專利名稱：發光二極管數組及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體發光組件，特別涉及一種發光二極管數組及其形成方法。
背景技術：
圖1顯示一種現有水平式發光二極管(LED)的示意圖。參見圖1，水平式發光二極管100包括嘉晶基材102、嘉晶結構104、電極單兀106。嘉晶結構104是利用一種嘉晶程序成長于磊晶基材102上。電極單元106形成在磊晶結構104上以提供其電能。磊晶基材102是以在其表面可成長三族氮化物基，例如氮化鎵基(GaN-based)或氮化銦鎵基(InGaN-based)等半導體的材質所制成,例如藍寶石或碳化娃(SiC)。嘉晶結構104通常是以氮化鎵基(GaN-based)或氮化銦鎵基(InGaN-based)等半導體的材質所制成。在磊晶過程中，氮化鎵基或氮化銦鎵基材料從磊晶基材102上成長，形成N型摻雜層108與P型摻雜層110。當提供電能于磊晶結構104時，位于N型摻雜層108與P型摻雜層110接合處(junction)的發光部分112產生電子電洞捕獲現象。藉此，發光部分112的電子能階降低，而以光子形式釋放能量。例如，發光部分112是一種多重量子井(multiple quantum weIl7MQff)結構,可限制電子電洞的移動空間，以提升電子電洞的碰撞機率，因而增加電子電洞復合率，如此可提高發光效率。電極單元106具有第一電極114與第二電極116。第一電極114與第二電極116分別與N型摻雜層108與P型摻雜層110歐姆接觸。電極114/116是用于提供電能予磊晶結構104。當施加一電壓于第一電極114與第二電極116時，一電流從第二電極116通過磊晶結構104流向第一電極114，并在磊晶結構104內橫向分布。因此，藉由磊晶結構104內的一光電效應產生一些光子。藉由橫向的電流分布，水平式發光二極管100從嘉晶結構104發出光。水平式發光二極管100的制程簡單；然而，它可造成一些問題，例如，電流擁擠(current crowding)、電流分布不均，以及熱累積等問題。這些問題可能會降低發光二極管100的發光效率及/或損壞發光二極管100。為克服上述問題，本領域發展出垂直式發光二極管。圖2為傳統垂直式發光二極管的示意圖。垂直式發光二極管200具有磊晶結構204與電極單元206。電極單元206位于磊晶結構204上以提供其電能。類似于圖1所示的水平式發光二極管100，磊晶結構204可利用嘉晶程序，以氮化鎵基(GaN-based)或氮化銦鎵基(InGaN-based)等半導體材質制成。在磊晶過程中，氮化鎵基或氮化銦鎵基材料從一磊晶基材(未圖示)上成長，形成N型摻雜層208、發光結構212，與P型摻雜層210。接著，脫去磊晶基材，結合電極單元206與磊晶結構204。電極單元206具有第一電極214與第二電極216。第一電極214與第二電極216分別與N型摻雜層208及P型摻雜層210歐姆接觸。此外，第二電極216可連接一散熱基材202以增加散熱效率。當施加電壓于第一電極214與第二電極216時，電流垂直流動，因而改善現有水平式發光二極管的電流擁擠、電流分布不均，以及熱累積等問題。然而，如圖2所示垂直式發光二極管200會有電極遮蔽效應，以及復雜制程等問題待克服。此外，散熱基材202與第二電極216的結合步驟可能會損壞磊晶結構204。近年來,本領域已發展出寬能隙氮基(wide-bandgap nitride-based)的發光二極管，其發射波長范圍介于紫外光至較短波長的可見光之間。發光二極管裝置可應用于新的顯示科技，例如交通信號燈、液晶電視，以及移動電話的背光模塊等。由于缺乏天然基材，氮化鎵或相關氮基化合物通常是形成在藍寶石基材上。傳統發光二極管，例如前述者，因光子以全方向發光，使其發光效率不高。大比例的光被藍寶石基材限制，無法被利用。此外，藍寶石基材的熱傳導系數低，使發光二極管的散熱效率不佳。為克服此問題，需要獨立、未使用藍寶石基材的GaN光電結構。磊晶層轉移技術是一種已知的新方法，用于制作超高亮度的發光二極管。薄膜式P型朝上GaN發光二極管，利用激光剝離(laser lift-off)以硅基材取代藍寶石基材，且結合高反射性反光層以及N型GaN層表面粗糙化處理，已被確認是一種可消除藍寶石發光限制的有效結構與方法。此結構與方法成為增加GaN基發光二極管的光萃取效率的良好選擇。然而，此技術也遭遇電極遮蔽問題，發出的光會被電極遮蔽或吸收，導致發光效率降低。具有叉合內嵌電極(interdigitated imbedded electrodes)結構的薄膜式N型朝上發光二極管或可改善部分的電極遮蔽。盡管如此，仍有需要進一步改良薄膜式P型朝上發光二極管與N型朝上發光二極管的結構與制程。此外，水平式發光二極管100與垂直式發光二極管200通常是以單晶(single-die)的方式封裝,無法制作大面積光源。鑒于上述，有需要提供新的發光二極管結構，以改善現有發光二極管的缺失并制作大面積光源。
