封裝組件的 光設備中，相較於使用圖3所例舉之比較例的半 裝置之設備，本實施例達成1.4到1.7倍更大的 出效率。況且，傾斜側面係限定於具有深度D 1 ，其致能外部光取出效率的改善而沒有增加晶片 寸。換言之，能夠改善外部光取出效率，而同時 圓之晶片的總數保持在矩形晶片之情況中的水準 此實施例具有另一有利功效在於半導體發光 面及底面的面積能夠被做成實質相等。 更明確地說，在上面被引證做爲比較例之曰 內吸收、 直接發射 射增加損 理由連同 被輻射於 夠被有效 射發生在 在具有2 其中之第 射的面積 減少半導 少光吸收 半導體發 1導體發光 f外部光取 的凹部2 8 的大小尺 使每一晶 〇 裝置之頂 本公開專 -12- 1300629 (10) 利申請第200 3 - 1 8 84 1 0號案中所揭示的發光二極體晶片具 有即將被形成爲截頭之（truncated )金字塔形狀的傾斜側 面，以便改善光取出效率。但是，在此比較例之結構中， 傾斜側面上方之水平平面的面積係小於側面下方之底面的 面積.。因爲設置於頂面上之電極的面積具有下限以便避免 增加接觸電阻，所以相較於其中之頂面和底面具有相等面 積的結構，用以取得相同之光學輸出的晶片尺寸增加，這 > 導致每一個晶圓所獲得到的晶片之總數減少的問題。除此 之外，如果此比較例之晶片被顛倒安裝，則安裝表面的面 積小於裝置之頂面的面積。因此，減少之接合面積降低了 接合強度及物理穩定性。 相反地，在依據此實施例之半導體發光裝置中，裝置 之上側和下側主要表面具有實質相等的面積。因此，有利 的是，每一個晶圓所獲得到的晶片之總數並未減少，而且 裝置能夠以穩定及穩固的方式來予以接合。結果，裝置能 > 夠提供熱及機械上的優異結構，並且達成更高的可靠度， 儘管其傾斜的側面。 接著，將敘述依據第二實施例之半導體發光裝置。 圖4爲依據第二實施例之半導體發光裝置70的示意 剖面圖。關於此圖，類似於參照圖1及圖2之上面所述之 元件的元件係以相同的參考數字來做標示，並且將不再詳 細敘述。 在此實施例中，透明基體1 〇的側面具有彎曲的凹部 3 2。再次地，凹部3 2被設置而使得位於透明基體1 0的上 -13- (11) 1300629 側與下側主要表面之間的橫截面係實質上小於這兩個上側 及下側主要表面。彎曲的凹部3 2係由凹入於圖4所示之 橫截面的外面之曲線所組成的。特定的例子包含半橢圓形 (semielliptic )及半圓形（semicircular )的圓柱狀表面 。再次地，在此情況下，舉例來說，透明基體1 〇可以是 由η-型GaP所做的，且半導體發光裝置70可以用環氧樹 脂來予以密封。 # 來自主動層14中之發光點P3的光G5和G6爲來自 主動層14之直接發射光，來自發光點P3的光G1被下側 電極22所反射，而後從凹部32被輻射出去。在凹部32 中，例如光G2的入射光在以諸點來予以標示之直接發射 區域92中被直接輻射出去，而在直接發射區域92中，入 射角到凹部3 2上之入射點處的切線平面係小於臨界角0 c 。在凹部32與半導體堆疊體19間之以諸點來予以標示的 直接發射區域94中，具有小於臨界角0 c之入射角的光 φ G3被直接輻射出去。 來自發光點P3的光G4被下側電極22所反射，而後 從另一凹部32被輻射出去。圖4所示之彎曲的凹部32之 功效被了解到係類似於第一實施例之平面的凹部28之功 效。 第二實施例也能夠擴展其中來自主動層1 4之光能夠 被直接取出到外面而沒有反射的區域（由諸點所例舉之區 域92及94 )。再次地’針對由下側電極22所反射之光（ 例如，G4 )，能夠減少多次反射的數目。因此，本實施例 -14- (12) 1300629 達成1 · 4到1 · 7倍於比較例之外部光取出效率的外部光取 出效率。除此之外，如同第一實施例的情況一樣，能夠改 善外部光取出效率而沒有增加晶片尺寸。況且，在第二實 施例中，凹部3 2係由彎曲的表面所組成。結果，能夠連 續第改變光的輻射角度。因此，能夠平順地改變半導體發 光設備的方向特性。 