TWI455357B - 發光裝置及其製造方法 - Google Patents

發光裝置及其製造方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI455357B
TWI455357B TW100104398A TW100104398A TWI455357B TW I455357 B TWI455357 B TW I455357B TW 100104398 A TW100104398 A TW 100104398A TW 100104398 A TW100104398 A TW 100104398A TW I455357 B TWI455357 B TW I455357B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
light
substrate
layer
light emitting
semiconductor layer
Prior art date
Application number
TW100104398A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201214758A (en
Inventor
Yong Tae Moon
Jeong Soon Yim
Jeong Sik Lee
Original Assignee
Lg Innotek Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lg Innotek Co Ltd filed Critical Lg Innotek Co Ltd
Publication of TW201214758A publication Critical patent/TW201214758A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI455357B publication Critical patent/TWI455357B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
    • H01L33/0066—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound
    • H01L33/007—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound comprising nitride compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/26—Materials of the light emitting region
    • H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
    • H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45139—Silver (Ag) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/16—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular crystal structure or orientation, e.g. polycrystalline, amorphous or porous
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/20—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/44—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Description

發光裝置及其製造方法
本發明係主張關於2010年02月18日申請之韓國專利申請案號10-2010-0014441之優先權。藉以引用的方式併入本文用作參考。
本發明係關於一種發光裝置及其製造方法。
發光二極體(LED)係為一種半導體發光裝置，可將電流轉變成光。近年來，LED發出之光的亮度不斷提升，所以它更加廣泛地被使用於顯示裝置、交通工具、或照明裝置中作為光源。藉由使用螢光材料或結合發出三原色之LED，可應用一具有高效率且發出白光之LED。
LED之亮度係根據不同狀況而定，如主動層之結構、可有效汲取光至外界的一取光結構、LED所使用之半導體材料、晶片尺寸、及封閉LED之模製件的類型等。
本發明之實施例提供一種具有一新型結構之發光裝置及其製造方法。
本發明之實施例提供一種具有增強的可靠度之發光裝置及其製造方法。
本發明之實施例亦提供一種發光裝置及具有效率之該發光裝置製造方法。
在一實施例中，一種發光裝置係包括有：一包括有β-Ga2 O3 之基板、一發光結構於該基板上、一電極於該發光結構上、以及一多孔層在該基板之一側面區域上。其中該發光結構係包括有一第一導電型半導體層、一第二導電型半導體層、以及一位於第一導電型半導體層與第二導電型半導體層之間的主動層。
另一實施例中，一種發光裝置製造方法係包括有：形成一發光結構於一包括有β-Ga2 O3 之基板上，其中該發光結構係包括有一第一導電型半導體層、一第二導電型半導體層、以及一位於第一導電型半導體層與第二導電型半導體層之間的主動層；沿著該發光結構之一晶片邊界區域進行一隔離蝕刻製程，以將該發光結構分為各自獨立之發光裝置單元；形成一絕緣層以環繞該分為各自獨立之發光裝置單元的發光結構之側面及頂面；以及以一電化學蝕刻將該基板分為獨立之發光裝置單元。
在實施例的描述中，應予理解，當提及一層(或膜)是在另一基板、一層(或膜)「之上/下」或「之上方/下方」，則其可以是直接在另一該層(或膜)「之上/下」或「之上方/下方」，或者存在一或多個介入層。另外，亦應予理解的是，當提及一層(或膜)是在另兩層(或膜)「之間」，則其可以是該兩層(或膜)「之間」唯一的一層(或膜)，或者存在一或多個介入層。再者，一元件在「之上/下」或「之上方/下方」是依照圖示為參照。
在圖示中，為清楚與方便說明，組成元件的尺寸可能被加以誇大。應注意的是元件的尺寸是被放大而非實際尺寸。
在下文中，將根據本發明之實施例與圖示詳細描述與說明一種發光裝置、一種發光裝置製造方法、一種發光裝置封裝及一種照明系統。