發明內容
本發明一實施例提供一種發光二極管數組，包含一具有第一電極的第一發光二極管與一具有第二電極的第二發光二極管，第一發光二極管與第二發光二極管相隔一距離。一第一聚合物層位于第一發光二極管與第二發光二極管之間。一互聯線至少部分位于第一聚合物層上，且連接第一電極與第二電極。一永久基材耦接發光二極管于具有互聯線的一偵U。一第二聚合物層至少包覆發光二極管相對于永久基材的一側的一部分。本發明另一實施例提供一種發光二極管數組的制作方法，包含:在一暫時基材上形成一具有第一電極的第一發光二極管以及一具有第二電極的第二發光二極管。接著，形成一第一聚合物層于第一發光二極管與第二發光二極管之間。形成一互聯線位于第一發光二極管的第一電極與第二發光二極管的第二電極之間，其中互聯線至少部分位于第一聚合物層上。接著，耦接一永久基材于發光二極管具有互聯線的一側。接著，移除暫時基材，以一第二聚合物層包覆發光二極管于移除暫時基材的一側的至少部分。本發明另一實施例提供一種發光二極管數組，包含一具有第一電極的第一發光二極管、一具有第二電極的第二發光二極管，第一發光二極管與第二發光二極管相隔一距離。一第一聚合物層位于第一發光二極管與第二發光二極管之間。一互聯線至少部分位于第一聚合物層上，且連接第一電極與第二電極。一永久基材耦接發光二極管于具有互聯線的一側。一第二聚合物層至少包覆發光二極管相對于互聯線的一側。
以下將以圖式與其敘述詳細說明本發明優選實施例的特征與優點，但實施例僅作為例式而非限制，其中:圖1例示一種現有水平式發光二極管的結構。圖2例示一種現有垂直式發光二極管的結構。圖3顯示顯示根據一種現有發光二極管數組被形成在一暫時基材。圖4顯示根據另一種現有發光二極管數組被形成在一暫時基材。圖5顯示根據另一種現有發光二極管數組的局部剖面圖。圖6顯示根據本發明一實施例的發光二極管被形成于第一基材且聚合物覆蓋發光二極管且位于發光二極管之間。圖7顯示除了圖6的結構外，一圖案化光罩位于聚合物上。圖8顯不根據本發明一實施例的發光二極管被形成于第一基材,第一聚合物層被形成于發光二極管之間，以及互聯線被形成于發光二極管之間。圖9顯示在圖8的實施例中，一黏著層結合發光二極管。圖10顯示圖9的實施例中，一第二基材結合該黏著層。圖11顯示在圖10的實施例中，第一基材被移除。圖12顯示根據本發明實施例的發光二極管數組，一外部垂直連接結構設置于一發光二極管的負極，另一外部垂直連接結構設置于另一發光二極管的負極。圖13顯示根據本發明實施例的發光二極管數組，具有外部水平連接結構的兩發
光二極管。圖14顯示圖12的發光二極管數組被一第二聚合物層包覆。圖15顯示圖13的發光二極管數組被一第二聚合物層包覆。圖16顯不根據本發明另一實施例,多個隔開的發光二極管位于一第一基材上。圖17顯不圖16的結構以一第一黏著層結合一第二基材。圖18顯示圖17的結構中，第一基材被移除。圖19顯示圖18的結構中，利用一第二黏著層結合一第三基材與磊晶結構。圖20顯示圖19的結構中，第一黏著層與第二基材被移除。圖21顯示圖20的結構中，以聚合物材料填充發光二極管之間的間隙并形成互聯線于發光二極管之間。圖22顯示圖21的結構被一第二聚合物層包覆。圖23顯不根據本發明另一實施例多個未隔開的發光二極管被形成在一第一基材。圖24顯示圖23的結構中以一第一黏著層接合一第二基材。圖25顯示圖24的結構中，第一基材被移除。圖26顯示圖25的結構中利用一第二黏著層接合一第三基材。圖27顯示圖26的結構中，第一黏著層與第二基材被移除。圖28顯示圖27的結構中，分離隔開形成個別發光二極管，以聚合物材料填充發光二極管之間的間隙，并形成互聯線于發光二極管之間。
圖29顯示圖28的結構被一第二聚合物層包覆。以上本發明的各圖示可能不依照比例繪制，且所描述的具體細節僅作為例示而非限制。主要組件符號說明100水平式發光二極管102嘉晶基材104磊晶結構106電極單元108N型摻雜層
