TWI395349B - 發光二極體晶片及其製造方法 - Google Patents

Description

發光二極體晶片及其製造方法

本發明是有關於一種發光二極體晶片及其製造方法，且特別是有關於一種保留一部分成長基板的發光二極體晶片及其製造方法。

由於發光二極體具有壽命長、體積小、高耐震性、發熱度小以及耗電量低等優點，發光二極體已被廣泛地應用於家電產品以及各式儀器之指示燈或光源。近年來，由於發光二極體朝向多色彩以及高亮度化發展，發光二極體的應用範圍已拓展至大型戶外顯示看板及交通號誌燈等，未來甚至可以取代鎢絲燈和水銀燈以成為兼具省電和環保功能的照明燈源。

在習知技術中，可在藍寶石基板(Sapphire Substrate)上形成氮化鎵(GaN)磊晶層以製作發光二極體，此方式可利用半導體製程技術在藍寶石基板上製作出大量的氮化鎵發光二極體。然而，由於此方式所製作的氮化鎵發光二極體是位於藍寶石基板上，因此氮化鎵發光二極體的絕緣與散熱效果仍有改進的空間。針對此問題，一種解決方法是利用雷射剝離(Laser lift-off)製程及晶圓接合(Wafer bonding)製程，使氮化鎵磊晶層與藍寶石基板分離且將氮化鎵磊晶層轉移到一永久基板(Permanent substrate)，其詳細過程如下文所述。

圖1A至圖1D為習知一種發光二極體晶片的製造方法。請參照圖1A，成長基板110上已依序形成有第一型摻雜半導體層112、發光層114以及第二型摻雜半導體層116，將轉移基板120接合至第二型摻雜半導體層116。其中，成長基板110例如是藍寶石基板，第一型摻雜半導體層112、發光層114以及第二型摻雜半導體層116例如是氮化鎵磊晶層。請參照圖1B，然後，藉由雷射剝離製程使第一型摻雜半導體層112與成長基板110分離。請參照圖1C，接著，將永久基板130接合至第一型摻雜半導體層112並移除轉移基板120。請參照圖1D，而後，分別於第一型摻雜半導體層112與第二型摻雜半導體層116上形成第一電極140與第二電極150，以完成發光二極體晶片100的製作。在上述方法中，導電性及導熱性良好的永久基板130成功地替代導電性及導熱性不良的成長基板110(諸如藍寶石基板)，因而大幅提升發光二極體晶片100的導電性與散熱性。

然而，由於氮化鎵磊晶層與藍寶石基板之間的晶格常數差異極大，因此當氮化鎵系列材料成長在藍寶石基板上時，會有極大的應力累積在所生成的氮化鎵磊晶層中。如此一來，當氮化鎵磊晶層與藍寶石基板分離時，氮化鎵磊晶層會失去藍寶石基板的支撐，使氮化鎵磊晶層遭受巨大的應力改變，前述的應力改變會造成氮化鎵磊晶層在與基板分離時發生晶格斷裂或差排(dislocation)等晶格缺陷，而導致發光二極體晶片具有較差的良率、抗靜電能力、可靠度。

本發明提供一種發光二極體晶片的製造方法，其所製造出的發光二極體晶片具有較佳的良率、抗靜電能力、可靠度、元件特性以及較低的製造成本。

本發明另提供一種發光二極體晶片，其具有較佳的良率、抗靜電能力、可靠度、元件特性以及較低的製造成本。

本發明提出一種發光二極體晶片的製造方法。首先，於成長基板上依序形成第一型摻雜半導體層、發光層以及第二型摻雜半導體層。接著，令第二型摻雜半導體層與轉移基板接合，其中成長基板與轉移基板分別位於第二型摻雜半導體層兩側。然後，薄化並圖案化成長基板，以於第一型摻雜半導體層上形成多個突起結構。之後，於第一型摻雜半導體層上形成導電層，以覆蓋突起結構與第一型摻雜半導體層。而後，使轉移基板與第二型摻雜半導體層分離。然後，分別於第一型摻雜半導體層與第二型摻雜半導體層上形成第一電極與第二電極，其中第一電極電性連接第一型摻雜半導體層以及第二電極電性連接第二型摻雜半導體層。

在本發明之一實施例中，上述之薄化成長基板的步驟是在接合第二型摻雜半導體層與轉移基板之後進行，且在薄化成長基板後圖案化成長基板。

在本發明之一實施例中，上述之圖案化成長基板的步驟是在接合第二型摻雜半導體層與轉移基板之後進行，且在圖案化成長基板後薄化成長基板。

在本發明之一實施例中，上述之圖案化成長基板的步驟是在形成第一型摻雜半導體層之前進行，且薄化成長基板的步驟是在接合第二型摻雜半導體層與轉移基板之後進行。

在本發明之一實施例中，上述之轉移基板藉由第一接合層與第二型摻雜半導體層接合。

在本發明之一實施例中，藉由移除第一接合層使轉移基板與第二型摻雜半導體層分離。

在本發明之一實施例中，上述之第一電極配置於導電層上以及第二電極配置於第二型摻雜半導體層上。

在本發明之一實施例中，更包括將永久基板接合至導電層，其中永久基板與突起結構分別位於導電層兩側。

在本發明之一實施例中，上述之永久基板藉由第二接合層與導電層接合。

在本發明之一實施例中，上述之第一電極配置於永久基板上以及第二電極配置於第二型摻雜半導體層上。

在本發明之一實施例中，上述之形成第一電極與第二電極的步驟包括：移除第二型摻雜半導體層與發光層的一部分，以暴露出第一型摻雜半導體層；以及於所暴露的第一型摻雜半導體層上形成第一電極以及於第二型摻雜半導體層上形成第二電極。

