專利名稱：發(fā)光二極管晶粒及其制造方法、發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管及其制造方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)一般需要打金線以將發(fā)光二極管晶粒的電極與基板的焊墊電連接，發(fā)光二極管晶粒需要設(shè)置相應(yīng)的厚金屬電極及焊球以與金線連接。然而，焊球及厚金屬電極會遮擋光線，從而降低發(fā)光二極管晶粒及整個發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的出光效率。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種出光效率較高的發(fā)光二極管晶粒。一種發(fā)光二極管晶粒，包括基板、半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)、絕緣層及透明導(dǎo)電層，基板包括相互絕緣的第一導(dǎo)電區(qū)與第二導(dǎo)電區(qū)，半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)為垂直電導(dǎo)通結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)包括金屬層及N型三族氮化物半導(dǎo)體層，金屬層及N型三族氮化物半導(dǎo)體層分別位于半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的兩端，半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的金屬層固定于基板的第二導(dǎo)電區(qū)上，透明導(dǎo)電層連接基板的第一導(dǎo)電區(qū)與N型三族氮化物半導(dǎo)體層，絕緣層使得透明導(dǎo)電層與基板的第二導(dǎo)電區(qū)及半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的除N型三族氮化物半導(dǎo)體層以外的其他部分絕緣。上述發(fā)光二極管晶粒的出光一側(cè)不必設(shè)置遮光的厚金屬電極及焊球，從而提高發(fā)光二極管晶粒的出光效率。一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，包括基座、發(fā)光二極管晶粒及封裝體，發(fā)光二極管晶粒固定于基座上，封裝體包覆該發(fā)光二極管晶粒，發(fā)光二極管晶粒包括基板、半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)、絕緣層及透明導(dǎo)電層，基板包括相互絕緣的第一導(dǎo)電區(qū)與第二導(dǎo)電區(qū)，半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)為垂直電導(dǎo)通結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)包括金屬層及N型三族氮化物半導(dǎo)體層，金屬層及N型三族氮化物半導(dǎo)體層分別位于半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的兩端，半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的金屬層固定于基板的第二導(dǎo)電區(qū)上，透明導(dǎo)電層連接基板的第一導(dǎo)電區(qū)與N型三族氮化物半導(dǎo)體層，絕緣層使得透明導(dǎo)電層與基板的第二導(dǎo)電區(qū)及半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的除N型三族氮化物半導(dǎo)體層以外的其他部分絕緣?！N發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，包括發(fā)光二極管晶粒及封裝體，該發(fā)光二極管晶粒包括基板、半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)、絕緣層及透明導(dǎo)電層，基板包括相互絕緣的第一導(dǎo)電區(qū)與第二導(dǎo)電區(qū)，半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)為垂直電導(dǎo)通結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)包括金屬層及N型三族氮化物半導(dǎo)體層，金屬層及N型三族氮化物半導(dǎo)體層分別位于半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的兩端，半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的金屬層固定于基板的第二導(dǎo)電區(qū)上，透明導(dǎo)電層連接基板的第一導(dǎo)電區(qū)與N型三族氮化物半導(dǎo)體層，絕緣層使得透明導(dǎo)電層與基板的第二導(dǎo)電區(qū)及半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的除N型三族氮化物半導(dǎo)體層以外的其他部分絕緣，封裝體位于發(fā)光二極管晶粒的基板上且包覆該發(fā)光二極管晶粒的半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)、絕緣層及透明導(dǎo)電層。一種發(fā)光二極管晶粒制造方法，其包括以下步驟提供基板，該基板包括相互絕緣的第一導(dǎo)電區(qū)與第二導(dǎo)電區(qū)；提供半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)，該半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)為垂直電導(dǎo)通結(jié)構(gòu)， 半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)包括金屬層及N型三族氮化物半導(dǎo)體層，金屬層及N型三族氮化物半導(dǎo)體 層分別位于半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的兩端，將半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的金屬層固定于基板的第二導(dǎo)電區(qū) 上；于基板及半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)上形成絕緣層；絕緣層上形成第一窗口及第二窗口，第一窗 口位于N型三族氮化物半導(dǎo)體層且使得N型三族氮化物半導(dǎo)體層裸露，第二窗口位于基板 的第一導(dǎo)電區(qū)且使得第一導(dǎo)電區(qū)裸露；形成透明導(dǎo)電層，透明導(dǎo)電層連接基板的第一導(dǎo)電 區(qū)與N型三族氮化物半導(dǎo)體層。下面參照附圖，結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。


