發(fā)光元件及其制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種制造發(fā)光元件的方法，其包含：提供一載體；施行一涂布步驟，包含涂布一膜層于此載體上；施行一烘烤步驟，包含于第一溫度下烘烤此膜層；及重復(fù)一預(yù)定次數(shù)的涂布步驟和烘烤步驟以形成一厚膜層。
【專(zhuān)利說(shuō)明】發(fā)光元件及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一發(fā)光元件的制造方法，特別是涉及一具有一厚膜層的發(fā)光元件制造 方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 發(fā)光二極管（light-emitting diode，LED)的發(fā)光原理是利用電子在η型半導(dǎo)體 與Ρ型半導(dǎo)體間移動(dòng)的能量差，以光的形式將能量釋放，這樣的發(fā)光原理有別于白熾燈發(fā) 熱的發(fā)光原理，因此發(fā)光二極管被稱(chēng)為冷光源。此外，發(fā)光二極管具有高耐久性、壽命長(zhǎng)、輕 巧、耗電量低等優(yōu)點(diǎn)，因此現(xiàn)今的照明市場(chǎng)對(duì)于發(fā)光二極管寄予厚望，將其視為新一代的照 明工具，已逐漸取代傳統(tǒng)光源，并且應(yīng)用于各種領(lǐng)域，如交通號(hào)志、背光模塊、路燈照明、醫(yī) 療設(shè)備等。
[0003] 圖la是現(xiàn)有的發(fā)光元件結(jié)構(gòu)示意圖。如圖la所示，現(xiàn)有的發(fā)光元件100,包含有 一透明基板11、一位于透明基板11上的半導(dǎo)體疊層12,以及至少一電極14位于上述半導(dǎo) 體疊層12上，其中上述的半導(dǎo)體疊層12由上而下至少包含一第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層120、一 活性層122,以及一第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層124。
[0004] 此外，上述的發(fā)光元件100還可以進(jìn)一步地與其他元件組合連接以形成一發(fā)光裝 置（light-emitting apparatus)。圖lb為現(xiàn)有的發(fā)光裝置結(jié)構(gòu)不意圖，如圖lb所不，一發(fā) 光裝置200包含一具有至少一電路150的次載體（sub-mount) 21 ;至少一焊料（solder) 22 位于上述次載體21上，通過(guò)此焊料22將上述發(fā)光元件100粘結(jié)固定于次載體21上并使發(fā) 光元件100的基板11與次載體21上的電路150形成電連接；以及，一電連接結(jié)構(gòu)24,以電 連接發(fā)光元件100的電極14與次載體21上的電路150 ;其中，上述的次載體21可以是導(dǎo) 線架（lead frame)或大尺寸鑲嵌基底（mounting substrate)，以方便發(fā)光裝置200的電路 規(guī)劃并提聞其散熱效果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一發(fā)光元件的制造方法，其步驟包含：提供一載體； 施行一涂布步驟，包含涂布一膜層于載體上；施行一烘烤步驟，包含于一第一溫度下烘烤此 膜層；及重復(fù)一預(yù)定次數(shù)的涂布步驟及烘烤步驟以形成一厚膜層。
[0006] 本發(fā)明提供一發(fā)光元件的制造方法，其步驟還包含：提供一第二基板；形成一發(fā) 光二極管外延結(jié)構(gòu)于第二基板上；形成一接合層于厚膜層上，且通過(guò)此接合層將厚膜層與 發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)接合；及移除第二基板。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007] 圖la為現(xiàn)有的發(fā)光元件結(jié)構(gòu)示意圖，圖lb為現(xiàn)有的發(fā)光裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0008] 圖2a至圖2g為本發(fā)明第一實(shí)施例制造流程結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖3a至圖3j為本發(fā)明第二實(shí)施例制造流程結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖4為本發(fā)明第三實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011 ] 符號(hào)說(shuō)明