在本發明之一實施例中，上述之形成第一電極與第二電極的步驟在使轉移基板與第二型摻雜半導體層分離之後進行。

在本發明之一實施例中，上述之形成第一電極與第二電極的步驟在接合第二型摻雜半導體層與轉移基板之前進行。

在本發明之一實施例中，上述之轉移基板藉由第一接合層與第二型摻雜半導體層接合，且第一接合層覆蓋所暴露的第一型摻雜半導體層、發光層、第二型摻雜半導體層、第一電極以及第二電極。

在本發明之一實施例中，藉由移除第一接合層使轉移基板與第二型摻雜半導體層分離。

在本發明之一實施例中，上述之第一型摻雜半導體層內配置有絕緣層。

在本發明之一實施例中，上述之第一型摻雜半導體層的表面具有多個凹陷，突起結構位於凹陷之間的表面上，以及導電層延伸至凹陷中。

在本發明之一實施例中，上述之第一型摻雜半導體層的表面具有多個凹陷，突起結構位於凹陷中。

本發明另提出一種發光二極體晶片，其包括第一型摻雜半導體層、第二型摻雜半導體層、發光層、多個突起結構、導電層、第一電極以及第二電極。發光層位於第一型摻雜半導體層與第二型摻雜半導體層之間。突起結構配置於第一型摻雜半導體層上，其中突起結構的高度介於1μm至100μm之間，且突起結構與發光層位於第一型摻雜半導體層兩側。導電層配置於第一型摻雜半導體層上且覆蓋突起結構。第一電極配置於第一型摻雜半導體層上且與第一型摻雜半導體層電性連接，第二電極配置於第二型摻雜半導體層上且與第二型摻雜半導體層電性連接。

在本發明之一實施例中，上述之突起結構的高度小於5μm。

在本發明之一實施例中，上述之導電層的厚度大於或等於50μm。

在本發明之一實施例中，上述之第一電極配置於導電層上以及第二電極配置於第二型摻雜半導體層上。

在本發明之一實施例中，更包括配置於導電層上的永久基板，其中永久基板與突起結構分別位於導電層兩側。

在本發明之一實施例中，上述之導電層的厚度小於或等於50μm。

在本發明之一實施例中，上述之永久基板與導電層之間更配置有接合層。

在本發明之一實施例中，上述之第一電極配置於永久基板上以及第二電極配置於第二型摻雜半導體層上。

在本發明之一實施例中，上述之一部分的第一型摻雜半導體層暴露於外，且第一電極配置於所暴露的第一型摻雜半導體層上。

在本發明之一實施例中，更包括絕緣層，絕緣層配置於第一型摻雜半導體層內。

在本發明之一實施例中，上述之第一型摻雜半導體層的表面具有多個凹陷，突起結構位於凹陷之間的表面上，以及導電層延伸至凹陷中。

在本發明之一實施例中，上述之第一型摻雜半導體層的表面具有多個凹陷，突起結構位於凹陷中。

基於上述，在本發明之發光二極體晶片的製造方法中，利用對成長基板進行薄化與圖案化來形成突起結構。因此，在發光二極體晶片的製程中無需使用昂貴的雷射剝離機台，且能避免第一型摻雜半導體層因與成長基板分離而發生晶格缺陷等問題。故，以本發明之發光二極體晶片的製造方法所形成的發光二極體晶片具有較佳的良率、抗靜電能力、可靠度、元件特性以及較低的製造成本。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

【第一實施例】

圖2A至圖2H為本發明之第一實施例的一種發光二極體晶片的製造方法的流程剖面圖。

請參照圖2A，首先，於成長基板210上依序形成第一型摻雜半導體層212、發光層214以及第二型摻雜半導體層216。在本實施例中，成長基板210例如是藍寶石基板，其厚度例如是大於或等於450μm。發光層214為多重量子井發光層，第一型摻雜半導體層212例如是N型半導體層、第二型摻雜半導體層216例如是P型半導體層，其材料例如是氮化鎵(GaN)。當然，在另一實施例中，第一型摻雜半導體層212也可以是P型半導體層，而第二型摻雜半導體層216為N型半導體層。第一型摻雜半導體層212、發光層214以及第二型摻雜半導體層216的形成方法例如是金屬有機化學氣相沉積(metal organic chemical vapor deposition,MOCVD)法、分子束磊晶(molecular beam epitaxial,MBE)法或是其他適當的磊晶成長法。

