專(zhuān)利名稱(chēng)：具有多個(gè)發(fā)光單元的發(fā)光二極管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)涉及一種發(fā)光二極管及其制造方法。更具體地說(shuō)，本公開(kāi)涉及一種包括多
個(gè)發(fā)光單元、將發(fā)光單元彼此連接的導(dǎo)線(xiàn)以及用于保護(hù)發(fā)光單元和導(dǎo)線(xiàn)的介電層的發(fā)光二 極管及其制造方法。
背景技術(shù)：
自從開(kāi)發(fā)出了 GaN-基藍(lán)色發(fā)光二極管以來(lái)，已經(jīng)采取各種試驗(yàn)來(lái)提高發(fā)光二極 管的發(fā)光效率，并且為許多應(yīng)用提出了各種結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)。GaN-基藍(lán)色發(fā)光二極管或UV發(fā) 光二極管被廣泛地用于應(yīng)用中，例如用于自然色LED裝置、LED交通信號(hào)板、白色LED等，并 且GaN-基藍(lán)色發(fā)光二極管或UV發(fā)光二極管被期望在產(chǎn)生光的領(lǐng)域中取代白色熒光燈。
發(fā)光二極管通常通過(guò)施加正向電流并且需要供應(yīng)直流電來(lái)發(fā)光?？紤]到通過(guò)正向 電流操作的發(fā)光二極管的特性，已經(jīng)開(kāi)發(fā)并生產(chǎn)了一些包括多個(gè)發(fā)光單元的發(fā)光二極管， 所述多個(gè)發(fā)光單元彼此反向并聯(lián)連接或者通過(guò)交流電源利用橋式整流器來(lái)操作。另外，已 經(jīng)開(kāi)發(fā)了這樣的一些發(fā)光二極管所述發(fā)光二極管包括多個(gè)形成在單個(gè)基底上并彼此串并 聯(lián)連接的多個(gè)發(fā)光單元，以通過(guò)高壓直流電源發(fā)射輸出高且效率高的光。在這些發(fā)光二極 管中，在單個(gè)基底上形成多個(gè)發(fā)光單元，并且所述多個(gè)發(fā)光單元通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)彼此連接，以利用 交流或直流電源發(fā)射輸出高且效率高的光。 在Sakai等的題為"light-emitting device having light-emitting elements'' 的第WO 2004/023568A1號(hào)專(zhuān)利申請(qǐng)中公開(kāi)了包括連接到高壓交流或直流電源的多個(gè)發(fā)光 單元的發(fā)光二極管的一個(gè)示例。 通過(guò)橋接導(dǎo)線(xiàn)將發(fā)光單元彼此連接，從而提供可通過(guò)交流或直流電源操作的發(fā)光
二極管。 然而，發(fā)光單元之間的通過(guò)橋接導(dǎo)線(xiàn)的互連可能會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)線(xiàn)的可靠性劣化，S卩，由 于外部碰撞或濕氣導(dǎo)致的諸如導(dǎo)線(xiàn)斷路或?qū)Ь€(xiàn)電阻增大的問(wèn)題。為了防止這樣的問(wèn)題，采 用了基于階梯覆蓋工藝(stet-cover st印)的導(dǎo)線(xiàn)連接技術(shù)。階梯覆蓋工藝指的是在覆蓋 發(fā)光單元的介電層上形成導(dǎo)線(xiàn)的工藝。這樣，由于導(dǎo)線(xiàn)位于介電層上，所以導(dǎo)線(xiàn)比橋接導(dǎo)線(xiàn) 更穩(wěn)固。 然而，通過(guò)階梯覆蓋工藝形成的導(dǎo)線(xiàn)也暴露到外部，并且也會(huì)由于濕氣或外部碰 撞而斷開(kāi)。具有多個(gè)發(fā)光單元的發(fā)光二極管包括多條導(dǎo)線(xiàn)，如果導(dǎo)線(xiàn)中的任意一條斷開(kāi)，發(fā) 光二極管就不能操作。此外，由于發(fā)光二極管中使用多條導(dǎo)線(xiàn)，所以濕氣容易沿導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)入發(fā) 光單元中，從而使發(fā)光單元的發(fā)光效率劣化。 另一方面，當(dāng)發(fā)光二極管被用于實(shí)際應(yīng)用(例如普通照明等)時(shí)，需要通過(guò)利用熒 光材料將UV或藍(lán)光轉(zhuǎn)換為波長(zhǎng)更長(zhǎng)的光，來(lái)實(shí)現(xiàn)諸如白光的各種顏色。傳統(tǒng)上，這些熒光 材料包含在以封裝件的形式覆蓋發(fā)射短波長(zhǎng)的光的發(fā)光二極管的環(huán)氧樹(shù)脂中。對(duì)于這種白 色發(fā)光二極管，在封裝工藝過(guò)程中形成包含熒光材料的顏色轉(zhuǎn)換材料層，封裝工藝獨(dú)立于 制造發(fā)光二極管芯片的工藝，使得封裝工藝變得復(fù)雜，從而導(dǎo)致封裝工藝的廢品率高。在封裝工藝過(guò)程中出現(xiàn)的廢品比制造發(fā)光二極管芯片的工藝過(guò)程中出現(xiàn)的廢品造成更顯著的 經(jīng)濟(jì)損失。

發(fā)明內(nèi)容
