發(fā)光二極管與成長基板分離的方法
【專利摘要】一種發(fā)光二極管與成長基板分離的方法，首先提供一成長基板，該成長基板具有一連接面及一遠(yuǎn)離該連接面的底面；接著于該連接面上形成多個孔洞；再于該連接面上成長一發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，并于該發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)形成一與該連接面連接的連接部；而后研磨該底面，使該底面內(nèi)縮與該孔洞連通；最后將一蝕刻液由該孔洞導(dǎo)入該連接部以進(jìn)行蝕刻，分離該發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)及該成長基板。據(jù)此，本發(fā)明利用該孔洞的形成，以研磨及蝕刻的方式分離該發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)及該成長基板，而具有高工藝良率及降低制造成本的優(yōu)點。
【專利說明】發(fā)光二極管與成長基板分離的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管的制造方法，尤其涉及一種分離發(fā)光二極管與成長基板的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(Light Emitting Diode, LED)主要由發(fā)光的半導(dǎo)體材料多重外延而成，以藍(lán)光發(fā)光二極管為例，其主要是由氮化鎵基(GaN-based)外延薄膜組成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)為一個PN結(jié)構(gòu)，具有單向?qū)щ娦浴?br> [0003]其在制作上一般是使用藍(lán)寶石基板，用以成長出較高品質(zhì)的氮化鎵基(GaN-based)外延薄膜。然而藍(lán)寶石基板的導(dǎo)電性及導(dǎo)熱性不良，限制傳統(tǒng)藍(lán)光LED僅能采用正負(fù)電極在基板同一側(cè)的橫向結(jié)構(gòu)。如此一來，除了減少元件的發(fā)光面積之外，更因電流擁擠效應(yīng)(current crowding effect)使元件導(dǎo)通電阻及順向壓降增加。
[0004]請參閱圖1A及圖1B所示，分別為現(xiàn)有發(fā)光二極管元件的藍(lán)寶石基板移除前及移除后示意圖，為了改善上述缺失，目前高功率的發(fā)光二極管元件的作法是使用藍(lán)寶石基板I成長氮化鎵基外延薄膜2后，接著成長一結(jié)合層3，在該結(jié)合層3上形成一新的基板4，并使用激光剝離方法(Laser Lift-Off)或是化學(xué)機(jī)械研磨的方式(Chemical MechanicalPolishing, CMP)來移除藍(lán)寶石基板1，使氮化鎵基外延薄膜2最后是位于新的基板4上。新基板4通過其高散熱系數(shù)與良好的導(dǎo)電性，更適應(yīng)于高驅(qū)動電流領(lǐng)域，可解決發(fā)光二極管元件高流明通量下散熱等問題。
[0005]然而，上述移除藍(lán)寶石基板的方法中，激光剝離方法不但成本昂貴，還具有產(chǎn)生應(yīng)力不易控制，而容易造成破片的問題，而化學(xué)機(jī)械研磨的方式則具有研磨精度低，難以掌握研磨范圍，容易造成過度研磨或是研磨不足的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的主要目的，在于解決現(xiàn)有分離發(fā)光二極管元件與成長基板的方法，具有成本昂貴及不易控制的問題。
[0007]為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管與成長基板分離的方法，包含以下步驟:
[0008]步驟S1:提供一成長基板，該成長基板具有一連接面及一遠(yuǎn)離該連接面的底面；
[0009]步驟S2:于該連接面上形成多個孔洞；
[0010]步驟S3:于該連接面上成長一發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，并于該發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)形成一與該連接面連接的連接部；
[0011]步驟S4:研磨該底面，使該底面內(nèi)縮與該孔洞連通；以及
[0012]步驟S5:將一蝕刻液由該孔洞導(dǎo)入該連接部以進(jìn)行蝕刻，分離該發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)及該成長基板。
[0013]如此一來，本發(fā)明利用該孔洞的形成，并以研磨的方式使該孔洞導(dǎo)通后，即可將該蝕刻液由該孔洞導(dǎo)入該連接部進(jìn)行蝕刻，以分離該發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)及該成長基板，因此容易控制研磨過程而具有高工藝良率及降低制造成本的優(yōu)點。
[0014]以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的限定。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1A，為現(xiàn)有發(fā)光二極管元件的藍(lán)寶石基板移除前示意圖；