110P型摻雜層112發光部分114第一電極116第二電極200垂直式發光二極管202散熱基材204磊晶結構206電極單元208N型摻雜層210P型摻雜層212發光結構214第一電極216第二電極300發光二極管數組302暫時基材304 (A/B/C/D)發光二極管306間隙308 (A/B/C/D)正極310(A/B/C/D)負極312聯線314第一基材400發光二極管數組500發光二極管數組502第一聚合物層504光罩506開口508黏著層510第二基材512反射層514絕緣層
516 (A/B/C/D) 垂直連接結構518 (A/B/C/D) 水平連接結構519 (A/D)互聯線520第二聚合物層600P型朝上發光二極管數組602第二基材604第一黏著層606第二基材608第二黏著層
具體實施例方式在本說明書,“I禹接”(coupled)指的是直接連接或間接連接，間接連接例如一個或多個中間層或物介于兩個或以上的連接標的。圖3與圖4顯示一種現有發光二極管數組300形成在一暫時基材302的俯視圖。參見圖3，發光二極管數組300具有多個欄(column)與列(row)排列發光二極管304。在此實施例，發光二極管304為一四乘 四數組，但不限于此。在圖標中，數字[X，Y]表示發光二極管在數組中的位置，其中X為欄數，Y為列數，X與Y為整數0、1、2，或3。每個發光二極管304可具有一平臺狀的結構。可利用激光蝕刻、切割或鋸開、感應耦合電漿反應式離子蝕刻(inductively coupled plasma reactive ion etching)等方法，使多個發光二極管304隔開或分離，并形成間隙306。例如，間隙306被形成在兩相鄰發光二極管304[2，3]與304[3，3]之間。每個發光二極管304通常具有兩電極。例如，發光二極管304[2，3]的兩電極具有正極308 [2，3]與負極310 [2，3]，且分別被形成在P型氮化鎵(P-GaN)層與N型氮化鎵(N-GaN)層上。在某些實施例，P型氮化鎵(P-GaN)層是位于N型氮化鎵(N-GaN)層上，但在某些實施例，N型氮化鎵(N-GaN)層是位于P型氮化鎵(P-GaN)上。數組中發光二極管304間的電性連接，可以是串聯或并聯，或者兼具。在一實施例，某一列中每個發光二極管的正極與相鄰發光二極管的負極鄰近設置，以便于串聯。此外，第一列中每個發光二極管的正極與負極，分別電性連接第二列中每個發光二極管的正極與負極。因此，兩個相鄰列的發光二極管可彼此并聯。藉此，數組中的發光二極管同時具有串聯與并聯的電性連接結構。參見圖4，發光二極管304
的正極308
，通過一對應的互聯線電性連接發光二極管304 [I，Y] (Y = 1,2,3)的負極310 [I，Y]，發光二極管304 [I，Y]的正極308 [I，Y]，通過一對應的互聯線電性連接發光二極管304[2，Y](Y= 1，2，3)的負極310[2，Υ]。發光二極管304[2，Y]的正極308[2，Y]，通過一對應的互聯線312[2，Y] (Y = 1,2,3)電性連接發光二極管304 [3，Y]的負極310 [3，Y]。例如，發光二極管304 [2，3]的正極308 [2，3]，通過一串聯互聯線312[2，3]電性連接發光二極管304[3，3]的負極310[3，3]。發光二極管304
的最左邊負極310
, 310 [O, I], 310 [O, 2], 310 [O, 3]彼此間通過并聯互聯線312Α電性連接。發光二極管304 [3，0:3]的最右邊正極308 [3，0]，308 [3，I]，308 [3，2]，308 [3，3]彼此間通過并聯互聯線312Β電性連接。正極308
與負極310
可由金屬基(metal-based)材質制成。此外，串聯互聯線312、并聯互聯線312A與并聯互聯線312B也可以金屬基材質制成。請注意正極308
、負極310