圖1係為根據本發明一實施例之一發光裝置100之橫斷剖面圖。
參閱圖1，該發光裝置100係包括有：包括β-Ga2 O3 之一基板105；一發光結構110於基板105之上，其中發光結構110係包括有一第一導電型半導體層112、一主動層114、以及一第二導電型半導體層116，以在基板105之上發光；一電極120於發光結構110之上；一多孔層108於基板105之一側面區域上；以及一保護層(絕緣層)130形成於至少發光結構110之側面區域上。也就是說，基板105係包括有一中央區(一第一區)及於該第一區上之側面的側區(第二區)。於此，各側區(第二區)之多孔性(porosity)係較中央區之多孔性為大。該第二區可包括有多孔層108。
包括於基板105中之β-Ga2 O3 可具有一大的能隙(band gap)如約4.8eV(260nm)，且可在N型或P型導電雜質摻雜其中時具有電傳導性。因此，包括β-Ga2 O3 之基板105及電極120形成一垂直電極結構，並藉此提供電源給發光結構110。
並且，包括β-Ga2 O3 之基板105對一自可見光至紅外光之區域具有透明度及低光吸收度。因此，發光結構110所發出之光不會被基板105所吸收，而是通過基板105被汲取至外界。依此，發光裝置100之光效率可被提升。
另外，β-Ga2 O3 與GaN系列導電材料在晶格常數(lattice constant)及熱膨脹係數(thermal expansion coefficient)上，彼此的差異很小。因此，具有GaN系列導電材料之發光結構110形成於基板105，係可具有良好的結晶性質。而也因為這樣，發光裝置100之可靠度可被提升。
更進一步，當包括β-Ga2 O3 之基板105被氮化，而氮(N)取代氧(O)時，GaN系列材料可輕易地形成於基板105之一表面上。當包括有GaN系列材料之發光結構110生長時，該GaN系列材料可作為一緩衝層(buffer layer)。而藉此，發光結構110可穩固地形成於基板105之上。
雖然包括β-Ga2 O3 之基板105具有各種優點如上述，將基板105分為各自獨立發光裝置單元之晶片分離製程(chip separating process)可能因β-Ga2 O3 之結晶結構之故，並不容易進行。在下文中，會進一步配合圖示加以說明。
圖2係繪示有包括β-Ga2 O3 之基板105中兩個劈裂面(cleavage plane)。圖3-(a)中係繪示有包括β-Ga2 O3 之基板105中平面(100)的一結晶結構，而圖3-(b)中係繪示有包括β-Ga2 O3 之基板105中平面(001)的一結晶結構。在圖3中，小球體及大球體代表組成包括β-Ga2 O3 之基板105的原子。
參閱圖2，其中包括β-Ga2 O3 之基板105具有兩個劈裂面(亦即平面(100)、平面(001))。在此處，平面(100)與平面(001)之夾角為72.3°。
參閱圖3-(a)，因平面(100)具有一層狀結構，可能會輕易地產生剝離(peeling)。參閱圖3-(b)，平面(001)可以一72.3°角與平面(100)相分隔。也就是說，平面(001)與平面(100)並非以一垂直角度相分隔。
當發光結構110生長於平面(100)上時，較佳地，平面(001)係垂直於平面(100)，以使晶片分離製程(chip separating process)得以輕易地進行。
然而，平面(001)並非垂直於平面(100)，而是具有一72.3°之夾角。因此，晶片分離製程可能會較困難。
當複數個發光裝置100經由平面(100)方向之β-Ga2 O3 基板105而被製造出時，發光結構110係生長於基板105之平面(100)上，然後在基板105之上執行一切割製程(scribing process or a dicing process)以分離晶片。在該切割製程中，可能會引發困難。
亦即，平面(100)之剝離可能會由切割製程所產生。並且，就算執行了多次的切割製程，晶片可能還是沒有被分離。
因此，一電化學蝕刻係被使用在本實施例晶片分離製程中。依此，發光裝置100之製造方法的可靠度可被提升。
尤其，在使用電化學蝕刻之晶片分離製程中，複數個發光裝置所在之一晶圓(基板)係被浸入一蝕刻溶液中，且將一偏壓電壓(bias voltage)施加於該蝕刻溶液中。然後，該晶圓(基板)係被分割為多個各自獨立的發光裝置單元。
因該蝕刻溶液之活化能可因偏壓電壓而提升，該複數個發光裝置單元之間的邊界可有效地被蝕刻。若沒有對其施加偏壓電壓，β-Ga2 O3 基板105之蝕刻可能會碰到困難。
基板105之厚度可為約1 μm至約500 μm之範圍。然而，本發明實施例並不限制於此。基板105之厚度可被決定，以使光可以有效地穿透基板105或被汲取，且晶片分離製程可輕易地被執行。
在此同時，經由電化學蝕刻，多孔層108可形成於β-Ga2 O3 基板105之一側面區域。
於電化學蝕刻中，蝕刻溶液與偏壓電壓之電流穿過發光裝置單元之間的邊界，以分隔這些單元，使其彼此隔離。多孔層108係為該使用電化學蝕刻之晶片分離製程所造成之剩餘部分。
因此，多孔層108可具有一材料，其與基板105之材料相同，且可具有一結晶結構，其與基板105之結晶結構不同者。也就是說，雖然基板105與多孔層108都包括有β-Ga2 O3 ，但基板105係具有結晶結構，而多孔層108係具有多孔結構。亦即，基板105之側面區域之多孔性係較中央區之多孔性為大。
另外，在蝕刻溶液中之材料可於基板105之側面區域被檢測到。舉例而言，當至少H3 PO4 、KOH、H2 O2 、HF、H2 SO4 其中一者被使用作為蝕刻溶液時，基板105之側面區域可包括選自由少量的磷、氟、硫、鉀所組成的群組中的至少一者。
發光結構110係形成於基板105之上以產生光。發光結構110可包括有III-V族化合物半導體材料如AlInGaN、GaAs、GaAsP、GaP、GaN系列材料。較佳地，發光結構110可包括有GaN系列半導體材料。
β-Ga2 O3 與AlInGaN、GaAs、GaAsP、GaP、GaN系列化合物半導體材料(尤其是GaN系列化合物半導體材料)在晶格常數及熱膨脹係數上，彼此的差異很小。因此，發光結構110形成於基板105，係可具有良好的結晶性質。
具有化合物半導體材料之發光結構110係可於自一可見光至一紅外光之區域。該光可通過基板105被汲取至外界。
發光結構110之上表面可形成一粗糙圖案，以使發光裝置100之取光效率最大化。