本公開(kāi)致力于解決相關(guān)領(lǐng)域中的上述和其它問(wèn)題，本公開(kāi)的一方面在于提供一種 發(fā)光二極管及其制造方法，所述發(fā)光二極管能夠防止導(dǎo)線(xiàn)斷路、提高導(dǎo)線(xiàn)對(duì)由濕氣侵入或 外部碰撞導(dǎo)致的發(fā)光單元的性能劣化的抵抗力。 本公開(kāi)的另一方面提供一種發(fā)光二極管及其制造方法，所述發(fā)光二極管包括介電 層以保護(hù)導(dǎo)線(xiàn)和發(fā)光單元，并且具有增強(qiáng)了的介電層和其上形成有介電層的下層之間的結(jié) 合力。 本公開(kāi)的又一方面提供一種發(fā)光二極管及其制造方法，所述有機(jī)發(fā)光二極管包括 熒光材料，所述熒光材料轉(zhuǎn)換處于芯片級(jí)的發(fā)光單元發(fā)射的光的波長(zhǎng)。 根據(jù)本發(fā)明的一方面， 一種發(fā)光二極管包括多個(gè)發(fā)光單元，在單個(gè)基底上彼此分 開(kāi)，每個(gè)發(fā)光單元包括下半導(dǎo)體層、上半導(dǎo)體層和有源層，上半導(dǎo)體層位于下半導(dǎo)體層的一 個(gè)區(qū)域上方，有源層設(shè)置在上半導(dǎo)體層和下半導(dǎo)體層之間；第一介電層，覆蓋發(fā)光單元的整 個(gè)表面，并具有形成在下半導(dǎo)體層的其它區(qū)域上的開(kāi)口和形成在上半導(dǎo)體層上的開(kāi)口 ；導(dǎo) 線(xiàn)，形成在第一介電層上，并通過(guò)開(kāi)口將相鄰的發(fā)光單元彼此電連接；第二介電層，覆蓋第 一介電層和導(dǎo)線(xiàn)。這里，第一介電層和第二介電層由相同材料形成，并且第一介電層比第二 介電層厚。 由于第二介電層覆蓋導(dǎo)線(xiàn)和發(fā)光單元，所以可防止導(dǎo)線(xiàn)和發(fā)光單元受到來(lái)自外部 的碰撞或濕氣的影響。另外，由于第一介電層和第二介電層由相同的材料形成，所以能夠通 過(guò)提高第一介電層和第二介電層之間的結(jié)合力來(lái)防止第二介電層的分層。此外，由于第一 介電層比第二介電層厚，所以能進(jìn)一步防止第二介電層的分層。 第一介電層的厚度可以是4500A lym，第二介電層的厚度可大于500A。如果 第一介電層的厚度小于4500A，則在導(dǎo)線(xiàn)和發(fā)光單元之間容易出現(xiàn)電斷路。另一方面，雖然
隨著第一介電層的厚度增加，能夠更容易地防止導(dǎo)線(xiàn)和發(fā)光單元之間的電斷路，但是第一 介電層過(guò)大的厚度會(huì)使透光率劣化，從而使發(fā)光效率降低。因此，期望第一介電層的厚度不
超過(guò)lym。相反，如果第二介電層的厚度小于500 A,則難以防止來(lái)自外部的濕氣，并且難
以保護(hù)發(fā)光單元。 這里，第一介電層和第二介電層的厚度指的是當(dāng)?shù)谝唤殡妼雍偷诙殡妼有纬稍?br> 平坦的基底上時(shí)它們的厚度，然而不限于此。通常，實(shí)際應(yīng)用中的發(fā)光二極管中的第一介電 層和第二介電層的厚度比如上所述的第一介電層和第二介電層的厚度薄。 第一介電層和第二介電層可以是通過(guò)等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(CVD)形成的
氧化硅層或氮化硅層。可以200°C 30(TC沉積氧化硅層或氮化硅層。 具體地說(shuō)，可以以第一介電層的沉積溫度的_20% +20%的范圍內(nèi)的溫度沉積
第二介電層。在等離子體增強(qiáng)CVD中，沉積層的質(zhì)量會(huì)根據(jù)沉積溫度顯著變化。因此，可以
以基本相似的溫度形成第一介電層和第二介電層，從而提高第一介電層和第二介電層之間
的結(jié)合力。 另一方面，導(dǎo)線(xiàn)可具有多層結(jié)構(gòu)，所述多層結(jié)構(gòu)包括與第一介電層接觸的下層和與第二介電層接觸的上層。下層可以是Cr層或Ti層，上層也可以是Cr層或Ti層。具體地 說(shuō)，當(dāng)?shù)谝唤殡妼邮茄趸飳踊虻飳訒r(shí)，Cr層或Ti層可以牢固地結(jié)合到第一介電層。 另外，還可通過(guò)對(duì)Cr層或Ti層熱處理來(lái)進(jìn)一步提高結(jié)合力。此外，可在上層和下層之間設(shè) 置Au層、Au/Ni層或Au/Al層。 第一和第二介電層可由聚合物形成，例如，由旋涂玻璃(SOG)或苯并環(huán)丁烯(BCB) 形成。由于通過(guò)旋涂形成這些層，所以可利用非常簡(jiǎn)單的工藝來(lái)形成這些層。另外，第二介 電層至少可在它的一部分區(qū)域中包含熒光體。因此，能夠以芯片級(jí)實(shí)現(xiàn)白色或各種其它顏 色。 可選地，可在第二介電層上形成熒光體層。熒光體層可通過(guò)涂敷例如樹(shù)脂和熒光 體的混合物或通過(guò)電泳而涂覆在第二介電層上。 另一方面，透明電極層可設(shè)置在第一介電層和上半導(dǎo)體層之間。透明電極層可由 氧化銦錫(ITO)或透明金屬形成。當(dāng)透明電極層由透明金屬形成時(shí)，透明電極層可包含從 由Au、Ni、Pt、Al、Cr和Ti組成的組中選擇的至少一種金屬。 導(dǎo)線(xiàn)可通過(guò)透明電極層電連接到上半導(dǎo)體層。透明電極層可具有開(kāi)口，通過(guò)所述 開(kāi)口暴露上半導(dǎo)體層，透明電極層的開(kāi)口可填充有導(dǎo)線(xiàn)。 根據(jù)另一方面，一種制造發(fā)光二極管的方法包括以下步驟在單個(gè)基底上形成彼 此分開(kāi)的多個(gè)發(fā)光單元，每個(gè)發(fā)光單元包括下半導(dǎo)體層、上半導(dǎo)體層和有源層，上半導(dǎo)體層 位于下半導(dǎo)體層的一個(gè)區(qū)域上方，有源層設(shè)置在上半導(dǎo)體層和下半導(dǎo)體層之間；形成第一 介電層，第一介電層覆蓋發(fā)光單元的整個(gè)表面，并具有形成在下半導(dǎo)體層的其它區(qū)域上的 開(kāi)口和形成在上半導(dǎo)體層上的開(kāi)口 ；在第一介電層上形成導(dǎo)線(xiàn)，通過(guò)開(kāi)口將相鄰的發(fā)光單 元彼此電連接；形成第二介電層，第二介電層覆蓋第一介電層和導(dǎo)線(xiàn)。第一介電層和第二介 電層由相同材料形成，并且第一介電層比第二介電層厚。 因此，可保護(hù)導(dǎo)線(xiàn)和發(fā)光單元免受來(lái)自外部的碰撞或濕氣的影B向，并且能夠提高 第一介電層和第二介電層之間的結(jié)合力。