[0012] 11:透明基級(jí) 12:半導(dǎo)銀疊惠 14:電吸 20::.發(fā)光》元件 _2_1:.次載體 22:胖料 2?電連接結(jié)構(gòu) 30:處光元件 4&燈泡 41:倉(cāng)罩 42:透鏡 職:：載板 44:發(fā)光撰換 輕:：.燈座 46:散熱鰭片 47:電連接器 1腦:復(fù)光患件 102:膜層 103:::厚膜層 1:2_第一等電:型半魯體:層 122::活:，_層. 124:.:第二等電.變半.導(dǎo)雜層 150::電潘.. .通&發(fā)光裝.麗 201:::第一基板 .?)? :第·-等％型_半尋體層
[0013] 2〇3:潘.挑層 ..204:.:.弟二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層 20f:嚴(yán)光二幢結(jié)構(gòu). 翻i:致密:層 207:等％廢射層 208:電挺 209:切割遽 腿：載雜 30?第一基板 測(cè)泛：第一導(dǎo)電豪半導(dǎo)體層 303:話(huà)性層 J〇4:第二導(dǎo)電盤(pán)半導(dǎo)體層 105:農(nóng)光二極管結(jié)_ 調(diào)除致密層 _7:導(dǎo)電反射層 J_:電極 馳切割道 麵：載體 311:第二基板 發(fā)光二_管外延結(jié)構(gòu) 316:接合層 權(quán)：臟 403:厚膜層

【具體實(shí)施方式】
[0014] 為了使本發(fā)明的敘述更加詳盡與完備，請(qǐng)參照下列描述并配合圖2a-圖4的附圖。
[0015] 圖2a至圖2g所示為本發(fā)明第一實(shí)施例制造流程結(jié)構(gòu)示意圖,是包含：提供一第一 基板201，如圖2a所不；通過(guò)有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積法（metai-org anic chemical vapor deposition ;M0CVD)于第一基板201上形成一發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)205,其中此發(fā)光二極管結(jié)構(gòu) 205由下而上包含一第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層202, -活性層203及一第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層204， 如圖2b所示。于本實(shí)施例中，一載體210包含第一基板201和發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)205。
[0016]隨后，于發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)2〇5之上形成一致密層206,如圖2c所示。其中形成致 密層2〇6的方法包含物理氣相沉積法或化學(xué)氣相沉積法。組成致密層206的材料為金屬氧 化物、金屬氮化物、或磷化鎵；其中金屬氧化物可為氧化鋅、氧化銦、氧化錫、氧化銦錫、氧化 銦鋅、氧化氟錫、氧化鋁鋅、或氧化鋅鎵；金屬氮化物可為氮化鎵或氮化鋁。接著，于致密層 206上形成一膜層102。膜層102包含導(dǎo)電納米粉體，于此實(shí)施例中是利用IT0蒸鍍錠或 ZnO靶材以物理方法或化學(xué)方法制成，例如物理方法可為機(jī)械球磨法，氣相冷凝法或物理粉 碎法；化學(xué)方法可為氣相沉積法，沉淀法，水熱合成法，溶膠凝膠法或微乳液法。膜層 1〇2還 包含一粘結(jié)劑（圖未示）用以黏結(jié)上述的粉體。膜層1〇2可以涂布方式形成于致密層206 之上，其中涂布的方法例如為旋轉(zhuǎn)涂布法或刮刀涂布法。于此實(shí)施例中，此膜層 1〇2的厚度 介于10 μ m至3〇 μ m。其中，致密層2〇6具有增加膜層102與發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)205之間的接 合性的功效。