舉例而言，發光結構110係由依序堆疊第一導電型半導體層112、主動層114、以及第二導電型半導體層116來形成。
第一導電型半導體層112可包括有III-V族化合物半導體材料如GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP、AlGaInP。第一導電型半導體層112可包括有N型半導體層，且該N型半導體層可摻雜有N型雜質如Si、Ge、Sn、Se、Te。第一導電型半導體層112可為一單層結構或一多層結構，但不限制於此。
主動層114可形成於第一導電型半導體層112之上。在主動層140，注入第一導電型半導體層112之電子(或電洞)係與注入第二導電型半導體層116之電洞(或電子)再結合(recombine)，以使主動層114發光。
主動層114可具有一單量子井結構、一多量子井(MQW)結構、一量子線結構或一量子點結構其中之至少一者；但不限制於此。主動層114可包括有III-V族化合物半導體材料。若主動層114具有多量子井(MQW)結構，則其係由複數個井層(well layers)及複數個障壁層(barrier layers)所組成。舉例而言，主動層114係具有複數對InGaN/GaN井層/障壁層或InGaN/AlGaN井層/障壁層。
一摻雜有P型雜質及N型雜質之包覆層(未圖示)可形成於主動層114之上方及/或下方，且其可包括有一AlGaN系列材料。
第二導電型半導體層116可形成於主動層114之上。第二導電型半導體層116包括有III-V族化合物半導體材料如GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP、AlGaInP。第二導電型半導體層116可包括有P型半導體層，且該P型半導體層可摻雜有P型雜質如Mg、Zn。第二導電型半導體層116可為一單層結構或一多層結構，但不限制於此。
在此同時，發光結構110可包括有一N型半導體層(未圖示)於該第二導電型半導體層116之上。並且，第一導電型半導體層112可包括有P型半導體層，第二導電型半導體層116可包括有N型半導體層。依此，發光結構110可包括有下述至少一者：一N-P接面結構，一P-N接面結構、一N-P-N接面結構、及一P-N-P接面結構。
一緩衝層(未圖示)可形成於發光結構110與基板105之間。在此情況下，該緩衝層可形成以降低發光結構110與基板105之間的晶格常數差異。
該緩衝層係由獨立層(separate layer)所形成。在此情況下，該緩衝層係生長於發光結構110生長之後。經由氮化包括β-Ga2 O3 之基板105，氮(N)取代氧(O)，而產生GaN層；該緩衝層係選擇性地由此GaN層所形成。
第一導電型半導體層112係與包括β-Ga2 O3 之基板105電性連接，且第二導電型半導體層116係與電極120電性連接。依此，電源可由外部被應用於第一導電型半導體層112與接，且第二導電型半導體層116。
當N型或P型導電雜質被摻雜於包括β-Ga2 O3 之基板105中，包括β-Ga2 O3 之基板105可具有導電性。因此，基板105可被用作為一電極。
該電極120可形成於發光結構110之上。舉例而言，電極120可包括選自由Cu、Ag、Al、Ni、Ti、Cr、Pd、Au、Sn所組成的群組中的至少一金屬。電極120可為一單層結構或一多層結構，但不限制於此。
電極120可包括有一接合墊區(bonding pad region)以及一側翼區域(wing region)；其中該接合墊區係為導線(wire)接合之區域，而該側翼區域係延伸自該接合墊區以散佈電流者。然而，本發明並不限定於此。
並且，電極120可包括有一透射導電電極層(未圖示)形成於發光結構110的整個上表面上，以最大化電流散佈之效率。
該透射導電電極層(未圖示)可包括有一透明且導電之材料如，選自由ITO(indium tin oxide)、IZO(indium zinc oxide)、IZTO(indium zinc tin oxide)、IAZO(indium aluminum zinc oxide)、IGZO(indium gallium zinc oxide)、IGTO(indium gallium tin oxide),AZO(aluminum zinc oxide)、ATO(antimony tin oxide)、GZO(gallium zinc oxide)、IrOx、RuOx、Ni、Ag、Au所組成的群組中的至少一者。該透射導電電極層(未圖示)可為一單層結構或一多層結構。
保護層130可至少形成於發光結構110的側面區域以及發光結構110的部分上表面區域；但本發明並不限定於此。
保護層130可包括有一並未被電化學蝕刻溶液所蝕刻之材料，且該材料係為透明、電絕緣者。確切地說，保護層130可包括有SiO2 、SiOx 、SiOx Ny 、Si3 N4 、Al2 O3 、TiOx 其中至少一者；但本發明並不限定於此。
圖4至11係為根據本發明一實施例之一發光裝置製造方法之橫斷剖面示意圖。與上述重複解說的部分將予省略。
參閱圖4，發光結構110可形成於包括β-Ga2 O3 之基板105上。
發光結構110之形成係可用如一有機金屬化學氣相沉積法(Metal Organic Chemical Vapor Deposition,MOCVD)、一化學氣相沉積法(Chemical Vapor Deposition,CVD)、一電漿輔助化學氣相沉積法(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition,PECVD)、一分子束磊晶法(Molecular Beam Epitaxy,MBE)、或一氫化物氣相磊晶技術(Hydride Vapor Phase Epitaxy,HVPE)；但不限制於此。
參閱圖5，一光罩圖案(mask pattern)係形成以使多個發光裝置單元所定義之晶片邊界區域可被暴露。
舉例而言，光罩圖案141可包括有一光阻(photo resist)，並可由一光學微影製程(photolithography process)來形成；但本發明並不限定於此。
參閱圖5、6，發光結構110係進行一隔離蝕刻，使發光結構110被分離，以對應一晶片單元。
該隔離蝕刻可為一乾蝕刻如一感應耦合電漿(inductively coupled plasma,ICP)/反應性離子蝕刻(Reactive Ion Etching,RIE)，但並不限定於此。
