專利名稱：發(fā)光芯片及發(fā)光芯片的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光芯片及其制造方法，且特別是涉及一種散熱效果良好且厚度薄的發(fā)光芯片及其制造方法。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED，LightEmitting Diode)主要為一種利用 II1-V 族或 I1-1V 族化合物半導(dǎo)體材料及元件結(jié)構(gòu)變化所構(gòu)成的發(fā)光元件。由于發(fā)光二極管具有體積小、壽命長(zhǎng)、驅(qū)動(dòng)電壓低、反應(yīng)速度快及耐震性佳等特性，因而廣泛被應(yīng)用在可攜式通訊裝置、交通號(hào)志、戶外顯示看板、汽車光源及照明等電子產(chǎn)品領(lǐng)域。隨著制造技術(shù)的精進(jìn)，發(fā)光二極管經(jīng)由不斷的研發(fā)改善，逐漸地加強(qiáng)其發(fā)光的效率，使其發(fā)光亮度能夠進(jìn)一步的提升。但由于在提高其電功率及工作電流之下，發(fā)光二極管將會(huì)相對(duì)產(chǎn)生較多的熱量，使得其易于因過(guò)熱而影響其性能的表現(xiàn)，甚至造成發(fā)光二極管的故障。為了解決發(fā)光二極管散熱不佳的問(wèn)題，曾有技術(shù)提出以間接轉(zhuǎn)置技術(shù)將發(fā)光結(jié)構(gòu)層轉(zhuǎn)置于導(dǎo)熱性較佳的硅基材或是金屬基材上。不過(guò)，這些方式仍存有一些問(wèn)題，例如硅基材與金屬基材的厚度會(huì)造成元件或裝置的體積無(wú)法薄化，此外金屬基板的熱膨脹系數(shù)與發(fā)光結(jié)構(gòu)層的熱膨脹系數(shù)差異甚大將造成元件或裝置容易因?yàn)闊釕?yīng)力的產(chǎn)生而剝離或破損。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)光芯片，具有厚度薄、散熱效果佳的特性。本發(fā)明再一目的在于提供一種發(fā)光芯片，可有效改善現(xiàn)有的散熱不佳問(wèn)題。本發(fā)明另一目的在于提供一種發(fā)光芯片，在縮減的厚度下具有理想的散熱效果。本發(fā)明又一目的在于提供一種發(fā)光芯片的制造方法，利用外延制作工藝外的步驟制作導(dǎo)熱層以形成厚度薄、散熱效果佳發(fā)光芯片。為達(dá)上述目的，本發(fā)明提出一種發(fā)光芯片，其包括一外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)、一導(dǎo)熱層、一第一電極以及一第二電極。外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具有一第一表面、與第一表面相對(duì)的一第二表面以及一側(cè)表面。導(dǎo)熱層位于外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的第一表面之側(cè)，其中導(dǎo)熱層的熱傳導(dǎo)系數(shù)大于200W/mk。第一電極位于導(dǎo)熱層遠(yuǎn)離外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的一側(cè)。第二電極位于外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的第二表面以與第一電極相對(duì)。本發(fā)明還提出一種發(fā)光芯片的制造方法，其提供一外延基板。形成一外延堆疊層于外延基板上，且外延堆疊層至少包括一第一半導(dǎo)體層、一發(fā)光層以及一第二半導(dǎo)體層。形成一導(dǎo)熱層于至少一外延堆疊層的第一表面。形成一第一電極于導(dǎo)熱層遠(yuǎn)離外延堆疊層的一側(cè)。貼合一暫時(shí)基板上于第一電極遠(yuǎn)離外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的一側(cè)。移除外延基板以暴露出外延堆疊層的一第二表面。形成至少一第二電極于至少一外延堆疊層的第二表面的上方。進(jìn)行一單顆化制作工藝使外延堆疊層分割而形成至少一外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。移除暫時(shí)基板?；谏鲜?，本發(fā)明的發(fā)光芯片具有導(dǎo)熱層而不需通過(guò)承載基板提供散熱的作用，所以具有相當(dāng)薄的厚度。同時(shí)，本發(fā)明的發(fā)光芯片中，導(dǎo)熱層的熱膨脹系數(shù)與外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的熱膨脹系數(shù)接近，不易因兩者熱膨脹系數(shù)不匹配而使元件損壞。另外，本發(fā)明制作導(dǎo)熱層的步驟是在外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)形成之后進(jìn)行的，因而導(dǎo)熱層的制作不影響外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的特性使得外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具有理想的品質(zhì)。