用于制造发光装置的方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于制造发光装置的方法，是由下列步骤来进行：（ｉ）先提供一具有一由氮化镓系列材料构成的孔洞性中间层的第一发光元件，（ｉｉ）将一接合基板接合至第一发光元件的发光单元中相反于基材的一侧面上，（ｉｉｉ）破坏该孔洞性中间层而使基材剥离，而形成一具一剥离面的第二发光元件，及（ｉｖ）于该第二发光元件上分别电连接一第一与一第二电极，而形成一发光装置，该方法使用具孔洞结构的第一发光元件来制造，因此可降低剥离基材的成本并增加良率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种，特别是涉及一种利用剥离技术(lift off)制造发光装置的方法。
技术介绍
已知目前以氮化镓为主的(gallium nitride-based)材料所制成的发光二极管，一般会有光取出效率(light extraction efficiency)不佳的问题，因为通常被用来成长氮化镓系列材料的基板为晶格常数与氮化系列材料相近的碳化硅(SiC)或蓝宝石(α-Al2O3)基板，但是，因为SiC基板具有吸光的性质，所以会吸收发光层射往基板方向的光，而蓝宝石基板因折射系数小于氮化系列材料但是大于空气，而易产生全反射效应，所以同样会造成光无法顺利射出，因此以该二者或其类似物作为基板材料的发光装置，一般无法获得所需的光取出效率。参阅图1，已知业界为增加以氮化镓为主的材料所制成的发光二极管的光取出效率，在制造上会先制备一包含一譬如为导电(热)SiC基板的基材11、一缓冲层12及一发光单元13的发光元件1，该发光单元13依序包含一与该缓冲层12相接的n型披覆层131(n-cladding layer)、一发光层132(active light-emitting layer)，以及一p型披覆层133(p-cladding layer)。然后，会于该发光单元13的p型披覆层133上形成一反射层14，譬如银金属层，之后再透过一粘着层15将一导电的接合基板16，譬如Si基板接合至该粘着层上，然后会使用雷射剥离技术(lift off)于图1所示之位置17破坏该缓冲层12，并使基材11剥离，最后如图2所示分别于该接合基板16与该n型披覆层131上形成一p型欧姆电极181和n型欧姆电极182，即可制备出一具金属反射层14的发光二极管100。上述制备LED的方式具有可重复使用基板的优点，只要对剥离后的基材11施予适当的表面处理，即可重复使用高成本的SiC或蓝宝石基板，另外此技术亦具有将非导电基材11，譬如蓝宝石基板等换成导电接合基板16，譬如Si基板的优点，如此制成的发光二极管100可供用于高功率用途，譬如照明等。此利用雷射剥离方式来制备发光二极管的技术已揭示于期刊论文Appl.Phys.Lett.，72(5)，February，1998中。当在上述的发光二极管100的p型欧姆电极181和n型欧姆电极182施予一适当直流压差，可使发光单元13的发光层132因电子电洞的覆合(combination)而产生光，此由发光层132产生的光会被该反射层14反射，并经由发光二极管100与外界的界面射出，如图2中以虚线表示的光路径，而不会像一般发光装置中光会不断地折射与反射后转成热能并影响元件的可靠度。上述利用雷射剥离技术来制造LED的方法虽然具有可重复使用基板的优点，但是雷射设备成本高、使用寿命较短，且聚焦的控制不易，一般会有良率不足的问题，所以不适于商业化的量产。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的，即在提供一种利用剥离技术且成本较低、良率较高并适于量产的制造发光装置的方法。