TWI416758B - 發光二極體結構及其製作方法 - Google Patents

Description

發光二極體結構及其製作方法

本發明是有關於一種發光二極體結構及其製作方法，且特別是有關於一種側壁上覆蓋有絕緣層的發光二極體結構及其製作方法。

發光二極體的封裝製程一般是包括磊晶、加工切割成多個發光二極體晶片、固晶、打線接合等製程。然而，在切割的過程中，容易在這些發光二極體晶片的側壁上產生缺陷。一旦發光二極體晶片的側壁具有缺陷，則易有漏電流的問題產生，以致於發光二極體晶片在電性上的穩定性不佳。此外，發光二極體晶片的側壁裸露於外界環境中，容易受到外界環境或是後續製程的污染或是損壞，以致於製程良率降低。

此外，在固晶的過程中，用以固定發光二極體晶片的銀膠容易因為膠量控制不當而溢流至發光二極體晶片的側壁，以致於發光二極體晶片的p型摻雜半導體層與n型摻雜半導體層之間電性短路。前述之電性短路會造成發光二極體晶片的亮度衰減、逆偏電流增加、製程良率降低以及製作成本提高等缺點。

本發明提出一種發光二極體結構，可避免溢流至發光二極體晶片的側壁上的銀膠使p型摻雜半導體層與n型摻雜半導體層之間電性短路。

本發明另提出一種發光二極體結構的製作方法，其製程良率較高且製作成本較低。

本發明提出一種發光二極體結構的製作方法如下所述。首先，提供一發光二極體晶片與一承載基板。發光二極體晶片配置於承載基板上，發光二極體晶片具有朝向承載基板的一底面、相對於底面的至少一頂面以及與頂面相連的至少一側壁，且發光二極體晶片具有配置於頂面上的至少一電極。然後，於承載基板上形成一連續性抗氧化材料層。接著，移除部份連續性抗氧化材料層，以於發光二極體晶片的頂面上及部分承載基板上形成一抗氧化層，以覆蓋配置於頂面上的電極，並暴露出側壁。然後，施行一氧化法，以於發光二極體晶片的側壁上形成一絕緣層。之後，移除抗氧化層。

在本發明之一實施例中，氧化法為乾式氧化法或濕式氧化法。

在本發明之一實施例中，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。

在本發明之一實施例中，絕緣層的材質包括第一型摻雜半導體層的氧化物、發光層的氧化物以及第二型摻雜半導體層的氧化物。

在本發明之一實施例中，絕緣層的材質包括含鎵的氧化物以及含氮的氧化物。

在本發明之一實施例中，絕緣層的材質包括含鎵的氧化物以及含磷的氧化物。

本發明提出一種發光二極體結構的製作方法如下所述。首先，提供一發光二極體晶片與一承載基板。發光二極體晶片配置於承載基板上，發光二極體晶片具有朝向承載基板的一底面、相對於底面的至少一頂面以及與頂面相連的至少一側壁，且發光二極體晶片具有配置於頂面上的至少一電極。接著，於承載基板上形成一連續性覆蓋材料層。然後，移除部份連續性覆蓋材料層，以於頂面上及部分承載基板上形成一覆蓋層，以覆蓋電極。接著，於承載基板上形成一連續性絕緣材料層，並覆蓋發光二極體晶片。之後，移除覆蓋層以及連續性絕緣材料層之位於覆蓋層上的部分，以於發光二極體晶片的側壁上形成一絕緣層。

在本發明之一實施例中，形成連續性絕緣材料層的方法包括物理氣相沉積、化學氣相沉積、濺鍍或電子束成長。

在本發明之一實施例中，絕緣層的材質包括含矽的氧化物。

在本發明之一實施例中，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。

本發明提出一種發光二極體結構的製作方法如下所述。首先，提供一發光二極體晶片與一承載基板。發光二極體晶片配置於承載基板上，發光二極體晶片具有朝向承 載基板的一底面、相對於底面的至少一頂面以及與頂面相連的至少一側壁，且發光二極體晶片具有配置於頂面上的至少一電極。接著，承載基板上形成一連續性絕緣材料層，以覆蓋發光二極體晶片。然後，於側壁上形成一保護層，且連續性絕緣材料層位於保護層與側壁之間。之後，移除連續性絕緣材料層之未被保護層所覆蓋的部分，以於發光二極體晶片的側壁上形成一絕緣層。然後，移除保護層。

