[发明专利]光电半导体装置的制造方法

说明书

本申请公开一种光电半导体装置的制造方法，包括：提供矩阵基板，矩阵基板包括基材与矩阵电路，矩阵电路设置于基材上；由暂时性基材上将多个微尺寸光电半导体元件转置至矩阵基板上，这些微尺寸光电半导体元件间隔设置于矩阵基板上，且各微尺寸光电半导体元件的至少一个电极分别与矩阵电路电性连接；形成保护层完全覆盖这些微尺寸光电半导体元件，保护层的高度大于这些微尺寸光电半导体元件的高度；以及研磨保护层，直到各微尺寸光电半导体元件的背表面上的残留物及背表面被去除而露出新表面为止。

技术领域

本发明是涉及一种半导体装置，特别是涉及一种光电半导体装置的制造方法。

背景技术

以氮化镓(GaN)为基底的发光二极管是磊晶(Epitaxy)于例如蓝宝石(sapphire)基材上，在制造光电半导体装置的过程中，若需去除蓝宝石基材，则会先将磊晶片以金属接合(metal bonding)的方式永久固定在例如硅基板上，再做蓝宝石基材的雷射剥离(laserlift-off,LLO)工艺。其中，雷射剥离工艺就是将位于氮化镓与蓝宝石基材界面的氮化镓解离成氮气(N₂)与镓金属，并在移除蓝宝石基材后，镓金属会残留在氮化镓的表面。传统上会以化学药品(例如盐酸)清洗氮化镓表面的镓金属残留物，使得发光二极管发出的光可减少被镓金属残留物挡住。之后，再接续黄光、镀金、蚀刻等工艺以及利用轮刀或雷射切割硅基板而得到一颗一颗的晶粒，最后，再一颗一颗晶粒进行封装。

然而，在制造微发光二极管的光电半导体装置时，常将微发光二极管晶粒假固定在的暂时性(transient)基材(例如为胶带但不限)上，并于暂时性基材的状态下做蓝宝石基材的雷射剥离工艺，之后，再接续巨量地将微发光二极管从暂时性基材转移并永久固定至目标基板上。由此可知，此暂时性基材的材料需要有假固定力而可稳定地将微发光二极管抓住在该暂时性基材上，并且该暂时性基材材料也需可以承受后续的雷射剥离工艺，但是，此假固定力又不可太大，否则无法顺利进行后续发光二极管的巨量转置。另外，若于雷射剥离后做化学药品(例如盐酸)清洗氮化镓表面镓金属残留物，此暂时性基材又得额外满足耐化性需求，这会增加暂时性基材的材料选择性上的困难；或者，根本没有材料可以同时满足上述要求。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种光电半导体装置的制造方法。本发明光电半导体装置的制造方法有别于传统利用酸洗去除晶背上残留物的作法，而且还可使光电半导体装置具有较高的发光效率。

为达上述目的，依据本发明的一种光电半导体装置的制造方法，包括：提供矩阵基板，其中矩阵基板包括基材与矩阵电路，矩阵电路设置于基材上；由暂时性基材上将多个微尺寸光电半导体元件转置至矩阵基板上，其中这些微尺寸光电半导体元件间隔设置于矩阵基板上，且各微尺寸光电半导体元件的至少一个电极分别与矩阵电路电性连接；形成保护层完全覆盖这些微尺寸光电半导体元件，其中保护层的高度大于这些微尺寸光电半导体元件的高度；以及研磨保护层，并将保护层研磨至与这些微尺寸光电半导体元件等高时持续研磨，直到各微尺寸光电半导体元件的背表面上的残留物及背表面被去除而露出各微尺寸光电半导体元件远离矩阵基板的新表面为止。

在一实施例中，各微尺寸光电半导体元件分别具有重迭设置的p半导体层、发光层、n半导体层、未掺杂层与缓冲层，研磨工艺去除缓冲层与部分的未掺杂层。

在一实施例中，研磨工艺去除缓冲层，并使未掺杂层的厚度小于1.8微米。

在一实施例中，研磨工艺除使微尺寸光电半导体元件的背表面被抛平，也使微尺寸光电半导体元件的新表面与邻接的保护层远离矩阵基板的表面位于同一水平面，且使保护层与微尺寸光电半导体元件的高度差小于0.02微米。

在一实施例中，制造方法进一步包括：设置保护基材于这些微尺寸光电半导体元件上，使这些微尺寸光电半导体元件与保护层位于保护基材与矩阵基板之间。

在一实施例中，保护层与保护基材的折射率相等，或相差10％以内。