第一介電層的厚度可以是4500A lym，第二介電層的厚度可大于500A。第
一介電層和第二介電層可以是通過(guò)等離子體增強(qiáng)CVD形成的氧化硅層或氮化硅層?？梢?以200°C 30(TC沉積第一介電層和第二介電層。此外，可以以第一介電層的沉積溫度 的-20 % +20 %的范圍內(nèi)的溫度沉積第二介電層。 另一方面，導(dǎo)線(xiàn)可包括與第一介電層接觸的下層和與第二介電層接觸的上層。這 里，下層可以是Cr層或Ti層，并且上層也可以是Cr層或Ti層。此外，可在形成第二介電 層之前對(duì)導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)行熱處理，以改善導(dǎo)線(xiàn)和第一介電層之間的界面結(jié)合特性。這里，可以以 300°C 50(TC對(duì)導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)行熱處理。 在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，第一介電層和第二介電層可由聚合物形成。此外，第二 介電層可包含熒光體。 在本公開(kāi)的其它實(shí)施例中，可在第二介電層上形成熒光體層。熒光體層可通過(guò)電 泳或涂敷例如樹(shù)脂和熒光體的混合物而涂覆在第二介電層上，其中通過(guò)將熒光體分散在樹(shù) 脂中來(lái)獲得所述混合物。 形成多個(gè)發(fā)光單元的步驟可包括在上半導(dǎo)體層上形成透明電極層。可以以 5Q(TC 80(TC對(duì)透明電極層進(jìn)行熱處理。此外，可將透明電極層形成為具有開(kāi)口 ，上半導(dǎo)體層通過(guò)所述開(kāi)口暴露，所述開(kāi)口可填充有導(dǎo)線(xiàn)。


圖1是根據(jù)本公開(kāi)一個(gè)實(shí)施例的發(fā)光二極管的剖視圖； 圖2是描述根據(jù)第一介電層和第二介電層的沉積溫度的可靠性測(cè)試通過(guò)率的曲 線(xiàn)圖； 圖3至圖9是根據(jù)本公開(kāi)一個(gè)實(shí)施例的制造發(fā)光二極管的方法的剖視圖；
圖10是根據(jù)本公開(kāi)另一實(shí)施例的發(fā)光二極管的剖視圖； 圖11至圖13是根據(jù)本公開(kāi)的另一實(shí)施例的制造發(fā)光二極管的方法的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
在下文中，將參照附圖詳細(xì)描述本公開(kāi)的示例性實(shí)施例。以舉例說(shuō)明的方式給出 下面的實(shí)施例，從而為本領(lǐng)域技術(shù)人員提供對(duì)本發(fā)明的充分的理解。因此，應(yīng)該理解的是， 基于本公開(kāi)，其它實(shí)施例也將是顯然的，并且應(yīng)該理解的是，在不脫離本公開(kāi)的范圍的情況 下，可進(jìn)行系統(tǒng)、工藝或機(jī)械上的改變。應(yīng)注意的是，附圖不是按精確的比例，為了在附圖中 描述的清楚，夸大了一些尺寸。另外，在整個(gè)說(shuō)明書(shū)和附圖中，相同的元件用相同的標(biāo)號(hào)表 示。
圖1是根據(jù)本公開(kāi)一個(gè)實(shí)施例的發(fā)光二極管的剖視圖。 參照?qǐng)D1 ，根據(jù)該實(shí)施例的發(fā)光二極管包括基底51 、多個(gè)發(fā)光單元56、第一介電層 63、導(dǎo)線(xiàn)65和第二介電層67，還可包括緩沖層53、透明層61和熒光體層69?；?1可以 是絕緣基底，例如，藍(lán)寶石基底。 多個(gè)發(fā)光單元56在單個(gè)基底51上彼此分開(kāi)。每個(gè)發(fā)光單元56包括下半導(dǎo)體層 55 ;上半導(dǎo)體層59，位于下半導(dǎo)體層55的一個(gè)區(qū)域的上方；有源層57，位于上半導(dǎo)體層和 下半導(dǎo)體層之間。這里，上半導(dǎo)體層和下半導(dǎo)體層分別是n型半導(dǎo)體層和p型半導(dǎo)體層，或 者分別是P型半導(dǎo)體層和n型半導(dǎo)體層。 下半導(dǎo)體層55、有源層57和上半導(dǎo)體層59可由GaN基材料(即，(Al、In、Ga)N) 形成。確定有源層57的成分以發(fā)射具有期望波長(zhǎng)的光(例如，UV光或藍(lán)光)。下半導(dǎo)體層 55和上半導(dǎo)體層59由帶隙能量比有源層57的帶隙能量高的材料形成。