為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附附圖作詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖1A至圖1M為本發(fā)明第一實(shí)施例的發(fā)光芯片制造方法的剖面流程示意圖；圖2A至圖21為本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)光芯片的制造方法的剖面流程示意圖。主要元件符號(hào)說(shuō)明10:外延基板20:暫時(shí)基板22:粘著層100、200:發(fā)光芯片110:外延堆疊層IlOS:外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)112:第一半導(dǎo)體層114:發(fā)光層116:第二半導(dǎo)體層122:歐姆接觸層124:反射層126:緩沖層130,230:導(dǎo)熱層140:電極材料層232:接觸孔BS:下表面E1、E2、E3、E4:電極SS:側(cè)表面T:厚度TS:上表面
具體實(shí)施例方式圖1A至圖1M為本發(fā)明第一實(shí)施例的發(fā)光芯片制造方法的剖面流程示意圖。請(qǐng)先參照?qǐng)D1A，本實(shí)施例的制造方法可以先提供一外延基板10，且外延基板10上已經(jīng)形成有外延堆疊層110。以本實(shí)施例而言，外延堆疊層110包括依序堆疊的第一半導(dǎo)體層112、發(fā)光層114以及第二半導(dǎo)體層116。在本實(shí)施例中，外延堆疊層110例如是通過(guò)外延制作工藝制作于外延基板10上。外延制作工藝包括氫化物氣相外延制作工藝(hydride vapor phaseepitaxy, HVPE)、分子束外延制作工藝(Molecular Beam Epitaxy, MBE)或是金屬有機(jī)氣相外延制作工藝(metal-organic vapor-phase epitaxy, MOVPE)等。另外，外延堆疊層 110可包括預(yù)定要形成的一個(gè)或多個(gè)外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)110S。在一實(shí)施例中，外延基板10可以是藍(lán)寶石基板，但不以此為限。外延基板10的材質(zhì)例如是硅(Si)、玻璃(Glass)、砷化鎵(GaAs)、氮化鎵(GaN)、砷化鋁鎵(AlGaAs)、磷化鎵(GaP)、碳化硅(SiC)、磷化銦(InP)、氮化硼(BN)、氧化鋁(Al2O3)或氮化鋁(AlN)等半導(dǎo)體或非半導(dǎo)體的材質(zhì)。第一半導(dǎo)體層112與第二半導(dǎo)體層116例如是一者為N型半導(dǎo)體層，另一者為P型半導(dǎo)體層。具體而言，第一半導(dǎo)體層112與第二半導(dǎo)體層116的材質(zhì)系可由氮化鎵、氮化鋁鎵、氮化銦鎵、氮化鋁銦鎵至少其中之一摻雜II族元素或IV族元素所構(gòu)成。于其他實(shí)施例中，第一半導(dǎo)體層112與第二半導(dǎo)體層116所選用的材質(zhì)也可以選用二元化合物(binarycompound),例如氮化招、氮化銦；三元化合物(ternary compound),例如氮化招鎵、氮化鎵銦、氮化招銦、砷化招鎵、砷化銦鎵；及四元化合物(quaternary compound)氮化鎵銦招、磷化招銦鎵或上述組合。發(fā)光層114則例如是II1-V族元素為主的量子井(quantum well)結(jié)構(gòu)。接著，請(qǐng)參照?qǐng)D1B至圖1C，為了提供適當(dāng)?shù)脑匦员緦?shí)施例可以選擇性地在外延堆疊層110上依序地形成歐姆接觸層122以及反射層124。這些膜層可以利用物理沉積、化學(xué)沉積等相關(guān)沉積方法來(lái)制作，其例如有濺鍍、蒸鍍等制作工藝。以本實(shí)施例而言，反射層124的材質(zhì)包括，但不限定于，銀、鋁等反射性質(zhì)佳的金屬材料，而歐姆接觸層124的材質(zhì)可以是透明導(dǎo)電材料或是其他歐姆接觸材料，以降低第二半導(dǎo)體層116與反射層124之間的接觸阻抗。隨之，請(qǐng)參照?qǐng)D1D與圖1E，依序于反射層124上形成緩沖層126以及導(dǎo)熱層130。相似于前述步驟，這些膜層可以利用物理沉積、化學(xué)沉積等相關(guān)沉積方法來(lái)制作，其例如有濺鍍、蒸鍍等制作工藝。本實(shí)施例的緩沖層126可以選擇性地制作于導(dǎo)熱層130之前，以增進(jìn)導(dǎo)熱層130與另一膜層的附著性質(zhì)。也就是說(shuō)，在其他實(shí)施例中，在沒(méi)有緩沖層126的設(shè)置下，導(dǎo)熱層130可以 直接接觸于反射層124，或是，在沒(méi)有歐姆接觸層122以及反射層124的實(shí)施方式下，導(dǎo)熱層130可以直接接觸于外延堆疊層110的第二半導(dǎo)體層116。也就是說(shuō)，本實(shí)施例是將導(dǎo)熱層130形成于外延堆疊層110遠(yuǎn)離于外延基板10的表面的一側(cè)(也可稱之為第一表面的一側(cè))，而不特別地局限外延堆疊層110與導(dǎo)熱層130之間是否設(shè)置有其他膜層。