在每一邊測量爲150到1 000微米之透明基體1〇中， 凹部32之深度D2的範圍希望從2到100微米。 接著，將敘述依據第二實施例之半導體發光裝置的製 造方法。 圖5到圖10爲顯示此實施例之半導體發光裝置的製 造方法之程序剖面圖。 圖5爲在晶圓程序之結束時的示意剖面圖。包含主動 層14(未例舉出，亦即發光層）之半導體堆疊體19係藉 由晶體生長或接合而被設置於透明基體1 〇上。而後，一 上側電極20及一下側電極22分別被圖案化於半導體堆疊 體1 9的頂面上和透明基體1 〇的底面上。除此之外，部分 的半導體堆疊體1 9係藉由溼式蝕刻法、RIE (反應離子蝕 刻法）、等等而對分開的個別晶片進行蝕刻，其完成了晶 圓程序。 其次，以遮罩材料40 (例如，抗蝕劑）來覆蓋半導體 堆疊體1 9和上側電極20。然後，舉例來說，以短_脈波_ 驅動之高功率雷射（例如，毫微微秒雷射）的光束46來 進行三維掃描。 -15- (13) 1300629 圖6爲透明基體10的示意剖面圖，而在透明基體10 中，藉由三維地掃描即將被用做凹部之區域來形成第一重 組層44。當半導體發光裝置70中之透明基體10測量爲每 一邊1 5 0到1 0 〇 〇微米時，能夠在2到1 5 0微米之垂直長 度及4到200微米之水平長度的範圍內選擇第一重組層44 的大小尺寸。 圖1 1爲更詳細地顯示形成重組層44之程序的示意圖 更明確地說，對基體1 0來說通常爲透明之波長帶中 的雷射光係藉由光學系統55來予以會聚而形成光束46， 其被聚焦於基體1 〇的內部，這導致了 ’’多量子吸收"，其 係一種發生在當巨大地增加雷射光之強度時的光學損壞現 象。 典型上，多量子吸收現象甚至發生在透明材料中，當 其係以高功率雷射光束來予以照射時，此現象造成此材料 • 之內部結構上的改變，例如，使晶體的內部鍵結減弱，及 改變折射率。結果，在高功率雷射光束的焦點4 6 F處，晶 體的鍵結變得易脆。 透明基體1 0能夠以雷射光束4 6來予以三維地掃描於 X，Y，及Z方向上，以移動雷射光束焦點46F於透明基體 1 〇中，這能夠造成對所想要之區域的光學破壞以形成第一 重組層4 4。 在第一重組層44被形成之後，如圖7所例舉，即將 被用做用來分開晶片之切塊線的區域係以類似的方式，而 -16- (14) 1300629 以光束46來予以三維地掃描而形成第二重組層48 °在此 ，再次地，基體1 0能夠以會聚的雷射光束來予以連續照 射而造成光學破壞，因而形成第二重組層48 ° 第二重組層48被形成而幾乎穿過透明基體1〇’且其 寬度能夠被選擇於1到5 0微米的範圍之內。因此’相較 於在刀片切塊程序中的切塊寬度，此切塊寬度能夠被減小 〇 其後，如圖8所例舉，膠帶5 0被黏貼在晶圓的背面 上，而後，膠帶50被伸展。因爲第二重組層48被做成易 脆，所以晶圓藉由伸展動作而被分割成個別的半導體發光 裝置70。 此時暴露出於基體1 〇之側面上的第一重組層44類似 於第二重組層4 8係易脆的，因而具有比其他區域還快的 蝕刻速率。因此，舉例來說，包含氫氯酸、硫酸、或氫氟 酸，或者其與過氧化氫的混合物能夠被用於溼式蝕刻，以 選擇性地去除重組層44及4 8，藉以形成凹部3 2，如圖9 所例舉的。 代替溼式程序，乾式鈾刻程序（例如，CDE (化學乾 式蝕刻法））也可以被用來形成凹部3 2。 取代藉由雷射光束掃描來形成重組層，藉由RIE之曲 折（bowing)程序也可被用來形成彎曲的凹部32。但是， 如果重組層44不被形成，則在曲折程序期間，藉由化學 反應來控制凹部3 2的剖面形狀，這使得形狀控制稍微困 難。 -17- (15) 1300629 最後，如圖10所例舉，剝除遮罩材料40，而後去 膠帶50。結果，獲得到半導體發光裝置70。 在圖6到圖10所例舉的上述程序中，遮罩材料40 提供來覆蓋半導體堆疊體19,並且膠帶50被黏貼在透 基體1 〇的相反面上。相反地，膠帶5 0可以被黏貼來覆 ' 半導體堆疊體19，並且遮罩材料40可被設置於透明基 1 0的相反面上。在此情況下，雷射光束46被施加於半 φ 體堆疊體1 9的相反面上。 