光罩圖案141可在隔離蝕刻製程後被去除。
參閱圖7，一保護層130a可形成於對應於發光裝置單元所分割而成的各個發光結構110。
保護層130a係形成以防止發光結構110在電化學蝕刻的過程中受到破壞。
為此，保護層130a可形成於對應於發光裝置單元所分割而成的各個發光結構110之上表面及側面上。較佳地，保護層130a可環繞發光結構110以使發光結構110不會被暴露。
保護層130a可以一沉積方法形成，如濺鍍、電漿輔助化學氣相沉積法(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition,PECVD)、或電子束蒸鍍方法(E-beam evaporation)；但不限制於此。
保護層130a可包括有並未被電化學蝕刻溶液所蝕刻之材料，且該材料係為透明、電絕緣者。確切地說，保護層130a可包括有SiO2 、SiOx 、SiOx Ny 、Si3 N4 、Al2 O3 、TiOx 其中至少一者；但本發明並不限定於此。
參閱圖8，基板105係藉由電化學蝕刻來分割以對應發光裝置單元。也就是說，圖7中發光裝置100A所在之晶圓係浸入蝕刻溶液，且偏壓電壓被施加於該蝕刻溶液以分割基板105。
舉例而言，蝕刻溶液可包括有H3 PO4 、KOH、H2 O2 、HF、與H2 SO4 ，但不限制於此。
另外，該偏壓電壓可係為1V至100V之範圍。當該偏壓電壓大於100V時，發光裝置100可能會損壞。
然而，該偏壓電壓之範圍可依據蝕刻溶液之組成成分、基板105之厚度等變項而變動，因而並不限制於此。
另外，為求電化學蝕刻效果之最大化，一超音波產生器可提供超音波，以使蝕刻溶液可有效地滲透擴散進入基板105之晶片邊界。
參閱圖9，複數個發光裝置100B係被晶片分離製程機械分離(mechanically separated)者。亦即基板105係沿著晶片邊界區域被機械分離者。
另外，多孔層108可形成於發光裝置100B之基板105之一側面區域。該多孔層108可於晶片被電化學蝕刻所分離時形成。多孔層108具有一材料，其與基板105之材料相同，且多孔層108具有一結晶結構，其密度較基板105之結晶結構為低者。
圖10係繪示有複數個發光裝置100B實際使用電化學蝕刻做為隔離蝕刻方法來製造之圖示。
在實例中，H3 PO4 係被使用作為蝕刻溶液，偏壓電壓為約100V或更小，保護層130a係包括有SiO2 。
參閱圖10，可以看見晶圓的表面係暴露於複數個發光裝置100B的晶片邊界區域之間。亦即，使用包括β-Ga2 O3 之基板105時，電化學蝕刻可以有效地分離晶片。
參閱圖10、11，一部份的保護層130a可被去除，且電極120可形成於發光結構110之上。然後，發光裝置100係被提供。
電極120可由一沉積方法或一電鍍方法形成，但不限制於此。
另外，發光結構110之上表面可被濕蝕刻以形成粗糙圖案。
圖12係為根據本發明另一實施例之一發光裝置200之橫斷剖面圖。
參閱圖12，發光裝置200係包括有一包括β-Ga2 O3 之基板105；一發光結構110於基板105之上，其中發光結構110係包括有一第一導電型半導體層112、一主動層114、以及一第二導電型半導體層116，以在基板105之上發光；一電極120於發光結構110之上；一多孔層108於基板105之一側面區域上；以及一保護層130形成於至少發光結構110之側面區域上。
本實施例中，只有側面區域105a之形狀是與圖1所示之發光裝置100不同。
亦即，基板105之側面區域105a可具有一弧形表面。該弧形表面之弧度及表面粗糙度可依據電化學蝕刻所使用之蝕刻溶液以及偏壓電壓之大小而變動。
也就是說，因電化學蝕刻係使用濕蝕刻法，基板105之側面區域105a出現由濕蝕刻所產生之受等方向性蝕刻的表面。因此，基板105之側面區域105a可具有弧形表面。
圖13係為根據本發明實施例中一包括有發光裝置100之發光裝置封裝的橫斷剖面圖。
參閱圖13，該發光裝置封裝係包括有係包括有一封裝體20；第一、第二引線電極31、32於封裝體20之上；根據本發明實施例之一發光裝置100於封裝體20之上，並與第一、第二引線電極31、32電性連接；以及一環繞發光裝置100之模製件40。
封裝體20可為矽、合成樹脂或金屬材料，且可包括有一傾斜表面於發光裝置100周圍。
第一、第二引線電極31、32彼此電性隔離，並供給一電源給發光裝置100。另外，第一、第二引線電極31、32可反射發光裝置100所發出之光，以提升光效率，並可將發光裝置100所生成之熱能散至外界。
發光裝置100可以是直接被裝設於封裝體20上，或於第一或第二引線電極31、32其中之一上。
舉例而言，發光裝置100可以一導線(wire)與第一、第二引線電極31、32電性連接。
依據本實施例，該導線係與第一電極128或128a接合，或與一保護件155上之接合金屬層(bonding metal layer)129、129a、或129b接合。因此，導線所致之光逸失可被最小化，而導線接合可能對發光結構110產生的損害也可以被避免。
模製件40可包圍並保護發光裝置100。另外，一螢光材料可被包括於模製件40中以改變發光裝置100發出之光的波長。
本實施例中之發光裝置封裝可裝設有至少一個上述實施例中所述之發光裝置，但本發明並不限制於此。該發光裝置封裝可包括有複數個發光裝置封裝設置於一基板之上。複數個光學部件如一光導板(light guide plate)、稜鏡片(prism sheet,)、擴散片(diffusion sheet)、以及螢光片(fluorescent sheet)等等可被設置於發光裝置所發出之光的光路徑上。該發光裝置封裝、基板、以及光學部件可當作一背光單元或一照明系統來作用。舉例而言，該照明系統係可包括有一背光單元、一照明單元、一指示燈單元、一燈具、以及一街燈等等。
圖14係為一包括有根據本發明實施例中發光裝置或發光裝置封裝之背光單元(backlight unit)之分解立體圖。該背光單元1100係為上述照明系統其中之一例，但不限制於此。
參閱圖14，背光單元1100可包括有一底架1140、一設於底架1140內之導光部件1120、以及一設於導光部件1120之至少一側面上或導光部件1120之下的發光模組1110。另外，一反射片1130可被設置於導光部件1120之下方。
底架1140可為一頂面打開之盒狀，以容納導光部件1120、發光模組1110及反射片1130。底架1140可由一金屬材料或樹脂材料所形成，但不限制於此。