[0016]圖1B，為現(xiàn)有發(fā)光二極管元件的藍(lán)寶石基板移除后示意圖；
[0017]圖2，為本發(fā)明第一實施例的步驟流程示意圖；
[0018]圖3A至圖3D，為本發(fā)明第一實施例的工藝流程示意圖；
[0019]圖4，為本發(fā)明第二實施例的步驟流程示意圖；
[0020]圖5A至圖5F，為本發(fā)明第二實施例的工藝流程示意圖；
[0021]圖6A至圖6F，為本發(fā)明第三實施例的工藝流程示意圖。
【具體實施方式】
[0022]有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說明及技術(shù)內(nèi)容，現(xiàn)就配合【專利附圖】

【附圖說明】如下:
[0023]請搭配參閱圖2及圖3A至圖3D所示，圖2為本發(fā)明第一實施例的步驟流程示意圖，圖3A至圖3D為本發(fā)明第一實施例的工藝流程示意圖，本發(fā)明為一種發(fā)光二極管與成長基板10分離的方法，包含以下步驟:
[0024]請參閱圖3A，于步驟SI及步驟S2中，首先提供一成長基板10，該成長基板10具有一連接面11及一遠(yuǎn)離該連接面11的底面12，并以蝕刻的方式于該連接面11上形成多個孔洞13，在此實施例中，該成長基板10為一藍(lán)寶石基板，該孔洞13具有一介于10至50微米之間高度，以及一介于2至6微米的寬度，且該孔洞13的寬度因為受蝕刻的影響，由該連接面11朝該底面12漸縮，不過該孔洞13并未貫穿該成長基板10。
[0025]請參閱圖3B，于步驟S3之中，于該連接面11上成長一發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)20，并于該發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)20形成一與該連接面11連接的連接部211，在此實施例中，該發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)20包含一發(fā)光外延層21、一與該發(fā)光外延層21連接的中間層22以及一與該中間層22連接的支持基板23，且于本實施例中該發(fā)光外延層21的材質(zhì)以氮化鎵為說明例，除此之外還可為氮化銦鎵、氮化鋁鎵等以氮化鎵基形成的材質(zhì)，該連接部211為該發(fā)光外延層21的一部分，并連接該連接面11，該中間層22則可為結(jié)合層或是結(jié)合層與反光層及應(yīng)力釋放層的組合組成。
[0026]請參閱圖3C,于步驟S4之中，以化學(xué)機(jī)械研磨(Chemical MechanicalPolishing, CMP)的方式研磨該底面12，使該底面12逐漸往該連接面11的方向移動，而與該孔洞13連通，要說明的是，在此研磨該底面12的目的為使該底面12與該孔洞13連通即可，因此可以控制該孔洞13的高度來搭配化學(xué)機(jī)械研磨的研磨精準(zhǔn)度，而不過度要求化學(xué)機(jī)械研磨的研磨精準(zhǔn)度，簡化操作上的難度。
[0027]請參閱圖3D，于步驟S5之中，將一蝕刻液由該孔洞13導(dǎo)入該連接部211以進(jìn)行蝕亥IJ，分離該發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)20及該成長基板10，在此實施例中，該蝕刻液為一氮化鎵蝕刻液，例如為氫氧化鉀(KOH)，氫氧化鈉(NaOH)，主要由該孔洞13滲入該發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)20，而針對該連接部211進(jìn)行蝕刻，于該連接部211蝕刻完成后，該發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)20與該成長基板10即可分離。
[0028]請搭配參閱圖4及圖5A至圖5F所示，圖4為本發(fā)明第二實施例的步驟流程示意圖，圖5A至圖5F為本發(fā)明第二實施例的工藝流程示意圖，在此實施例中，與第一實施例相較之下，其特征在于步驟S2之后，還包含一步驟S2a:以一成長輔助物14填平該孔洞13，該成長輔助物14在此為二氧化硅，但不以此為限，還可為非晶氧化鋁(Amorphous-Al203)、氮化硅(SiN)與氮化鋁(AlN)的任一，主要的用意在于在步驟3中，成長該發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)20時，該連接面11的該孔洞13因該成長輔助物14的填平，使該連接面11的表面平整度較好，使得該發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)20于該發(fā)光外延層21的成長上，會有比較好的外延品質(zhì)，而具有較高的發(fā)光效率。再者，由于在步驟S2中，該孔洞13已由該成長輔助物14填平，因此，于該步驟S5之前，則還需包含一步驟S5a:以一輔助物蝕刻液蝕刻位于該孔洞13內(nèi)的該成長輔助物14，在此，該輔助物蝕刻液為蝕刻該成長輔助物14，使該孔洞13連通至該發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)20,以該成長輔助物14為二氧化娃而言,該輔助物蝕刻液可為氫氟酸溶液(HF),據(jù)此，于步驟S5中，該蝕刻液才能由該孔洞13導(dǎo)入該連接部211以進(jìn)行蝕刻。