請參照圖2B，接著，令第二型摻雜半導體層216與轉移基板220接合，其中成長基板210與轉移基板220分別位於第二型摻雜半導體層216兩側。在本實施例中，轉移基板220例如是藉由第一接合層218與第二型摻雜半導體層216接合。其中，轉移基板220例如是藍寶石基板、碳化矽基板、矽基板、砷化鎵基板、氧化鎵基板、氮化鎵基板、鋁酸鋰基板、鎵酸鋰基板或氮化鋁基板。第一接合層218的材料例如是臘、低熔點金屬或黏著膠。因此，例如是先在第二型摻雜半導體層216上形成第一接合層218，然後再藉由加熱及加壓等方式使轉移基板220與第一接合層218接合。

請參照圖2C，然後，薄化成長基板210，使成長基板210a具有較小的厚度。在本實施例中，在接合第二型摻雜半導體層216與轉移基板220之後，對成長基板210進行薄化，使成長基板210a的厚度小於或等於100μm，且較佳為使成長基板210a的厚度小於或等於5μm。其中，薄化成長基板210的方法例如是研磨製程或蝕刻製程。

請同時參照圖2D與圖2E，接著，在成長基板210a上形成圖案化的罩幕層222，並以圖案化的罩幕層222為罩幕對成長基板210a進行圖案化，以於第一型摻雜半導體層212上形成多個突起結構224。而後，移除圖案化的罩幕層222。在本實施例中，多個突起結構224例如是以陣列方式排列，且突起結構224例如是柱狀突起結構。圖案化的罩幕層222例如是硬罩幕層，而圖案化成長基板210a的方法包括乾式蝕刻製程或濕式蝕刻製程，其中乾式蝕刻製程可以是感應耦合式電漿(ICP)製程或反應性離子蝕刻(RIE)製程。特別注意的是，在本實施例中，對成長基板210a進行圖案化可能會同時移除一部分的第一型摻雜半導體層212，使第一型摻雜半導體層212的表面具有多個凹陷226，而突起結構224位於凹陷226之間的表面上。當然，在其他實施例中，第一型摻雜半導體層212也有可能具有平坦表面，如圖2E中的虛線所示。

請參照圖2F，之後，於第一型摻雜半導體層212上形成導電層228，以覆蓋突起結構224與第一型摻雜半導體層212。在本實施例中，導電層228的厚度例如是大於或等於50μm，且導電層228延伸至第一型摻雜半導體層212的凹陷226中。導電層的材料例如是金屬、導電氧化物或由上述兩者所結合的多層複合材料，其中金屬可以是鎳、銅、錫、金、鎢、鋁或鉻等材料，導電氧化物可以是氧化銦錫、氧化鋅鋁、氧化鋅鎵、氧化鋅銦等兼具透明與導電特性的金屬氧化物等材料。_其中，金屬的形成方法例如是電鍍法、濺鍍法或蒸鍍法，導電氧化物的形成方法例如是蒸鍍法、濺鍍法、化學沉積法、溶膠凝膠法或塗佈法。

請同時參照圖2F與圖2G，而後，使轉移基板220與第二型摻雜半導體層216分離。在本實施例中，可以根據第一接合層218的材料特性，藉由加熱或其他方式使第一接合層218與第二型摻雜半導體層216分離，因而使轉移基板220與第二型摻雜半導體層216分離。

請參照圖2H，然後，分別於導電層228與第二型摻雜半導體層216上形成第一電極240與第二電極250，以形成發光二極體晶片200。其中，第一電極240電性連接第一型摻雜半導體層212以及第二電極250電性連接第二型摻雜半導體層216。在本實施例中，第一電極240配置於導電層228上以及第二電極250配置於第二型摻雜半導體層216上。再者，在另一實施例中(未繪示)，也可以於第二型摻雜半導體層216上先形成透明導電層，再於透明導電層上形成電極250。

在本實施例之發光二極體晶片200的製造方法中，保留一部分的成長基板210來形成突起結構224，因此不需要對成長基板210進行全面移除。如此一來，在發光二極體晶片200的製程中無需使用昂貴的雷射剝離機台，且能避免第一型摻雜半導體層212因與成長基板210分離而發生晶格缺陷等問題。此外，突起結構224可以降低發光層214所發出的光線在發光二極體晶片200中產生全反射的機會，使發光二極體晶片200的光取出效率(light extraction efficiency)大幅增加。因此，所形成的發光二極體晶片200具有較佳的良率、抗靜電能力、可靠度以及元件特性以及較低的製造成本。

【第二實施例】

圖3A至圖3C為本發明之第二實施例的一種發光二極體晶片的製造方法的部分流程剖面圖。在本實施例中，發光二極體晶片的製造流程與第一實施例中所述的製造流程大致相同，其主要不同處在於本實施例是先對成長基板進行薄化，再對薄化後的成長基板進行圖案化，以下僅針對其差異處進行說明。