導(dǎo)熱層130可以具有良好導(dǎo)熱性質(zhì)，其中導(dǎo)熱層130的熱膨脹系數(shù)可以由5ppm/°C至6ppm/°C，且熱傳導(dǎo)系數(shù)例如大于200W/mk。導(dǎo)熱層130的材質(zhì)則例如是導(dǎo)電材料。在一實(shí)施例中，導(dǎo)熱層130可以由含碳材料所組成，其包括鍵結(jié)結(jié)構(gòu)為spl、sp2晶格結(jié)構(gòu)的含碳材料，例如石墨。也就是說(shuō)，本實(shí)施例系利用可以導(dǎo)電的含碳材料來(lái)制作導(dǎo)熱層130，但本發(fā)明不以此為限。在另一實(shí)施例中，導(dǎo)熱層130可以選擇性地采用導(dǎo)電的陶瓷材料加以制作，其中導(dǎo)電的陶瓷材料包括有碳化硅或是二硅化鑰。本步驟采用沉積制作工藝制作導(dǎo)熱層130,其膜厚可以相當(dāng)?shù)谋?例如2 5 μ m。之后，請(qǐng)參照?qǐng)D1F，于導(dǎo)熱層130上形成電極材料層140，其材質(zhì)包括了金錫合金、或其他合金材料。并且，請(qǐng)參照?qǐng)D1G，將一暫時(shí)基板20貼合于電極材料層140，其中暫時(shí)基板20將位于導(dǎo)熱層130遠(yuǎn)離外延堆疊層110的一側(cè)。具體而言，暫時(shí)基板20是通過(guò)一粘著層22貼合于電極材料層140上，以在后續(xù)制作工藝中提供支撐作用，而粘著層22的材質(zhì)可以石蠟或是其他可提供暫時(shí)性貼附作用的材料。然后，請(qǐng)參照?qǐng)D1H，移除外延基板10，其中移除外延基板10的方法包括激光剝除法(laser lift off)。此時(shí)，外延堆疊層110的上表面TS (也就是第二表面)會(huì)被暴露出來(lái)，亦即第一半導(dǎo)體層112遠(yuǎn)離發(fā)光層114的一側(cè)被暴露出來(lái)。為了應(yīng)用于實(shí)際產(chǎn)品上，夕卜延堆疊層110例如預(yù)定要形成多個(gè)外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)110S。此處外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)IlOS的尺寸及數(shù)量可依照實(shí)際設(shè)計(jì)需求而改變，而不限于圖示中所繪示的數(shù)量。隨之，請(qǐng)參照?qǐng)D1I，于外延堆疊層110的上表面TS上對(duì)應(yīng)各個(gè)預(yù)定要形成的外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)IlOS形成電極E1。由于本實(shí)施例繪示了三個(gè)外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)IlOS以進(jìn)行說(shuō)明，電極El的數(shù)目也例如為三個(gè)。但實(shí)際上，電極El的數(shù)目及配置位置可以視外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)IlOS的數(shù)量以及其所需要的元件特性而定。另外，各個(gè)電極El可以是多層堆疊結(jié)構(gòu)也可以是單層結(jié)構(gòu)，其材質(zhì)為導(dǎo)電材料。接著，為了要形成多個(gè)獨(dú)立的元件，外延堆疊層110要被分割成外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)IlOSo因此,本實(shí)施例例如進(jìn)行一單顆化制作工藝(singulationprocess),其包括了以下描述的數(shù)個(gè)步驟，但也可以更為簡(jiǎn)化或是更為復(fù)雜。也就是說(shuō)，以下描述的單顆化制作工藝僅是舉例說(shuō)明之用并非用以限定本發(fā)明所闡述的精神與所涵蓋的范圍。請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D1I與圖1J，本實(shí)施例的單顆化制作工藝可以先進(jìn)行一蝕刻步驟，將外延堆疊層110圖案化以定義出各個(gè)外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)110S，其中蝕刻步驟可以采用干蝕刻法或是濕蝕刻法。在此，歐姆接觸層122例如會(huì)被斷開(kāi)以使這些外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)IlOS彼此電性絕緣。并且，各外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)IlOS的側(cè)表面SS例如會(huì)被暴露出來(lái)。然后，請(qǐng)參照?qǐng)D1K，為了避免各外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)IlOS的漏電流，形成一保護(hù)層150于各外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)IlOS的側(cè)表面SS。保護(hù)層150的材質(zhì)可以是氧化硅、氮化硅等絕緣材料，其可以利用常見(jiàn)的沉積制作工藝，如物理沉積、化學(xué)沉積等，制作。