、串聯互聯線312、并聯互聯線312A，與并聯互聯線312B的材質可相同或相異。圖5顯示根據一種現有發光二極管數組400的局部剖面圖。類似于圖3、圖4的發光二極管數組300，發光二極管數組400具有多個呈數組狀的發光二極管，但未求簡潔圖中僅繪出兩個:發光二極管304A與發光二極管304B。發光二極管304A與發光二極管304B設置于第一基材314上。在某些實施例，第一基材314是一暫時基材。發光二極管304A包含正極308，發光二極管304B包含負極310。通常，氧化層316被形成在發光二極管304A與發光二極管304B之間的間隙306上，使正極308與負極310與其它相鄰結構絕緣。串聯互聯線312被形成在氧化層316上以電性連接正極308與負極310。然而，因為間隙306的深度，氧化層316無法填滿整個間隙306。此外，串聯互聯線312的輪廓復雜并具有數個尖銳的角，導致串聯互聯線312容易破裂，因而降低發光二極管數組400的可靠度。圖6至圖15顯示根據本發明一實施例制作N型朝上發光二極管數組500的方法。在某些實施例，制造方法包含利用一聚合物材料以部分或完全填充位于第一基材314上、兩相鄰發光二極管304A與304B之間的間隙306。發光二極管數組500是由多個高亮度但低電流密度的發光二極管構成；低電流密度產生較少的熱，因此數組結構可以使用聚合物作為填充間隙的材料。首先，在第一基材314上形成一發光二極管結構(未圖標)。接著，執行一分離步驟，例如切割、鋸、蝕刻或激光，使第一基材上314的發光二極管結構成為多個發光二極管304，如圖6所示。為求簡潔，圖6與圖7的發光二極管數組500僅繪出兩個相鄰的發光二極管304A與304B。第一基材314可以是一暫時基材，例如，一藍寶石基材。可利用本領域已知的嘉晶技術，例如金屬有機化學汽相沉積(Metal OrganicChemical Vapor Deposition,MOCVD)，形成前述的發光二極管結構于第一基材314上。在某些實施例，發光二極管結構包含以多個沉積步驟形成多個氮化鎵層而形成多個氮化鎵發光二極管。例如，發光二極管結構可包含一 N型層、一 P型層，與夾在N型層與P型層之間的一發光層，例如一多重量子井層。如圖6所不,在分離發光二極管結構后，形成一間隙306于第一發光二極管304A與第二發光二極管304B之間。第一發光二極管304A包含一第一電極(例如，正極308)而第二發光二極管304B包含一第二電極(例如，負極310)。在本實施例，一聚合物材料沉積并覆蓋第一發光二極管304A與第二發光二極管304B且填滿間隙306,形成一第一聚合物層502。第一聚合物層502可由一光阻材料制成,例如polymethylglutarimide (PMGI)或SU-8。在某些實施例，第一聚合物層502的折射系數(refractive index)的范圍從I至2.6,介于空氣與半導體的折射系數之間，以增加光萃取效率。第一聚合物層502的光學透明度可在90%以上，例如99%以上。通常，在正極308上方的第一聚合物層30，其厚度大約為2微米(μ m)。在某些實施例,第一聚合物層502在沉積前預先混合突光粉(phosphor),混合比例大約30wt%重量百分比，以調整發光顏色。然而，聚合物的沉積厚度與熒光粉的粒子尺寸應該要協調。例如，如果第一聚合物層502在正極308上的厚度為大約3 μ m,則熒光粉的粒徑大約是3μπι或更小。接著，參見圖7,設置圖案化的光罩504于第一聚合物層502上方。光罩504在對應正極308與負極310的地方可具有開口 506，以便于移除其上方的第一聚合物層502。在某些實施例，移除聚合物步驟使得第一聚合物層502的輪廓變得平滑。在某些實施例，移除聚合物步驟將移除第一發光二極管304A與第二發光二極管304B上方的聚合物，僅留下間隙306中的第一聚合物層502。在某些實施例，在移除聚合物使暴露出正極308與310后，執行一表面親水改質程序于聚合物的表面，使第一聚合物層502原先的斥水性(hydrophobic)表面改變成親水性(hydrophilic)表面；此步驟例如可利用一氧氣電衆(oxygen plasma)完成。如此,可增加后續形成的金屬基互聯線與第一聚合物層502的接合強度。接著，如圖8所示，形成串聯互聯線312在第一聚合物層502上，以連接相鄰發光二極管的正極308與負極310。在某些實施例，第一聚合物層502除了填滿間隙306，也覆蓋部分的發光二極管304A/B/C/D。圖8顯示以三個互聯線連接四個發光二極管(304A/B/C/D)之間的正極308與負極310。因為第一聚合物層502具有相對較平滑的表面，后續形成的金屬基互聯線312可具有較薄、較平滑的表面輪廓。相較于圖5現有互聯線具有較復雜的輪廓與銳角，本發明較平滑的表面使裝置具有較好的性質與可靠度。如圖9所示，在形成互聯線312之后，可形成黏著層508覆蓋互聯線312與第一聚合物層502。