製造發光元件陣列的方法
2023-04-28 12:31:36
專利名稱：製造發光元件陣列的方法
技術領域：
本發明涉及一種發光元件陣列的製造方法，特別是涉及一種具有絕緣層封閉溝槽
的發光元件陣列。
背景技術：
發光二極體(Light Emitting Diode ;LED)是一種固態物理半導體元件，發光二極體陣列(LED Array)具有多個LED,依需求做適當的串聯或並聯。在串聯或並聯前，需要先形成溝槽以區隔各個LED，接著在溝槽及LED之間形成絕緣層以電絕緣各個LED，再形成電連接線在絕緣層之上並電連接各個LED的電極，以達成串聯或並聯。然而由於溝槽的尺寸影響，例如溝槽的深度太深，導致在溝槽的側壁上形成電連接線時會出現斷線或電連接不良的現象。已知的解決方法是採用增加電連接線的厚度以填滿溝槽或是完整地覆蓋在溝槽側壁上，以達到良好的電連接；但是增加電連接線的厚度也同時增加生產的成本。
發明內容
—種製造發光元件陣列的方法，包含提供基板；形成發光疊層於基板之上，其中發光疊層包含第一半導體層，位於基板之上；發光層，位於第一半導體層之上；及第二半導體層，位於發光層之上。移除部分發光疊層以形成至少一溝槽，其中溝槽曝露部分基板，並將發光疊層劃分成第一發光元件與第二發光元件。移除部分第一發光元件的第二半導體層與發光層與第二發光元件的第二半導體層與發光層，以曝露部分第一發光元件的第一半導體層與第二發光元件的第一半導體層。接著形成第二電極於第二半導體層之上，與第一電極於暴露的第一半導體層之上。形成絕緣層於發光疊層與溝槽之上，絕緣層大致封閉溝槽以於溝槽之中形成至少一空洞，並暴露第一電極與第二電極。形成電連接線電連接第一發光元件的第一電極與第二發光元件的第二電極。 —種發光元件陣列，包含基板；第一發光元件，位於基板之上；第二發光元件，位於基板之上；至少一溝槽，分隔第一發光元件與第二發光元件；以及絕緣層，大致封閉溝槽以形成至少一空洞於溝槽之中。
圖1為顯示依據本發明實施例的發光元件陣列的製造流程剖面圖。 圖2為顯示依據本發明實施例的溝槽的剖面圖。 圖3為顯示依據本發明另一實施例的溝槽的剖面圖。 圖4為顯示依據本發明另一實施例的溝槽的剖面圖。 圖5為顯示利用本發明實施例的發光元件陣列組成的光源產生裝置的示意圖。 圖6為顯示利用本發明實施例的發光元件陣列組成的背光模塊的示意圖。 附圖標記說明 1 :發光元件陣列 10 :基板
4
16 :絕緣層17:第二電極
12 :發光疊層124 :發光層14 :溝槽
122 :第一半導體層126 :第二半導體層
142、 144、 146 :空洞15 :第一電極
23 :控制元件31 :光學元件W :寬度
13 :第二發光元件21 :光源
11 :第一發光元件
2 :光源產生裝置22 :電源供應系統
3 :背光模塊
18 :電連接線t :厚度
具體實施例方式
如圖1所示，提供發光二極體1的晶片，包含基板10 ;發光疊層12，形成於基板10之上，其中發光疊層12至少包含第一半導體層122、活性層124與第二半導體層126。移除部分發光疊層12以形成溝槽14，其中溝槽14曝露部分基板10，並將發光疊層12分隔成第一發光元件11與第二發光元件13，移除的方式包含但不限於蝕刻。移除部分第一發光元件11與第二發光元件13的第二半導體層126與發光層124以曝露部分第一半導體層122，其中移除的方式包含但不限於感應耦合式等離子體蝕刻(InductivelyCoupled Plasma;ICP)。此時溝槽14兩側的第一半導體層122的上表面約略在同一水平面，即第一發光元件11的第一半導體層122的上表面與基板10的距離與第二發光元件13的第一半導體層122的上表面與基板10的距離大約相同，亦或是溝槽14兩側側壁的高度約略相等。然後形成第一電極15在第一半導體層122的上表面，與第二電極17在第二半導體層126的上表面。