[0017]接著于第一溫度下施行烘烤此膜層102的步驟；并重復(fù)一預(yù)定次數(shù)的上述的涂布 步驟和烘烤步驟以形成一厚膜層103,其中此預(yù)定次數(shù)為至少十次或二十次，如圖2d所示。 并于一第二溫度下施加一壓力于此厚膜層 103,其中第二溫度高于第一溫度。最后所形成的 厚膜層103的厚度介于100 μ m至600 μ m，其穿透率介于60 %至90 %，電阻率介于10 2至 1〇_4 Ω -cm〇
[0018] 組成導(dǎo)電納米粉體的材料可和致密層206組成材料相同或不同，其中導(dǎo)電納米粉 體的材料包含金屬氧化物、金屬氮化物、或磷化鎵；金屬氧化物可為氧化鋅、氧化銦、氧化 錫、氧化銦錫、氧化銦鋅、氧化氟錫、氧化鋁鋅、或氧化鋅鎵；金屬氮化物可為氮化鎵或氮化 鋁。其中粘結(jié)劑的材料包含低溫玻璃或納米級(jí)二氧化硅；在此的低溫玻璃是指具有 75。〇至 l5〇°C的玻璃轉(zhuǎn)換溫度的玻璃材料，在此的納米級(jí)二氧化硅是指尺寸小于100nm的二氧化 硅管芯或顆粒。
[0019]接著，移除第一基板2〇1以暴露出發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)205的第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層 202,如圖2e所示；其中移除暫時(shí)基板201的方法包含濕式蝕刻法或干式蝕刻法。于厚膜層 103相對(duì)于致密層206的另一面上形成一導(dǎo)電反射層2〇7,如圖2f所示；其中此導(dǎo)電反射層 2〇7由金屬所組成，同時(shí)具有反射層及電極的功用。再于第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層2〇2之上形成 一電極 2〇8,并沿著切割道2〇9切割以形成一發(fā)光元件20,如圖 2g所示。
[0020]圖3a至圖3j所示為本發(fā)明第二實(shí)施例制造流程結(jié)構(gòu)示意圖，是包含提供一第一 基板3〇1，如圖3a所不；通過(guò)有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積法（met a]_-organic chemical vapor d印osition ;M0CVD)于第一基板3〇1上形成一發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)305,其中此發(fā)光二極管結(jié)構(gòu) 3〇5由下而上包含一第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層302, 一活性層303及一第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層304, 如圖3b所示。于本實(shí)施例中，一載體310包含第一基板301和發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)305。
[0021]隨后，于發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)3〇5之上形成一致密層306,如圖3c所示。其中形成致密 層3〇6的方法包含物理氣相沉積法或化學(xué)氣相沉積法。組成致密層3〇6的材料為金屬氧化 物、金屬氮化物、或磷化鎵；其中金屬氧化物可為氧化鋅、氧化銦、氧化錫、氧化銦錫、氧化銦 鋅、氧化氟錫、氧化鋁鋅、或氧化鋅鎵；金屬氮化物可為氮化鎵或氮化鋁。
[0022]接著，于致密層3〇6上形成一膜層4〇2。膜層402包含導(dǎo)電納米粉體，于此施實(shí)例 中是利用ΙΤ0蒸鍍錠或ZnO靶材以物理方法或化學(xué)方法制成，例如物理方法可為機(jī)械球磨 法，氣相冷凝法或物理粉碎法；化學(xué)方法可為氣相沉積法，沉淀法，水熱合成法，溶膠凝膠法 或微乳液法。膜層402還包含一粘結(jié)劑（圖未示）用以黏結(jié)上述的粉體。膜層402可以涂 布方式形成于致密層3〇 6之上，其中涂布的方法例如為旋轉(zhuǎn)涂布法或刮刀涂布法。于此實(shí) 施例中，此膜層4〇2的厚度介于1〇 μιη至3〇μηι。其中，致密層3〇6具有增加膜層402與發(fā) 光二極管結(jié)構(gòu)305之間的接合性的功效。