于是，本专利技术包含下列步骤(i)提供一第一发光元件，该第一发光元件依序包含一基材、一孔洞性中间层、一由氮化镓系列为主的材料所制成的基础层，及一可产生光的发光单元，该中间层包括复数彼此间隔散布的墩部，及一个以上位于该基材、基础层与该等墩部间的间隔部，该间隔部具有一空间，且该等墩部是由一与该基础层相同的材料所制成；(ii)将一接合基板接合至该发光单元的相反于该基材的一侧面上；(iii)破坏该孔洞性中间层而使该基材剥离，而形成一具一剥离面的第二发光元件；及(iv)于该第二发光元件上分别电连接一第一与一第二电极，而形成一发光装置。此制造方法是利用本案申请人所专利技术的第一发光元件来进行制备，该第一发光元件的特征在于因为具有一孔洞性中间层，因此，可利用低成本、易控制且在商业上大量被使用的湿蚀刻技术来破坏中间层并使基材剥离，或者因中间层具有孔洞结构，所以即使利用雷射来剥离基材，亦会因需破坏之中间层体积较小，而在成本上较以往的雷射剥离来得低且良率较高。附图说明下面结合附图及实施例对本专利技术进行详细说明 图1是一示意图，其说明以往利用雷射剥离技术来制造发光装置的方法。图2是一剖面示意图，其说明以往利用雷射剥离技术所制得的具一反射层与一导电基板的发光装置。图3是一示意图，其说明本专利技术制造方法利用具孔洞性中间层的第一发光元件及剥离技术来制备发光装置的过程。图4是一剖面示意图，其说明本专利技术制造方法的步骤(i)-(iii)所制得的一第二发光元件。图5是一剖面示意图，其说明本专利技术制造方法所制得的含一导电基板的发光装置。图6是一剖面示意图，其说明本专利技术制造方法所制得的含一非导电基板的发光装置。图7是一立体示意图，其说明本专利技术方法可借由在一基材上形成多个氮化镓系列材料所构成的岛状突凸块，来制备孔洞性中间层。图8是一剖面示意图，其说明本专利技术方法可在前述的岛状凸块上横向成长与岛状凸块相同材质的基部，来形成基础层。图9是一剖面示意图，其说明本专利技术方法可借由形成岛状凸块及横向磊晶等步骤，来制备第一发光元件。图10是一剖面示意图，其说明本专利技术方法可借由形成多个介于墩部间的阻绝膜，来确保中间层的孔洞性。图11是一剖面示意图，其说明本专利技术方法可借因为第一发光元件的发光单元上形成一反射层，来增加光取出效率。图12是一原子力显微镜的视图，其说明基材和形成于基材上的岛状凸块。图13是一扫描式电子显微镜的剖面视图，其说明形成在基础层和基材之间的中间层的间隔部和墩部。图14是一扫描式电子显微镜的剖面视图，其说明以蚀刻液蚀刻20分钟后，中间层被破坏并使基板剥离而形成一粗糙之剥离面。具体实施例方式在本专利技术被详细描述之前，要注意的是，在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表示。较佳地，本专利技术的制造方法是包含下列步骤(i)如图3所示，提供一第一发光元件21，该第一发光元件21依序包含一基材3、一孔洞性中间层4、一基础层5，及一可产生光的发光单元6，该中间层4包括多个彼此间隔散布的墩部41，及一个以上位于该基材3、基础层5与该等墩部41间的间隔部42，该间隔部42具有一空间421，且该等墩部41与基础层5皆由以氮化镓系列为主的材料所制成，该发光单元6包括一形成于基础层5上的第一披覆层61、一形成于第一披覆层61上的发光层62，及一形成于发光层62上的第二披覆层63；(ii)借由一粘着层7将一接合基板8接合至该发光单元6的相反于该基材3的一侧面64上(如图3双箭头所示)；(iii)破坏该孔洞性中间层4而使该基材3剥离，并形成一具一剥离面53的第二发光元件22(如图4所示)；及(iv)如图5或图6所示，于该第二发光元件22上分别电连接一第一与一第二电极300、400，而形成一发光装置500。需注意的是，当该基础层5的材质与第一披覆层61同为高浓度掺杂的氮化镓层时，该步骤(iii)的破坏程度可只破坏中间层4，并保留基础层5，如图4与图5所示地，因为这种材质的基础层5可以导电，电极400可直接与其电连接。如图6所示，但是当基础层5的材质不是经高浓度掺杂的可导电的氮化镓系列材料时，则步骤(iii)必须进一步破坏基础层5，并使得剥离面53是形成于第一披覆层61上，且电极400是与第一披覆层61电连接的。