在本實(shí)施例中，保護(hù)層150例如包覆外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)IlOS整個(gè)側(cè)表面SS，并部分地覆蓋于外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)Iios的上表面TS，還可以部分地覆蓋于相鄰?fù)庋影雽?dǎo)體結(jié)構(gòu)IlOS的間隔中所暴露出來(lái)的反射層124上。接著，請(qǐng)參照?qǐng)D1L，本實(shí)施例的單顆化制作工藝還包括進(jìn)行一切割步驟或是分離步驟，使保護(hù)層150、反射層124、緩沖層126、導(dǎo)熱層130以及電極材料層140對(duì)應(yīng)于各個(gè)外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)IlOS斷開(kāi)而形成多個(gè)彼此分離的發(fā)光芯片100。此時(shí)，電極材料層140例如被分割成對(duì)應(yīng)于這些發(fā)光芯片100的多個(gè)電極E2。此時(shí)，各發(fā)光芯片100包括電極E1、外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)110S、歐姆接觸層122、反射層124、緩沖層126、導(dǎo)熱層130、電極E2以及保護(hù)層150。電極El與電極E2上下相對(duì)，而外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)110S、歐姆接觸層122、反射層124、緩沖層126以及導(dǎo)熱層130依序地堆疊于電極El與電極E2之間，且保護(hù)層150覆蓋住外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)IlOS的側(cè)表面SS。具體而言，在進(jìn)行上述單顆化制作工藝后，這些發(fā)光芯片100仍通過(guò)粘著層22接合于暫時(shí)基板20上。因此，本實(shí)施例可以參照?qǐng)D1M所示，進(jìn)一步地破壞粘著層22以移除暫時(shí)基板20而獲得多個(gè)獨(dú)立的發(fā)光芯片100。此時(shí)，發(fā)光芯片100的整體厚度T例如不大于 20 μ m。由于本實(shí)施例的各發(fā)光芯片100具有導(dǎo)熱層130，不需采用其他的導(dǎo)熱構(gòu)件就可以具有理想的散熱特性。因此，前述制作過(guò)程中所使用的暫時(shí)基板20可不須限定為導(dǎo)熱性質(zhì)良好的基板。另外，發(fā)光芯片100系設(shè)計(jì)為獨(dú)立的構(gòu)件不需接合于暫時(shí)基板20上，所以暫時(shí)基板20不需具備導(dǎo)電特性或是特定的電性特性。亦即，暫時(shí)基板20可以是玻璃基板、塑膠基板、陶瓷基板、金屬基板等任何可以提供支撐作用的基板。此外，由前述制作流程可知，本實(shí)施例中歐姆接觸層122、反射層124以及緩沖層126可以選擇性地制作于外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)IlOS與導(dǎo)熱層130之間。因此，在其他的實(shí)施例中，省略上述膜層時(shí)，外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)IlOS與導(dǎo)熱層130可以直接接觸。如此一來(lái)，發(fā)光芯片100可以具有更縮減的厚度T。進(jìn)一步而言，由于電極E2位于導(dǎo)熱層130遠(yuǎn)離外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)IlOS的一側(cè)，為了使電極E2電連接外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)110S，導(dǎo)熱層130在此系具備導(dǎo)電特性。在其他實(shí)施例中，具有導(dǎo)電性質(zhì)的導(dǎo)熱層130也可以當(dāng)作發(fā)光芯片100的電極，所以電極E2也是可省略的構(gòu)件。本實(shí)施例的導(dǎo)熱層130是具有導(dǎo)電性質(zhì)以及良好導(dǎo)熱特性的膜層。再者，通過(guò)前述步驟中材料的選用，導(dǎo)熱層130的熱膨脹系數(shù)與外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)IlOS的熱膨脹系數(shù)(約