黏著層508可包含但不限于:環氧樹脂膠(epoxy glue)、臘(wax)、旋涂氧化物(spin-on-glass ；S0G)、光阻(photoresist)、單體(monomer)、聚合物(polymer)，或其它本領域所知悉用于接合GaN層與娃(silicon)、氧化娃(silicon oxide)、金屬(metal)、陶瓷(ceramic),或聚合物層的膠狀材料。如圖10所示，黏著層508可用于接合發光二極管數組500與第二基材510。第二基材510可包含但不限于硅基材或其它具有適當熱傳導系數的基材。第二基材500可成為發光二極管數組500的永久基材。在某些實施例，第二基材510包含位于黏著層508與所接合基材之間的反射層512及/或絕緣層514。反射層512可包含分布型布拉格反射材料(distributed Bragg reflector, DBR)、全方位反射材料(OmidirectionalReflectors ；0DR)、銀、鋁、鈦、及/或其它反射性導電材料。絕緣層514可包含氧化物、氮化物，或其它具有高透明度的電絕緣材料。當一永久基材，例如第二基材510，與發光二極管數組500接合時，黏著層508的材料仍為單體或未交聯狀態。經過硬化(cured)程序，黏著層508轉變成聚合物或交聯狀態，以增加機械強度與化學穩定性。如圖11所示，在接合第二基材510后，移除第一基材314。移除步驟可利用，例如，激光剝離(laser lift-off)方法完成。移除第一基材314后，暴露出發光二極管數組500相對于互聯線312與第一聚合物層502的表面。在暴露出發光二極管數組500相對于互聯線312與第一聚合物層502的表面后，可在一個或多個發光二極管304形成外部電性連接結構，包含垂直或水平的結構；例如，形成在數組中最外圍的發光二極管，如圖11的最右邊發光二極管304D與最左邊發光二極管304A。圖12顯示根據本發明一實施例的發光二極管數組500，以外部垂直連接結構516A連接發光二極管304A的負極310A，以外部垂直連接結構516D連接發光二極管304D的正極308D。圖13顯示根據本發明另一實施例的發光二極管數組500，具有外部水平連接結構518A連接發光二極管304A，以及外部水平連接結構518D連接發光二極管304D。此外，發光二極管數組500還可包含并聯互聯線519A位于發光二極管304A上，以及并聯互聯線519D位于發光二極管304D上。并聯互聯線519A與519D分別使發光二極管304A與304D的正極308A/D與負極310A/D短路；此外，并聯互聯線519A可延伸連接發光二極管304B的負極310B，并聯互聯線519D可延伸連接發光二極管304C的正極308C。并聯互聯線519A與519D可與串聯互聯線312在同一步驟，或不同步驟形成。在形成外部垂直連接結構516及/或外部水平連接結構518后，以一第二聚合物層包覆發光二極管數組所暴露出的表面，例如，具有外部連接結構的表面。圖14顯示根據本發明一實施例的發光二極管數組500，其具有外部垂直連接結構516A/D(如圖12所述實施例)的表面被一第二聚合物層520包覆。圖15顯示根據本發明另一實施例的發光二極管數組500，其具有外部水平連接結構518A/D(如圖13所述實施例)的表面被一第二聚合物層520包覆。在某些實施例，發光二極管數組500所暴露出的表面，大致完全被第二聚合物層520包覆。在某些實施例，第二聚合物層520包覆發光二極管數組500所暴露出的表面，但是露出至少部分的外部連接結構，例如垂直連接結構516或水平連接結構518，如此，發光二極管數組500可以進行后續外部電性連接。在某些實施例，第二聚合物層520可包含，但不限于，透明硅膠(silicone)或硅膠與熒光粉的混合。在某些實施例，第二聚合物層520可包含與第一聚合物層502相同的材料。例如，第二聚合物層520可由一光阻材料,例如polymethylglutarimide (PMGI)或SU-8制成。第二聚合物層520包覆發光二極管數組500使其與周遭環境隔離，如此可保護發光二極管數組500免于遭受外力損壞與環境影響。在本實施例，第二聚合物層520是一具有曲面的外蓋，例如半圓形的透明外蓋，其具有大于空氣的光折射率，如此可增加光萃取效率。圖16至圖22顯示根據本發明另一實施例制作P型朝上發光二極管數組600的方法，其特征包含磊晶層轉移、轉移基材之前分離/隔離發光二極管，以及利用聚合物材料包覆發光二極管等。圖16顯不多個發光二極管304A、304B、304C形成于第一基材314上。第一基材314可包含，但不限于，藍寶石基材。