如附圖所示，下半導(dǎo)體層55和/或上半導(dǎo)體層59可由單層形成，或者可由多層結(jié) 構(gòu)形成。此外，有源層57可具有單量子勢(shì)阱結(jié)構(gòu)或多量子勢(shì)阱結(jié)構(gòu)。 緩沖層53可設(shè)置在發(fā)光單元56和基底51之間?？刹捎镁彌_層53來(lái)減少基底51 和下半導(dǎo)體層55之間的晶格失配。 第一介電層63覆蓋發(fā)光單元56的整個(gè)表面。第一介電層63具有形成在下半導(dǎo) 體層55的其它區(qū)域(S卩，與下半導(dǎo)體層55的具有上半導(dǎo)體層59的區(qū)域相鄰的區(qū)域)上的 開(kāi)口以及形成在上半導(dǎo)體層59上的開(kāi)口 。開(kāi)口彼此分開(kāi)，使得發(fā)光單元56的側(cè)壁被第一 介電層63覆蓋。第一介電層63還在發(fā)光單元56之間的區(qū)域上覆蓋基底51。第一介電層 63可以是氧化硅(Si02)層或者氮化硅層，可以通過(guò)等離子體增強(qiáng)CVD以200°C 30(TC形 成第一介電層63。這里，第一介電層63的厚度可以是4500A lym。如果第一介電層的 厚度小于4500人,則由于層覆蓋特性，所以第一介電層在發(fā)光單元的下側(cè)的厚度減小很多，在發(fā)光單元和形成在第一介電層上的導(dǎo)線(xiàn)之間會(huì)出現(xiàn)電斷路。另一方面，雖然隨著第一介 電層的厚度增大，能夠更容易地防止導(dǎo)線(xiàn)和發(fā)光單元之間的電斷路，但是第一介電層過(guò)大 的厚度使光透射率劣化，從而降低發(fā)光效率。因此，期望第一介電層的厚度不超過(guò)lPm。
另一方面，導(dǎo)線(xiàn)65形成在第一介電層63上。導(dǎo)線(xiàn)65通過(guò)開(kāi)口電連接到下半導(dǎo)體 層55和上半導(dǎo)體層59。另外，導(dǎo)線(xiàn)65可將彼此相鄰的發(fā)光單元56的下半導(dǎo)體層55和上
半導(dǎo)體層59電連接，以組成發(fā)光單元56的串聯(lián)陣列。可形成多個(gè)串聯(lián)陣列，并且多個(gè)串聯(lián) 陣列彼此反向并聯(lián)連接，以通過(guò)交流電源來(lái)操作。另外，可形成連接到發(fā)光單元的串聯(lián)陣列 的橋式整流器(未示出)，使得可通過(guò)交流電源利用橋式整流器來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)光單元?？梢赃@樣 形成橋式整流器，即，將結(jié)構(gòu)與發(fā)光單元56的結(jié)構(gòu)相同的發(fā)光單元利用導(dǎo)線(xiàn)65彼此連接。
可選地，導(dǎo)線(xiàn)65可將相鄰發(fā)光單元的下半導(dǎo)體層55或上半導(dǎo)體59彼此連接。結(jié) 果，可以使多個(gè)發(fā)光單元56彼此串聯(lián)或彼此并聯(lián)連接。 導(dǎo)線(xiàn)65可由導(dǎo)電材料形成，例如，金屬或者雜質(zhì)摻雜的硅材料(例如多晶硅)。具 體地說(shuō)，導(dǎo)線(xiàn)65可形成為多層結(jié)構(gòu)，并且導(dǎo)線(xiàn)65可包括與第一介電層接觸的Cr或Ti下層 65a和與第二介電層接觸的Cr或Ti上層65c。此外，Au、 Au/Ni或Au/Al中間層65b可設(shè) 置在下層65a和上層65c之間。 另一方面，透明電極層61可設(shè)置在上半導(dǎo)體層59和第一介電層63之間。透明電 極層61通過(guò)形成在上半導(dǎo)體層59上的開(kāi)口暴露。透明電極層61允許從有源層57產(chǎn)生的 光透過(guò)，并分散地將電流供應(yīng)到上半導(dǎo)體層59。導(dǎo)線(xiàn)65可與通過(guò)開(kāi)口暴露的透明電極層 61接觸，以電連接到上半導(dǎo)體層59。另外，透明電極層61可具有開(kāi)口 ，通過(guò)所述開(kāi)口暴露 上半導(dǎo)體層59，導(dǎo)線(xiàn)65填充在透明電極層61中的開(kāi)口中。 第二介電層67覆蓋導(dǎo)線(xiàn)65和第一介電層63。第二介電層67防止導(dǎo)線(xiàn)65被濕氣 等污染，并且還防止導(dǎo)線(xiàn)65和發(fā)光單元56被外部碰撞損壞。 第二介電層67可由氧化硅(Si02)或氮化硅形成，與第一介電層63的材料相同。 如第一介電層63 —樣，第二介電層67可通過(guò)等離子體增強(qiáng)CVD以200°C 30(TC形成。當(dāng) 通過(guò)等離子體增強(qiáng)CVD形成第一介電層63時(shí)，可以以第一介電層63的沉積溫度的-20 % +20%范圍內(nèi)的溫度形成第二介電層67。有利的是，以與第一介電層63的沉積溫度相同的 沉積溫度形成第二介電層67。 可從圖2確認(rèn)這點(diǎn)。圖2是描述根據(jù)第一介電層和第二介電層的沉積溫度的樣本 的可靠性測(cè)試通過(guò)率的曲線(xiàn)圖。對(duì)于可靠性測(cè)試，這樣制備樣本，即，以25(TC沉積氧化硅 層作為第一介電層63，并在改變沉積溫度的同時(shí)沉積另一氧化硅層作為第二介電層67?？?靠性測(cè)試執(zhí)行1000小時(shí)。在第二介電層的每個(gè)沉積溫度下制備20個(gè)用于測(cè)試的樣本，在 潮濕條件下測(cè)試每個(gè)樣本。參照?qǐng)D2，當(dāng)?shù)诙殡妼右缘谝唤殡妼?3的沉積溫度(250°C ) 的-20% +20%范圍內(nèi)的溫度沉積時(shí)，樣本表現(xiàn)出優(yōu)良的可靠性。另一方面，當(dāng)?shù)诙殡?層的沉積溫度超出該范圍時(shí)，可靠性迅速降低。此外，當(dāng)?shù)谝唤殡妼雍偷诙殡妼釉谙嗤瑴?度下沉積時(shí)，成功率為100%，是最高的可靠性。 另一方面，第二介電層67比第一介電層63薄，第二介電層的厚度可以是500A或 更厚。由于第二介電層67比第一介電層63薄，所以可防止第二介電層與第一介電層分層。 當(dāng)?shù)诙殡妼?7比500A薄時(shí)，難以保護(hù)導(dǎo)線(xiàn)和發(fā)光單元不受外部碰撞或濕氣侵入影響。