5.6ppm/mk)彼此接近。發(fā)光芯片100在使用過(guò)程中不易因?yàn)椴煌牧现g的熱膨脹系數(shù)差異過(guò)大而產(chǎn)生不當(dāng)?shù)臒釕?yīng)力。因此，發(fā)光芯片100不容易因?yàn)闊釕?yīng)力而發(fā)生膜層剝離、分裂或是損壞，這有助于提升發(fā)光芯片100的信賴性。更進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，本實(shí)施例以外延制作工藝制作外延堆疊層110后才以沉積制作工藝制作導(dǎo)熱層130，所以導(dǎo)熱層130的制作不會(huì)影響到外延堆疊層110中各半導(dǎo)體層112、116及發(fā)光層114的結(jié)晶晶格。所以，外延堆疊層110單顆化而成的外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)IlOS可以具有理想的元件特性而使發(fā)光芯片100具有理想的品質(zhì)。圖2A至圖21為本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)光芯片的制造方法的剖面流程示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D2A，本實(shí)施例例如先提供一已經(jīng)形成有外延堆疊層110的外延基板10，并且依序在外延堆疊層110上形成歐姆接觸層122、反射層124以及緩沖層126。在本實(shí)施例中，外延堆疊層110、歐姆接觸層122、反射層124以及緩沖層126的制作方式可以參照前述實(shí)施例中圖1A至圖1D的描述。因此，本實(shí)施例與前述實(shí)施例中相同的元件將以相同的元件符號(hào)標(biāo)示，而不再贅述。另外，在本實(shí)施例中雖于外延基板10上形成歐姆接觸層122、反射層124以及緩沖層126，但在其他實(shí)施例中，這些膜層可以被省略。由于本實(shí)施例預(yù)定要制作出多個(gè)獨(dú)立的元件，外延堆疊層110、歐姆接觸層122、反射層124以及緩沖層126，例如參照?qǐng)D2B所示，被單顆化，以使外延堆疊層110被定義成多個(gè)外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)110S，其中各個(gè)外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)IlOS上依序堆疊有歐姆接觸層122、反射層124以及緩沖層126，且各個(gè)外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)IlOS的側(cè)表面SS例如被暴露出來(lái)。在本實(shí)施例中，單顆化制作工藝?yán)缡俏g刻法或其他可以將外延堆疊層110、歐姆接觸層122、反射層124以及緩沖層126分割成多個(gè)獨(dú)立構(gòu)件的分割法。與前述實(shí)施例不同之處在于，本實(shí)施例中，外延堆疊層110、歐姆接觸層122、反射層124以及緩沖層126是在同一步驟中分割或是斷開(kāi)的，而前述實(shí)施例系先將外延堆疊層110圖案化之后才利用后續(xù)步驟將歐姆接觸層122、反射層124以及緩沖層126斷開(kāi)。因此，本實(shí)施例的這些膜層被分割后實(shí)質(zhì)上具有差不多的面積(也就是剖面結(jié)構(gòu)上所呈現(xiàn)的寬度大致相同)，但不以此為限。在其他實(shí)施例中，可能基于不同材料對(duì)蝕刻劑的反應(yīng)速率不一，這些膜層被分割后的寬度可以是相異的。接著，請(qǐng)參照?qǐng)D2C，于外延基板10上形成導(dǎo)熱層230。導(dǎo)熱層230例如是通過(guò)沉積制作工藝制作于外延基板10上，其可以共形于外延基板20上的這些元件所定義出來(lái)的結(jié)構(gòu)。具體來(lái)說(shuō)，導(dǎo)熱層230完整地覆蓋住各個(gè)外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)IlOS的側(cè)表面SS、完整地覆蓋住緩沖層126遠(yuǎn)離外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)IlOS的一側(cè)并且完整覆蓋住外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)IlOS之間的間隔所暴露出來(lái)的外延基板10。值得一提的是，導(dǎo)熱層230完整地覆蓋住各個(gè)外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)IlOS的側(cè)表面SS。因此，為了避免各個(gè)外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)Iios中第一與第二半導(dǎo)體層112與116電連接，導(dǎo)熱層230具有絕緣的性質(zhì)而不具導(dǎo)電的特性。此時(shí)，為了提供理想的導(dǎo)熱以及絕緣特性，導(dǎo)熱層230的材質(zhì)可以是非導(dǎo)電性質(zhì)的含碳材料或是陶瓷材料。以非導(dǎo)電性質(zhì)的含碳材料而言，導(dǎo)熱層230的材質(zhì)可選用鍵結(jié)結(jié)構(gòu)為sp3結(jié)晶晶格的類鉆石碳(diamond-like carbon,DLC)材料或是鉆石。就陶瓷材料來(lái)說(shuō)，導(dǎo)熱層230的材質(zhì)可選用氮化鋁或是氮化硼。當(dāng)然，上述材質(zhì)僅是舉例說(shuō)明之用，并非用以限定本發(fā)明的范圍。隨后，請(qǐng)參照?qǐng)D2D，于導(dǎo)熱層230中形成多個(gè)貫穿導(dǎo)熱層230的接觸孔232。接觸孔232的形成方式例如是進(jìn)行一蝕刻制作工藝，使位于緩沖層126上方的部分導(dǎo)熱層230被移除以暴露出緩沖層126。