接著形成絕緣層16於溝槽14、第一發光元件11與第二發光元件13之上，但裸露出第一電極15與第二電極17，其中絕緣層16的形成方式包含但不限於電子束蒸鍍法(E-Gim)、濺鍍法(Sputtering)或等離子體增強化學氣相沉積法(PECVD)。最後形成電連接線18於絕緣層16之上，以電連接第一發光元件11的第一電極15與第二發光元件13的第二電極17，其中電連接線18的形成方式包含蒸鍍、化鍍或電鍍，例如物理氣相沉積法(PVD)，化學氣相沉積法(CVD)，有機金屬化學氣相沉積法(M0CVD)，電子束蒸鍍法(E-Gim)或等離子體增強化學氣相沉積法(PECVD)。如圖2所示，絕緣層16大致封閉溝槽14以形成空洞142於溝槽14之中，其中溝槽14的寬度w不大於第一半導體層122上的絕緣層16的厚度t的兩倍。絕緣層在形成時具有側向成長的特性，換言之，電連接線材料在水平方向的成長速率大於垂直方向的成長速率，使絕緣層16於形成時可大致封閉溝槽14，防止電連接線18形成於溝槽14的側壁上，避免斷線或電連接不良。 基板10的材料包含但不限於銅(Cu)、鎢(W)、氮化鋁(A1N)、金屬基複合材料(Metal Matrix Composite ;匪C)、陶瓷基複合材料(Ceramic MatrixComposite ;CMC)、碳化矽(SiC)、鋁(Al)、矽(Si)、鑽石(Diamond)、砷化鎵鋁(AlGaAs)、磷化鎵(GaP)、氮化鋁(A1N)、氧化鋰鋁(LiA10》、碳化矽(SiC)、氧化鋅(Zn0)、磷化銦(InP)、氮化鋁(A1N)、藍寶石(S即phire)、玻璃(Glass)，其他透明材料或此等材料的組合。基板10的材料優選為電絕緣材料，若為導電材料，電絕緣層(未顯示)形成於基板10與發光疊層12之間以電絕緣第一發光元件11與第二發光元件13。 發光疊層12的材料包含但不限於一種或一種以上的物質，如鎵(Ga)、鋁(Al)、銦(In)、砷(As)、磷(P)、氮(N)或矽(Si)。絕緣層16的材料為電絕緣材料，例如聚醯亞胺(PI)、過氟環丁烷(PFCB)、旋塗玻璃、Su8、苯並環丁烯(BCB)、環氧樹脂(Epoxy)、丙烯酸樹脂(Acrylic Resin)、環烯烴聚合物(C0C)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸二乙酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚醯亞胺(Polyetherimide)、氟碳聚合物(FluorocarbonPolymer)、矽膠(Silicone)、玻璃、氧化鋁"1203)、氮化矽(SiN》、氧化矽(Si0》、氧化鈦(TiO》、上述材料的組合或其他透明絕緣材料。電連接線18的材料為導電材料，例如金(Au)、銅(Cu)、鎳(Ni)或上述材料的組合。 如圖3與圖4所示，溝槽14可包含多個次溝槽，被絕緣層16覆蓋且大致封閉其開口以形成多個空洞142、 144和146，其中每個次溝槽的寬度w不大於兩倍第一半導體層122上的絕緣層16的厚度t。 圖5繪示出光源產生裝置示意圖。光源產生裝置2可以是照明裝置，例如路燈、車燈、或室內照明光源，也可以是交通號誌、或平面顯示器中背光模塊的背光光源。光源產生裝置2包含光源21，可為本發明任一實施例中的發光元件陣列、電源供應系統22以供應光源21電流、以及控制元件23，用以控制電源供應系統22。 圖6繪示出背光模塊剖面示意圖。背光模塊3包含前述實施例中的光源產生裝置2，以及光學元件31。光學元件31可將由光源產生裝置2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2所發的光。 惟上述實施例僅為例示性說明本發明的原理及其功效，而非用於限制本發明。任何本領域一般技術人員均可在不違背本發明的技術原理及精神的情況下，對上述實施例進行修改及變化。因此本發明的權利保護範圍如後述的權利要求所列。
權利要求