依據此實施例之製造方法，即將被用做凹部的區域 夠以雷射光束直接掃描於晶圓中。結果，能夠以可控制 富有成效的方式來形成所想要之形狀的凹部3 2。除此之 ，圖1所例舉之半導體發光裝置70的凹部28能夠藉由 制雷射光束46的掃描而被類似地形成。 其次，將敘述依據本發明之第三實施例的半導體發 裝置。 φ 圖12爲依據第三實施例之半導體發光裝置70的示 剖面圖。關於此圖，類似於圖2所例舉之半導體發光裝 中之元件的元件係以相同的參考數字來做標示，並且將 再詳細敘述。 在第三實施例中，微細粗糙之凹凸不平的表面6 0 設置於凹部2 8的表面上。更明確地說，在圖1 2中，具 高度差T之粗糙的凹凸不平表面60被設置於第一平面 和第二平面26的至少其中一者的一部分上，凹凸不平 面6 0的例子被局部放大地例舉於圖1 2中。做爲有關高 除 被 明 蓋 髀 導 能 及 外 控 光 意 置 不 被 有 24 表 度 -18- (16) 1300629 差T之上限的補充意見，凹部2 8的深度D 1被選擇做爲上 限，這是因爲如果粗糙係小於深度D 1，則粗糙能夠被形 成之故。 在圖1 2中，發射自發光點P4之光具有入射角到第一 平面24小於臨界角0 c的區域係以諸點來予以標示。在第 一平面24上沒有凹凸不平的表面60，在此區域中之光被 直接輻射而沒有全反射，如同由光M2所例舉的。另一方 面，具有大於臨界角0C之入射角的光被全反射，且返回 到半導體發光裝置70的內部。但是，設置於第一平面24 上之凹凸不平的表面60能夠改變入射角。結果，光之能 夠返回到內部而沒有凹凸不平表面6 0的部分能夠藉由直 接輻射而被取出到外面，其能夠進一步改善光取出效率。 同樣地，設置於第二平面26上之凹凸不平的表面60 能夠減少發射自發光點P4之光Ml的全反射。此外，可 了解到如此之凹凸不平的表面60可被設置在透明基體1 0 之除了凹部2 8以外的表面上。 接著，將敘述凹凸不平的表面60之形成方法。 舉例來說，在圖9所例舉之凹部3 2被形成之後，被 黏貼於膠帶50之基體於室溫到70°C的溫度被浸入且搖動 於HF (氫氟酸）中持續幾到十幾分鐘，以形成凹凸不平 的表面6 0 (結霜）。替換地，也能夠使用氣體或含氯之溶 液來形成凹凸不平的表面60。藉由這些方法所形成之凹凸 不平表面60的粗糙具有幾毫微米到幾微米的高度差τ， 這能夠小於平面凹部2 8的深度d 1和彎曲的凹部3 2之深 -19- (17) 1300629 用 高 之 取 的 第 光 剖 置 衝 藉 體 於 發 的 序 型 24 度D2，且能夠被不同地改變入射角。舉例來說，當使 氫氯酸來蝕刻GaP基體時，具有通常爲1微米之寬度及 度的金字塔形粗糙的凹凸不平表面60被形成，由如此 金字塔形的集合所構成的凹凸不平表面60能夠增加光 出效率。 第三實施例將藉由如上所述之微細粗糙之凹凸不平 表面60所達成之光取出效率的改善添加於藉由第一及
接著，將敘述依據本發明之第四實施例的半導體發 裝置。 圖1 3爲顯示依據此例之半導體發光裝置70的示意 面圖。半導體發光裝置70爲以氮化鎵爲基底之發光裝 ，其中，藍寶石基體51被用做爲透明基體。一 GaN緩 層 52、η·型 GaN 層 53、n-型 GaN 導引（guide)層 54 主動層55、p-型GaN導引層56、及ρ_型GaN層58係 由，舉例來說，MOCVD法而依此順序生長於藍寶石基 51上，一 P -型電極120及一 η -型電極122分別被形成 ρ-型GaN層58和η-型GaN層53上。況且，用以反射 射自主動層之光的反射器124被設置於藍寶石基體51 底面上，凹部28係使用類似於第一到第三實施例之程 的程序而被形成於藍寶石基體5 1的側面上。在此例中 半導體發光裝置的驅動電流J流動於P-型電極120與η-電極1 22之間，而因此並不流動於藍寶石基體5 1中。 在圖13中，發射自發光點Ρ5、具有到第一平面 -20- (18) 1300629 小於臨界角0 c之入射角的光Q2被直接輻射到外面，被 反射器124所反射之光Q1從第二平面26被直接輻射到外 面。