在其他的實(shí)施例中，當(dāng)歐姆接觸層122、反射層124以及緩沖層126被省略時(shí)，接觸孔232可以暴露出外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)IlOS的下表面BS (或稱之為第一表面)。接著，請(qǐng)參照?qǐng)D2E，于各個(gè)外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)IlOS上形成電極E3。在此，電極E3系位于于導(dǎo)熱層230遠(yuǎn)離外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)IlOS的一側(cè)并且電極E3延伸至接觸孔232中。接觸孔232的設(shè)置是為了使電極E3可以電連接外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)110S。本實(shí)施例以多個(gè)接觸孔232進(jìn)行說(shuō)明，但在其他實(shí)施例中，接觸孔232的數(shù)量及尺寸可以隨不同設(shè)計(jì)需求而更改。然后，請(qǐng)參照?qǐng)D2F，將暫時(shí)基板20通過(guò)粘著層22貼合于電極E2上。此時(shí)，暫時(shí)基板20是位于導(dǎo)熱層230遠(yuǎn)離外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100S的一側(cè)。暫時(shí)基板20以及粘著層22的材質(zhì)與相關(guān)貼合方法可以參照前述實(shí)施例的說(shuō)明。隨之，請(qǐng)參照?qǐng)D2G，以暫時(shí)基板20提供承載作用，移除外延基板10，其中外延基板10的移除方式可以參照上述實(shí)施例或是采用本領(lǐng)域中已知的外延基板移除方法。此時(shí)，各外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)IlOS的上表面TS (或是稱之為第二表面)例如會(huì)被暴露出來(lái)。因此，后續(xù)的步驟中，如圖2H所示，可以在各外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)IlOS的上表面TS形成電極E4，電極E4可以具有多層堆疊的結(jié)構(gòu)或是單層的結(jié)構(gòu)，其材質(zhì)可為任何可以提供導(dǎo)電作用的材料。之后，請(qǐng)參照?qǐng)D21，將暫時(shí)基板20移除以形成多個(gè)獨(dú)立的發(fā)光芯片200。在本實(shí)施例中，發(fā)光芯片200與前述實(shí)施例的發(fā)光芯片100具有相似的組成構(gòu)件，其包括電極E4、外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)110S、歐姆接觸層122、反射層124、緩沖層126、導(dǎo)熱層230以及電極E3。與前述實(shí)施例的差異主要在于本實(shí)施例的發(fā)光芯片200中，導(dǎo)熱層230直接覆蓋于外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)IlOS的側(cè)表面SS，所以發(fā)光芯片200不需額外的保護(hù)層。另外，導(dǎo)熱層230在此系具有絕緣性質(zhì)，所以導(dǎo)熱層230中設(shè)置有接觸孔232以使電極E3電連接至外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)110S。值得一提的是，導(dǎo)熱層230的熱傳導(dǎo)系數(shù)例如大于200W/mk。因此，導(dǎo)熱層230的配置使發(fā)光芯片200不需額外地接合于散熱基板上就具備理想的散熱特性，這有助于使發(fā)光芯片200的厚度更為精簡(jiǎn)。另外，導(dǎo)熱層230的熱膨脹系數(shù)可以由5ppm/°C至6ppm/°C,其接近于外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)IlOS的熱膨脹系數(shù)(一般為5.6ppm/°C )。所以，本實(shí)施例的導(dǎo)熱層230與外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)110之間不容易因?yàn)闊崤蛎浵禂?shù)的差異而產(chǎn)生不當(dāng)?shù)臒釕?yīng)力，這樣的設(shè)計(jì)有助于避免發(fā)光芯片200因?yàn)椴划?dāng)熱應(yīng)力而損壞。整體而言，發(fā)光芯片200不但具有良好的散熱特性也具有理想的信賴性，更具有精簡(jiǎn)的體積。綜上所述，本發(fā)明的發(fā)光芯片具有一導(dǎo)熱層，其具備理想的導(dǎo)熱性。所以，發(fā)光芯片不需額外地接合于具備有散熱特性的基板上，這有利于縮減發(fā)光芯片的厚度。再者，導(dǎo)熱層的熱膨脹系數(shù)匹配于外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的熱膨脹系數(shù)，所以發(fā)光芯片不易因使用時(shí)的溫度提升而產(chǎn)生不當(dāng)?shù)臒釕?yīng)力，可以避免發(fā)光芯片因?yàn)闊釕?yīng)力而發(fā)生損壞。另外，本發(fā)明的發(fā)光芯片制造方法中，導(dǎo)熱層的制作與外延制作工藝的進(jìn)行是各自獨(dú)立的，所以導(dǎo)熱層的設(shè)置不會(huì)影響外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的晶格而使外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具備理想的元件特性。因此，本發(fā)明的發(fā)光芯片具有理想的散熱特性、良好的信賴性以及薄化的元件尺寸。