首先，在第一基材314上各處沉積磊晶層，接著分離或隔離所沉積的磊晶層，使形成多個分離的發光二極管304A、304B、304C。可利用切割，割鋸、或激光等方法完成分離。在某些實施例，利用蝕刻方法完成分離。如述嘉晶層可利用本領域已知的嘉晶技術，例如金屬有機化學汽相沉積(MetalOrganic Chemical Vapor Deposition,MOCVD)制作形成。在本實施例，嘉晶層是以多個沉積步驟形成多個氮化鎵層，以形成氮化鎵發光二極管。例如，磊晶層可包含一 N型層、一 P型層，與夾在N型層與P型層之間的一發光層，例如一多重量子井層。如圖16所示，在分離發光二極管結構后，間隙306位于發光二極管304A、304B、304C之間。如圖17所示，接著，以第一黏著層604接合第二基材602與發光二極管304A/B/C的上表面。在某些實施例，第二基材602是玻璃基材，而第一黏著層604是環氧樹脂膠。如圖17所示，部分第一黏著層604可流入填滿發光二極管304A、304B、304C之間的間隙306。如圖18所示，在接合第二基材602后，移除第一基材314。移除第一基材314的方法可包含，但不限于，激光剝離(LLO)。在某些實施例，可利用一制程，例如濕蝕刻(wetetching)，使發光二極管304A、304B、304C暴露出的表面粗糙化。如圖19所示，在移除第一基材314后，可通過第二黏著層608接合第三基材606與發光二極管304A、304B、304C。第二黏著層608可包含，但不限于，環氧樹脂膠、臘、旋涂氧化物、光阻、單體、聚合物，或其它本領域所知悉用于接合GaN層與硅、氧化硅、金屬、陶瓷，或聚合物層的膠狀材料。第三基材606可包含，但不限于，硅基材或其它具有適當熱傳導系數的基材。當一永久基材，例如第三基材510，與發光二極管數組600接合時，第二黏著層608的材料仍為單體或未交聯狀態。經過硬化(cured)程序，第二黏著層608轉變成聚合物或交聯狀態，以增加機械強度與化學穩定性。如圖20所示，在接合第三基材606后，移除第二基材602與第一黏著層604。移除第一黏著層604會造成間隙306變成空的、未填滿的。如圖21所不,在本實施例,一聚合物材料被填入發光二極管304A、304B、304C之間的間隙306，形成第一聚合物層502。第一聚合物層502可由一光阻材料，例如polymethylglutarimide (PMGI)或SU-8制成。如圖21所不，第一聚合物層502的形成方法,可包含先沉積一聚合物材料填滿間隙306并覆蓋發光二極管304A、304B、304C，接著圖案化該聚合物材料，以形成圖案化的第一聚合物層502。圖案化的方法例如可利用光罩與蝕刻程序。在本實施例，第一聚合物層502除了填滿間隙306,也覆蓋部分發光二極管304A/B/C。在其它實施例，第一聚合物層502僅填滿間隙306，未覆蓋發光二極管304A/B/C。在形成第一聚合物層502后，接著，如圖21所不,在第一聚合物層502上形成串聯互聯線312以連接相鄰發光二極管的正極與負極。因為第一聚合物層502具有相對較平滑的表面，后續形成的金屬基互聯線312可具有較薄、較平滑的表面輪廓。相較于圖5現有互聯線具有較復雜的輪廓與銳角，本發明較平滑的互聯線表面使裝置具有較好的性質與可靠度。如圖22所示，在第一聚合物層502上形成互聯線312后，以第二聚合物層520包覆互聯線312與第一聚合物層502。在某些實施例，第二聚合物層520可包含，但不限于，透明硅膠或硅膠與熒光粉的混合。在某些實施例，第二聚合物層520可包含與第一聚合物層502相同的材料。例如，第二聚合物層520可由一光阻材料，例如polymethylglutarimide (PMGI)或 SU-8 制成。在某些實施例，一個或多個發光二極管，例如，數組中最外圍的發光二極管304A與304C，其至少部分區域并未被第二聚合物層520包覆，并通過前述外部連接結構，例如垂直連接結構與水平連接結構，使某些發光二極管(例如304A與304C)與外部相連接。在某些實施例，先形成外部連接結構，再形成第二聚合物層520。圖23至圖29顯示根據本發明另一實施例制作P型朝上發光二極管數組600的方法，其特征包含磊晶層轉移、轉移基材之后分離/隔離發光二極管，以及利用聚合物材料包覆發光二極管等。圖23顯示多個發光二極管304A、304B、304C形成于第一基材314上。第一基材314可包含但不限于，藍寶石基材。首先，在第一基材314上各處沉積磊晶層，形成發光二極管304A、304B、304C。磊晶層可利用本領域已知的嘉晶技術，例如金屬有機化學汽相沉積(Metal Organic ChemicalVapor Deposition, MOCVD)制作形成。在本實施例，嘉晶層是以多個沉積步驟形成多個氮化鎵層，以形成氮化鎵發光二極管。例如，磊晶層可包含一 N型層、一 P型層，與夾在N型層與P型層之間的一發光層，例如一多重量子井層。如圖23所示，發光二極管304A、304B、304C并未被分離或隔離。圖23至27中的虛線代表發光二極管304A、304B、304C將被分離的區域。