結果，能夠改善光取出效率而沒有增加晶片尺寸。 接著，將敘述使用依據本發明之第一到第四實施例的 半導體發光裝置之半導體發光設備。 圖1 4爲依據本發明第一實施例之半導體發光設備的 示意剖面圖。 半導體發光裝置70爲，舉例來說，依據本發明之第 一到第三實施例的半導體發光裝置70。圖14例舉依據本 發明第一實施例之半導體發光裝置70的使用，第一引線 1〇〇及相對之第二引線104被埋置於樹脂102與1 10中， 半導體發光裝置70使用，舉例來說，AuSn焊料、銀膠等 等（未顯示出）而被接合於第一引線100上。設置於半導 體發光裝置70上之上側電極20係經由例如Au導線之接 合導線105而被連接至第二引線104，半導體發光裝置70 和接合導線1 0 5係以例如以環氧爲基底之樹脂或矽氧樹脂 的密封樹脂1 06來予以密封。反射器1 08係形成於在樹脂 1 1 0與密封樹脂1 0 6之間的介面處，此結構被稱爲表面黏 著裝置（SMD )，其允許在安裝板上的高密度封裝。 光N1及N2係大約從半導體發光裝置70的頂面向上 輻射，輻射自半導體發光裝置70之凹部28的第一平面24 之光N3被反射器108所反射，然後被折射於密封樹脂 106與空氣之間的介面處，並且被輻射。來自第二平面26 之光N3亦被反射器108所反射，然後被折射於密封樹脂 -21 - (19) 1300629 106與空氣之間的介面處，並且被輻射。其亦爲當凹部被 彎曲的情況，如圖4所例舉者。反射器1 〇 8係藉由，舉例 來說，以具有高反射率之金屬（例如，鋁）來塗覆樹脂 110的表面，上述之半導體發光設備的外部光取出效率爲 相較於使用圖3所例舉之比較例之半導體發光裝置70的 半導體發光設備的1.4到1.7倍大。 本發明之實施例已經參照特定例來做敘述。但是，本 發明並非僅限於這些特定例。 舉例來說，各種元件之任何結構、材料、形狀、厚度 、及配置，包含半導體堆疊體，側面上的凹部，微細的粗 糙，以及構成本發明之半導體發光裝置和半導體發光設備 之封裝組件，其係由習於此技藝者，根據已知的半導體發 光裝置和半導體發光設備所採用的，也都被包含在本發明 的範疇之內。 【圖式簡單說明】 圖1係依據本發明第一實施例之半導體發光裝置，當 從傾斜方向向上觀看時的示意立體圖； 圖2係依據本發明第一實施例之半導體發光裝置的示 意剖面圖； 圖3係比較例之半導體發光裝置的示意剖面圖； 圖4係依據本發明第二實施例之半導體發光裝置的示 意剖面圖； 圖5到圖1 0係顯示依據本發明第二實施例之半導體 -22- (20) 1300629 發光裝置的製造程序之程序剖面圖； 圖1 1係更詳細地顯示形成重組層44之程序的示意圖 j 圖1 2係依據本發明第三實施例之半導體發光裝置的 示意剖面圖； 圖1 3係依據本發明第四實施例之半導體發光裝置的 示意剖面圖；以及 圖14係使用依據本發明第一實施例之半導體發光裝 置之半導體發光設備的示意剖面圖。 【主要元件符號說明】 10 :基體 1 9 :半導體堆疊體 20 :上側電極 22 :下側電極 1 4 :主動層 1 2 :第一包覆層 16 :第二包覆層 1 8 :電流擴散層 24 :第一平面 26 :第二平面 2 8 :凹部 70 :半導體發光裝置 82 :直接發射區域 -23- (21) (21)1300629 3 0 :垂直側面 3 2 :彎曲的凹部 94 :直接發射區域 4 0 :遮罩材料 4 4 :第一重組層 4 6 :雷射光束 5 5 :光學系統 4 8 :第二重組層 5 0 :膠帶 60 :凹凸不平的表面 52 : GaN緩衝層 53 : η-型 GaN 層 54 : η-型GaN導引層 55 :主動層 56 : p-型GaN導引層 5 8 : p -型 G aN 層 5 1 :藍寶石基體 120: p -型電極 122: η -型電極 124 :反射器 1〇〇 :第一引線 102 :樹脂 104 :第二引線 1 1 〇 :樹脂 -24- (22)1300629 1 0 5 :接合導線 1 〇 8 :反射器 106 :密封樹脂
-25