請同時參照圖2B與圖3A，在接合第二型摻雜半導體層216與轉移基板220之後，在成長基板210上形成圖案化的罩幕層222。圖案化的罩幕層222例如是硬罩幕層。

請參照圖3B，接著，以圖案化的罩幕層222為罩幕對成長基板210進行圖案化，以於第一型摻雜半導體層212上形成多個初始突起結構224’。而後，移除圖案化的罩幕層222。圖案化成長基板210的方法包括乾式蝕刻製程或濕式蝕刻製程，其中乾式蝕刻製程可以是感應耦合式電漿(ICP)製程或反應性離子蝕刻(RIE)製程。

請同時參照圖3B與圖3C，接著，移除初始突起結構224’的一部分，以形成具有較小高度的突起結構224。在本實施例中，移除部分初始突起結構224’的方法的方法例如是研磨或蝕刻製程，使突起結構224的高度例如是小於或等於100μm，且突起結構224的高度較佳為小於或等於5μm。

接下來的步驟，則如圖2F至圖2H所示，請直接參考第一實施例之圖2F至圖2H的說明，在此不再贅述。換言之，經由上述圖3A至圖3C的步驟，亦可製得發光二極體晶片200。

【第三實施例】

圖4A至圖4D為本發明之第三實施例的一種發光二極體晶片的製造方法的部分流程剖面圖。在本實施例中，發光二極體晶片的製造流程與第一實施例中所述的製造流程大致相同，其主要不同處在於將永久基板接合至導電層，以下進行詳細說明。

請同時參照圖2E與圖4A，於第一型摻雜半導體層212上形成多個突起結構224後，於第一型摻雜半導體層212上形成導電層228，以覆蓋突起結構224與第一型摻雜半導體層212。在本實施例中，導電層228的厚度例如是介於1μm至50μm之間。也就是說，相較於第一實施例的導電層228具有較大的厚度，本實施例中的導電層228的厚度較小。導電層228的形成方法與材料可以參照第一實施例中所述，於此不贅述。

請參照圖4B，將永久基板232接合至導電層228，其中永久基板232與突起結構224分別位於導電層228兩側。在本實施例中，永久基板232例如是藉由第二接合層230與導電層228接合。其中，永久基板232例如是碳化矽基板、矽基板、砷化鎵基板、氧化鎵基板、氮化鎵基板、鋁酸鋰基板、鎵酸鋰基板、氮化鋁基板或金屬基板。第二接合層230的材料例如是共金金屬(eutectic metal)、低熔點金屬或導電黏著膠。因此，例如是先在導電層228上形成第二接合層230，然後再藉由加熱等方式使永久基板232與第二接合層230接合。

請參照圖4C，而後，使轉移基板220與第二型摻雜半導體層216分離。在本實施例中，可以根據第一接合層218的材料特性，藉由加熱或其他方式使第一接合層218與第二型摻雜半導體層216分離，因而使轉移基板220與第二型摻雜半導體層216分離。

請參照圖4D，然後，分別於永久基板232上以及第二電極250配置於第二型摻雜半導體層216上形成第一電極240與第二電極250，以形成發光二極體晶片200a。其中，第一電極240電性連接第一型摻雜半導體層212以及第二電極250電性連接第二型摻雜半導體層216。

相較於第一實施例中的發光二極體晶片200，本實施例之發光二極體晶片200a具有厚度較小的導電層228以及與導電層228接合的永久基板232。換言之，根據製程條件與所需產品的不同，可以對發光二極體晶片的結構進行調整，而同樣製作出具有較佳的良率、抗靜電能力、可靠度以及元件特性以及較低的製造成本的發光二極體晶片。

在上述的實施例中，都是以製作垂直式的發光二極體晶片為例，接下來將在第四實施例與第五實施例中介紹製作平面式的發光二極體晶片的製造流程。

【第四實施例】

圖5A至圖5C為本發明之第四實施例的一種發光二極體晶片的製造方法的部分流程剖面圖。在本實施例中，發光二極體晶片的前段製程與第一實施例中所述的圖2A至圖2G的製造流程大致相同，其主要不同處在於第一型摻雜半導體層內形成有絕緣層以及將第一電極與第二電極配置在發光二極體晶片的同一側，以下將針對差異處進行詳細說明。

請參照圖5A，在本實施例中，導電層228上配置有多個突起結構224、第一型摻雜半導體層212、發光層214以及第二型摻雜半導體層216，其中第一型摻雜半導體層212內配置有絕緣層260。絕緣層260的材料例如是氮化鋁、低溫成長之氮化鎵或氮化鋁鎵(Al_X Ga_1-X N(0.001≦X≦0.999))或摻雜碳、鎂之氮化鎵或氮化鋁鎵(Al_X Ga_1-X N(0.001≦X≦0.999))。

請參照圖5B，接著，移除第二型摻雜半導體層216、發光層214以及第一型摻雜半導體層212的一部分，以暴露出第一型摻雜半導體層212。移除第二型摻雜半導體層216、發光層214以及第一型摻雜半導體層212的方法例如是乾式蝕刻製程或濕式蝕刻製程。