[0029]請搭配參閱圖6A至圖6F所示，為本發(fā)明第三實施例的步驟流程示意圖，在此實施例中，與第二實施例相較之下，其特征在于步驟S3之中，于形成該連接部211的同時，形成多個位于該連接部211的孔隙212，再進(jìn)一步說明，當(dāng)成長該發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)20時，以有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積法(metal organic chemical-vapor deposition,MOCVD)成長該發(fā)光外延層21，并利用工藝參數(shù)的調(diào)變，例如改變溫度、壓力及摻雜濃度，先于該連接面11上形成具有該孔隙212的該連接部211，再于該連接部211上形成該發(fā)光外延層21的一發(fā)光主體，要說明的是，形成該孔隙212的用意在于當(dāng)于步驟S5中進(jìn)行該連接部211的蝕刻時，該孔隙212增加該蝕刻液與該連接部211的接觸面積，進(jìn)而加速該蝕刻液對該連接部211的蝕亥1J，而使該成長基板10與該發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)20較容易分尚。
[0030]綜上所述，由于本發(fā)明利用該孔洞的形成，并以研磨的方式使該孔洞導(dǎo)通后，即可將該蝕刻液由該孔洞導(dǎo)入該連接部進(jìn)行蝕刻，以分離該發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)及該成長基板，因此容易控制研磨過程而具有高工藝良率及降低制造成本的優(yōu)點，再者，還可以該成長輔助物先填入該孔洞以提高該發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的外延品質(zhì)，另外，還可以調(diào)變工藝參數(shù)的方式使該連接部形成輔助分離該發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)與該成長基板的該孔隙。
[0031]當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)光二極管與成長基板分離的方法，其特征在于，包含以下步驟: 步驟S1:提供一成長基板，該成長基板具有一連接面及一遠(yuǎn)離該連接面的底面； 步驟S2:于該連接面上形成多個孔洞； 步驟S3:于該連接面上成長一發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，并于該發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)形成一與該連接面連接的連接部； 步驟S4:研磨該底面，使該底面內(nèi)縮與該孔洞連通；以及 步驟S5:將一蝕刻液由該孔洞導(dǎo)入該連接部以進(jìn)行蝕刻，分離該發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)及該成長基板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管與成長基板分離的方法，其特征在于，于步驟S2之后，還包含一步驟S2a:以一成長輔助物填平該孔洞；而于步驟S5之前，還包含一步驟S5a:以一輔助物蝕刻液蝕刻位于該孔洞內(nèi)的該成長輔助物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管與成長基板分尚的方法，其特征在于，該成長輔助物的材質(zhì)為二氧化硅、非晶氧化鋁、氮化硅與氮化鋁的任一。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管與成長基板分離的方法，其特征在于，于步驟S3之中，于形成該連接部的同時，形成多個位于該連接部的孔隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光二極管與成長基板分離的方法，其特征在于，該孔隙以有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積法形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管與成長基板分尚的方法，其特征在于，該成長基板為一藍(lán)寶石基板。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管與成長基板分離的方法，其特征在于，該發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)包含一發(fā)光外延層，該發(fā)光外延層的材質(zhì)為選自氮化鎵、氮化銦鎵與氮化招鎵的任一。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管與成長基板分離的方法，其特征在于，該孔洞的高度介于10至50微米之間，該孔洞的寬度介于2到6微米之間。
【文檔編號】H01L33/00GK103633194SQ201210301116
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月22日
【發(fā)明者】顏偉昱, 陳復(fù)邦, 張智松 申請人:聯(lián)勝光電股份有限公司