在本發明之一實施例中，形成連續性絕緣材料層的方法包括旋轉塗佈。

在本發明之一實施例中，連續性絕緣材料層的材質包括氧化物溶膠。

在本發明之一實施例中，氧化物溶膠包括含有二氧化矽的溶膠。

在本發明之一實施例中，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。

本發明提出一種發光二極體結構包括一發光二極體晶片以及一絕緣層。發光二極體晶片具有一底面、相對於底面的至少一頂面以及與頂面相連的至少一側壁，且發光二極體晶片具有配置於頂面上的一電極。絕緣層配置於側壁上，並暴露出電極。

在本發明之一實施例中，絕緣層暴露出頂面。

在本發明之一實施例中，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。

在本發明之一實施例中，絕緣層的材質包括第一型摻雜半導體層的氧化物、發光層的氧化物以及第二型摻雜半導體層的氧化物。

在本發明之一實施例中，絕緣層的材質包括含鎵的氧化物以及含氮的氧化物。

在本發明之一實施例中，絕緣層的材質包括含鎵的氧化物以及含磷的氧化物。

在本發明之一實施例中，絕緣層包括物理氣相沉積層、化學氣相沉積層、濺鍍層或電子束成長層。

在本發明之一實施例中，絕緣層的材質包括含矽的氧化物。

在本發明之一實施例中，絕緣層的材質包括二氧化矽。

在本發明之一實施例中，絕緣層的材質包括硫及其化合物。

綜上所述，本發明是在發光二極體晶片的側壁上形成一絕緣層，以避免習知技術中因銀膠溢流至側壁而導致p型摻雜半導體層與n型摻雜半導體層之間電性短路的問題。如此一來，絕緣層可提升製程良率並降低製作成本。

為讓本發明之上述和其他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。

圖1A~圖1D繪示本發明一實施例之發光二極體結構的製作方法的剖面圖。

首先，請參照圖1A，提供一發光二極體晶片100與一承載基板200，發光二極體晶片100配置於承載基板200上。承載基板100例如是藍膜(blue tape)或是紫外線膠帶(UV tape)。

發光二極體晶片100具有朝向承載基板200的一底面B、相對於底面B的二頂面U1、U2以及與頂面U1、U2相連的多個側壁S，且發光二極體晶片100具有配置於頂面U1、U2上的多個電極E1、E2。

在本實施例中，發光二極體晶片100可包括一第一型摻雜半導體層112、一第二型摻雜半導體層114以及位於第一型摻雜半導體層112與第二型摻雜半導體層114之間的一發光層116。此外，發光二極體晶片100還可包括一磊晶層120，磊晶層120位於發光二極體晶片100與承載基板200之間。

接著，請再次參照圖1A，在本實施例中，於發光二極體晶片100上全面形成一連續性抗氧化材料層A1，其材質例如是光阻等感光材料。然後，請參照圖1B，在本實施例中，可以曝光顯影法移除位於側壁S上的連續性抗氧化材料層A1，以於發光二極體晶片100的頂面U1、U2以及部份承載基板200上形成一抗氧化層A。抗氧化層A覆蓋配置於頂面U1、U2上的電極E1、E2，並暴露出側壁S。

之後，請參照圖1C，施行一氧化法，以於發光二極體晶片100的側壁S上形成一絕緣層I，氧化法例如是乾式氧化法(dry oxidation)或濕式氧化法(wet oxidation)。施行濕式氧化法的方式例如是將發光二極體晶片100暴露在含有水氣的環境中，而施行乾式氧化法的方式例如是將發光二極體晶片100暴露在含有氧氣的環境中。此外，在本實施例中，由於磊晶層120也可被氧化，因此，在磊晶層120的側壁122上亦會形成絕緣層I。

絕緣層I的材質可包括第一型摻雜半導體層112的氧化物、發光層116的氧化物、第二型摻雜半導體層114的氧化物以及磊晶層120的氧化物。在本實施例中，絕緣層I的材質包括含鎵的氧化物以及含氮的氧化物。在其他施例中，絕緣層I的材質包括含鎵的氧化物以及含磷的氧化物。

值得注意的是，本實施例於發光二極體晶片100的側壁S上形成絕緣層I，而絕緣層I可填補側壁S上的缺陷並使側壁S鈍化。如此一來，絕緣層I可降低漏電流產生的機率，並提升發光二極體晶片100在電性上的穩定性。此外，絕緣層I覆蓋側壁S可保護側壁S免於受到外界環境或是後續製程的污染或是損壞，進而提升製程良率。