請參照圖5C，然後，於所暴露的第一型摻雜半導體層212上形成第一電極240以及於第二型摻雜半導體層216上形成第二電極250，以形成水平式的發光二極體晶片200b。其中，第一電極240電性連接第一型摻雜半導體層212以及第二電極250電性連接第二型摻雜半導體層216。

由本實施例可知，本發明之發光二極體晶片的製造方法亦適用於水平式的發光二極體晶片，此外，由於在第一型摻雜半導體層212內配置絕緣層260，因此發光二極體晶片200b具有熱電分離的特性，使發光二極體晶片200b具有較佳的散熱能力。換言之，本實施例之發光二極體晶片的製造方法能夠製造出具有較佳的良率、抗靜電能力、可靠度以及元件特性以及較低的製造成本的發光二極體晶片。

在本實施例中，形成第一電極240與第二電極250的步驟是在使轉移基板220與第二型摻雜半導體層216分離之後進行。換言之，在使轉移基板220與第二型摻雜半導體層216分離之後，才暴露出第一型摻雜半導體層212。然而，形成第一電極240與第二電極250的步驟也可以在接合第二型摻雜半導體層216與轉移基板220之前進行，請參照第五實施例。

【第五實施例】

圖6A至圖6E為本發明之第五實施例的一種發光二極體晶片的製造方法的流程剖面圖。

請參照圖6A，首先，於成長基板210上依序形成第一型摻雜半導體層212、發光層214以及第二型摻雜半導體層216，其中第一型摻雜半導體層212內配置有絕緣層260。第一型摻雜半導體層212、發光層214以及第二型摻雜半導體層216以及絕緣層260的材料可以參照前文所述，於此不贅述。

請參照圖6B，接著，移除第二型摻雜半導體層216、發光層214以及第一型摻雜半導體層212的一部分，以暴露出第一型摻雜半導體層212。移除第二型摻雜半導體層216、發光層214以及第一型摻雜半導體層212的方法例如是乾式蝕刻製程或濕式蝕刻製程。

然後，於所暴露的第一型摻雜半導體層上形成電流分散層270與第一電極240以及於第二型摻雜半導體層上形成第二電極250。電流分散層270的材料例如是銦錫氧化物、銦鋅氧化物、銦錫鋅氧化物、氧化鉿、氧化鋅、氧化鋁、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、鎘錫氧化物、鎘鋅氧化物、或其它適當之材料。

請參照圖6C，而後，於成長基板210上形成第一接合層218，以覆蓋所暴露的第一型摻雜半導體層212、發光層214、第二型摻雜半導體層216、第一電極240以及第二電極250。接著，令轉移基板220藉由第一接合層218與第二型摻雜半導體層216接合。第一接合層218與轉移基板220的材料可以參照第一實施例中所述，於此不贅述。

請參照圖6D，繼之，薄化並圖案化成長基板210，以於第一型摻雜半導體層212上形成多個突起結構224。薄化與圖案化成長基板210的方法可以參照第一實施例中所述，於此不贅述。

之後，於第一型摻雜半導體層212上形成導電層228，以覆蓋突起結構224與第一型摻雜半導體層212。其中，導電層228的厚度例如是大於或等於50μm。

請參照圖6E，而後，移除第一接合層218，使轉移基板220與第二型摻雜半導體層216分離，以形成發光二極體晶片200c。移除第一接合層218的方法可以參照第一實施例中所述，於此不贅述。

特別一提的是，如圖7所示，在另一實施例中，當導電層228的厚度較小(例如介於5μm至50μm之間)時，可以藉由第二接合層230將永久基板232接合至導電層228，以形成發光二極體晶片200d。其中，藉由第二接合層230接合永久基板232與導電層228的方法可以參照第三實施例中所述，於此不贅述。

在發光二極體晶片200c、200d中，由成長基板210所形成的突起結構224能夠提升發光二極體晶片200的光取出效率，而絕緣層260使發光二極體晶片200具有熱電分離特性。因此，由上述方法所形成的發光二極體晶片具有較佳的良率、抗靜電能力、可靠度以及元件特性以及較低的製造成本。

【第六實施例】

在上述的實施例中，都是以在接合第二型摻雜半導體層與轉移基板之後，對成長基板進行薄化與圖案化為例，但在本實施例中，將介紹在形成第一型摻雜半導體層之前就對成長基板進行圖案化的製程。

圖8A至圖8F為本發明之第六實施例的一種發光二極體晶片的製造方法的流程剖面圖。

請參照圖8A，首先，對成長基板210進行圖案化，以於成長基板210的表面形成多個凹陷211。其中，凹陷211的深度例如是小於或等於5μm。圖案化成長基板210的方法包括乾式蝕刻製程或濕式蝕刻製程，其中乾式蝕刻製程可以是感應耦合式電漿(ICP)製程或反應性離子蝕刻(RIE)製程。

