發(fā)光元件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管及其制造方法，特別是涉及一種發(fā)光二極管晶片的分割技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(light-emitting d1de, LED)為p型半導(dǎo)體與η型半導(dǎo)體所組成的光電元件，通過ρ-η接面上載流子的結(jié)合放出光線，可廣泛地使用于光學(xué)顯示裝置、交通號志、數(shù)據(jù)存儲裝置、通訊裝置、照明裝置與醫(yī)療器材等。傳統(tǒng)的發(fā)光二極管制作工藝，是在一基板上以外延技術(shù)成長半導(dǎo)體疊層，形成晶片，外延完成后需進行切割制作工藝，將晶片分割成多個發(fā)光二極管管芯。
[0003]現(xiàn)有的晶片切割技術(shù)先自發(fā)光二極管晶片的表面上形成兩組彼此互相垂直的切割線，接著以劈刀對準兩方向垂直線進行劈裂，使得晶片沿著切割線裂開而分離成多個發(fā)光二極管管芯。然而受限于此切割技術(shù)，倘若基板厚度增加，將造成劈裂良率不佳。此外，晶片在切割制作工藝中所產(chǎn)生的碎屑或微塵易殘留于管芯上，造成吸光而使得管芯整體出光效果不佳、亮度降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問題，本發(fā)明公開一種發(fā)光元件制造方法，包含:提供一發(fā)光二極管晶片，包含一基板以及一半導(dǎo)體疊層位于基板上；提供一第一激光光束于發(fā)光二極管晶片，以切割半導(dǎo)體疊層至基板的一深度；提供一第二激光光束聚焦于基板內(nèi)部，在基板中形成多條粗化痕；提供一外力于發(fā)光二極管晶片，使發(fā)光二極管晶片分離成多個發(fā)光二極管管芯。
[0005]一發(fā)光二極管管芯，包含:一基板,包含一上表面、一下表面及多個側(cè)面；以及一半導(dǎo)體疊層，位于基板的上表面；其中多個側(cè)面包含靠近上表面的一第一區(qū)，具有一第一粗糙度(RMS)第二區(qū)，具有單條或多條大致平行于上表面或下表面的粗化痕，且單條或多條粗化痕具有一第二粗糙度；以及一第三區(qū)，介于第一區(qū)及第二區(qū)之間或/及多條粗化痕之間，且具有一第三粗糙度；其中第一粗糙度不大于第二粗糙度，且第三粗糙度小于第一粗糙度。
【附圖說明】
[0006]圖1Α至圖1F為本發(fā)明的制造方法的一實施例示意圖；
[0007]圖2為本發(fā)明的制造方法的另一實施例示意圖；
[0008]圖3為本發(fā)明的制造方法的另一實施例示意圖；
[0009]圖4為本發(fā)明的一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖5Α及圖5Β為本發(fā)明的一實施例的電子顯微鏡掃描圖；
[0011]圖6為本發(fā)明的另一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖7為本發(fā)明的制造方法所量測在不同厚度基板下的發(fā)光二極管管芯的功率比較圖。
[0013]符號說明
[0014]1晶片
[0015]3發(fā)光二極管管芯
[0016]10基板
[0017]20半導(dǎo)體疊層
[0018]22第一半導(dǎo)體層
[0019]24活性層
[0020]26第二半導(dǎo)體層
[0021]32第一電極
[0022]34第二電極
[0023]50第二激光光束
[0024]60反射結(jié)構(gòu)
[0025]100切割痕
[0026]101第一表面
[0027]102第二表面
[0028]103側(cè)表面
[0029]200、210、220、230、240 粗化痕
[0030]250刻痕
[0031]300第一區(qū)
[0032]400第三區(qū)
【具體實施方式】
[0033]本發(fā)明的實施例會被詳細地描述，并且繪制于附圖中，相同或類似的部分會以相同的號碼在各附圖以及說明出現(xiàn)。
[0034]依本發(fā)明的發(fā)光二極管管芯制造方法的第一實施例，如圖1A所示，提供一基板10,包含一第一表面101及一第二表面102,以外延制作工藝在第一表面101上成長半導(dǎo)體疊層20,成為晶片1?；?0可為藍寶石(Sapphire)基板、娃(Silicon)基板、碳化石圭(SiC)基板、氮化鎵(GaN)基板、或砷化鎵(GaAs)基板?；?0的厚度不小于150 μ m，優(yōu)選地，可介于150 μ m至250 μ m。半導(dǎo)體疊層20包含了第一半導(dǎo)體層22、第二半導(dǎo)體層26、以及一活性層24位于第一半導(dǎo)體層22及第二半導(dǎo)體層26之間。其中第一半導(dǎo)體層22與第二半導(dǎo)體層26具有不同電性。半導(dǎo)體疊層20的材料包含至少一種元素選自于由鋁(A1)、鎵(Ga)、銦(In)、氮(N)、磷(P)、砷(As)及硅(Si)所構(gòu)成的群組，例如為AlGalnP、AIN、GaN、AlGaN、InGaN或AlInGaN等的半導(dǎo)體化合物。活性層24的結(jié)構(gòu)可為單異質(zhì)結(jié)構(gòu)(single heterostructure ；SH)、雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)(double heterostructure ；DH)、雙面雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)(double-side double heterostructure ；DDH)或多重量子講結(jié)構(gòu)(mult1-quantumwell structure ；MQff)。