雖然本發(fā)明已以實(shí)施例揭露如上，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中熟悉此技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，故本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以附上的權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光芯片，包括: 外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，具有第一表面、與該第一表面相對(duì)的第二表面以及側(cè)表面； 導(dǎo)熱層，位于該外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的該第一表面之側(cè)，其熱傳導(dǎo)系數(shù)大于200W/mk ;以及 第一電極，位于該導(dǎo)熱層遠(yuǎn)離該外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的一側(cè)；以及 第二電極，位于該外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的該第二表面之側(cè)以與該第一電極相對(duì)。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光芯片，其中該導(dǎo)熱層的熱膨脹系數(shù)由5ppm/°C至6ppm/°C。
3.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光芯片，其中該導(dǎo)熱層具有多個(gè)貫穿該導(dǎo)熱層的接觸孔，而該第一電極延伸至該多個(gè)接觸孔中。
4.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光芯片，其中該導(dǎo)熱層的材料為導(dǎo)電材料。
5.如權(quán)利要求4所述的發(fā)光芯片，其中該導(dǎo)電材料包括含碳材料或陶瓷材料。
6.如權(quán)利要求5所述的發(fā)光芯片,其中該含碳材料的鍵結(jié)結(jié)構(gòu)為spl或sp2。
7.如權(quán)利要求6所述的發(fā)光芯片，其中該含碳材料為石墨。
8.如權(quán)利要求5所述的發(fā)光芯片，其中該陶瓷材料為碳化硅或二硅化鑰。
9.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光芯片，其中該導(dǎo)熱層的材料為非導(dǎo)電材料。
10.如權(quán)利要求9所述的發(fā)光芯片，其中該非導(dǎo)電材料包括含碳材料或陶瓷材料。
11.如權(quán)利要求10所述的發(fā)光芯片，其中該陶瓷材料包括氮化鋁或氮化硼。
12.如權(quán)利要求9所述的發(fā)光芯片，其中該含碳材料的鍵結(jié)結(jié)構(gòu)為sp3。
13.如權(quán)利要求12所述的發(fā)光芯片，其中該含碳材料為鉆石或是類鉆石碳。
14.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光芯片，還包括反射層，配置于該導(dǎo)熱層與該外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)之間。
15.如權(quán)利要求14所述的發(fā)光芯片，還包括緩沖層，配置于該導(dǎo)熱層與該反射層之間。
16.如權(quán)利要求14所述的發(fā)光芯片，還包括歐姆接觸層，配置于該外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與該反射層之間。
17.如權(quán)利要求16所述的發(fā)光芯片，其中該反射層的材質(zhì)包括銀、鋁。
18.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光芯片，還包括保護(hù)層，配置于該外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的該側(cè)表面。
19.如權(quán)利要求18所述的發(fā)光芯片，其中該保護(hù)層的材料為絕緣材料。
20.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光芯片，其中該導(dǎo)熱層直接接觸該外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。