請參照圖8B，接著，於成長基板210上依序形成第一型摻雜半導體層212、發光層214以及第二型摻雜半導體層216。在本實施例中，第一型摻雜半導體層212例如是未填滿成長基板210的表面凹陷211，因此存在有多個孔洞282。特別一提的是，在本實施例中，以均勻點表示第一型摻雜半導體層212僅是為了使讀者能清楚地區分第一型摻雜半導體層212與其他材料層，而並非用以限定第一型摻雜半導體層212的材料，也就是說此處的第一型摻雜半導體層212與前文所述的第一型摻雜半導體層212在材料上與形成方法上並無顯著差異。

請參照圖8C，然後，例如是藉由第一接合層218使第二型摻雜半導體層216與轉移基板220接合，使成長基板210與轉移基板220分別位於第二型摻雜半導體層216兩側。

請參照圖8D，而後，薄化成長基板210，以於第一型摻雜半導體層212上形成多個突起結構224。在本實施例中，例如是以研磨製程來薄化成長基板210，且以暴露出孔洞282為研磨終點來進行薄化製程，因此在第一型摻雜半導體層212的表面上形成多個凹陷226。換言之，以結構來看，第一型摻雜半導體層212的表面具有多個凹陷226，而突起結構224位於凹陷226之間的表面上。其中，突起結構224的高度例如是小於或等於5μm。

請參照圖8E，之後，於第一型摻雜半導體層212上形成導電層228，以覆蓋突起結構224與第一型摻雜半導體層212。其中，導電層228延伸至凹陷226中。

請參照圖8F，而後，例如是藉由移除第一接合層218使轉移基板220與第二型摻雜半導體層216分離。

然後，分別於第一型摻雜半導體層212與第二型摻雜半導體層216上形成第一電極240與第二電極250，以形成發光二極體晶片200e。特別一提的是，如圖9所示，在另一實施例中，當導電層228的厚度較小(例如介於1μm至50μm之間)時，可以藉由第二接合層230使永久基板232與導電層228接合，而後分別在永久基板232以及第二型摻雜半導體層216上形成第一電極240與第二電極250，以形成發光二極體晶片200f。其中，藉由第二接合層230接合永久基板232與導電層228的方法可以參照第三實施例中所述，於此不贅述。

在上述的實施例中，先對成長基板210進行圖案化，而後藉由薄化成長基板210的步驟同時形成突起結構224並去除形成第一型摻雜半導體層212時所造成的孔洞282。如此一來，不但可以提升發光二極體晶片的發光效率，且能避免孔洞282影響發光二極體晶片200e、200f的可靠度，因此發光二極體晶片200d、200e具有較佳的良率、抗靜電能力、可靠度以及元件特性。

【第七實施例】

圖10A至圖10E為本發明之第七實施例的一種發光二極體晶片的製造方法的流程剖面圖。本實施例之發光二極體晶片的製造方法與第六實施例中所述的製程的主要差異在於形成於成長基板210上的第一型摻雜半導體層212填滿成長基板210的表面凹陷211，以下將針對此狀況進行說明。

請參照圖10A，首先，於圖案化的成長基板210上依序形成第一型摻雜半導體層212、發光層214以及第二型摻雜半導體層216，且第一型摻雜半導體層212填滿成長基板210的表面凹陷211。在本實施例中，凹陷211的深度例如是小於或等於5μm。特別一提的是，在本實施例中，以斜線表示第一型摻雜半導體層212僅是為了使讀者能清楚地區分第一型摻雜半導體層212與其他材料層，而並非用以限定第一型摻雜半導體層212的材料，也就是說此處的第一型摻雜半導體層212與前文所述的第一型摻雜半導體層212在材料上與形成方法上並無顯著差異。

請參照圖10B，然後，例如是藉由第一接合層218使第二型摻雜半導體層216與轉移基板220接合，其中成長基板210與轉移基板220分別位於第二型摻雜半導體層216兩側。

請參照圖10C，接著，薄化成長基板210，以於第一型摻雜半導體層212上形成多個突起結構224。在本實施例中，例如是以研磨製程來薄化成長基板210，且以暴露出填滿凹陷211的第一型摻雜半導體層212為研磨終點。以結構來看，在本實施例中，第一型摻雜半導體層212的表面具有多個凹陷227，突起結構224位於凹陷227中且填滿凹陷227。

請參照圖10D，然後，於第一型摻雜半導體層212上形成導電層228，以覆蓋突起結構224與第一型摻雜半導體層212。

請參照圖10E，而後，使轉移基板220與第二型摻雜半導體層216分離。

然後，分別於第一型摻雜半導體層212與第二型摻雜半導體層216上形成第一電極240與第二電極250，以形成發光二極體晶片200g。特別一提的是，如圖11所示，在另一實施例中，當導電層228的厚度較小(例如介於1μm至50μm之間)時，可以藉由第二接合層230將永久基板232接合至導電層228，而後分別在永久基板232以及第二型摻雜半導體層216上形成第一電極240與第二電極250，以形成發光二極體晶片200h。其中，藉由第二接合層230接合永久基板232與導電層228的方法可以參照第三實施例中所述，於此不贅述。