[0023]接著于第一溫度下施行烘烤此膜層402的步驟；并重復(fù)一預(yù)定次數(shù)的涂布步驟和 供烤步驟以形成一厚膜層403,其中此預(yù)定次數(shù)為至少十次或二十次。并于一第二溫度下施 加一壓力于此厚膜層403,其中第二溫度高于第一溫度。最后所形成的厚膜層403的厚度介 于l〇〇um至600 μ m,其穿透率介于60 %至90 %，電阻率介于10-2至10-4 Ω-on。組成導(dǎo)電 納米粉體的材料可和致密層3〇6組成材料相同或不同，其中導(dǎo)電納米粉體的材料包含金屬 氧化物、金屬氮化物、或磷化鎵；金屬氧化物可為氧化鋅、氧化銦、氧化錫、氧化銦錫、氧化銦 鋅、氧化氟錫、氧化鋁鋅、或氧化鋅鎵；金屬氮化物可為氮化鎵或氮化鋁。其中粘結(jié)劑的材料 包含低溫玻璃或納米級(jí)二氧化硅；在此的低溫玻璃是指具有 75。〇至15(TC的玻璃轉(zhuǎn)換溫度 的玻璃材料，在此的納米級(jí)二氧化硅是指尺寸小于l 〇0nm的二氧化硅管芯或顆粒。再于厚 膜層403之上形成一接合層316,如圖3d所示。
[0024] 提供一第一基板311，并通過(guò)有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積法（metal-organic chemical vapor deposition ;M0CVD)于第二基板3〇1上形成一發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)315,其中此發(fā)光 二極管外延結(jié)構(gòu)315由下而上包含一第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，一活性層及一第二導(dǎo)電型半導(dǎo) 體層（圖未示），如圖3e所示。再通過(guò)接合層31 6將厚膜層403與發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)315 接合，如圖3f所示。利用濕式蝕刻法或干式蝕刻法移除第二基板311以暴露出發(fā)光二極管 外延結(jié)構(gòu)31 5,如圖扣所示。再次利用濕式蝕刻法或干式蝕刻法移除包含第一基板3〇1和 發(fā)光二極管結(jié)構(gòu) 3〇5的載體310,如圖池所示。于致密層306之上形成一導(dǎo)電反射層307 ; 其中此導(dǎo)電反射層307由金屬所組成，同時(shí)具有反射層及電極的功用。再于發(fā)光二極管外 延結(jié)構(gòu)315之上形成一電極308,并沿著切割道 3〇9切割以形成一發(fā)光元件30,如第3i，3j 圖所示。
[0025]圖4為本發(fā)明第三實(shí)施例公開(kāi)一燈泡結(jié)構(gòu)示意圖。燈泡40包含一燈罩41，一透鏡 42, 一發(fā)光模塊44, 一燈座45, 一散熱鰭片46, 一結(jié)合部47及一電連接器48。其中發(fā)光模 塊44是包含一載板43,并在載板43上包含至少一個(gè)上述實(shí)施例中的發(fā)光元件20,30。 [00 26]上述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層202,302與第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層2〇4, 3〇4是電性、極性 或摻雜物相異，分別用以提供電子與空穴的半導(dǎo)體材料單層或多層結(jié)構(gòu)（「多層」是指二層 或二層以上，以下同）。其電性選擇可以為P型、 n型、及i型中的任意二者的組合?；钚詫?203,303是位于上述二個(gè)部分的電性、極性或摻雜物相異、或者是分別用以提供電子與空穴 的半導(dǎo)體材料之間，為電能與光能可能發(fā)生轉(zhuǎn)換或被誘發(fā)轉(zhuǎn)換的區(qū)域。上述發(fā)光二極管結(jié) 構(gòu)205,305其材料包含一種或一種以上的元素選自鎵（Ga)、鋁（A1)、銦（In)、砷 （As)、磷 (P)、氮（N)以及硅（Si)所構(gòu)成群組。常用的材料是如磷化鋁鎵銦（AlGalnP)系列、氮化鋁 鎵銦（AlGalnN)系列等III族氮化物、氧化鋅（ZnO)系列等?；钚詫?03的結(jié)構(gòu)是如：?jiǎn)萎?質(zhì)結(jié)構(gòu)（single heterostructure ;SH)、雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)（double heterostructure ;DH)、雙側(cè) 雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)（double-side double heterostructure ;DDH)、或多層量子井（multi-quantum well ;MQW)。再者，調(diào)整量子井的對(duì)數(shù)也可改變發(fā)光波長(zhǎng)。
