[发明专利]发光二极管结构、组件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光二极管结构制造方法，特别涉及一种使用激光剥离以移除发光二极管(LED)芯片的成长基板，及其成型过程。此外，涉及以上述方法制成的发光二极管结构、组件。

背景技术

薄型化发光二极管(LED)芯片通常使用激光剥离(Laser Lift Off)工艺用以移除成长基板，例如蓝宝石(Sapphire)基板，通过激光使未掺杂的氮化镓(GaN)(undoped-GaN)产生热分解(Thermal Decomposition)，进而使蓝宝石与磊晶层(Epitaxy layer)的氮化镓(GaN)薄膜分离。之后再将磊晶层黏合(Bonding)至硅基板，以进行垂直结构工艺。但一般磊晶层的结构强度不足，无法在激光剥离后维持原有形状。还具体的说，进行激光剥离后，氮化镓(GaN)薄膜与蓝宝石基板的接面处产生的缺陷及微小裂痕，造成接面处氮化镓(GaN)薄膜的晶格伸张，使氮化镓(GaN)薄膜向上弯曲，产生翘曲问题，进而降低组件效率。

为解决上述问题，先前技术通常搭配一层填底胶材料(“underfill”)，或称缓冲层材料，以支撑磊晶层。其中填底胶材料需与芯片的热膨胀系数(Al₂O₃ 7.5ppm/K,GaN 3.59ppm/K)匹配，同时需具有低黏度足以填入电极间隙。然而，若为降低填底胶材料的热膨胀系数以致于与芯片热膨胀系数匹配，从而提高无机成分的比例，会增加胶体黏度造成填胶不易；相反地，为使填底胶材料黏度降低而减少无机成分比例，会导致与芯片热膨胀系数的不匹配，在后续工艺中有潜在风险。

再者，为了加强芯片的强度而增加金属接点面积，可能因此需要较大的接合压力，若使用侵害性的接合条件将造成芯片损害，且接合期间缺乏顺应性仍可能导致变形及塌陷。

发明内容

本发明的技术手段在于提供一种发光二极管结构的制造方法，解决上述激光剥离之后产生的变形及塌陷的问题。

为了解决上述技术问题，根据本发明的其中一种方案，提供一种发光二极管结构的制造方法，包括：提供一覆晶式芯片，具有一成长基板、以及一形成于成长基板上的磊晶结构。提供一可移除的预填充材料，用以将覆晶式芯片接合于一暂时基板，而形成一预填充层于覆晶式芯片与暂时基板之间的空隙。将一覆晶式芯片通过一可移除的预填充材料接合于一暂时基板，并于覆晶式芯片与暂时基板之间的空隙形成一预填充层。对覆晶式芯片的成长基板进行激光剥离。粘贴一具有波长转换材料的支撑体于上述结构上。之后移除暂时基板以及预填充层。

在本发明的一实施例中，预填充材料为胶体状材料，黏度介于300～3500cP。

在本发明的一实施例中，预填充材料选自下列群组的其中一个：镓金属、硅胶、聚二甲基硅氧烷、热敏胶材、或光敏胶材。

在本发明的一实施例中，粗化磊晶结构的半导体层的流程，至少包括下列步骤其中之一：以碱性氢氧化物进行湿式蚀刻，直到半导体层表面生成的角锥占表面积20％以上；以及利用紫外光或热能辅助蚀刻，以增加形成角锥。

在本发明的一实施例中，湿式蚀刻的流程包括下列步骤：浸泡已移除成长基板的覆晶式芯片于氢氧化钾的溶液中；以及取出覆晶式芯片，并以去离子水超音波震荡。

在本发明的一实施例中，粘贴支撑体于半导体层上的流程包括至少下列步骤其中之一：以包含波长转换材料的胶材覆盖于磊晶结构上，固化胶材而形成接合磊晶结构的支撑体，其中支撑体固化后硬度大于萧氏硬度D40；或以包含波长转换材料的荧光粉片贴合于磊晶结构上，其中荧光粉片固化后硬度大于萧氏硬度D40，且荧光粉片的尺寸大于或等于覆晶式芯片的尺寸。

在本发明的一实施例中，其中预填充层为镓金属时，移除暂时基板的流程包括下列步骤：将发光二极管结构浸泡于100℃的水中一段时间以上；以及选择性观察，若有残余的镓金属，以盐酸清理发光二极管结构。

在本发明的一实施例中，其中对预填充层为硅胶时，移除暂时基板的流程，包括下列步骤：夹取发光二极管结构离开硅胶。

在本发明的一实施例中，其中预填充层为聚二甲基硅氧烷时，移除暂时基板的流程，包括下列步骤：以胶膜取下发光二极管结构离开聚二甲基硅氧烷；以及选择性观察，若有残胶，以丙酮清理发光二极管结构。

在本发明的一实施例中，其中预填充层为热敏胶材时，移除暂时基板的流程，包括下列步骤：加热热敏胶材，直到固化解粘状态；以及吸取发光二极管结构离开所述光敏胶材管结构离开热敏胶材。