在本實施例中，在形成第一型摻雜半導體層212之前對成長基板210進行圖案化，且在第一型摻雜半導體層212填滿成長基板210的表面凹陷211之後再對成長基板210進行薄化，以形成位於第一型摻雜半導體層212的表面凹陷227中且填滿凹陷227的突起結構224。換句話說，根據製程條件與所需產品的不同，可以選擇成長基板進行薄化與圖案化步驟的時機，而調整發光二極體晶片的結構，以製作出具有較佳的良率、抗靜電能力、可靠度以及元件特性以及較低的製造成本的發光二極體晶片。

再者，在第六實施例與第七實施例中都是以製作垂直式的發光二極體晶片為例，但所屬技術領域中具有通常知識者應了解第六實施例與第七實施例所述的流程也可以應用於製作水平式的發光二極體晶片。

綜上所述，在本發明之發光二極體晶片的製造方法中，利用對成長基板進行薄化與圖案化來形成突起結構，因而不需要對成長基板進行全面移除。如此一來，無需使用昂貴的雷射剝離機台來剝離成長基板，且能避免第一型摻雜半導體層因與成長基板分離而發生晶格缺陷等問題。此外，位於第一型摻雜半導體層與導電層之間的突起結構可以降低發光層所發出的光線在發光二極體晶片中產生全反射的機會，使得發光二極體晶片的光取出效率大幅增加。因此，以本發明之發光二極體晶片的製造方法所形成的發光二極體晶片具有較佳的良率、抗靜電能力、可靠度、元件特性以及較低的製造成本。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、200、200a、200b、200c、200d、200e、200f、200g、200h．．．發光二極體晶片

110、210、210a．．．成長基板

112、212．．．第一型摻雜半導體層

114、214．．．發光層

116、216．．．第二型摻雜半導體層

120、220．．．轉移基板

130、232．．．永久基板

140、240．．．第一電極

150、250．．．第二電極

218、230．．．接合層

222．．．圖案化的罩幕層

224．．．突起結構

224’．．．初始突起結構

211、226、227．．．凹陷

228．．．導電層

260．．．絕緣層

270．．．電流分散層

282．．．孔洞

圖1A至圖1D為習知一種發光二極體晶片的製造方法。

圖2A至圖2H為本發明之第一實施例的一種發光二極體晶片的製造方法的流程剖面圖。

圖3A至圖3C為本發明之第二實施例的一種發光二極體晶片的製造方法的部分流程剖面圖。

圖4A至圖4D為本發明之第三實施例的一種發光二極體晶片的製造方法的部分流程剖面圖。

圖5A至圖5C為本發明之第四實施例的一種發光二極體晶片的製造方法的部分流程剖面圖。

圖6A至圖6E為本發明之第五實施例的一種發光二極體晶片的製造方法的流程剖面圖。

圖7為本發明之第五實施例的另一種發光二極體晶片的剖面圖。

圖8A至圖8F為本發明之第六實施例的一種發光二極體晶片的製造方法的流程剖面圖。

圖9為本發明之第六實施例的另一種發光二極體晶片的剖面圖。

圖10A至圖10E為本發明之第七實施例的一種發光二極體晶片的製造方法的流程剖面圖。

圖11為本發明之第七實施例的另一種發光二極體晶片的剖面圖。

200．．．發光二極體晶片

212．．．第一型摻雜半導體層

214．．．發光層

216．．．第二型摻雜半導體層

224．．．突起結構

226．．．凹陷

228．．．導電層

240．．．第一電極

250．．．第二電極

Claims (30)