再者，在後續的固晶過程中，由於絕緣層I覆蓋發光二極體晶片100的側壁S，故可避免習知技術中因銀膠溢流至側壁而導致p型摻雜半導體層與n型摻雜半導體層之間電性短路的問題。如此一來，於側壁S上形成絕緣層I 可提升製程良率並降低製作成本。

之後，請參照圖1D，移除抗氧化層A，以暴露出電極E1、E2。在本實施例中，當抗氧化層A為感光材料時，移除抗氧化層A的方法可以是曝光顯影。

圖2A~圖2D繪示本發明另一實施例之發光二極體結構的製作方法的剖面圖。

首先，請參照圖2A，提供一發光二極體晶片100與一承載基板200，發光二極體晶片100配置於承載基板200上。

接著，請再次參照圖2A，在本實施例中，可於發光二極體晶片100上全面形成一連續性覆蓋材料層C1。然後，請參照圖2B，可藉由曝光顯影法移除位於側壁S上的連續性覆蓋材料層C1之，以暴露出側壁S，並於頂面U1、U2上殘留剩餘的覆蓋層C，覆蓋層C覆蓋電極E1、E2。

然後，請參照圖2C，於承載基板200上形成一連續性絕緣材料層I1，並覆蓋發光二極體晶片100。形成連續性絕緣材料層I1的方法例如是物理氣相沉積、化學氣相沉積、濺鍍、電子束成長，或者是其他適合的方法。之後，請參照圖2D，移除覆蓋層C以及位於覆蓋層C上的連續性絕緣材料層I1，以於發光二極體晶片100的側壁S上形成一絕緣層I，並暴露出電極E1、E2。絕緣層I的材質例如為含矽的氧化物(如二氧化矽)。

圖3A~圖3C繪示本發明又一實施例之發光二極體結構的製作方法的剖面圖。

首先，請參照圖3A，提供一發光二極體晶片100與一承載基板200，發光二極體晶片100配置於承載基板200上。接著，在承載基板200上形成一連續性絕緣材料層I1，並覆蓋發光二極體晶片100，而形成連續性絕緣材料層I1的方法例如是旋轉塗佈或是其他適合的塗佈方式。在本實施例中，連續性絕緣材料層I1的材質例如是氧化物溶膠，氧化物溶膠包括含有二氧化矽的溶膠、或者是含有其他適合的氧化物的溶膠。

然後，請參照圖3B，於側壁上形成一保護層310，且連續性絕緣材料層I1位於保護層310與側壁S之間。在本實施例中，形成保護層310的方法可以是先在發光二極體晶片100上全面形成一保護材料層(未繪示)，然後，以曝光顯影法移除位於頂面U1、U2上的保護材料層。

之後，請參照圖3C，移除晶片100頂面上未被保護層310所覆蓋的連續性絕緣材料層I1以及側壁S上的保護層310，以於發光二極體晶片100的側壁S上形成一絕緣層I。移除連續性絕緣材料層I1的方法包括蝕刻。

值得注意的是，上述三種製作方法是以平面式的發光二極體結構為例做說明，而熟習本領域技術者亦可將相同的製作方法應用在垂直式的發光二極體結構上。以下則將詳細介紹本發明一實施例之發光二極體結構。

圖4繪示本發明一實施例之發光二極體結構的剖面圖。請參照圖4，本實施例之發光二極體結構400包括一發光二極體晶片100以及一絕緣層I。發光二極體晶片100 為一平面式的發光二極體晶片，其具有一底面B、相對於底面B的二頂面U1、U2以及與頂面U1、U2相連的多個側壁S，發光二極體晶片100具有配置於頂面U1、U2上的多個電極E1、E2。

在本實施例中，發光二極體晶片100包括一第一型摻雜半導體層112、一第二型摻雜半導體層114以及位於第一型摻雜半導體層112與第二型摻雜半導體層114之間的一發光層116。第一型摻雜半導體層112、第二型摻雜半導體層114以及發光層116的材質包括砷化鎵(GaAs)、磷化鎵(GaP)、氮化鎵(GaN)等Ⅲ－V族化合物半導體材料。第一型摻雜半導體層112與第二型摻雜半導體層114可分別為n型摻雜半導體層與p型摻雜半導體層。

此外，發光二極體晶片100還可包括一磊晶層120，磊晶層120位於發光二極體晶片100與承載基板200之間。磊晶層120的材質例如是矽(Si)、玻璃(Glass)、砷化鎵(GaAs)、氮化鎵(GaN)、砷化鋁鎵(AlGaAs)、磷化鎵(GaP)、碳化矽(SiC)、磷化銦(InP)、氮化硼(BN)、氧化鋁(Al₂ O₃ )或氮化鋁(AlN)。