Claims (1)
- (1) 1300629 十、申請專利範圍 1.一種半導體發光裝置，包括： 一基體’具有第一及第二主要表面，且在第一波長帶 中係半透明於光的；及 一半導體堆暨體’係設置於該第一主要表面上，且包 含發射光於該第一波長帶中的發光層， 該基體的側面具有一凹部，以及 一位於該第一與第二主要表面之間的橫截面係實質上 小於該第一及第二主要表面。 2·如申請專利範圍第1項之半導體發光裝置，其中該 凹部係由向下傾斜延伸之第一平面和向上傾斜延伸之第二 平面的組合所構成的。 3 ·如申請專利範圍第1項之半導體發光裝置，其中該 凹部係由彎曲的表面所構成的。 4·如申請專利範圍第1項之半導體發光裝置，其中一 凹凸不平的表面被設置於該凹部的至少一部分上。 5 ·如申請專利範圍第1項之半導體發光裝置，其中該 凹部具有2微米或2微米以上的深度。 6. 如申請專利範圍第2項之半導體發光裝置，其中該 第一平面做成與該第一主要表面呈0到80度的角度。 7. 如申請專利範圍第2項之半導體發光裝置，其中該 第二平面做成與該第一主要表面呈10到80度的角度。 8 .如申請專利範圍第1項之半導體發光裝置，其中該 第一及第二主要表面具有約略相等的大小尺寸。 -26- (2) 1300629 9 ·如申請專利範圍第1項之半導體發光裝置，其中 該基體係由GaP所做的，以及 該發光層係由InxGayAlnyP所做的，其中〇 $ X $ 1 ，OSySl，且（x+y) Sl〇 1〇·如申請專利範圍第1項之半導體發光裝置，其中 該基體係由藍寶石所做的，以及 該發光層係由InzGawAlnwN所做的，其中〇$zgi ，OSwSl，且（z+w) ‘1〇 11. 一種半導體發光設備，包括： 一封裝組件； 一半導體發光裝置，係安裝該封裝組件上；及 密封樹脂，密封該半導體發光裝置， 該半導體發光裝置包含： 一基體，具有第一及第二主要表面，且在第一波長帶 中係半透明於光的；及 一半導體堆疊體，係設置於該第一主要表面上，且包 含發射光於該第一波長帶中的發光層， 該基體的側面具有一凹部，以及 一位於該第一與第二主要表面之間的橫截面係實質上 小於該第一及第二主要表面。 12. 如申請專利範圍第11項之半導體發光設備，另包 括一被組構來反射輻射自該凹部之光的反射器。 13. 如申請專利範圍第1 1項之半導體發光設備，其中 該凹部係由向下傾斜延伸之第一平面和向上傾斜延伸之第 -27- (3) 1300629 二平面的組合所構成的。 14.如申請專利範圍第11項之半導體發光設備，其中 該凹部係由彎曲的表面所構成的。 1 5 ·如申請專利範圍第1 1項之半導體發光設備，其中 一凹凸不平的表面被設置於該凹部的至少一部分上。 • 1 6 ·如申請專利範圍第1 1項之半導體發光設備，其中 該第一及第二主要表面具有約略相等的大小尺寸。 φ 17·—種半導體發光裝置之製造方法，包括： 在具有第一及第二主要表面且在第一波長帶中係半透 明於光之基體的第一主要表面上形成一包含發射光於該第 一波長帶中之發光層的半導體堆疊體； 藉由相對於該基體來移動雷射光束而同時會聚且施加 該雷射光束於該基體來造成在焦點附近的多光子吸收，以 形成重組層於該基體之內； 沿著該重組層來分離該基體；以及 φ 蝕刻掉暴露出於側面之該重組層，以回應於該基體的 分離而形成一凹部。 18·如申請專利範圍第17項之半導體發光裝置之製造 方法，其中一位於包含在該半導體發光裝置中之該基體的 該第一與第二主要表面間之橫截面係實質上小於在形成該 凹部後之該第一及第二主要表面。 19·如申請專利範圍第17項之半導體發光裝置之製造 方法’其中該凹部係藉由使該重組層暴露於氫氯酸、硫酸 、或氫氟酸之至少其中一者之液體來予以形成的。 -28 - (4) 1300629 20.如申請專利範圍第17項之半導體發光裝置之製造 方法，另包括藉由使該凹部的表面暴露於含氟之液體或氣 體而形成凹凸不平的表面。-29·
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