發光模組1110可包括有一基板700及複數個發光裝置封裝600。發光裝置封裝600係設置於基板700之上。該複數個發光裝置封裝600可向導光部件1120提供光。本實施例之發光模組1110中，發光裝置封裝600係為舉例性地設置於基板700之上；但根據另一實施例，發光裝置也可以是直接安裝於基板700之上。
如圖14所示，發光模組1110可被安裝於底架1140之至少一內壁表面上，以提供光給導光部件1120之至少一側面。
另外，發光模組1110可被設置於導光部件1120之下方、底架1140之內，以提供光給導光部件1120之底面。然而，其配置可隨著背光單元1100之設計而變動，而不限定於此。
導光部件1120可被安裝於底架1140之內。導光部件1120可將發光模組1110發出之光轉換為一表面光源並將其導至一顯示面板(未圖示)。
導光部件1120可為如一光導板(LGP)。該光導板可由一壓克力樹脂如polymethylmethacrylate(PMMA)、polyethylene terephthlate(PET)、poly carbonate(PC)、cyclic olefin copolymer(COC)、polyethylene naphthalate(PEN)所製造。
一光學片1150可被設置於導光部件1120之上。
光學片1150可包括有如：一擴散片(diffusion sheet)、一聚光板(light-condensing sheet)、一增光片(brightness enhancement sheet)、以及一螢光片(fluorescent sheet)。舉例而言，光學片1150係具有上述之擴散片、聚光板、增光片、螢光片之堆疊結構。在此情況下，擴散片1150可均勻地漫射發光模組1110所發出之光，以使被漫射的光可被該聚光板聚集至顯示面板(未圖示)上。於此，經由該聚光板所輸出之光係為隨機偏光。該增光片可增強由該聚光板所輸出之光之偏振。舉例而言，該聚光板可包括有一水平及/或垂直之稜鏡片。另外，該螢光片可包括有一透明板或一包括螢光材料之薄片。
反射片1130可被設置於導光部件1120之下方。反射片1130可將導光部件1120之底面所發出之光反射至導光部件1120之一出光面。
反射片1130可由一具有良好反射率之樹脂材料如PET、PC、PVC樹脂等材料形成，但不限制於此。
圖15係繪示有一包括根據本發明實施例之發光裝置或發光裝置封裝的照明單元立體圖。該照明單元1200，如圖15所示，係照明系統之一例。然而，本發明並不限制於此。
參閱圖15，照明單元1200可包括有一殼體1210；一發光模組1230，其係安裝於殼體1210上；以及一連接端子1220，其係安裝於殼體1210，且一外接電源向其供給電能。
較佳地，殼體1210係由一具有良好散熱性之材料形成，如一金屬材料或一樹脂材料。
發光模組1230可包括有一基板700及安裝於該基板700上之一發光裝置封裝600。本實施例之發光模組1110中，發光裝置封裝600係為舉例性地設置於基板700之上；但根據另一實施例，發光裝置也可以是直接安裝於基板700之上。
基板700可為一絕緣基板，其上印刷有一電路圖案。舉例而言，基板700係包括有一印刷電路板(PCB)、一金屬核心電路板(MCPCB)、一軟性電路板(FPCB)、及一陶瓷電路板等。
另外，基板700可由一可有效地反射光線之材料所形成。或者，基板700可具有一表面，其係塗佈有一顏色如一白色或銀色等以有效反射光線。
該至少一發光裝置封裝600可被安裝於基板700之上。各個發光裝置封裝600可各自包括有至少一發光二極體(LED)。該發光二極體可包括有一可發出色光如紅、綠、藍、白之發光二極體，及一紫外線(ultraviolet,UV)發光二極體，其係可發出紫外線者。
發光模組1230其中LED可為多種不同的設置，以提供不同顏色及亮度。舉例而言，發光模組1230可包括有一白光發光二極體、一紅光發光二極體、以及一綠光發光二極體之組合，以得到高顯色性指數(color rendering index,CRI)。另外，一螢光片係可進一步被提供於發光模組1230所發出之光的光路徑上以改變其波長。舉例而言，當發光模組1230發出之光係具有藍色波段，該螢光片可包括有一黃色發光材料。在此情況下，發光模組1230發出之光通過該螢光片，以使其被視為白光。
連接端子1220可與發光模組1230電性連接，以提供電能給發光模組1230。如圖15所示，連接端子1220係以螺旋***至一外部電源的插座內之方式連接該外接電源，但不限制於此。舉例而言，連接端子1220可為一插銷形式(pin type)。在此情況下，連接端子1220可被***該外部電源內或利用一電源線連接至該外接電源。
如上所述，在一照明系統中係包括一導光部件、一擴散片、一聚光片、一增光片、以及一螢光片中至少一者於發光模組發出之光路徑上，以獲得理想的光學效應。
如上所述，因本實施例所揭露之照明系統包括有具有增強之發光效率及可靠度之發光裝置或發光裝置封裝，該照明系統可具有良好的性能。
在本說明書中所提到的“一實施例“、“實施例“、“範例實施例“等任何的引用，代表本發明之至少一實施例中包括關於該實施例的一特定特徵、結構或特性。此類用語出現在文中多處但不盡然要參考相同的實施例。此外，在特定特徵、結構或特性的描述關係到任何實施例中，皆認為在熟習此技藝者之智識範圍內其利用如此的其他特徵、結構或特徵來實現其它實施例。
雖然參考實施例之許多說明性實施例來描述實施例，但應理解，熟習此項技藝者可想出將落入本發明之原理的精神及範疇內的眾多其他修改及實施例。更特定言之，在本發明、圖式及所附申請專利範圍之範疇內，所主張組合配置之零部件及/或配置的各種變化及修改為可能的。對於熟悉此項技術者而言，除了零部件及/或配置之變化及修改外，替代用途亦將顯而易見。
20．．．封裝體
31．．．第一引線電極
32．．．第二引線電極
40．．．模製件
100．．．發光裝置
100A．．．發光裝置
100B．．．發光裝置
105．．．基板
105a．．．側面區域
108．．．多孔層
110．．．發光結構
112．．．第一導電型半導體層
114．．．主動層
116．．．第二導電型半導體層
120．．．電極
130．．．保護層
130a．．．保護層
141．．．光罩圖案
200．．．發光裝置
600．．．發光裝置封
700．．．基板
1100．．．背光單元
1110．．．發光模組
1120．．．導光部件
1130．．．反射片
1140．．．底架
1150．．．光學片
1200．．．照明單元
1210．．．殼體