熒光體層69可包含分散在樹(shù)脂中的熒光體或者可通過(guò)電泳來(lái)沉積。熒光體層69
8覆蓋第二介電層67，并且轉(zhuǎn)換由發(fā)光單元56發(fā)射的光的波長(zhǎng)。 圖3至圖9是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的制造發(fā)光二極管的方法的剖視圖。 參照?qǐng)D3，在基底51上形成下半導(dǎo)體層55、有源層57和上半導(dǎo)體層59。另外，在
形成下半導(dǎo)體層55之前，可在基底51上形成緩沖層53。 基底51的材料可包括但不限于藍(lán)寶石(A1203)、碳化硅(SiC)、氧化鋅(Zn0)、硅 (Si)、砷化鎵(GaAs)、磷化鎵(GaP)、鋰氧化鋁(lithium-alumina,LiAl203)、氮化硼(BN)、氮 化鋁(A1N)或氮化鎵(GaN)，并且可根據(jù)形成在其上的半導(dǎo)體層的材料從其它材料中選擇。
形成緩沖層53來(lái)減少基底51和半導(dǎo)體層55之間的晶格失配，緩沖層53可由例 如氮化鎵(GaN)或氮化鋁(A1N)來(lái)形成。如果基底51是導(dǎo)電基底，則緩沖層53可由絕緣 層或半絕緣層形成，并且可由A1N或半絕緣GaN來(lái)形成。 下半導(dǎo)體層55、有源層57和上半導(dǎo)體層59可由GaN基材料(即，(Al、In、Ga)N)
形成。可間歇地或連續(xù)地通過(guò)金屬-有機(jī)物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)、分子束外延、氫化物氣
相外延(HVPE)等來(lái)生長(zhǎng)下半導(dǎo)體層55和上半導(dǎo)體層59及有源層57。 這里，上半導(dǎo)體層和下半導(dǎo)體層分別是n型半導(dǎo)體層和p型半導(dǎo)體層，或者上半導(dǎo)
體層和下半導(dǎo)體層分別是P型半導(dǎo)體層和n型半導(dǎo)體層。在GaN基化合物半導(dǎo)體層中，可
通過(guò)摻雜諸如Si的雜質(zhì)來(lái)形成n型半導(dǎo)體層，可通過(guò)摻雜諸如Mg的雜質(zhì)來(lái)形成p型半導(dǎo)體層。 參照?qǐng)D4，通過(guò)將上半導(dǎo)體層59、有源層57和下半導(dǎo)體層55圖案化來(lái)形成彼此分 開(kāi)的發(fā)光單元56。在該工藝中，上半導(dǎo)體層59位于下半導(dǎo)體層55的一個(gè)區(qū)域上，下半導(dǎo)體 層55的其它區(qū)域暴露。另一方面，可以去除發(fā)光單元之間的緩沖層53以暴露基底51。
參照?qǐng)D5，透明電極層61可形成在發(fā)光單元56的上半導(dǎo)體層59上。透明電極層 61可由金屬氧化物(例如ITO)或透明金屬來(lái)形成。對(duì)于透明金屬，透明電極層61可包含 從由Au、 Ni、 Pt、 Al、 Cr、 Ti及它們的合金組成的組中選擇的至少一種。
透明電極層61可具有開(kāi)口 61a，通過(guò)開(kāi)口 61a暴露上半導(dǎo)體層59。雖然可通過(guò)沉 積在發(fā)光單元56上形成透明電極層61 ，但是可在形成發(fā)光單元56之前在上半導(dǎo)體層59上 形成透明電極層61，然后在將上半導(dǎo)體層59圖案化之前將透明電極層61圖案化。
可以以500°C 80(TC熱處理透明電極層61，以與上半導(dǎo)體層59歐姆接觸。
參照?qǐng)D6，在具有發(fā)光單元56的基底51上形成第一介電層63。第一介電層63覆 蓋發(fā)光單元56的側(cè)壁和上表面，以及基底51的在發(fā)光單元56之間的區(qū)域中的區(qū)域的上表 面。第一介電層63可以是例如通過(guò)等離子體增強(qiáng)CVD形成的氧化硅層或氮化硅層。在這 種情況下，第一介電層63可以以200°C 30(TC沉積，并具有4500A 1 y m的厚度。
然后，將第一介電層63圖案化，以在上半導(dǎo)體層59上形成開(kāi)口 63a，并在下半導(dǎo)體 層55的其它區(qū)域上形成開(kāi)口 63b。當(dāng)形成透明電極層61時(shí)，透明電極層61通過(guò)開(kāi)口 63a 暴露。此外，當(dāng)透明電極層61具有開(kāi)口 61a時(shí)，第一介電層63的開(kāi)口 63a暴露透明電極層 61的開(kāi)口 61a。 參照?qǐng)D7，在具有開(kāi)口 63a的第一介電層63上形成導(dǎo)線(xiàn)65。導(dǎo)線(xiàn)65通過(guò)開(kāi)口63a 電連接到上半導(dǎo)體層59，并通過(guò)開(kāi)口 63b電連接到下半導(dǎo)體層55，并將相鄰的發(fā)光單元56 彼此電連接。 可通過(guò)鍍、普通電子束沉積、CVD或物理氣相沉積(PVD)來(lái)形成導(dǎo)線(xiàn)65。