圖1為本發(fā)明實施方式中的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。圖2為本發(fā)明的一較佳實施方式中半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)固定在基板后的剖面示意圖。圖3為圖2中形成絕緣層后的剖面示意圖。圖4為圖3中形成第一窗口和第二窗口后的剖面示意圖。圖5為圖4中形成透明導(dǎo)電層后的剖面示意圖。圖6為本發(fā)明另一較佳實施方式中的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。主要元件符號說明發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu) 10、20基座11第一焊墊111第二焊墊112發(fā)光二極管晶粒12、22封裝體13、23基板14、24第一導(dǎo)電區(qū)141第二導(dǎo)電區(qū)142絕緣材料143半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)15、25金屬層151金屬鏡面層152P型氮化鎵層153P型氮化招鎵層154有源層155N型三族氮化物半導(dǎo)體層156絕緣層16、26第一窗口161第二窗口162透明導(dǎo)電層17、27第一覆蓋部171
連接部172第二覆蓋部17具體實施例方式下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。請參閱圖1，本發(fā)明實施方式提供的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)10包括基座11、發(fā)光二極管晶粒12及封裝體13?；?1上設(shè)置相互絕緣的第一焊墊111與第二焊墊112。請一并參閱圖5，發(fā)光二極管晶粒12包括基板14、半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)15、絕緣層16及透明導(dǎo)電層17?；?4包括相互絕緣的第一導(dǎo)電區(qū)141與第二導(dǎo)電區(qū)142，第一導(dǎo)電區(qū)141與第二導(dǎo)電區(qū)142通過絕緣材料143連接。半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)15為垂直電導(dǎo)通結(jié)構(gòu)，包括依次層疊的金屬層151、金屬鏡面層152、P型三族氮化物半導(dǎo)體層、有源層155及N型三族氮化物半導(dǎo)體層156，金屬層151與N型三族氮化物半導(dǎo)體層156分別位于半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)15的兩端。金屬層151固定于基板14的第二導(dǎo)電區(qū)142上。金屬鏡面層152將有源層155向下射向金屬層151的光線向上反射至N型三族氮化物半導(dǎo)體層156—側(cè)，從而提高出光效率。在本實施方式中，P型三族氮化物半導(dǎo)體層包括P型氮化鎵層153及P型氮化鋁鎵層154，N型三族氮化物半導(dǎo)體層156為N型氮化鎵。透明導(dǎo)電層17連接基板14的第一導(dǎo)電區(qū)141與N型三族氮化物半導(dǎo)體層156之間。絕緣層16使得透明導(dǎo)電層17與基板14的第二導(dǎo)電區(qū)142絕緣，并且絕緣層16使得透明導(dǎo)電層17與半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)15的任一側(cè)壁絕緣，即絕緣層16使得透明導(dǎo)電層17與半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)15除N型三族氮化物半導(dǎo)體層156以外的其他部分絕緣。在本實施方式中，透明導(dǎo)電層17采用透明金屬、銦錫金屬氧化物或者碳納米管薄膜其中一種；絕緣層16采用二氧化硅或者氮化硅，絕緣層16優(yōu)選采用透明電絕緣材料。絕緣層16覆蓋半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)15及基板14，絕緣層16具有第一窗口 161及第二窗口 162，第一窗口 161位于N型三族氮化物半導(dǎo)體層156且使得部分N型三族氮化物半導(dǎo)體層156裸露，第二窗口 162位于基板14的第一導(dǎo)電區(qū)141且使得第一導(dǎo)電區(qū)141裸露。透明導(dǎo)電層17包括第一覆蓋部171、連接部172及第二覆蓋部173，第一覆蓋部171直接覆蓋絕緣層16的第一窗口 161并直接貼附在裸露的部分N型三族氮化物半導(dǎo)體層156上，第二覆蓋部173覆蓋絕緣層16的第二窗口 162，連接部172連接于第一覆蓋部171與第二覆蓋部173之間。發(fā)光二極管晶粒12固定在基座11上，封裝體13包覆發(fā)光二極管晶粒12。在本實施方式中，發(fā)光二極管晶粒12的基板14的第一導(dǎo)電區(qū)141固定在基座11的第一焊墊111上，基板14的第二導(dǎo)電區(qū)142固定在基座11的第二焊墊112上，外部電源向第一焊墊111及第二焊墊112施加電壓，發(fā)光二極管晶粒12即可發(fā)光。