1220．．．連接端子
1230．．．發光模組
圖1係為根據本發明一實施例之一發光裝置之橫斷剖面圖；
圖2係繪示有包括β-Ga2 O3 之基板中兩個劈裂面(cleavage plane)；
圖3係繪示有包括β-Ga2 O3 之基板中劈裂面的一結晶結構；
圖4至11係為根據本發明一實施例之一發光裝置製造方法之橫斷剖面示意圖；
圖12係為根據本發明另一實施例之一發光裝置之橫斷剖面圖；
圖13係為根據本發明實施例中一包括有發光裝置之發光裝置封裝的橫斷剖面圖；
圖14係為一包括有根據本發明實施例中發光裝置或發光裝置封裝之背光單元(backlight unit)之分解立體圖；以及
圖15係繪示有一包括根據本發明實施例之發光裝置或發光裝置封裝的照明單元立體圖。
100．．．發光裝置
105．．．基板
108．．．多孔層
110．．．發光結構
112．．．第一導電型半導體層
114．．．主動層
116．．．第二導電型半導體層
120．．．電極
130．．．保護層

Claims (15)

  1. 一種發光裝置，其係包括：一基板，包括有β-Ga2 O3 ；一發光結構，於該基板之上，該發光結構係包括有一第一導電型半導體層、一第二導電型半導體層、以及位於該第一導電型半導體層與該第二導電型半導體層之間的一主動層；以及一電極，於該發光結構之上，其中該基板係包括有一第一區以及一第二區於該第一區之一側面上，其中該第二區之多孔性(porosity)係較該第一區之多孔性為大，以及其中該第二區之材料係與該一區之材料相同，而該第二區之一結晶(crystalline)結構係與該第一區之結晶結構不同。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該第二區包括一多孔層在該基板之一側表面區域，其中該多孔層是由β-Ga2 O3 構成，其中該多孔層具有一結晶結構，其密度較在該基板105中之β-Ga2 O3 之結晶結構為低者。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該基板之一側表面係為弧形。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該基板之厚度為 約1μm至約500μm之範圍。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該第二區係包括選自由磷、氟、硫、和鉀所組成的群組中的至少一者。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該基板係包括有導電雜質。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其進一步包括有一緩衝層於該發光結構與該基板之間。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之發光裝置，其中該緩衝層係包括有GaN。
  9. 一種發光裝置，包括：一基板，包括有β-Ga2 O3 ；一發光結構，於該基板之上，該發光結構係包括有一第一導電型半導體層、一第二導電型半導體層、以及位於該第一導電型半導體層與該第二導電型半導體層之間的一主動層；以及一電極，於該發光結構之上，其中該基板係包括有一第一區以及一第二區於該第一區之一側面上，其中該第二區之多孔性(porosity)係較該第一區之多孔性為大，以及其中該第二區包括一多孔層。
  10. 一種發光裝置製造方法，其包括有下述步驟：形成一發光結構於包括有β-Ga2 O3 之一基板上，其中該發光結構係包括有一第一導電型半導體層、一第二導電型半導體層、以及位於該第一導電型半導體層與該第二導電型半導體層之間的一主動層；沿著該發光結構之一晶片邊界區域進行一隔離蝕刻製程，以將該發光結構分為複數個各自獨立之發光裝置單元；形成一絕緣層以環繞該分為該些各自獨立之發光裝置單元的該發光結構之一側面及一頂面；以及以一電化學蝕刻將該基板分為該些各自獨立之發光裝置單元。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之發光裝置製造方法，其中該電化學蝕刻係以將該發光結構及該基板浸入一蝕刻溶液中，並施加一偏壓電壓於該蝕刻溶液的方法來進行，其中，該蝕刻溶液包括有H3 PO4 、KOH、H2 O2 、HF和H2 SO4 其中至少一者，與其中該偏壓電壓係為1V至100V之範圍。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之發光裝置製造方法，其中該電化學蝕刻係以使用一超音波之方式來進行。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之發光裝置製造方法，其中在該 基板之分離製程中，一多孔層係以該電化學蝕刻之方式形成於該基板之一側面區域。
  14. 如申請專利範圍第10項所述之發光裝置製造方法，在該電化學蝕刻進行後，其進一步包括有下述步驟：去除該發光結構之一上部分中該絕緣層的一部份；以及形成一電極於該發光結構上。
  15. 如申請專利範圍第10項所述之發光裝置製造方法，在形成該發光結構前，其中進一步包括有下述步驟：形成一緩衝層於該基板之一頂面上；其中，該緩衝層係以氮化該基板之一表面來形成。
TW100104398A 2010-02-18 2011-02-10 發光裝置及其製造方法 TWI455357B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100014441A KR100969127B1 (ko) 2010-02-18 2010-02-18 발광 소자, 발광 소자 제조방법 및 발광 소자 패키지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201214758A TW201214758A (en) 2012-04-01
TWI455357B true TWI455357B (zh) 2014-10-01

Family

ID=42645356

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW100104398A TWI455357B (zh) 2010-02-18 2011-02-10 發光裝置及其製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8618566B2 (zh)