另一方面，導(dǎo)線(xiàn)65可由導(dǎo)電材料形成，例如，由金屬或雜質(zhì)摻雜的硅材料(例如多 晶硅)。具體地說(shuō)，導(dǎo)線(xiàn)65可形成為多層結(jié)構(gòu)，并可包括例如Cr或Ti下層65a和Cr或Ti 上層65c(見(jiàn)圖1)。此外，Au、Au/Ni或Au/Al中間層65b(見(jiàn)圖1)可設(shè)置在下層65a和上 層65c之間?？梢?00°C 50(TC熱處理導(dǎo)線(xiàn)65，以提高導(dǎo)線(xiàn)65和第一介電層63之間的結(jié) 合力。 參照?qǐng)D8，第二介電層67形成在其上形成有導(dǎo)線(xiàn)65的基底51上方。第二介電層 67覆蓋導(dǎo)線(xiàn)65和第一介電層63。第二介電層67可由氧化硅(Si02)或氮化硅形成(S卩，由 與第一介電層63的材料相同的材料形成)，并且可通過(guò)等離子體增強(qiáng)CVD在200°C 300°C 下形成。具體地說(shuō)，可以以第一介電層63的沉積溫度的-20 % +20 %范圍內(nèi)的溫度形成 第二介電層67。 參照?qǐng)D9，可在第二介電層67上形成熒光體層69。可通過(guò)涂覆樹(shù)脂和熒光體的混
合物或者通過(guò)電泳將熒光體層69涂覆在第二介電層67上，其中，通過(guò)將熒光體分散在樹(shù)脂
中來(lái)制備所述混合物。結(jié)果，可以以芯片級(jí)來(lái)制造具有熒體材料的發(fā)光二極管。 圖10是根據(jù)本公開(kāi)另一實(shí)施例的發(fā)光二極管的剖視圖。在該發(fā)光二極管中，采用
聚合物作為第一介電層和第二介電層。 參照?qǐng)D10，發(fā)光二極管包括基底51、多個(gè)發(fā)光單元56、第一介電層83、導(dǎo)線(xiàn)85和 第二介電層87，發(fā)光二極管還可包括緩沖層53和透明電極層61?；?1、發(fā)光單元56和 透明電極層61與上面實(shí)施例的基底51、發(fā)光單元56和透明電極層61相同，在此將省略對(duì) 它們的詳細(xì)描述。 第一介電層83由旋涂玻璃(SOG)、苯并環(huán)丁烯(BCB)或其它透明聚合物形成，以填 充在發(fā)光單元56之間的空間中。第一介電層83覆蓋下半導(dǎo)體層55的其它區(qū)域。在這種 情況下，第一介電層83具有開(kāi)口 ，下半導(dǎo)體層55通過(guò)開(kāi)口暴露。此外，第一介電層83暴露 上半導(dǎo)體層59或透明電極層61。第一介電層83覆蓋發(fā)光單元56的側(cè)壁。
導(dǎo)線(xiàn)85形成在第一介電層83上并電連接到下半導(dǎo)體層55和上半導(dǎo)體層59。導(dǎo) 線(xiàn)85通過(guò)開(kāi)口電連接到下半導(dǎo)體層55和上半導(dǎo)體層59。此外，導(dǎo)線(xiàn)85可以使相鄰的發(fā) 光單元56的下半導(dǎo)體層55和上半導(dǎo)體層59彼此電連接，以組成發(fā)光單元56的串聯(lián)陣列。 可形成多個(gè)串聯(lián)陣列并將它們彼此反向并聯(lián)連接以通過(guò)交流電源來(lái)操作。另外，可形成連 接到發(fā)光單元的串聯(lián)陣列的橋式整流器(未示出)，使得可通過(guò)交流電源利用橋式整流器 來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)光單元?？梢赃@樣形成橋式整流器，即，將結(jié)構(gòu)與發(fā)光單元56的結(jié)構(gòu)相同的發(fā)光 單元利用導(dǎo)線(xiàn)85彼此連接。 可選地，導(dǎo)線(xiàn)85可將相鄰發(fā)光單元的下半導(dǎo)體層55或上半導(dǎo)體層59彼此連接。 結(jié)果，多個(gè)發(fā)光單元56可以彼此串聯(lián)連接或并聯(lián)連接。 導(dǎo)線(xiàn)85可由導(dǎo)電材料形成，例如，雜質(zhì)摻雜的硅材料(例如多晶硅)或金屬。具 體地說(shuō)，導(dǎo)線(xiàn)85可形成為多層結(jié)構(gòu)。 第二介電層87覆蓋導(dǎo)線(xiàn)85和第一介電層83。第二介電層87由與第一介電層83
的聚合物相同的聚合物形成。因此，第一介電層83和第二介電層87之間的結(jié)合力提高。此
外，第二介電層87可以比填充在發(fā)光單元56之間的空間中的第一介電層83薄。 另一方面，第二介電層87可包含熒光體。因此，可以以芯片級(jí)提供能夠轉(zhuǎn)換波長(zhǎng)
的發(fā)光二極管。
在該實(shí)施例中，由于第一介電層由聚合物形成，所以導(dǎo)線(xiàn)85和第二介電層87可形 成在相對(duì)平坦的第一介電層上，從而進(jìn)一步提高導(dǎo)線(xiàn)的可靠性。 圖11至圖13是根據(jù)本公開(kāi)另一實(shí)施例的制造發(fā)光二極管的方法的剖視圖。 參照?qǐng)D11，在單個(gè)基底51上形成彼此分開(kāi)的多個(gè)發(fā)光單元56和透明電極層61，
如上面參照?qǐng)D3至圖5所描述的。每個(gè)發(fā)光單元56包括下半導(dǎo)體層55、有源層57和上半
導(dǎo)體層59。透明電極層61可具有開(kāi)口 61a，上半導(dǎo)體層59通過(guò)開(kāi)口 61a暴露。 參照?qǐng)D12，形成第一介電層83以覆蓋發(fā)光單元56和透明電極層61。第一介電層
83由聚合物形成，并在覆蓋發(fā)光單元56的整個(gè)表面的同時(shí)填充在發(fā)光單元56之間的空間中。 參照?qǐng)D13，通過(guò)蝕刻將第一介電層83部分地去除，以暴露透明電極層61。然后， 在第一介電層83和發(fā)光單元56上形成導(dǎo)線(xiàn)85。導(dǎo)線(xiàn)85可由上面在圖7中描述的任意材 料形成。 然后，形成第二介電層87(見(jiàn)圖10)以覆蓋導(dǎo)線(xiàn)85和第一介電層83。第二介電層 87由與第一介電層83的聚合物相同的聚合物形成，并且第二介電層87可包含熒光體。