如圖24所示，接著，以第一黏著層604接合第二基材602與發光二極管304A/B/C的上表面。在某些實施例，第二基材602是玻璃基材，而第一黏著層604是環氧樹脂膠。由于發光二極管304A/B/C尚未被分離,發光二極管304A、304B、304C之間未存在間隙，因此第一黏著層604未流入不存在的間隙。如圖25所示，在接合第二基材602后，移除第一基材314。移除第一基材314的方法可包含，但不限于，激光剝離(LLO)。在某些實施例，可利用一制程，例如濕蝕刻(wetetching)，使發光二極管304A、304B、304C所暴露出的表面粗糙化。如圖26所示，在移除第一基材314后，可通過第二黏著層608接合第三基材606與發光二極管304A、304B、304C。第二黏著層608可包含，但不限于，環氧樹脂膠、臘、旋涂氧化物、光阻、單體、聚合物，或其它本領域所知悉用于接合GaN層與硅、氧化硅、金屬、陶瓷，或聚合物層的膠狀材料。第三基材606可包含一反射層(未圖示)及/或一絕緣層(未圖不)位于第三基材606與第二黏著層之間。第三基材606可包含，但不限于，娃基材或其它具有適當熱傳導系數的基材。第三基材606可成為發光二極管304A、304B、304C等的永久基材。作為一永久基材，例如第三基材510,與發光二極管數組600接合時,第二黏著層608的材料仍為單體或未交聯狀態。經過硬化(cured)程序，第二黏著層608轉變成聚合物或交聯狀態，以增加機械強度與化學穩定性。如圖27所示，在接合第三基材606后，移除第二基材602與第一黏著層604。此移除步驟例如可利用激光剝離或酸蝕刻。如圖28，在移除第一黏著層604與第二基材602后，磊晶層被沿者圖27的虛線分離，以形成發光二極管304A、304B、304C。此分離步驟例如可利用切割、鋸或激光。在某些實施例，利用一蝕刻程序分離形成個別發光二極管。如圖28，在分離形成個別發光二極管304A、304B、304C后，一聚合物材料被填入發光二極管304A、304B、304C之間的間隙306以及部分發光二極管304A/B/C上方，形成第一聚合物層502。第一聚合物層502可由一光阻材料,例如polymethylglutarimide (PMGI)或SU-8制成。如圖28所不,第一聚合物層502的形成方法可包含:先沉積一聚合物材料填滿間隙306并覆蓋發光二極管304A、304B、304C，接著圖案化該聚合物材料，以形成圖案化的第一聚合物層502。圖案化的方法例如可利用光罩與蝕刻程序。在本實施例，第一聚合物層502除了填滿間隙306，也覆蓋部分發光二極管304A/B/C。在其它實施例，第一聚合物層502僅填滿間隙306，未覆蓋發光二極管304A/B/C。接著，如圖28所示，在形成第一聚合物層502后，在第一聚合物層502上形成串聯互聯線312以連接相鄰發光二極管的正極與負極。如圖29所示，在第一聚合物層502上形成互聯線312后，以第二聚合物層520包覆互聯線312與第一聚合物層502。在某些實施例，第二聚合物層520可包含，但不限于，透明硅膠或硅膠與熒光粉的混合。在某些實施例，第二聚合物層520可包含與第一聚合物層502相同的材料。例如，第二聚合物層520可由一光阻材料，例如 polymethylglutarimide (PMGI)或 SU-8 制成。在某些實施例，一個或多個發光二極管，例如，數組中最外圍的發光二極管304A與304C的至少部分區域，并未被第二聚合物層520包覆，并通過前述外部連接結構，例如垂直連接結構與水平連接結構，使某些發光二極管(例如304A與304C)與外部相連接。在某些實施例，先形成外部連接結構，再形成第二聚合物層520。第二聚合物層520包覆發光二極管數組600使其與周遭環境隔離，如此可保護發光二極管數組600免于遭受外力損壞與環境影響。