EP (1) EP2362438B1 (zh)
KR (1) KR100969127B1 (zh)
CN (1) CN102163665B (zh)
TW (1) TWI455357B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120138080A (ko) * 2011-06-14 2012-12-24 엘지이노텍 주식회사 발광 소자
CN103781947B (zh) * 2011-09-08 2019-05-10 株式会社田村制作所 晶体层叠结构体
TW201314956A (zh) * 2011-09-30 2013-04-01 Chi Mei Lighting Tech Corp 發光二極體及其製造方法
TW201424059A (zh) * 2012-12-14 2014-06-16 Epistar Corp 光電元件及其製造方法
CN103325914B (zh) * 2013-05-23 2016-08-10 台州市一能科技有限公司 半导体器件
JP6253150B2 (ja) * 2014-05-09 2017-12-27 株式会社タムラ製作所 エピタキシャルウエハ及びその製造方法
GB201705755D0 (en) 2017-04-10 2017-05-24 Norwegian Univ Of Science And Tech (Ntnu) Nanostructure
KR102446211B1 (ko) * 2017-12-11 2022-09-23 삼성디스플레이 주식회사 발광 소자의 검사 방법 및 발광 소자의 검사 장치

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5300788A (en) * 1991-01-18 1994-04-05 Kopin Corporation Light emitting diode bars and arrays and method of making same
US6504180B1 (en) * 1998-07-28 2003-01-07 Imec Vzw And Vrije Universiteit Method of manufacturing surface textured high-efficiency radiating devices and devices obtained therefrom
US20050159000A1 (en) * 2003-12-24 2005-07-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method for fabricating nitride-based compound semiconductor element
US20060011925A1 (en) * 2000-04-26 2006-01-19 Osram Gmbh, A Germany Corporation Radiation-emitting semiconductor element and method for producing the same
TW200705704A (en) * 2005-07-22 2007-02-01 Genesis Photonics Inc Light-emitting diode with co-doping rough layer and manufacturing method thereof
TWI317178B (en) * 2005-03-31 2009-11-11 Toyoda Gosei Kk Method of forming a low temperature-grown buffer layer, light emitting element, method of making same, and light emitting device

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19964061A1 (de) * 1999-12-30 2001-07-05 Bosch Gmbh Robert Elektromotor, insbesondere für Handwerkzeugmaschinen
EP1598450B1 (en) 2003-02-24 2011-09-21 Waseda University Beta-Ga2O3 SINGLE CRYSTAL GROWING METHOD
KR100638819B1 (ko) 2005-05-19 2006-10-27 삼성전기주식회사 광추출효율이 개선된 수직구조 질화물 반도체 발광소자
JP4680762B2 (ja) 2005-12-14 2011-05-11 株式会社光波 発光素子及びその製造方法
US20070134833A1 (en) * 2005-12-14 2007-06-14 Toyoda Gosei Co., Ltd. Semiconductor element and method of making same
KR100695118B1 (ko) * 2005-12-27 2007-03-14 삼성코닝 주식회사 다중-프리스탠딩 ＧａＮ 웨이퍼의 제조방법
KR100673640B1 (ko) 2006-01-09 2007-01-24 삼성전기주식회사 수직구조 질화갈륨계 발광다이오드 소자
JP2007234707A (ja) * 2006-02-28 2007-09-13 Rohm Co Ltd 半導体発光素子
KR100813229B1 (ko) 2006-07-21 2008-03-13 삼성전기주식회사 수직구조 질화갈륨계 발광 다이오드 소자 및 그 제조방법
US20080283503A1 (en) * 2007-05-14 2008-11-20 Cheng-Yi Liu Method of Processing Nature Pattern on Expitaxial Substrate
KR101438818B1 (ko) * 2008-04-01 2014-09-05 엘지이노텍 주식회사 발광다이오드 소자