上述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)10無須打金線，發(fā)光二極管晶粒12的N型三族氮化物半導(dǎo)體層156上不必設(shè)置遮光的厚金屬電極及焊球，即發(fā)光二極管晶粒12的出光一側(cè)不必設(shè)置遮光的厚金屬電極及焊球，更多的光線可以射出發(fā)光二極管晶粒12，從而提高發(fā)光二極管晶粒12及整個發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)10的出光效率。進(jìn)一步而言，發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)10沒有金線，從而避免在使用過程中金線崩斷，延長發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)10的使用壽命并提高其使用可靠度。更進(jìn)一步而言，發(fā)光二極管晶粒12通過導(dǎo)熱性能較佳的金屬材料直接與基座11的焊墊連接，發(fā)光二極管晶粒12所產(chǎn)生的熱量可以更快的被散發(fā)到外界空氣中。請一并參閱圖2至圖5，本發(fā)明實施方式提供的一種發(fā)光二極管晶粒12的制造方法包括以下幾個步驟提供基板14，該基板14包括相互絕緣的第一導(dǎo)電區(qū)141與第二導(dǎo)電區(qū)142。提供半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)15，該半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)15為垂直電導(dǎo)通結(jié)構(gòu)，該半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)15包括依次層疊的金屬層151、金屬鏡面層152、P型三族氮化物半導(dǎo)體層、有源層155及N型三族氮化物半導(dǎo)體層156，將半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)15的金屬層151固定于基板14的第二導(dǎo)電區(qū)142上。于基板14及半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)15上形成絕緣層16，形成絕緣層16的方法可以采用物理蒸鍍或者化學(xué)蒸鍍。絕緣層16上形成第一窗口 161及第二窗口 162，第一窗口 161位于N型三族氮化物半導(dǎo)體層156且使得N型三族氮化物半導(dǎo)體層156裸露，第二窗口 162位于基板14的第一導(dǎo)電區(qū)141且使得第一導(dǎo)電區(qū)141裸露。去除絕緣層16的方法可以采用干蝕刻或者濕蝕刻。形成透明導(dǎo)電層17，透明導(dǎo)電層17連接基板14的第一導(dǎo)電區(qū)141與N型三族氮化物半導(dǎo)體層156。該透明導(dǎo)電層17包括第一覆蓋部171、連接部172及第二覆蓋部173，第一覆蓋部171直接覆蓋絕緣層16的第一窗口 161，且第一覆蓋部171直接貼附在裸露的部分N型三族氮化物半導(dǎo)體層156上，第二覆蓋部173覆蓋絕緣層16的第二窗口 162，連接部172連接于第一覆蓋部171與第二覆蓋部173之間。形成透明導(dǎo)電層17的方法可采用電鍍、化鍍、濺鍍、電子束或者蒸鍍等方法。圖6示出本發(fā)明另一較佳實施方式提供的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)20。與上一實施方式不同之處在于發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)20包括發(fā)光二極管晶粒22及封裝體23，封裝體23位于發(fā)光二極管晶粒22的基板M上且直接包覆該發(fā)光二極管晶粒22的半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)25、絕緣層沈及透明導(dǎo)電層27。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管晶粒，包括基板、半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)、絕緣層及透明導(dǎo)電層，基板包括相互絕緣的第一導(dǎo)電區(qū)與第二導(dǎo)電區(qū)，半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)為垂直電導(dǎo)通結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)包括金屬層及N型三族氮化物半導(dǎo)體層，金屬層及N型三族氮化物半導(dǎo)體層分別位于半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的兩端，半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的金屬層固定于基板的第二導(dǎo)電區(qū)上，其特征在于透明導(dǎo)電層連接基板的第一導(dǎo)電區(qū)與N型三族氮化物半導(dǎo)體層，該絕緣層使得透明導(dǎo)電層與基板的第二導(dǎo)電區(qū)絕緣，并且該絕緣層使得透明導(dǎo)電層與半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的除N型三族氮化物半導(dǎo)體層以外的其他部分絕緣。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管晶粒，其特征在于絕緣層覆蓋半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)及基板，絕緣層具有第一窗口及第二窗口，第一窗口位于N型三族氮化物半導(dǎo)體層且使得N型三族氮化物半導(dǎo)體層裸露，第二窗口位于基板的第一導(dǎo)電區(qū)且使得第一導(dǎo)電區(qū)裸露，透明導(dǎo)電層包括第一覆蓋部、連接部及第二覆蓋部，第一覆蓋部覆蓋絕緣層的第一窗口，第二覆蓋部覆蓋絕緣層的第二窗口，連接部連接于第一覆蓋部與第二覆蓋部之間。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管晶粒，其特征在于該半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)還包括金屬鏡面層、P型三族氮化物半導(dǎo)體層及有源層，金屬層、金屬鏡面層、P型三族氮化物半導(dǎo)體層、有源層及N型三族氮化物半導(dǎo)體層依次層疊。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管晶粒，其特征在于該基板的第一導(dǎo)電區(qū)與第二導(dǎo)電區(qū)通過絕緣材料連接。