[0035]接著，如圖1B所示，以蝕刻制作工藝移除部分區(qū)域的第二半導(dǎo)體層26及活性層24，并暴露出第一半導(dǎo)體層22，以形成多蝕刻平臺201。再以一第一激光光束從半導(dǎo)體疊層20的一表面照射，經(jīng)由第一激光切割制作工藝將晶片1的表面形成多條切割線100，切割線100穿透半導(dǎo)體疊層20，劃切到基板10至一深度。圖1C為經(jīng)由第一激光光束所照射后的上視圖，切割線100包含多條第一切割線103以及多條第二切割線104，且通過多蝕刻平臺201的排列，第一切割線103與第二切割線104可大致上相互垂直。接著，如圖1D所示，在半導(dǎo)體疊層20上形成電流阻擋層(圖未示)、電流擴散層(圖未示)、一第一電極32與一第二電極34。接著，如圖1E所示，以第二激光光束50沿著上述切割線100從基板10的第二表面102照射，將第二激光光束聚焦于基板內(nèi)部，在基板10中形成與切割線100相對應(yīng)的粗化痕200。第二激光光束可為隱形切割(Stealth Dicing)激光，粗化痕200即是隱形切割線。為了避免半導(dǎo)體疊層20受激光光束散射等影響而受損，導(dǎo)致電性失效，在基板10內(nèi)部第二激光光束聚焦及形成粗化痕200的位置，應(yīng)至少距離半導(dǎo)體疊層2080 μ m以上。
[0036]上述步驟完成后，對晶片施1以外力，將晶片1分離成多個發(fā)光二極管管芯3，如圖1F所示。由于上述第一或第二激光切割制作工藝中，晶片或基板容易產(chǎn)生微塵或碎屑等殘留物，一但此殘留物附著于發(fā)光二極管管芯的表面或側(cè)表面，會吸光而造成管芯出光效果不佳，亮度降低等不良影響。因此，在上述第一及/或第二激光切割制作工藝實施后，可采用一濕式蝕刻制作工藝，將殘留物從管芯表面上去除，濕式蝕刻液可采用酸性溶液，包含但不限于磷酸溶液、硫酸溶液或兩者的混合溶液等。
[0037]圖2為本發(fā)明的發(fā)光二極管管芯制造方法的另一實施例。在本實施例中，使用較厚的基板10以增加發(fā)光二極管管芯的出光面積及出光角度，而外延成長制作工藝、第一激光切割制作工藝、電極形成等制作工藝與第一實施例中所述相同，故不再贅述。當(dāng)基板厚度增加，可沿著前述的切割線100對基板10的第二表面102實施多次隱形切割激光，以在基板10內(nèi)部的同一截面上形成多條不同的隱形切割線210及220，例如，多次的隱形切割激光可先聚焦在基板中深度較深處(即較接近半導(dǎo)體疊層的深度處)，之后的隱形切割激光會聚焦在基板中深度較淺處(即較遠離半導(dǎo)體疊層的深度處)，依序進行，也可以在一次的隱形切割激光中即形成兩條隱形切割線，但本發(fā)明的實施方式不限于此。接著，如前面實施例中所述，在實施多次的隱形切割激光制作工藝后，以外力將晶片分離成多個發(fā)光二極管管芯。多條隱形切割線可導(dǎo)引后續(xù)劈裂制作工藝中的裂痕方向，使分離管芯時不沿著晶格易裂方向裂開，而是沿著切割應(yīng)力方向垂直向下裂開，縮減斜裂距離，提升切割良率。實施隱形切割激光的次數(shù)可依基板厚度來決定，重復(fù)次數(shù)不大于(基板厚度-100)(單位ym)+50無條件進位至整數(shù)的數(shù)值。例如，當(dāng)基板厚度介于150 μ m至200 μ m,可于基板實施不超過兩次隱形切割激光制作工藝；當(dāng)基板厚度為200 μ m至250 μ m,可于基板實施不超過三次隱形切割激光制作工藝，以此類推。當(dāng)采用厚基板時，實施隱形切割激光制作工藝次數(shù)若不足，會造成切割良率不佳；而在特定基板厚度下，若實施隱形切割激光制作工藝次數(shù)過多時，除了使得成本增加外，由于多次的激光能量可能散射至半導(dǎo)體疊層，會造成損傷導(dǎo)致發(fā)光二極管管芯的電性劣化，例如漏電流增加等不良影響。
[0038]在本發(fā)明的發(fā)光二極管管芯制造方法的另一實施例中，同樣先對具有厚度不小于150 μ m基板的晶片表面照射第一激光光束,再對基板的第二表面實施多次隱形切割激光。為了避免半導(dǎo)體疊層20受激光光束散射等影響而受損，在基板10內(nèi)部接近半導(dǎo)體疊層20的一深度處實施隱形切割激光時，其功率可小于在較遠離半導(dǎo)體疊層20的另一深度處實施隱形切割激光的功率，而其切割速度可大于在較遠離半導(dǎo)體疊層20的另一深度處實施激光的切割速度。亦即，在基板10內(nèi)部接近半導(dǎo)體疊層20處所實施的隱形切割激光，可采用低功率及高切割速度的激光規(guī)格，在優(yōu)選實施例中，隱形切割激光的功率可介于0.05至0.15W (瓦特)，其切割速度可介于400至1000mm/sec(毫米/秒)。
[0039]圖3為本發(fā)明的發(fā)光二極管管芯制造方法的另一實施例。在本實施例中，在實施隱形切割激光制作工藝后，在基板10的第二表面102形成反射結(jié)構(gòu)60，以反射來自半導(dǎo)體疊層20的光，增進管芯出光效率，后續(xù)再進行管芯分離的制作工藝。反射結(jié)構(gòu)60