[0027] 以上各附圖與說(shuō)明雖僅分別對(duì)應(yīng)特定實(shí)施例，然而，各個(gè)實(shí)施例中所說(shuō)明或公開(kāi) 的元件、實(shí)施方式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、及技術(shù)原理除在彼此顯相沖突、矛盾、或難以共同實(shí)施之外， 吾人當(dāng)可依其所需任意參照、交換、搭配、協(xié)調(diào)、或合并。
[0028]雖然本發(fā)明已說(shuō)明如上，然其并非用以限制本發(fā)明的范圍、實(shí)施順序、或使用的材 料與制作工藝方法。對(duì)于本發(fā)明所作的各種修飾與變更，皆不脫本發(fā)明的精神與范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種發(fā)光元件的制造方法，其步驟包含： 提供一載體； 施行一涂布步驟，包含涂布一膜層于該載體上； 施行一烘烤步驟，包含于一第一溫度下烘烤該膜層；及 重復(fù)一預(yù)定次數(shù)的該涂布步驟和該烘烤步驟以形成一厚膜層。
2. 如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中該膜層包含一導(dǎo)電粉體。
3. 如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中該載體包含一第一基板以及一發(fā)光二極管結(jié)構(gòu) 于該第一基板上。
4. 如權(quán)利要求3所述的制造方法，于該厚膜層形成之后還包含移除該第一基板。
5. 如權(quán)利要求1所述的制造方法，還包含于一第二溫度下施加一壓力于該厚膜層。
6. 如權(quán)利要求5所述的制造方法，其中該第二溫度高于該第一溫度。
7. 如權(quán)利要求1所述的制造方法，于該涂布步驟之前還包含形成一致密層于該載體 上。
8. 如權(quán)利要求1所述的制造方法，于該厚膜層形成之后還包含形成一導(dǎo)電反射層于該 厚膜層上。
9. 如權(quán)利要求2所述的制造方法，其中該膜層包含一粘結(jié)劑用以粘結(jié)該導(dǎo)電粉體。
10. 如權(quán)利要求2所述的制造方法，其中該導(dǎo)電粉體材料包含金屬氧化物，金屬氮化物 或磷化鎵。
11. 如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中施行該涂布步驟的方法包含旋轉(zhuǎn)涂布法或刮 刀涂布法。
12. 如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中該預(yù)定次數(shù)為至少十次。
13. 如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中該厚膜層具有一穿透率介于60%至90%。
14. 如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中該厚膜層具有一電阻率介于ΚΓ2至1(Γ4 Ω-cm。
15. 如權(quán)利要求7所述的制造方法，其中形成該致密層的方法包含物理氣相沉積法或 化學(xué)氣相沉積法。
16. 如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中該膜層的厚度介于10 μ m至30 μ m。
17. 如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中該厚膜層的厚度介于100 μ m至600 μ m。
18. 如權(quán)利要求9所述的制造方法，其中該粘結(jié)劑的材料包含低溫玻璃或納米級(jí)二氧 化硅。
19. 如權(quán)利要求1所述的制造方法，還包含： 提供一第二基板； 形成一發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)于該第二基板上； 形成一接合層于該厚膜層上，且通過(guò)該接合層將該厚膜層與該發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)接 合；及 移除該第二基板。
20. 如權(quán)利要求19所述的制造方法，其中于該第二基板移除之后還包含移除該載體。
【文檔編號(hào)】H01L33/44GK104241491SQ201310226001
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2013年6月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月7日
【發(fā)明者】魏志豪 申請(qǐng)人:晶元光電股份有限公司