絕緣層I配置於側壁S上，並暴露出電極E1、E2與頂面U1、U2。在本實施例中，絕緣層I還覆蓋在磊晶層120的側壁122上。在本實施例中，絕緣層I的材質可包括第一型摻雜半導體層112的氧化物、發光層116的氧化物以及第二型摻雜半導體層114的氧化物。在本實施例中，絕緣層I的材質可包括含鎵的氧化物以及含氮的氧化 物。此外，絕緣層I的材質可包括含鎵的氧化物以及含磷的氧化物。絕緣層的材質包括含矽的氧化物(如二氧化矽)。另外，在其他實施例中，絕緣層I例如是物理氣相沉積層、化學氣相沉積層、濺鍍層或電子束成長層。

圖5繪示本發明另一實施例之發光二極體結構的剖面圖。請參照圖5，本實施例之發光二極體結構500包括一發光二極體晶片510以及一絕緣層I。值得注意的是，本實施例之發光二極體結構500與圖4之發光二極體結構400相似，兩者差異之處僅在於本實施例之發光二極體晶片510為一垂直式的發光二極體晶片。此外，發光二極體晶片510還包括一導電層512，其位於發光二極體晶片510與電極E2之間，且絕緣層I亦覆蓋導電層512的側壁512a。

綜上所述，本發明是在發光二極體晶片的側壁上形成絕緣層，以填補側壁上的缺陷並使側壁鈍化。如此一來，絕緣層可降低漏電流產生的機率，並提升發光二極體晶片在電性上的穩定性。此外，絕緣層覆蓋側壁可保護側壁免於受到外界環境或是後續製程的污染或是損壞，進而提升製程良率。

再者，在後續的固晶過程中，由於絕緣層覆蓋發光二極體晶片的側壁，故可避免習知技術中因銀膠溢流至側壁而導致p型摻雜半導體層與n型摻雜半導體層之間電性短路的問題。如此一來，絕緣層可提升製程良率並降低製作成本。

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，因此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、510‧‧‧發光二極體晶片

112‧‧‧第一型摻雜半導體層

114‧‧‧第二型摻雜半導體層

B‧‧‧底面

116‧‧‧發光層

120‧‧‧磊晶層

122、512a、S‧‧‧側壁

200‧‧‧承載基板

310‧‧‧保護層

400、500‧‧‧發光二極體結構

512‧‧‧導電層

A‧‧‧抗氧化層

A1‧‧‧連續性抗氧化材料層

C‧‧‧覆蓋層

C1‧‧‧連續性覆蓋材料層

E1、E2‧‧‧電極

I‧‧‧絕緣層

I1‧‧‧連續性絕緣材料層

U、U1、U2‧‧‧頂面

圖1A~圖1D繪示本發明一實施例之發光二極體結構的製作方法的剖面圖。

圖2A~圖2D繪示本發明另一實施例之發光二極體結構的製作方法的剖面圖。

圖3A~圖3C繪示本發明又一實施例之發光二極體結構的製作方法的剖面圖。

圖4繪示本發明一實施例之發光二極體結構的剖面圖。

圖5繪示本發明另一實施例之發光二極體結構的剖面圖。

100‧‧‧發光二極體晶片

112‧‧‧第一型摻雜半導體層

114‧‧‧第二型摻雜半導體層

116‧‧‧發光層

120‧‧‧磊晶層

122、S‧‧‧側壁

400‧‧‧發光二極體結構

B‧‧‧底面

E1、E2‧‧‧電極

I‧‧‧絕緣層

U1、U2‧‧‧頂面

Claims (24)