在本實施例，第二聚合物層520是一具有曲面的外蓋，例如半圓形的透明外蓋，其具有大于空氣的光折射率，如此可增加光萃取效率。本發明并未局限于所描述的實施例，應包含其可能的變化。本說明書所使用的術語僅為描述實施例所需，不應作為限制。除非特別說明，數量詞“一”與“該”、“所述”也可能指的是復數。例如，“一裝置”包含兩個以上裝置的組合，“一材料”包含一復合材料。根據本說明書，本領域技術人員可據以做各種修飾、改變或替換。因此，本說明書僅是用于教示本領域技術人員，例示如何實踐本發明，所述的實施例僅為優選實施例。本領域技術人員閱讀本案說明書后，知悉本案實施例中的哪些組件與材料可做替換，哪些組件或制程步驟順序可變更，哪些特征可被單獨應用。凡其它未脫離發明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應包括在權利要求所限定的范圍內。
權利要求
1.一種發光二極管數組，包括: 一具有第一電極的第一發光二極管； 一具有第二電極的第二發光二極管，其中所述第一發光二極管與所述第二發光二極管相隔一距離； 一第一聚合物層，位于所述第一發光二極管與所述第二發光二極管之間； 一互聯線，該互聯線至少部分位于所述第一聚合物層上，并連接所述第一電極與所述第二電極； 一永久基材，耦接所述發光二極管于具有所述互聯線的一側；以及 一第二聚合物層，至少包覆所述發光二極管相對于所述永久基材的一側的一部分。
2.如權利要求1的發光二極管數組，還包含接合所述永久基材與所述發光二極管的一第三聚合物層，藉此，所述第一發光二極管與所述第二發光二極管被聚合物圍繞。
3.如權利要求1的發光二極管數組，還包含一外部連接結構，該外部連接結構耦接到至少一個所述發光二極管的一第三電極，其中該外部連接結構的至少部分未被所述第二聚合物層包覆。
4.如權利要求1的發光二極管數組，其中所述永久基材包含下列族群其中一者或其任意組合:一反射層與一絕緣層。
5.如權利要求1的發光二極管數組，其中所述第一聚合物層包含光阻，所述第二聚合物層包含娃膠。
6.如權利要求1的發光二極管數組，其中所述發光二極管數組是一N型朝上發光二極管數組。
7.如權利要求1的發光二極管數組，其中所述第二聚合物層至少包覆所述發光二極管相對于所述互聯線的一側的一部分。
8.一種發光二極管數組的制造方法，包含: 形成一第一發光二極管以及一第二發光二極管在一暫時基材上； 形成第一聚合物層于所述第一發光二極管與所述第二發光二極管之間； 形成一互聯線于所述第一發光二極管的一第一電極與所述第二發光二極管的一第二電極之間，其中該互聯線至少部分位于所述第一聚合物層上； 耦接一永久基材于所述發光二極管具有所述互聯線的一側； 移除所述暫時基材；以及 以一第二聚合物層包覆所述發光二極管的在移除暫時基材的一側的至少部分。
9.如權利要求8的制造方法，還包含以一黏著層接合所述發光二極管與所述永久基材。
10.如權利要求8的制造方法，所述第一發光二極管與所述第二發光二極管藉由一間隙隔開，其中所述第一聚合物層的形成方法包含:首先沉積一聚合物材料填滿所述間隙并覆蓋所述發光二極管，接著圖案化所述聚合物材料，以形成圖案化的所述第一聚合物層。
11.如權利要求8的制造方法，還包含在至少一個發光二極管的一第三電極上形成一外部連接結構，其中該外部連接結構的至少部分未被所述第二聚合物層包覆。
12.如權利要求8的制造方法，其中所述暫時基材是通過一黏著層與所述發光二極管暫時接合，而移除所述暫時基材時，也同時移除該黏著層。
13.如權利要求8的制造方法，其中所述永久基材包含下列族群其中一者或其任意組合:一反射層與一絕緣層。
14.如權利要求8的制造方法，其中所述第一聚合物層包含光阻，所述第二聚合物層包含硅膠 。
全文摘要
一種發光二極管數組，包含一具有第一電極的第一發光二極管與一具有第二電極的第二發光二極管，第一發光二極管與第二發光二極管相隔一距離。一第一聚合物層位于第一發光二極管與第二發光二極管之間。一互聯線其至少部分位于第一聚合物層上，且連接第一電極與第二電極。一永久基板耦接(coupled)兩發光二極管于具有互聯線的一側。一第二聚合物層至少部分包覆發光二極管相對于永久基材的一側，亦即互聯線的相對側。
文檔編號H01L33/00GK103208489SQ20121001136
公開日2013年7月17日 申請日期2012年1月13日 優先權日2012年1月13日
發明者洪瑞華, 盧怡安, 劉恒 申請人:華夏光股份有限公司, 財團法人成大研究發展基金會