较佳地，步骤(i)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造发光装置的方法，其特征在于，包含下列步骤：（ｉ）提供一第一发光元件，该第一发光元件依序包含一基材、一孔洞性中间层、一由氮化镓系列为主的材料所制成的基础层，及一可产生光的发光单元，该中间层包括多个彼此间隔散布的墩部，及一个 以上位于该基材、基础层与所述墩部间的间隔部，该间隔部具有一空间，且所述墩部是由一与该基础层相同的材料所制成；（ｉｉ）将一接合基板接合至该发光单元的相反于该基材的一侧面上；（ｉｉｉ）破坏该孔洞性中间层而使该基材剥离，而形成一具 一剥离面的第二发光元件；及（ｉｖ）于该第二发光元件上分别电连接一第一与一第二电极，而形成一发光装置。

【技术特征摘要】
1.一种用于制造发光装置的方法，其特征在于，包含下列步骤(i)提供一第一发光元件，该第一发光元件依序包含一基材、一孔洞性中间层、一由氮化镓系列为主的材料所制成的基础层，及一可产生光的发光单元，该中间层包括多个彼此间隔散布的墩部，及一个以上位于该基材、基础层与所述墩部间的间隔部，该间隔部具有一空间，且所述墩部是由一与该基础层相同的材料所制成；(ii)将一接合基板接合至该发光单元的相反于该基材的一侧面上；(iii)破坏该孔洞性中间层而使该基材剥离，而形成一具一剥离面的第二发光元件；及(iv)于该第二发光元件上分别电连接一第一与一第二电极，而形成一发光装置。2.如权利要求1所述的用于制造发光装置的方法，其特征在于该步骤(i)中第一发光元件的中间层的墩部是由一以氮化镓系列为主的材料所制成，该以氮化镓系列为主的材料的化学式为AlxInyGa1-x-yN，x≥0，y≥0，1≥x+y。3.如权利要求1所述的用于制造发光装置的方法，其特征在于该步骤(i)中第一发光元件的中间层具有一大于10纳米的厚度。4.如权利要求1所述的用于制造发光装置的方法，其特征在于该步骤(i)中第一发光元件的所述墩部彼此的间隔介于10至3000纳米间。5.如权利要求4所述的用于制造发光装置的方法，其特征在于该步骤(i)中第一发光元件的所述墩部彼此的间隔介于50至1500纳米间。6.如权利要求1所述的用于制造发光装置的方法，其特征在于该步骤(i)中第一发光元件的中间层的所述墩部概呈锥柱形，且墩部的横向截面的宽度介于10至3000纳米间。7.如权利要求6所述的用于制造发光装置的方法，其特征在于所述墩部的横向截面的宽度是介于50纳米至1500纳米间。8.如权利要求1所述的用于制造发光装置的方法，其特征在于该步骤(i)中第一发光元件的基材是由一选自于由下列所构成的群组中的材料所制成碳化硅、蓝宝石、氧化锌、氮化铝及硅。9.如权利要求1所述的用于制造发光装置的方法，其特征在于该步骤(i)中第一发光元件的发光单元具有一形成于该基础层的基部上的第一披覆层、一形成于该第一披覆层上的发光层，及一形成于该发光层上的第二披覆层，该第一披覆层和第二披覆层分别是具有相对应的且不同型态的载子的半导体材料所制成。10.如权利要求9所述的用于制造发光装置的方法，其特征在于该第一披覆层是由n型半导体材料所制成，该第二披覆层是由p型半导体材料所制成。11.如权利要求1所述的用于制造发光装置的方法，其特征在于，还包含下列在步骤(i)前的用于制备该第一发光元件的步骤(a)于该基材上形成有多个彼此间隔散布且由氮化镓系列材料所制成的岛状凸块，每一岛状凸块具有一形成于该基材上的墩部与一形成于该墩部上的岛状部；(b)利用横向磊晶方式于所述岛状部上成长与岛状凸块具相同材质的材料，而形成一个以上覆盖所述岛状部的基部，该基部与所述岛状部一体成型为一基础层，且该基材、所述墩部及该基部共同界定出的该具有空间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈政权，赖昆佑，
申请(专利权)人：新世纪光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]