21.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光芯片，其中該導(dǎo)熱層的膜厚為2 5μπι。
22.—種發(fā)光芯片的制造方法,包括: 提供外延基板； 形成外延堆疊層于該外延基板上，其中該外延堆疊層至少包括第一半導(dǎo)體層、發(fā)光層以及第二半導(dǎo)體層； 形成導(dǎo)熱層于該外延堆疊層的第一表面； 形成第一電極于該導(dǎo)熱層遠(yuǎn)離該外延堆疊層的一側(cè)； 貼合暫時(shí)基板于該第一電極遠(yuǎn)離該外延堆疊層的一側(cè)； 移除該外延基板，以暴露出該外延堆疊層的第二表面； 形成第二電極于該外延堆疊層的該第二表面的上方； 進(jìn)行單顆化制作工藝使該外延堆疊層分割而形成至少一外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；以及移除該暫時(shí)基板。
23.如權(quán)利要求22所述的發(fā)光芯片的制造方法，還包括于移除該外延基板以及形成該第一電極之后，分割該外延堆疊層以形成該至少一外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，以暴露出該外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的側(cè)表面。
24.如權(quán)利要求23所述的發(fā)光芯片的制造方法，還包括形成保護(hù)層于該外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的該側(cè)表面。
25.如權(quán)利要求24所述的發(fā)光芯片的制造方法，其中該單顆化制作工藝還使該保護(hù)層以及該導(dǎo)熱層于各該外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)間斷開(kāi)。
26.如權(quán)利要求22所述的發(fā)光芯片的制造方法，其中形成該導(dǎo)熱層之前是先將該外延堆疊層分割成該至少一外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)并暴露出該至少一外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的側(cè)表面。
27.如權(quán)利要求26所述的發(fā)光芯片的制造方法，其中形成該導(dǎo)熱層的方法包括使該導(dǎo)熱層覆蓋該外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的該側(cè)表面。
28.如權(quán)利要求27所述的發(fā)光芯片的制造方法，其中形成該導(dǎo)熱層的方法包括于該第一表面上的該導(dǎo)熱層中形成多個(gè)接觸孔。
29.如權(quán)利要求28所述的發(fā)光芯片的制造方法，還包括使該第一電極延伸至該多個(gè)接觸孔中。
30.如權(quán)利要求22所述的發(fā)光芯片的制造方法，其中貼合該暫時(shí)基板的方法包括通過(guò)粘著層將該暫時(shí)基板貼合于該第一電極遠(yuǎn)離該外延堆疊層的一側(cè)。
31.如權(quán)利要求22所述的發(fā)光芯片的制造方法，其中形成該導(dǎo)熱層之前還包括形成歐姆接觸層于該外延堆疊層上。
32.如權(quán)利要求22所述的發(fā)`光芯片的制造方法，其中形成該導(dǎo)熱層之前還包括形成反射層于該外延堆疊層上。
33.如權(quán)利要求22所述的發(fā)光芯片的制造方法，其中形成該導(dǎo)熱層之前還包括形成緩沖層于該外延堆疊層上。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種發(fā)光芯片及其制造方法。發(fā)光芯片包括一外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)、一導(dǎo)熱層、一第一電極以及一第二電極。外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具有一第一表面、與第一表面相對(duì)的一第二表面以及一側(cè)表面。導(dǎo)熱層位于外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的第一表面之側(cè)，其中導(dǎo)熱層的熱傳導(dǎo)系數(shù)大于200W/mk。第一電極位于導(dǎo)熱層遠(yuǎn)離外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的一側(cè)。第二電極位于外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的第二表面以與第一電極相對(duì)。
文檔編號(hào)H01L33/64GK103178200SQ20121004487
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2012年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者翁瑞坪, 胡鴻烈, 許鎮(zhèn)鵬, 蔡曜駿 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院