1. 一種發光二極體結構的製作方法，包括：提供一發光二極體晶片與一承載基板，該發光二極體晶片配置於該承載基板上，該發光二極體晶片具有朝向該承載基板的一底面、相對於該底面的至少一頂面以及與該頂面相連的至少一側壁，且該發光二極體晶片具有配置於該頂面上的至少一電極；於該承載基板上形成一連續性抗氧化材料層；移除部份該連續性抗氧化材料層，以於該發光二極體晶片的該頂面上及部分該承載基板上形成一抗氧化層，該抗氧化層覆蓋配置於該頂面上的該電極，並暴露出該側壁；施行一氧化法，以於該發光二極體晶片的該側壁上形成一絕緣層；以及移除該抗氧化層。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體結構的製作方法，其中該氧化法為乾式氧化法或濕式氧化法。
3. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體結構的製作方法，其中該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。
4. 如申請專利範圍第3項所述之發光二極體結構的製作方法，其中該絕緣層的材質包括第一型摻雜半導體層的氧化物、發光層的氧化物以及第二型摻雜半導體層的氧 化物。
5. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體結構的製作方法，其中該絕緣層的材質包括含鎵的氧化物以及含氮的氧化物。
6. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體結構的製作方法，其中該絕緣層的材質包括含鎵的氧化物以及含磷的氧化物。
7. 一種發光二極體結構的製作方法，包括：提供一發光二極體晶片與一承載基板，該發光二極體晶片配置於該承載基板上，該發光二極體晶片具有朝向該承載基板的一底面、相對於該底面的至少一頂面以及與該頂面相連的至少一側壁，且該發光二極體晶片具有配置於該頂面上的至少一電極；於該承載基板上形成一連續性覆蓋材料層；移除部份該連續性覆蓋材料層，以於該頂面上及部分該承載基板上形成一覆蓋層，以覆蓋該電極；於該承載基板上形成一連續性絕緣材料層，並覆蓋該發光二極體晶片；以及移除該覆蓋層以及該連續性絕緣材料層之位於該覆蓋層上的部分，以於該發光二極體晶片的該側壁上形成一絕緣層。
8. 如申請專利範圍第7項所述之發光二極體結構的製作方法，其中形成該連續性絕緣材料層的方法包括物理氣相沉積、化學氣相沉積、濺鍍或電子束成長。
9. 如申請專利範圍第7項所述之發光二極體結構的製作方法，其中該絕緣層的材質包括含矽的氧化物。
10. 如申請專利範圍第7項所述之發光二極體結構的製作方法，其中該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。
11. 一種發光二極體結構的製作方法，包括：提供一發光二極體晶片與一承載基板，該發光二極體晶片配置於該承載基板上，該發光二極體晶片具有朝向該承載基板的一底面、相對於該底面的至少一頂面以及與該頂面相連的至少一側壁，且該發光二極體晶片具有配置於該頂面上的至少一電極；於該承載基板上形成一連續性絕緣材料層，以覆蓋該發光二極體晶片；於該側壁上形成一保護層，且該連續性絕緣材料層位於該保護層與該側壁之間；以及移除該連續性絕緣材料層之未被該保護層所覆蓋的部分，以於該發光二極體晶片的該側壁上形成一絕緣層；以及移除該保護層。
12. 如申請專利範圍第11項所述之發光二極體結構的製作方法，其中形成該連續性絕緣材料層的方法包括旋轉塗佈。
13. 如申請專利範圍第11項所述之發光二極體結構的製作方法，其中該連續性絕緣材料層的材質包括氧化物溶膠。
14. 如申請專利範圍第13項所述之發光二極體結構的製作方法，其中該氧化物溶膠包括含有二氧化矽的溶膠。
15. 如申請專利範圍第11項所述之發光二極體結構的製作方法，其中該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。
16. 一種發光二極體結構，包括：一發光二極體晶片，具有一底面、相對於該底面的至少一頂面以及與該頂面相連的至少一側壁，並具有一導電層以及配置於該頂面上的一電極；以及一絕緣層，配置於該發光二極體晶片的該側壁上，並完全暴露出該電極與該頂面，其中該絕緣層覆蓋該導電層的側壁。
17. 如申請專利範圍第16項所述之發光二極體結構，其中該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。
18. 如申請專利範圍第17項所述之發光二極體結構，其中該絕緣層的材質包括第一型摻雜半導體層的氧化物、發光層的氧化物以及第二型摻雜半導體層的氧化物。
19. 如申請專利範圍第16項所述之發光二極體結構，其中該絕緣層的材質包括含鎵的氧化物以及含氮的氧化物。
20. 如申請專利範圍第16項所述之發光二極體結構，其中該絕緣層的材質包括含鎵的氧化物以及含磷的氧化物。
21. 如申請專利範圍第16項所述之發光二極體結構，其中該絕緣層的材質包括含矽的氧化物。
22. 如申請專利範圍第21項所述之發光二極體結構，其中該絕緣層的材質包括二氧化矽。
23. 如申請專利範圍第16項所述之發光二極體結構，其中該絕緣層的材質包括硫及其化合物。
24. 如申請專利範圍第16項所述之發光二極體結構，其中該絕緣層包括物理氣相沉積層、化學氣相沉積層、濺鍍層或電子束成長層。