KR101510382B1 (ko) * 2008-04-23 2015-04-06 엘지이노텍 주식회사 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자및 제조방법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5300788A (en) * 1991-01-18 1994-04-05 Kopin Corporation Light emitting diode bars and arrays and method of making same
US6504180B1 (en) * 1998-07-28 2003-01-07 Imec Vzw And Vrije Universiteit Method of manufacturing surface textured high-efficiency radiating devices and devices obtained therefrom
US20060011925A1 (en) * 2000-04-26 2006-01-19 Osram Gmbh, A Germany Corporation Radiation-emitting semiconductor element and method for producing the same
US20050159000A1 (en) * 2003-12-24 2005-07-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method for fabricating nitride-based compound semiconductor element
TWI317178B (en) * 2005-03-31 2009-11-11 Toyoda Gosei Kk Method of forming a low temperature-grown buffer layer, light emitting element, method of making same, and light emitting device
TW200705704A (en) * 2005-07-22 2007-02-01 Genesis Photonics Inc Light-emitting diode with co-doping rough layer and manufacturing method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
EP2362438A2 (en) 2011-08-31
CN102163665B (zh) 2014-09-10
EP2362438A3 (en) 2015-04-08
US8618566B2 (en) 2013-12-31
KR100969127B1 (ko) 2010-07-09
CN102163665A (zh) 2011-08-24
TW201214758A (en) 2012-04-01
EP2362438B1 (en) 2017-07-26
US20110198562A1 (en) 2011-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5788210B2 (ja) 発光素子、発光素子パッケージ
TWI474515B (zh) 發光裝置
US9048377B2 (en) Light emitting device, method for fabricating the light emitting device, light emitting device package, and lighting unit
JP6199948B2 (ja) 発光素子、発光素子パッケージ
TWI455357B (zh) 發光裝置及其製造方法
US8575644B2 (en) Light emitting device having an electro-static discharge protection part
TWI449220B (zh) 發光裝置封裝件及照明系統
US8426883B2 (en) Light emitting device, method of manufacturing the light emitting device, light emitting device package, and lighting unit
KR101803569B1 (ko) 발광 소자
US8344401B2 (en) Light emitting device, light emitting device package and lighting system including the same
KR101734550B1 (ko) 발광 소자 및 발광 소자 패키지
TWI543401B (zh) 發光裝置、發光裝置封裝件及照明系統
US8564008B2 (en) Light emitting device and light emitting device package
KR20120039412A (ko) 발광 소자, 발광 소자 제조방법, 발광 소자 패키지 및 조명 시스템
KR20110115384A (ko) 발광 소자 및 그 제조방법, 발광 소자 패키지 및 조명 시스템
KR20120014972A (ko) 발광 소자, 발광 소자 제조방법, 발광 소자 패키지, 및 조명 시스템
KR20140078250A (ko) 발광소자, 발광 소자 제조방법 및 조명 시스템
KR20110118333A (ko) 발광 소자, 발광 소자 제조방법, 발광 소자 패키지, 및 조명 시스템
KR102076238B1 (ko) 발광 소자
KR101974154B1 (ko) 발광 소자
KR101646665B1 (ko) 발광 소자
KR101880451B1 (ko) 발광소자
KR101744972B1 (ko) 발광 소자, 발광 소자 제조방법, 발광 소자 패키지, 및 조명 시스템
KR20130016945A (ko) 발광소자 및 발광소자의 제조방법
KR20120022091A (ko) 발광 소자, 발광 소자 제조방법, 발광 소자 패키지 및 조명 시스템