一種製造發光元件陣列的方法，包含提供基板；形成發光疊層於該基板之上，其中該發光疊層包含第一半導體層，位於該基板之上；發光層，位於該第一半導體層之上；及第二半導體層，位於該發光層之上；移除部分該發光疊層以形成至少一溝槽，其中該溝槽曝露部分該基板，並將該發光疊層分隔成至少一第一發光元件與第二發光元件；移除部分該第一發光元件的該第二半導體層與該發光層與該第二發光元件的該第二半導體層與該發光層以曝露部分該第一發光元件的該第一半導體層與該第二發光元件的該第一半導體層；於各該第二半導體層之上形成第二電極；於各該暴露的第一半導體層之上形成第一電極；以及形成絕緣層於該發光疊層與該溝槽之上，該絕緣層大致封閉該溝槽以於該溝槽之中形成至少一空洞。
2. 如權利要求1所述的製造發光元件陣列的方法，其中該發光疊層的材料包含一種或一種以上的物質選自鎵、鋁、銦、砷、磷、氮與矽所構成的群組。
3. 如權利要求1所述的製造發光元件陣列的方法，其中該溝槽的寬度不大於兩倍的該第一半導體層上的該絕緣層厚度。
4. 如權利要求1所述的製造發光元件陣列的方法，其中該溝槽包含多個次溝槽。
5. 如權利要求4所述的製造發光元件陣列的方法，其中任一該多個次溝槽的寬度不大於兩倍的該第一半導體層上的該絕緣層厚度。
6. 如權利要求1所述的製造發光元件陣列的方法，其中形成該絕緣層的方法是選自電子束蒸鍍法、濺鍍法與等離子體增強化學氣相沉積法所構成的群組。
7. 如權利要求1所述的製造發光元件陣列的方法，在形成該絕緣層於該發光疊層與該溝槽之上之後，還包含形成電連接線電連接該第一發光元件的第一電極與該第二發光元件的第二電極。
8. 如權利要求7所述的製造發光元件陣列的方法，其中形成該電連接線的方法是選自物理氣相沉積法、化學氣相沉積法、有機金屬化學氣相沉積法、電子束蒸鍍法、等離子體增強化學氣相沉積法、化鍍、電鍍與其他蒸鍍方法所構成的群組。
9. 一種發光元件陣列，包含基板；第一發光元件，位於該基板之上；第二發光元件，位於該基板之上；至少一溝槽，分隔該第一發光元件與該第二發光元件；以及絕緣層，大致封閉該溝槽以形成至少一空洞於該溝槽之中。
10. 如權利要求9所述的發光元件陣列，其中該第一發光元件或該第二發光元件包含發光疊層，位於該基板之上，其中該發光疊層包含第一半導體層，位於該基板之上；發光層，位於該第一半導體層之上；以及第二半導體層，位於該發光層之上。
11. 如權利要求io所述的發光元件陣列，其中該溝槽兩側的所述第一半導體層的上表面約略位在同一水平面。
12. 如權利要求IO所述的發光元件陣列，其中該發光疊層的材料包含一種或一種以上的物質選自鎵、鋁、銦、砷、磷、氮與矽所構成的群組。
13. 如權利要求9所述的發光元件陣列，其中該溝槽寬度不大於兩倍的該第一半導體層上的該絕緣層厚度。
14. 如權利要求9所述的發光元件陣列，其中該溝槽包含多個次溝槽。
15. 如權利要求14所述的發光元件陣列，其中任一該多個次溝槽的寬度不大於兩倍的該第一半導體層上的該絕緣層厚度。
16. 如權利要求9所述的發光元件陣列，還包含電連接線，位於該絕緣層之上，電連接該第一發光元件的第一電極與該第二發光元件的第二電極。
全文摘要
本發明公開了一種製造發光元件陣列的方法，包含形成發光疊層於基板之上；移除部分發光疊層以形成至少一溝槽，並將發光疊層劃分成第一發光元件與第二發光元件；移除部分第一發光元件與第二發光元件的第二半導體層與發光層，以曝露部分第一發光元件與第二發光元件的第一半導體層；形成第二電極於第二半導體層之上，與第一電極於暴露的第一半導體層之上；形成絕緣層於發光疊層與溝槽之上，絕緣層封閉溝槽以於溝槽之中形成至少一空洞；以及形成電連接線電連接第一發光元件的第一電極與第二發光元件的第二電極。
文檔編號H01L27/15GK101728322SQ200810169439
公開日2010年6月9日 申請日期2008年10月22日 優先權日2008年10月22日
發明者劉宗憲, 郭政達, 陳昭興 申請人:晶元光電股份有限公司