5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管晶粒，其特征在于該絕緣層使得透明導(dǎo)電層與半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的側(cè)壁絕緣。
6.一種發(fā)光二極管晶粒制造方法，其包括以下步驟提供基板，該基板包括相互絕緣的第一導(dǎo)電區(qū)與第二導(dǎo)電區(qū)；提供半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)，該半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)為垂直電導(dǎo)通結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)包括金屬層及N型三族氮化物半導(dǎo)體層，金屬層及N型三族氮化物半導(dǎo)體層分別位于半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的兩端，將半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的金屬層固定于基板的第二導(dǎo)電區(qū)上；于基板及半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)上形成絕緣層；絕緣層上形成第一窗口及第二窗口，第一窗口位于N型三族氮化物半導(dǎo)體層且使得N型三族氮化物半導(dǎo)體層裸露，第二窗口位于基板的第一導(dǎo)電區(qū)且使得第一導(dǎo)電區(qū)裸露；形成透明導(dǎo)電層，透明導(dǎo)電層連接基板的第一導(dǎo)電區(qū)與N型三族氮化物半導(dǎo)體層。
7.如權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管晶粒制造方法，其特征在于該透明導(dǎo)電層包括第一覆蓋部、連接部及第二覆蓋部，第一覆蓋部覆蓋絕緣層的第一窗口，第二覆蓋部覆蓋絕緣層的第二窗口，連接部連接于第一覆蓋部與第二覆蓋部之間。
8.如權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管晶粒制造方法，其特征在于該絕緣層使得透明導(dǎo)電層與基板的第二導(dǎo)電區(qū)絕緣，并且該絕緣層使得透明導(dǎo)電層與半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的除N型三族氮化物半導(dǎo)體層以外的其他部分絕緣。
9.如權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管晶粒制造方法，其特征在于該半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)還包括金屬鏡面層、P型三族氮化物半導(dǎo)體層及有源層，金屬層、金屬鏡面層、P型三族氮化物半導(dǎo)體層、有源層及N型三族氮化物半導(dǎo)體層依次層疊。
10.一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，包括基座、發(fā)光二極管晶粒及封裝體，發(fā)光二極管晶粒固定于基座上，封裝體包覆該發(fā)光二極管晶粒，其特征在于該發(fā)光二極管晶粒為權(quán)利要求1至5中任意一項所述的發(fā)光二極管晶粒。
11. 一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，包括發(fā)光二極管晶粒及封裝體，其特征在于該發(fā)光二極管晶粒為權(quán)利要求1至5中任意一項所述的發(fā)光二極管晶粒，封裝體位于發(fā)光二極管晶粒的基板上且包覆該發(fā)光二極管晶粒的半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)、絕緣層及透明導(dǎo)電層。
全文摘要
一種發(fā)光二極管晶粒，包括基板、半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)、絕緣層及透明導(dǎo)電層，基板包括相互絕緣的第一導(dǎo)電區(qū)與第二導(dǎo)電區(qū)，半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)為垂直電導(dǎo)通結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)包括金屬層及N型三族氮化物半導(dǎo)體層，金屬層及N型三族氮化物半導(dǎo)體層分別位于半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的兩端，半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的金屬層固定于基板的第二導(dǎo)電區(qū)上，透明導(dǎo)電層連接基板的第一導(dǎo)電區(qū)與N型三族氮化物半導(dǎo)體層，絕緣層使得透明導(dǎo)電層與基板的第二導(dǎo)電區(qū)及半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的除N型三族氮化物半導(dǎo)體層以外的其他部分絕緣。上述發(fā)光二極管晶粒的出光一側(cè)不必設(shè)置遮光的厚金屬電極及焊球，從而提高發(fā)光二極管晶粒的出光效率。本發(fā)明還公開一種發(fā)光二極管晶粒制造方法及發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)。
文檔編號H01L33/00GK102593287SQ20111000353
公開日2012年7月18日 申請日期2011年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月10日
發(fā)明者凃博閔, 林雅雯, 黃世晟 申請人:展晶科技(深圳)有限公司, 榮創(chuàng)能源科技股份有限公司