另一方面，當(dāng)?shù)诙殡妼颖鹊谝唤殡妼雍駮r(shí)，光透射率會(huì)劣化，并且第一介電層或 第二介電層會(huì)因?yàn)橥獠颗鲎捕c發(fā)光單元分層。因此，期望第二介電層87比第一介電層 83(這里，第一介電層83在發(fā)光單元之間的空間中的厚度)薄。 在該實(shí)施例中，熒光體被描述為包含在第二介電層87中，然而熒光體也可包含在
第一介電層83中。此外，也可在第二介電層87上額外形成單獨(dú)的熒光體層。 根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例，由相同的材料形成第一和第二介電層，并且將第一介電層
形成得比第二介電層厚，從而提高第一介電層和第二介電層之間的結(jié)合力，同時(shí)防止第二
介電層的分層。另外，第二介電層覆蓋導(dǎo)線(xiàn)和發(fā)光單元，從而防止?jié)駳膺M(jìn)入發(fā)光二極管，同
時(shí)保護(hù)導(dǎo)線(xiàn)和發(fā)光單元不受外部碰撞影響。 另外，提供了表現(xiàn)出對(duì)介電層的高結(jié)合力的Cr層或Ti層作為導(dǎo)線(xiàn)的下層和上層，
從而進(jìn)一步提高導(dǎo)線(xiàn)和介電層之間的結(jié)合力，同時(shí)防止第二介電層的分層。 此外，在第二介電層中包含熒光體或在第二介電層上形成熒光體層，從而以芯片
級(jí)實(shí)現(xiàn)白色和各種其它顏色，從而能夠使封裝工藝簡(jiǎn)化。 可以將上面描述的各實(shí)施例結(jié)合以提供其它實(shí)施例。在本說(shuō)明書(shū)中提及和/或在 申請(qǐng)數(shù)據(jù)頁(yè)列出的所有專(zhuān)利、專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)、專(zhuān)利申請(qǐng)、外國(guó)專(zhuān)利、外國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)和非專(zhuān)利 公開(kāi)全部通過(guò)引用包含于此。如果需要應(yīng)用各專(zhuān)利、申請(qǐng)和公開(kāi)的構(gòu)思，實(shí)施例的各方面可 以修改，以提供其它實(shí)施例。 可以依據(jù)上面的詳細(xì)描述對(duì)實(shí)施例進(jìn)行這些和其它改變。通常，在權(quán)利要求書(shū)中， 使用的術(shù)語(yǔ)不應(yīng)理解為將權(quán)利要求限定為說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中公開(kāi)的具體實(shí)施例，而是 應(yīng)該理解為包括全部 能的實(shí)施例以及這些權(quán)利要求所保護(hù)的實(shí)施例的等同物的全部范 圍。因此，權(quán)利要求書(shū)不受公開(kāi)的限制。
權(quán)利要求
一種發(fā)光二極管，包括多個(gè)發(fā)光單元，在單個(gè)基底上彼此分開(kāi)，每個(gè)發(fā)光單元包括下半導(dǎo)體層、上半導(dǎo)體層和有源層，上半導(dǎo)體層位于下半導(dǎo)體層的一個(gè)區(qū)域上方，有源層設(shè)置在上半導(dǎo)體層和下半導(dǎo)體層之間；第一介電層，覆蓋發(fā)光單元的整個(gè)表面，并且具有形成在下半導(dǎo)體層的其它區(qū)域上的開(kāi)口和形成在上半導(dǎo)體層上的開(kāi)口；導(dǎo)線(xiàn)，形成在第一介電層上，通過(guò)開(kāi)口將相鄰的發(fā)光單元彼此電連接；第二介電層，覆蓋第一介電層和導(dǎo)線(xiàn)，其中，第一介電層和第二介電層由相同的材料形成，并且第一介電層比第二介電層厚。
2. 如權(quán)利要求l所述的發(fā)光二極管，其中，第一介電層的厚度為 4500人i y m，第二介電層的厚度大于500A。
3. 如權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管，其中，第一介電層和第二介電層是通過(guò)等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積以200°C 300°C沉積的氧化硅層。
4. 如權(quán)利要求3所述的發(fā)光二極管，其中，以第一介電層的沉積溫度的_20% +20%的范圍內(nèi)的溫度沉積第二介電層。
5. 如權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管，其中，導(dǎo)線(xiàn)具有多層結(jié)構(gòu)，所述多層結(jié)構(gòu)包括與第一介電層接觸的下層和與第二介電層接觸的上層，上層是Cr層或Ti層，且下層是Cr層或Ti層。
6. 如權(quán)利要求5所述的發(fā)光二極管，所述導(dǎo)線(xiàn)還包括設(shè)置在上層和下層之間的Au、Au/Ni或Au/Al中間層。
7. 如權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管，其中，第一介電層和第二介電層由氮化硅形成。
8. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其中，第一介電層和第二介電層由聚合物形成。
9. 如權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管，其中，第二介電層至少在一部分區(qū)域中包含熒光體。
10. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管還包括在第二介電層上的熒光體層。
11. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管還包括在第一介電層和上半導(dǎo)體層之間的透明電極層。
12. 如權(quán)利要求11所述的發(fā)光二極管，其中，透明電極層由氧化銦錫形成。
13. 如權(quán)利要求11所述的發(fā)光二極管，其中，透明電極包含從由Au、 Ni、 Pt、 Al、 Cr、 Ti及它們的合金組成的組中選擇的至少一種金屬。
14. 如權(quán)利要求11所述的發(fā)光二極管，其中，透明電極層具有開(kāi)口 ，上半導(dǎo)體層通過(guò)所述開(kāi)口暴露，所述開(kāi)口填充有導(dǎo)線(xiàn)。
15. —種制造發(fā)光二極管的方法，該方法包括以下步驟在單個(gè)基底上形成彼此分開(kāi)的多個(gè)發(fā)光單元，每個(gè)發(fā)光單元包括下半導(dǎo)體層、上半導(dǎo)體層和有源層，上半導(dǎo)體層位于下半導(dǎo)體層的一個(gè)區(qū)域上方，有源層設(shè)置在上半導(dǎo)體層和下半導(dǎo)體層之間；形成第一介電層，第一介電層覆蓋發(fā)光單元的整個(gè)表面，并且具有形成在下半導(dǎo)體層的其它區(qū)域上的開(kāi)口和形成在上半導(dǎo)體層上的開(kāi)口；在第一介電層上形成導(dǎo)線(xiàn)，以通過(guò)開(kāi)口將相鄰的發(fā)光單元彼此電連接； 形成覆蓋第一介電層和導(dǎo)線(xiàn)的第二介電層，其中，第一介電層和第二介電層由相同的材料形成，并且第一介電層比第二介電層厚。
16. 如權(quán)利要求i5所述的方法，其中，第一介電層的厚度為4500A iym，第二介電層 的厚度大于500 A。
17. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中，第一介電層和第二介電層是通過(guò)等離子體增強(qiáng) 化學(xué)氣相沉積以200 °C 300 °C沉積的氧化硅層。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中，在第一介電層的沉積溫度的_20% +20%的范 圍內(nèi)的溫度下沉積第二介電層。
19. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中，導(dǎo)線(xiàn)具有多層結(jié)構(gòu)，所述多層結(jié)構(gòu)包括與第一介 電層接觸的下層和與第二介電層接觸的上層，上層和下層是Cr層或Ti層。
20. 如權(quán)利要求19所述的方法，還包括以下步驟在形成第二介電層之前，對(duì)導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)行 熱處理，以改善導(dǎo)線(xiàn)和第一介電層之間的界面結(jié)合特性。
21. 如權(quán)利要求20所述的方法，其中，以300°C 50(TC對(duì)導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)行熱處理。
22. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中，第一介電層和第二介電層是通過(guò)等離子體增強(qiáng) 化學(xué)氣相沉積形成的氮化硅層。
23. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中，第一介電層和第二介電層由聚合物形成。
24. 如權(quán)利要求23所述的方法，其中，第二介電層包含熒光體。
25. 如權(quán)利要求15所述的方法，還包括以下步驟在第二介電層上形成熒光體層。
26. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中，形成多個(gè)發(fā)光單元的步驟包括在上半導(dǎo)體層上 形成透明電極層。
27. 如權(quán)利要求26所述的方法，其中，以500°C 80(TC對(duì)透明電極層進(jìn)行熱處理。
28. 如權(quán)利要求26所述的方法，其中，透明電極層具有開(kāi)口 ，上半導(dǎo)體層通過(guò)所述開(kāi)口 暴露，所述開(kāi)口填充有導(dǎo)線(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種發(fā)光二極管。所述發(fā)光二極管包括彼此分開(kāi)的多個(gè)發(fā)光單元；第一介電層，覆蓋發(fā)光單元；導(dǎo)線(xiàn)，形成在第一介電層上，并將相鄰的發(fā)光單元彼此電連接；第二介電層，覆蓋第一介電層和導(dǎo)線(xiàn)。第一介電層和第二介電層由相同材料形成，并且第一介電層比第二介電層厚。通過(guò)該構(gòu)造，改善了第一介電層和第二介電層之間的結(jié)合特性，從而防止?jié)駳膺M(jìn)入發(fā)光二極管。本發(fā)明還公開(kāi)了該發(fā)光二極管的制造方法。
文檔編號(hào)H01L33/44GK101752399SQ200910224858
公開(kāi)日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2009年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月17日
發(fā)明者徐源哲, 李柱雄, 芮暻熙, 葛大成, 金大原 申請(qǐng)人:首爾半導(dǎo)體株式會(huì)社