1. 一種發光二極體晶片的製造方法，包括：於一成長基板上依序形成一第一型摻雜半導體層、一發光層以及一第二型摻雜半導體層；令該第二型摻雜半導體層與一轉移基板接合，其中該成長基板與該轉移基板分別位於該第二型摻雜半導體層兩側；薄化並圖案化該成長基板，以於該第一型摻雜半導體層上形成多個突起結構；於該第一型摻雜半導體層上形成一導電層，以覆蓋該些突起結構與該第一型摻雜半導體層；使該轉移基板與該第二型摻雜半導體層分離；以及分別於該第一型摻雜半導體層與該第二型摻雜半導體層上形成一第一電極與一第二電極，其中該第一電極電性連接該第一型摻雜半導體層以及該第二電極電性連接該第二型摻雜半導體層。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體晶片的製造方法，其中薄化該成長基板的步驟是在接合該第二型摻雜半導體層與該轉移基板之後進行，且在薄化該成長基板後圖案化該成長基板。
3. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體晶片的製造方法，其中圖案化該成長基板的步驟是在接合該第二型摻雜半導體層與該轉移基板之後進行，且在圖案化該成長基板後薄化該成長基板。
4. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體晶片的製造方法，其中圖案化該成長基板的步驟是在形成該第一型摻雜半導體層之前進行，且薄化該成長基板的步驟是在接合該第二型摻雜半導體層與該轉移基板之後進行。
5. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體晶片的製造方法，其中該轉移基板藉由一第一接合層與該第二型摻雜半導體層接合。
6. 如申請專利範圍第5項所述之發光二極體晶片的製造方法，其中藉由移除該第一接合層使該轉移基板與該第二型摻雜半導體層分離。
7. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體晶片的製造方法，其中該第一電極配置於該導電層上以及該第二電極配置於該第二型摻雜半導體層上。
8. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體晶片的製造方法，更包括將一永久基板接合至該導電層，其中該永久基板與該些突起結構分別位於該導電層兩側。
9. 如申請專利範圍第8項所述之發光二極體晶片的製造方法，其中該永久基板藉由一第二接合層與該導電層接合。
10. 如申請專利範圍第8項所述之發光二極體晶片的製造方法，其中該第一電極配置於該永久基板上以及該第二電極配置於該第二型摻雜半導體層上。
11. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體晶片的製造方法，其中形成該第一電極與該第二電極的步驟包括：移除該第二型摻雜半導體層與該發光層的一部分，以暴露出該第一型摻雜半導體層；以及於所暴露的該第一型摻雜半導體層上形成該第一電極以及於該第二型摻雜半導體層上形成該第二電極。
12. 如申請專利範圍第11項所述之發光二極體晶片的製造方法，其中形成該第一電極與該第二電極的步驟在使該轉移基板與該第二型摻雜半導體層分離之後進行。
13. 如申請專利範圍第11項所述之發光二極體晶片的製造方法，其中形成該第一電極與該第二電極的步驟在接合該第二型摻雜半導體層與該轉移基板的步驟之前進行。
14. 如申請專利範圍第13項所述之發光二極體晶片的製造方法，其中該轉移基板藉由一第一接合層與該第二型摻雜半導體層接合，且該第一接合層覆蓋所暴露的該第一型摻雜半導體層、該發光層、該第二型摻雜半導體層、該第一電極以及該第二電極。
15. 如申請專利範圍第14項所述之發光二極體晶片的製造方法，其中藉由移除該第一接合層使該轉移基板與該第二型摻雜半導體層分離。
16. 如申請專利範圍第11項所述之發光二極體晶片的製造方法，其中該第一型摻雜半導體層內配置有一絕緣層。
17. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體晶片的製造方法，其中該第一型摻雜半導體層的表面具有多個凹陷，該些突起結構位於該些凹陷之間的表面上，以及該導電層延伸至該些凹陷中。
18. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體晶片的製造方法，其中該第一型摻雜半導體層的表面具有多個凹陷，該些突起結構位於該些凹陷中。
19. 一種發光二極體晶片，包括：一第一型摻雜半導體層、一第二型摻雜半導體層以及一發光層，其中該發光層位於該第一型摻雜半導體層與該第二型摻雜半導體層之間；多個突起結構，配置於該第一型摻雜半導體層上，其中該些突起結構的高度介於1μm至100μm之間，且該些突起結構與該發光層位於該第一型摻雜半導體層兩側；一導電層，配置於第一型摻雜半導體層上且覆蓋該些突起結構；以及一第一電極與一第二電極，該第一電極配置於該第一型摻雜半導體層上且與該第一型摻雜半導體層電性連接，該第二電極配置於該第二型摻雜半導體層上且與該第二型摻雜半導體層電性連接。
20. 如申請專利範圍第19項所述之發光二極體晶片，其中該些突起結構的高度小於5μm。
21. 如申請專利範圍第19項所述之發光二極體晶片，其中該導電層的厚度大於或等於50μm。
22. 如申請專利範圍第19項所述之發光二極體晶片，其中該第一電極配置於該導電層上以及該第二電極配置於該第二型摻雜半導體層上。
23. 如申請專利範圍第19項所述之發光二極體晶片，更包括一配置於該導電層上的一永久基板，其中該永久基板與該些突起結構分別位於該導電層兩側。
24. 如申請專利範圍第23項所述之發光二極體晶片，其中該導電層的厚度小於或等於50μm。
25. 如申請專利範圍第23項所述之發光二極體晶片，其中該永久基板與該導電層之間更配置有一接合層。
26. 如申請專利範圍第23項所述之發光二極體晶片，其中該第一電極配置於該永久基板上以及該第二電極配置於該第二型摻雜半導體層上。
27. 如申請專利範圍第19項所述之發光二極體晶片，其中一部分的該第一型摻雜半導體層暴露於外，且該第一電極配置於所暴露的該第一型摻雜半導體層上。
28. 如申請專利範圍第27項所述之發光二極體晶片，更包括一絕緣層，該絕緣層配置於該第一型摻雜半導體層內。
29. 如申請專利範圍第19項所述之發光二極體晶片，其中該第一型摻雜半導體層的表面具有多個凹陷，該些突起結構位於該些凹陷之間的表面上，以及該導電層延伸至該些凹陷中。
30. 如申請專利範圍第19項所述之發光二極體晶片，其中該第一型摻雜半導體層的表面具有多個凹陷，該些突起結構位於該些凹陷中。